nyckeln till intresse och förståelse Kinesiskt ordspråk: Jag hör och jag glömmer, jag ser och jag minns, jag gör och jag förstår.

Transkript

1 Öppna laborationer nyckeln till intresse och förståelse Toppkompetens, Åbo 6.3, Helsingfors 7.3, Vasa Berit Kurtén-Finnäs Kinesiskt ordspråk: Jag hör och jag glömmer, jag ser och jag minns, jag gör och jag förstår. Rosalind Driver ( ): Jag hör och jag glömmer, jag ser och jag minns, jag gör och jag blir ännu mer förvirrad. Learning science through inquiry 1

2 Laborationens funktion i undervisningen Traditionell laboration alla gör samma sak alla följer samma recept Alla ska komma till samma resultat kan t.ex. handla om praktiska färdigheter att upptäcka ett fenomen, förstå ett fenomen eller begrepp, eller att upptäcka ett samband, bekräfta en teori Laborationen och frihetsgrader; öppna laborationer Traditionella laborationer Frihetsgrader (nivå) Problem Material Procedur Svar 0 Givet Givet Given Givet 1 Givet Givet Given Öppet 2 (A) Givet Givet eller delvis öppet Öppen eller delvis given Öppet 2 (B) Givet Öppet Öppen Öppet 3 Öppet Öppet Öppen Öppet Laborationer på nivå 2 och 3 kan kallas öppna laborationer Öppen laboration. Elever planerar Hegarty-Hazel,(1990) 2

3 Problemlösning i laboratoriet startar Tänkandet: Vad skall vi göra? Hur skall vi gå tillväga? Vilken utrustning behöver vi? kräver kunskap kräver om begrepp om procedurer och metoder praktiska färdigheter koppla samman och tillämpa Kurtén-Finnäs (2008) Exempel Problem: Hur ska vi separera salt, bensoesyra och salt från varandra? startar Tänkandet / dialogen: Vad skall vi göra? Hur skall vi få bort saltet? Hur får vi bort bensoesyran från sanden? utvecklar användningen av aktiverar kunskap kräver om begrepp; upplösning, smältpunkt om procedurer och metoder; lösa upp, filtrera praktiska färdigheter koppla samman och genomföra 3

4 En öppen laboration; uppläggning och syfte Öppen laboration handlar om att utveckla sin förmåga att genomföra undersökningar på ett naturvetenskapligt sätt olika undersökningar utvecklar samtidigt Olika resultat Olika vägar till samma resultat begreppslig förståelse kommunikativ förmåga En styrd laboration blir en öppen laboration 1. Tag 1 dl vatten i en bägare. 2. Tillsätt 1 tsk koksalt. 3. Rör om tillsätt allt löst sig. 4. Lägg bägaren på ett keramiskt nät på en trefot. 5. Värm vattnet med en bunsenbrännare. 6. Låt vattnet koka bort 7. Vad har du kvar i bägaren? Du är ute på havet med din båt. Ditt sötvatten har tagit slut och du har bara tillgång till det salta havsvattnet. Kan du tillverka drickbart vatten av havsvattnet? Hur ska du gå tillväga? 4

5 Vad innebär det att arbeta vetenskapligt? PROBLEM frågor PLANERING gör hypotes identifiera variabler formulera forskningsbar fråga designa undersökning GENOMFÖRA UNDERSÖKNING byter metod omformulerar problemställning eller hypotes omarbetar undersökningen UTVÄRDERA utvärdera experimentet och de metoder man använt utvärdera resultaten i relation till problemet eller forskningsfrågan PROSESSA använda teori för att förklara resultat analysera, identifiera mönster, se samband ställa upp försök, mäta, observera, samla data organisera data, göra beräkningar, konstruera grafer Exempel från ett lågstadieperspektiv. Vart försvinner salt som vi löser i vatten? Hypotes Jag tror att saltet finns kvar, därför att vattnet smakar salt. Planering Forskningsfråga Hur kan vi få tillbaka saltet? Designa undersökning 1. Vi fyller ett glas med vatten. 2. Vi rör i en tesked salt. 3. Vi placerar glaset i fönstret. 4. Studerar glasets innehåll varje dag. Väcker nya frågor: T.ex. Kan vi få tillbaka socker som vi löst i vatten? Kan vi få vattnet att avdunsta snabbare? Genomför undersökning Processar, utvärderar våra resultat Slutsatser Saltet försvinner inte då det löser upp sig i vattnet. Vi får tillbaka saltet genom att låta vattnet avdunsta. Dag 1 Dag 2 Dag 3 Dag 4 Dag 5 Data / Resultat Iakttagelser Vattennivån har sjunkit 1 cm Vatten... Vatten... Vatten... Saltkristaller på bottnen av glaset 5

6 Att designa en rättvis undersökningar att ställa frågor och omformulera frågorna till forskningsbara frågor kan handla om att söka orsak-verkan samband kan handla om att utveckla sin kunskap om och förståelse för hur man gör jämförbara undersökningar Olika typer av variabler i en rättvis undersökning (fair test): 1. Beroende variabel den vi väljer att studera; mäta eller avläsa 2. Oberoende variabel den variabel vi vill se effekten av, den vi kommer att förändra 3. Kontrollvariabler övriga faktorer skall hållas lika för att försöken ska bli jämförbara Exempel: Forskningsfråga: Hur påverkar ph grobarheten hos växter? Oberoende variabel (det här varierar jag) Beroende variabel Det här avläser jag Kontrollvariabler Det här håller jag lika ph antalet (solros-) frön som har grott efter en vecka mängden jord antalet frön frödjupet mängden vatten som jag vattnar med

7 Forskningsfrågan styr designen av en undersökning Exempel 1 Löser sig en sockerbit lika snabbt i kallt vatten som i varmt vatten? Detta hålls lika (kontrollvar.) mängden vatten mängden (form av) socker Detta ändrar jag på (ober. var.) temperaturen Det här avläser jag (ber.var.) tid tills allt socker löst sig omrörning (ingen) Exempel 2 Löser sig en sockerbit lika snabbt i vatten som strösocker gör? Detta hålls lika (kontrollvar.) mängden vatten mängden socker Detta ändrar jag på (ober.var.) form av socker Det här avläser jag (ber.var.) tid tills allt socker löst sig temperaturen omrörning (ingen) Från styrd laboration till öppen undersökning En styrd laboration kan göras mer öppen genom att en del information utelämnas utgångsförhållandena ändras eller infallsvinkeln justeras uppgiften kan genomföras på flera olika sätt man utgår från en styrd laboration som introduktion (ger en metod); utgör utgångspunkt för öppna frågeställningar 7

8 Forskningsfrågan? Utrustning, material? Vad kan vi öppna? Tillvägagångssättet? Frihetsgrader (nivå) Problem Material Procedur Svar 0 Givet Givet Given Givet 1 Givet Givet Given Öppet 2 (A) Givet Givet eller delvis öppet Öppen eller delvis given Öppet 2 (B) Givet Öppet Öppen Öppet 3 Öppet Öppet Öppen Öppet Exempel En styrd laboration... Kangaskorte m.fl. FyKe, Kemi. Söderströms

9 ... kan göras till en öppen laboration I en brustablett reagerar en syra med en bas. Det bildas bl.a. koldioxid. Hur tror du att man kunde påskynda reaktionen? Vad tror du att påverkar hastigheten i en reaktion mellan två ämnen? Gör en hypotes. Formulera en forskningsfråga. Planera och genomför en undersökning där du söker svaret på din forskningsfråga. Presentera dina resultat och dina slutsatser. Öppna laborationer och nivå av kunskap och tänkande Nivå av tänkande Nivå av kunskap Minnas Förstå Tillämpa Analysera Utvärdera Skapa A. Faktakunskap B. Begreppslig kunskap C. Metodkunskap D. Metakognitiv kunskap 9

10 Naturvetenskapligt arbetssätt och tänkandet PROBLEM Förstå; omvandla problemet till en forskningsfråga frågor PLANERA GENOMFÖRA UNDERSÖKNING Skapa; utveckla Kreativitet Tillämpa; välja lämplig metod, utrustning, beakta säkerhet Använda begreppslig kunskap och metodkunskap Organisera; bygga upp en experimentuppställning, genomföra mätningar analysera brister UTVÄRDERA PROSESSA Analysera resultat, använda begreppslig kunskap för att dra slutsatser, utvärdera brister i undersökningen Tillämpa; välja lämplig typ av tabell, graf, formel För dig som vill lära dig mera om Öppna laborationer S-TEAM (Science-Teacher Education Advanced Methods) Välj: MOODLES Välj: Open-ended investigations av V-diagrams in chemistry education 10