Evolutionsstien - Fra Big Bang til Nutid Lærervejledning Indhold Dette undervisningsforløb er blevet til i et samarbejde mellem to uformelle læringsmiljøer og Naturvidenskabeligt Grundforløb, STX. Naturvidenskabeligt Grundforløb har en meget bred formuleret læreplan, hvilket gør det specielt egnet til arbejde i uformelle læringsmiljøer. Forløbet omhandler universets opståen og udvikling samt livets opståen og udvikling. Eleverne skal i dette forløb kombinere viden fra undervisningen på gymnasiet med viden og oplevelser fra Orion Planetarium og Museum Sønderjylland Naturhistorie og Palæontologi, Gram Lergrav. I lærervejledningen finder du følgende kapitler: SIDE 2 Introduktion til UV-forløbet SIDE 3 Rammerne for UV-forløbet SIDE 4 Indhold og overblik SIDE 6 Teoretisk forankring SIDE 6 Cooperative Learning SIDE 7 Verdensspillet SIDE 8 Det uformelle læringsmiljø SIDE 9 Online formidling SIDE 10 Perspektivering Forløbet er bygget op omkring en udstrakt brug af metoder inspireret af Cooperative Learning (CL) Udviklet af Forfattere: Karsten Refsgaard og Laust Wium Olesen Redaktion: Beth Wehner Andersen, Claus Auning, Linda Ahrenkiel og Mette Auning Layout/film: Rune Skeel-Gjørling December 2012
Introduktion til UV-forløb Introduktion Det vigtige element i forløbet er de udvalgte fagbegreber, hvis funktion er at skabe sammenhæng i forløbet Fra Big Bang til Nutid. Citat fra lærergruppen Projektet er rettet mod Naturvidenskabeligt Grundforløb i 1.g, men kan tilpasses så også grundskoleelever og elever i fysik/astronomi forløb på gymnasiet kan hente ny viden og inspiration. Forløbet kan let videreudvikles til biologi og naturgeografi. I hver lektion er der fokuseret på et nedslag i tidsperioden fra Big Bang til nutid. Det kan være en fordel, at eleverne har stiftet bekendtskab med nogle af de anvendte CL-strukturer og er fortrolige med anvendelsen af CL. Se mere på ntsnet.dk Den gode idé Karsten Refsgaard, Lærer fra Vejen gymnasium og hf, fortæller om, hvordan han fik ideén tilundervisningsforløbet. Varighed 1:52 min YouTube (HD) 2
Rammerne for UV-forløbet Aldersgruppe/klassetrin Centrale faglige begreber: Undervisningsmaterialet er udarbejdet til anvendelse i undervisningen i Naturvidenskabeligt Grundforløb (NV), 1.g på STX. NV er et naturvidenskabeligt fag, som skal introducere eleverne til de fire naturvidenskabelige fag i gymnasiet: biologi, fysik, kemi og naturgeografi. Alle fire fag indgår i forløbet, men fokus er på fysik, biologi og naturgeografi. Big Bang, grundstofsyntese/grundstofdannelse, stjerne- og planetdannelse, Livets opståen og udvikling, evolution, samt pladetektonik/geoevolution. Pædagogisk metode Forløbet er bygget op omkring en udstrakt brug af metoder inspireret af Cooperative Learning (CL), en socialkonstruktivistisk didaktisk tilgang, der bygger på undervisningsstrukturer med: I dette forløb er de primære fag fysik og biologi, mens naturgeografi og kemi indgår som sekundære fag. Varighed af forløbet Samtidig elevinteraktion Positive samarbejdsrelationer Individuel ansvarlighed Lige deltagelse. Forløbet er på 8 lektioner á 65 min. Efter de første tre lektioner besøges Orion Planetarium og afslutningsvis besøges Museum Sønderjylland Naturhistorie og Palæontologi, Gram Lergrav. Se mere om CL på side 6 Fælles Mål Følgende faglige mål og fagligt indhold for NV opfyldes 2.1. Faglige mål giver mulighed for samarbejde mellem de naturvidenskabelige fag. giver anledning til både eksperimentelt arbejde i et laboratorium og feltarbejde. har eksemplarisk værdi. viser relevansen og anvendelsen af naturvidenskab i samfundet. Man får et kendskab til anvende modeller, som kvalitativt og kvantitativt beskriver enkle sammenhænge i naturen, og kunne se modellernes muligheder og begrænsninger. formidle et naturvidenskabeligt emne med korrekt anvendelse af faglige begreber. 2.2. Fagligt indhold Ved udvælgelsen af det faglige indhold i Naturvidenskabeligt Grundforløb lægges vægt på, at indholdet: elementarpartikelfysik kernereaktioner herunder pardannelse, annihilation og fusion. eksponentielle udviklinger pladetektonik betingelser for liv kosmologi energi og kræfter, specielt mekanisk energi og energibevarelse, samt sammenhængen mellem kinetisk energi og temperatur. Istider. 3
Indhold og overblik Til hver af lektionerne er der udarbejdet forslag til formål, forberedelse og anvendelse af CL-struktur. Der henvises endvidere til Spencer Kagan og Jette Stenlevs bog: Cooperative Learning, Forlaget Malling Beck 2008. 1. Lektion Big Bang Formål: At skabe overblik over situationen i den første tid efter Big Bang. Forberedelse: Læse Timeline of the Big Bang CL-struktur: Værdilinje og par på tid. 2. Lektion Grundstofsyntese Formål: At få overblik over de tre forskellige typer af grundstofdannelser. Forberedelse: Læse Grundstofs-syntese. CL-struktur: Ekspertpuslespil. 3. Lektion Kvarker og kræfter Formål: At få styr på grundlæggende partikelfysiske begreber. Forberedelse: Nielsen og Fogh: Vejen til Fysik B2 s. 142-147 CL-struktur: En for alle. Film fra forløbet - Besøg ved Museum Sønderjylland, Naturhistorie og Palæontologi, Gram Lergrav [Film] To 1.g. klasser fra Vejen gymnasium og hf besøgte Museum, Sønderjylland, Naturhistorie og Palæontologi, Gram Lergrav. En museumsformidler fortæller om de livsbetingelser, der var til stede i Gram-havet. (2:45 min) YouTube (HD) 4
CL-struktur: Team-interview. 7. lektion Masseuddøen [Foto] Museumsformidler Martin Abrahamsson, Gram Lergrav 4. Lektion Livets opståen og udvikling Formål: At forstå og diskutere videnskabens forklaringer på, hvordan masseuddøen kan opstå, og hvilken positiv og/eller negativ betydning masseuddøen har haft for udviklingen af liv på Jorden. Forberedelse: Naturgeografi Jorden og mennesket 2. udg. Geografforlaget 2007 s. 37, s. 44-45, s. 50-54, s. 61-62. CL-struktur: En for alle. Formål: At diskutere videnskabelige forklaringer på livets opståen for 3-4 milliarder år siden og udviklingen heraf (evolution). Sammenligning med en ikke-videnskabelig forklaring. Forberedelse: Læse Naturgeografi Jorden og mennesket 2. udg. Geografforlaget 2007 s. 32-36. Biologi til tiden, Gyldendal 2009 eller lignende om cellers opbygning og funktioner. Følgende artikler kan evt. også bruges: Videnskab og tro Intelligent design Kreationisme CL-struktur: Resumé-pas. 8. lektion Pladetektonik Formål: At opnå viden om og forståelse af hvordan pladetektonikken har medført en stadig udvikling i livsbetingelserne på Jorden. Forberedelse: Naturgeografi Jorden og mennesket 2. udg. Geografforlaget 2007 s. 30-31, 40-48, 52-53, 157 CL-struktur: Ekspert-puslespil (matrixgrupper). Hent elevmateriale på ntsnet.dk 5. lektion Aldersbestemmelse Formål: At opnå viden om og forståelse for, hvordan man aldersbestemmer i geologien. At forstå forskellen på absolut og relativ aldersbestemmelse. Forberedelse: Læse Naturgeografi Jorden og mennesket 2. udg. Geografforlaget 2007 s. 28-29, 38. Følgende kan evt. også anvendes: Galathea 3 Geologisk aldersbestemmelse CL-struktur: Møde på midten. 6. lektion Livet går på land Formål: At diskutere videnskabens forklaringer på, hvordan og hvorfor livet for ca. 400 millioner år siden indtog landjorden. Forberedelse: Læse Naturgeografi Jorden og mennesket 2. udg. Geografforlaget 2007 s. 41-44. 5
Teoretisk forankring Da Naturvidenskabeligt Grundforløb ikke er et egentligt eksamensfag kan man præsentere eleverne for begreber af en kompleksitet, der normalt ikke ses i 1. g. Kombinationen med arbejdet på de uformelle læringsmiljøer giver eleverne en oplevelse af at være helt oppe i frontforskningen på de berørte områder. Pga. af de komplicerede teorier, som forløbet indeholder er forløbet ikke egnet som prøveforløb i NV. De centrale begreber er pardannelse, annihilation atomkerners opbygning neutronindfangning energibevarelse fusion planetdannelse impulsmomentbevarelse pladetektonik radioaktivitet og halveringstid livets opståen meteorer. Det er en fordel, at eleverne er fortrolige med energibegrebet, specielt energibevarelse, før de starter på forløbet. Det kan eventuelt illustreres med videooptagelse af et lodret kast og beregning af den potentielle energi, den kinetiske energi og den samlede mekaniske energi. Citat fra lærergruppen Cooperative Learning CL-strukturerne er karakteriseret som arbejdsformer, hvor fire principper er overholdt: [Foto] Elever på Vejen gymnasium og hf Fælles for alle lektionerne er, at der anvendes Cooperative Learning strukturer, hvor det er muligt. Strukturerne sikrer en høj aktivitet hos alle elever og er en didaktisk metodik, som er udsprunget af en konsekvent socialkonstruktivistisk tilgang til læring udviklet af den amerikanske psykolog Spencer Kagan. Samtidig interaktion. Flest mulige elever deltager aktivt samtidig. Positiv samarbejdsrelation. Modsat almindelig klasseundervisning, hvor den enes succes principielt (men ikke altid reelt) medfører den andens fiasko. Peter fik lov at svare; mens du sidder tilbage med dit svar, som du aldrig fik testet rigtigheden af. Individuel ansvarlighed. Alle skal yde for, at læringen bliver optimal. Lige deltagelse. Alle elever kommer lige meget til orde. Det er ikke muligt at gemme sig bagerst i klassen. 6
Arbejdet i CL-strukturer foregår som hovedregel i teams bestående af fire medlemmer. En simpel CL-struktur kan anvendes som opfølgning på almindelig undervisning: Læreren kommer med et kort oplæg. Eleverne genfortæller på tid for skulderpartneren og får feedback. Efter næste korte indslag byttes roller eller anvendes ansigtspartner. Den nævnte struktur kan anvendes i ganske mange undervisningssituationer. Der er udviklet mange andre strukturer, der kan anvendes dels som variation, dels fordi forskellige strukturer egner sig bedre i bestemte undervisningssituationer. En anden af de strukturer, der er anvendt med stort udbytte i forløbet er en, der efterhånden er blevet døbt: Tegn og gæt. Læreren fortæller kort om et emne, hvori indgår en mundtlig beskrivelse af f.eks. stjernedannelse - et visuelt objekt. Eleverne tegner individuelt deres opfattelse af det visuelle objekt. På tid fortæller eleven skulderpartneren, hvorfor deres tegning ser ud, som den gør. Skulderpartneren giver feedback og der byttes roller. Denne struktur rummer et skift af repræsentation fra mundtlig til figurativ, hvilket, sammen med den mundtlige forklaring, kræver refleksion, hvilket fremmer forståelsen af det præsenterede. De forskellige strukturer er, udover deres anvendelse til bestemte læringsprocesser, delt ind i deres fokus på enten teambuilding eller classbuilding. Der er altså også et socialt sigte med anvendelsen af CL. Verdensspillet spørgsmålene kan udskrives på A4. Materialet kan lamineres og genbruges. [Foto] Elever spiller Verdensspillet I tilknytning til projektet er udarbejdet et spil, Verdensspillet. Det er et simpelt terningespil, hvor en brik skal flyttes fra Big Bang til Nutid, med tilhørende spørgsmålskort Verdensspillet findes som to PDF-filer. Selve spillepladen bør udskrives på et stykke A3, mens Spillet kan bruges enten som introduktion eller evaluering af emnet. Som introduktion til emnet vil der være mange af spørgsmålene på kortene, som eleverne finder interessante og vedkommende; men som de ikke kan svare på. Dermed kan der måske skabes en forhåndsinteresse for emnet. Spillet blev brugt til evaluering af forløbet ved at observere, hvordan de enkelte teams arbejdede med spillet. Evalueringen af forløbet er på denne måde rent kvalitativ; men kan gøres kvantitativ ved at udarbejde et spørgeskema med spørgsmålene fra kortene. 7
De uformelle læringsmiljøer Orion planetarium skoleferierne. Desuden er planetariet åbent for grupper efter aftale hele året rundt. I stjernekuplen kan man gå på opdagelse i universet, trygt tilbagelænet i en behagelig planetariestol. Planetariets multimedieforestillinger kombinerer videoklip og lysbilleder fra 24 computerstyrede diasapparater med stjernebilleder fra den særlige Skymaster projektor. Orion Planetarium er beliggende ved søbredden i Jels i Sønderjylland. Ud over planetariesalen er der et lille observatorium, en foredragssal, en café og et udstillingsareal. Ved planetariet finder man desuden begyndelsen på Jels Natur- og Planetsti. Orion Planetarium er et mellemstort planetarium, hvor der er plads til 60 gæster i den 11-meter store kuppel. I sommersæsonen er der åbent hver dag, mens der i vintersæsonen er åbent på søndage og i Til skolegrupperne tilbydes særlige undervisningstemaer, der retter sig mod forskellige alderstrin i grundskolen og ungdomsuddannelserne. Alle forestillinger indeholder 10-15 min. live gennemgang af årstidens stjernehimmel på planetariets kuppel, hvor eleverne f.eks. lærer at finde Nordstjernen og nogle af de mest markante stjernebilleder. Der skal samlet afsættes 1,5-2 timer til et planetariebesøg. Besøg Orion Planetariums hjemmeside Museum Sønderjylland Naturhistorie og Palæontologi, Gram Lergrav Afdelingen i Gram er den naturhistoriske del af Museum Sønderjylland. Tæt på museet ligger Gram Lergrav, hvor man kan finde bl.a. snegle- og muslingeskaller, søpindsvin, krabber, hajtænder og øresten af fisk. Museets udstilling viser fossiler fra Gram Lergrav og fortæller historien om dengang havet dækkede det meste af Syd- og Sønderjylland for 10 millioner år siden. Skoletjenestens formidler tilbyder rundvisning, hvor man kan få en forklaring på, hvorfor der dengang var hav, så langt inde i landet, og hvorfor hvalernes forfædre havde fire ben og gik på landjorden for 54 mio. år siden. Besøg Museum Sønderjyllands hjemmeside 8
Online formidling Evolutionsstien fra Big bang til Nutid 1. INTRO Til forløbet er der udviklet en applikation til ipad og iphone kaldet Evolutionsstien fra Big bang til Nutid eller bare EVO. Findes gratis i App Store. Applikationen er udviklet af Orion Planetarium og Museum Sønderjylland, Naturhistorie og Palæontologi, Gram Lergrav i samarbejde med ProjektSyd. Applikationen er udviklet, så den kan bruges som opstart, hvor eleverne kan genopfriske eller teste deres viden, inden de påbegynder forløbet. Et kort videoklip på ca. 2 minutter med titlen The Big Bang af Dr. Janna Levin fra Department of Physics and Astronomy Barnard College of Columbia University (engelsk tale). 2. TIDSLINJE Tidslinje med 10 punkter (dansk tale). De første 5 punkter på tidslinjen er knyttet til emnet om astronomi og gennemgår: Big bang De første stjerner Mælkevejens dannelse Supernova-eksplosion Solsystemets dannelse. De sidste 5 punkter på tidslinjen er knyttet til emnet evolution og gennemgår: [Foto] Skærmbillede fra EVO Ruten mellem Orion Planetarium og Gram Lergrav er på ca. 13,7 km, og kan dermed eksemplificere tidsperioden fra Big Bang til Nutid. Undervejs på ruten er opstillet 10 QR punkter. De kan scannes undervejs, men koderne er også vedlagt som materiale til forløbet, således at koderne kan placeres som QR koder på skolen. Det første liv Den kambriske eksplosion Hvirveldyrene går på land Omfattende uddøen Gram Havet. Det er muligt at klikke sig ind på hvert punkt på denne tidslinje. Hvert punkt indeholder: Eleverne oplever på deres rute fra Jels til Gram, at der i lange perioder i Universets levetid ikke er sket meget. Menupunkter i EVO Kort informations-tekst med oplæsning Billeder og/eller video Multiple-choice om emnet med op til fire spørgsmål til hvert emne. Applikationen er inddelt i 4 menupunkter: Intro Tidslinje GPS rute Scan QR kode 9
4. SCAN QR KODE På ruten mellem Jels og Gram er der opstillet 10 standere med QR koder, et til hvert punkt på tidslinjen. Der er også mulighed for at udskrive disse QR koder til ophængning på skolen eller i lokalområdet. Vejledning til opsætning: Punkt mm. cm M 1 0 0 0 2 58 mm 58 cm 58 m 3 1,2 m 12 m 1,2 km 4 6,8 m 68 m 6,8 km 5 9,2 m 92 m 9,2 km 3. GPS RUTE Denne rute er en 13,7 km lang rute mellem Orion Planetarium i Jels og Gram Lergrav i Gram. På kortet kan man se sin egen placering, selve ruten samt de 10 punkter. 6 9,9 m 99 m 9,9 km 7 13,2 m 131,8 m 13,180 km 8 13,3 m 133,4 m 13,335 km 9 13,4 m 134,5 m 13,448 km 10 13,7 m 136,9 m 13,690 km Perspektivering Evolutionsstien fra Big bang til Nutid vil også kunne bruges undervejs (afslutning) eller som evaluering på et forløb i grundskolens 9. klassetrin. Et af de bindende flerfaglige trinmål mellem fysik/kemi, biologi og geografi er: gøre rede for hovedtræk af Jordens tilblivelse, de grundlæggende betingelser for liv og naturvidenskabelige forestillinger om Jordens og livets udvikling. Flere af grundskolens bøger har materiale til et sådant fler-/tværfagligt forløb. At bruge EVO applikationen, vil dermed være medvirkende til at lette overgangen fra grundskolens undervisning til ungdomsuddannelsens undervisning. Materialet vil som udgangspunkt være det samme, men vil blive behandlet på et mere detaljeret plan, og med et større behov for et mere detaljeret og præcist fagsprog. Hermed bliver eleverne præsenteret for deres nye hverdag i naturfagene på STX. 10