Elmotorn som demonstration eller laboration -Den pedagogiska aspekten http://www.fysik.org/website/snacks/showsnack.asp?id=44 Joacim Johansson 25668 Ämneskommunikation
Innehållsförteckning Inledning 3 Laborationen 4 Analys av laborationen 5 Den pedagogiska aspekten av laborationen 6 Källförteckning 8
Inledning Jag valde att ta upp elmotorn som laboration i högstadiet eftersom jag märkt att det är en laboration som uppskattas av eleverna. Vidare är det en laboration som är enkel att genomföra med litet behov av avancerad utrustning. Eftersom det är en laboration som kräver en viss fingerfärdighet har jag upplevt att den har en förmåga att lugna ner elever som annars kan ha lite svårt att koncentrera sig och på så vis skapa ett lugn i klassen som behövs för att inlärning skall ske. Laborationen har också en förmåga att starta den intuitiva inlärningsprocessen hos eleverna. Detta betyder att man med hjälp av dylika laborationerna kan komma bort från katederundervisningen som jag upplever som förlegad.
Laborationen För genomförande av laborationen behövs följande: Några små permanenta magneter Gem Ställning för motorn (En pappersmugg duger gott) Lackerad koppartråd Tejp En strömkälla, t.ex. ett 4,5 V batteri Ledningar med krokodilklämmor Kniv eller sandpapper för att skrapa bort lackeringen från koppartråden [vi],[vii] Arbetsgången för tillverkningen: http://www.fysik.org/website/snacks/showsnack.asp?id=44 Av koppartråden lindas en rund spole med en diameter på några centimeter. På båda sidor av spolen bör en ca 5 cm rak koppartråd sticka ut. Lackeringen på de utstickande kopparttråds bitarna tas bort på halva tråden, viktigt är dock att man väljer samma sida att avisolera på båda sidor av spolen. (Jag brukar rekommendera att lägga spolen flat på bordet och använda sandpappret på båda utstickande bitar koppartråd utan att vända spolen.)
Av gemen görs klykor som spolen kan vila i, dessa kan sedan stickas genom pappersmuggen så vi för en stadig ställning för motorn. Under spolen placeras sedan magneterna. Därefter kopplas strömkällan till gemen med hjälp av ledningarna med krokodilklämmor och elmotorn borde börja snurra. [vi],[vii] Analys av laborationen Eftersom detta är fråga om en laboration utvecklad för högstadiet kommer jag också att hålla fysiken inblandad i laborationen på den nivån. Alla elektriska motorer baserar sig på växelverkan mellan elektriska och permanenta magneter. Då det leds en ström genom spolen kommer den att magnetiseras, spolen blir en elektromagnet. Då kommer spolen att få en en nordpol och en sydpol som endera kommer att attraheras eller reppelleras av den permanenta magneterna under spolen beroende på hur magneterna är placerade. Spolen kommer då att vridas och motorn har startats. [i],[ii],[vi] Här brukar jag be eleverna att förklara varför de utstickande koppartråds ändarna endast får avisoleras på ena sidan. Nästan alltid finns det någon i klassen som har en förklaring till det. Jag brukar klargöra det på följande vis. Eleverna vet ju att magnetiska nordpoler attraheras av magnetiska sydpoler. Ställer man då frågan vad som kommer att hända då den magnetiska sydpolen vänt sig mot den magnetiska nordpolen inser de flesta elever att motorn kommer att stanna. Förklarar man då att man genom stänga av strömmen i spolen stänger man av elektromagneten förstår eleverna att spolen kommer att fortsätta snurra. På samma vis kommer de att inse att då man igen slår på strömmen då spolen snurrat ett halvt varv och då slår på elektromagneten kommer den igen att vridas de magnetiska krafterna. Här brukar jag också ta upp modernare maskiner där man kan vända på strömriktningen för varje halvt varv och på så vis få en dubbelt så effektiv maskin. [i],[ii],[vi]
Den pedagogiska aspekten av demonstrationen Inom den didaktiska forskningen för de naturvetenskapliga ämnena har man mer och mer börjat betona nödvändigheten av laborationer som undervisningsmetod istället för den sedvanliga katederundervisningen. Eleverna brukar delas in enligt den form av undervisning som passar dem bäst. Normalt brukar man nämna tre grupper eller en blandning av dem. Det finns auditiva elever som lär sig bäst genom att lyssna och för dem passar katederundervisningen. Tyvärr brukar denna grupp vara i minoritet bland eleverna. Vidare finns det elever som föredrar en visuell inlärningsmetod, vilket betyder att de föredrar att titta på. Demonstrationer passar denna grupp väl. Sist har vi de elever som föredrar en taktil inlärningsmetod. Detta innebär att eleverna vill aktivt göra själva, vända och vrida på sakerna. Detta är en växande grupp som tidigare tagits mycket dåligt i beaktande i undervisningen. Tyvärr är det också dessa som har en tendens att störa under lektionerna om man som lärare inte klarar av att hålla deras intresse för ämnet uppe. Berit Kurten-Finnäs tar upp i sin doktors avhandling Det var intressant att man måste tänka så mycket problematiken med de laborationer som används i dagens läge i undervisningen av de naturvetenskapliga ämnena. Hon säger att många av laborationerna som används är s.k. kokbokslaborationer där det mer handlar om att lära sig att hantera utrustningen än om tänkandet och utvecklandet av den egna förståelsen. [iii] Med detta i åtanke tycker jag att denna laboration är vettigare uppbyggd. Det måste medges att förfarande i laborationen kan jämföras med en kokbokslaboration, men utrustningen som behövs är alldeles vardaglig, samt diskussionen efter laborationen ger möjlighet till en hel del intuitivt tänkande för eleverna. Ett induktivt arbetssätt skall basera sig på slutsatser gjorda genom att man observerar händelser, medan ett deduktivt arbetssätt betonar det logiska tänkandet. Faran med ett endast deduktivt arbetssätt i inlärningssituationer är att det lätt blir lärarcentrerat, d.v.s. läraren dikterar hur eleverna bör tänka. [iv] Den här laborationen, rätt upplagd, använder sig av både induktivt och deduktivt arbetssätt. Eleverna ges möjligheter tänka själva vilket jag anser vara av yttersta vikt för att inlärning skall ske på effektivaste sätt.
I undervisningen av naturvetenskapliga ämnena kan man se induktion och deduktion som de viktigaste metoder genom vilka elever kan uppnå förståelse för fenomen. Deduktion gör eleverna ofta då de observerar laborationen, de drar slutsatser. Induktionen kan vara svårare att uppnå, men i diskussionen efter laborationen kan man som lärare styra in diskussionen åt rätt håll. [v] Återgår man till elevgrupperingen baserad på elevernas sätt att lära sig kan man konstatera att denna laboration tar väl i beaktande både de visuella och de taktila eleverna. Vidare brukar jag alltid genomföra laborationen som en parlaboration och om bara möjligt para ihop taktila elever med auditiva eller visuella för att få till stånd en diskussion inom paret och på så vis också tillfredställa den auditiva eller visuella elevens behov. Slutligen kan man konstatera att detta är en laboration som brukar uppskattas av de stökiga pojkarna som sitter längst bak i klassen, ofta kan det t.o.m. leda till en vänskaplig tävling par emellan om vem som byggt den snabbaste motorn.
Källförteckning: Aspholm, Suvi, m.fl. (2005) Lumina, Helsinfors s221 [i] Benson, Harris (1995) University Physics Revised Edition s587 [ii] Kurten-Finnäs, Berit (2008) Det var intressant att man måste tänka så mycket, Åbo s7 [iii] Meisalo, Veijo, Erätuuli, Matti (1985) Fysiikan ja kemian didaktiikka, Keuruu s88-89 [iv] Sahlberg, Pasi (red.) (1990) Luonnontieteiden opetuksen työtapoja, Helsingors s79-82 [v] Internetkällor: http://www.fysik.org/website/snacks/showsnack.asp?id=44 hämtat 08.03.2009 [vi] http://www.skolenergi.se/download/flik03b_laborationer.pdf hämtat 08.03.2009 [vii]