PROFILES-studiematerial - Översikt Hur fungerar en generator? Naturvetenskap - Fysik årskurs 7-9 Utvecklare: Antti Lehtonen, Kirkkoharjun koulu (2011) http://www.uef.fi/profiles Studiehelhetens innehåll Hur fungerar en generator? i studiehelheten sätter eleverna in sig i olika sätt att producera elektricitet och funderar kring dess för- och nackdelar. Först bekantar sig eleverna med generatorns principiella funktion samt olika sätt att producera elektricitet i samhället. Efter experimentella arbeten och informationssökning presenterar grupperna för de andra i klassen sin åsikt om bästa elproduktionssättet. Till slut diskuteras den färdiga presentationen tillsammans. Vidare planerar eleverna ett reservsystem för belysningen till deras festställe. Bilderna i studiehelhetsöversikten, lärarhandledningen, elevinstruktionerna och bilagorna kan användas i undervisningen. Bilderna är från flickr-webbtjänst, http://www.flickr.com, rh_photo. Project funded within the EC FP7 Programme: 5.2.2.1 SiS-2010-2.2.1 Grant Agreement No.:266589 Supporting and coordinating actions on innovative methods in science education: teacher training on inquiry based teaching methods on a large scale in Europe 1/10
Ämne: Fysik Årskurs: årskurs 7-9 Grunderna för läroplanen för den grundläggande utbildningen (2004, 7.9): Eleven lär sig: lära sig att arbeta och att undersöka naturfenomen tryggt och tillsammans med andra lära sig att planera och genomföra naturvetenskapliga undersökningar där han eller hon kan både eliminera och variera faktorer som påverkar fenomenen och kan klarlägga faktorernas inbördes beroenden Centralt innehåll: elektromagnetisk induktion och dess användning i energitransporten och i elförbrukningen i hemmet Arbetsmetoder: Grupparbeten och experimentella arbeten. Förslag på tidsdisposition: 6 lektioner á 45 minuter. Mål med arbetet: Under studiehelhetens gång borde eleven lära sig förstå begreppen elenergi och magnetfält samt elmotorns funktionsprincip. Eleven borde bli van att söka relevant information och lära sig jämföra olika faktakällor. Liitteet 1. Elevinstruktioner Innehåller mera specifikt fakta om uppgifterna och instruktioner om uppgifternas utförande. 2. Lärarhandledning Instruktioner om uppgiftens frågeställning. 2/10
PROFILES-studiematerial Lärarhandledning Hur fungerar en generator? Naturvetenskap - Fysik årskurs 7-9 Utvecklaret: Antti Lehtonen, Kirkkoharjun koulu (2011) http://www.uef.fi/profiles Studiehelhetens innehåll I denna studiehelhet bekantar sig eleverna med elproduktion och olika sätt att producera el i samhället. Eleverna övar på färdighet i grupparbete, på kritisk informationssökning och på att presentera, i eget tycke, bästa elproduktionssättet baserat på egna experimentella och teoretiska forskningar. Till slut samlas alla gruppers synpunkter och diskuteras tillsammans. Vidare bekantar sig eleverna med begreppet elektromagnetism och generatorns funktion. Dessutom planerar de ett reservbelysningssystem för sin festsal. Läraren kan dela ut vissa roller för gruppmedlemmarna under arbetets gång, som t.ex. ledare, bedömare, understödare och rapportör. 3/10
Scenario Eleverna läser texten i sina instruktioner, som handlar om att försäkra sig om att det finns fungerande belysning. Dessutom lönar det sig att söka fram åskådliggörande videomaterial, så att eleverna känner sig motiverade att arbeta. Arbetet stegvis Första lektion (45 min) grupper på högst fyra elever bildas eleverna bekantar sig med uppgiftspappret som läraren delar ut läraren handleder grupperna och försäkrar sig om att arbetsfördelningen i gruppen är klar läraren betonar källornas användning och påminner om kritisk granskning av källor eleverna börjar söka fakta och forska i litteraturen och på Internet. Till en början är det meningen att bekanta sig med generatorn och dess funktionsprincip (uppgift 1). Andra lektion Eleverna fortsätter att bekanta sig med olika källmaterial Eleverna bekantar sig med olika sätt att producera elenergi i samhället gruppmedlemmarna ser till att alla i gruppen antecknar behövliga fakta Tredje lektion i början av lektion går man tillsammans genom föregående lektioners faktasökning fakta om elproduktionen kan samlas och skrivas på tavlan till en gemensam helhet det här kan också genomföras på elektronisk anslagstavla, t.ex. Wallwisher 4/10
Fjärde lektion I början av den experimentella delen bekantar man sig med utrustningen och försäkrar sig om man kopplat rätt (läraren kan vid behov bygga en modellapparatur) Eleverna bekantar sig med elektromagnetisk induktion genom att följa frågorna i uppgift 2.1 Eleverna ombeds namnge det observerade fenomenet. I detta skede kan gruppernas svar skilja sig från det formella begreppet, men det lönar sig inte ännu i detta skede att korrigera elevernas svar. Eleverna gör en forskningsplan som skall godkännas av läraren Eleverna märker nödvändigtvis inte alla faktorer som påverkar spänningens storlek (uppgift 2.2). I så fall kan läraren, genom frågor och diskussion, handleda grupperna till noggrannare observationer och slutsatser Grupperna kan, om de så vill, ta läroboken till hjälp och granska de faktorer som där nämns och undersöka dessa experimentellt. Det lönar sig inte att be dem göra detta, utan låt dem själv hitta på att använda källitteraturen. Femte lektion Eleverna fortsätter vid behov föregående lektions forskningar Grupper, som har blivit klar med sin forskning kan börja planera och verkställa modellen för festplatsen Läraren delar ut kartong, lim, saxar samt en led och eventuellt övrigt material som behövs. Led fästes i kartongmodellen och eleverna testar hur man får den, med hjälp av spolar och magneter, att emittera ljus Då eleverna får belysningen att fungera, svarar de på resten av uppgifterna (beslutsfattanfe/återkopplingsfas) Eleverna formar i gruppen ett gemensamt svar om vilken form av elproduktion som är den bästa och motiverar sin åsikt Eleverna funderar också på svagheter i det elproduktionssätt de valt och på alternativa sätt att få generatorn att snurra. Sjätte lektion Grupperna presenterar sina festplatsmodeller och slutsatser, framme i klassrummet, för de övriga grupperna Alternativt kan grupperna ställa upp stationer där de förvisar sitt arbete och de övriga eleverna går runt och ställer frågor Slutprodukterna kan till slut ställas ut för hela skolan till påseende 5/10
Lärarens kommentarer om försöket Sex lektioners tidtabell är väl tilltagen. Under försöksundervisningen var en del grupper snabbare än andra och de fick gå framåt i egen takt. Läraren säkrade först mängden samlat fakta. Eleverna deltog duktigt i alla faser av studiehelheten. Ett längre projekt ger läraren goda möjligheter att följa med och utvärdera både den enskilda elevens och gruppens verksamhet. I utvärderingen användes en blankett som ryms på en sida och som också kan användas i andra projekt. Alla punkter i blanketten behöver inte fyllas i. Blanketten fungerade mycket bra, då den var enkel och entydig. Varje lektion fylldes med arbete. Läraren hann bra gå runt i grupperna och koncentrera sig på dem där det uppstod problem. Då blev det också tillfälle att diskutera med eleverna. Eleverna tyckte om att använda Wallwish vid samling av fakta. Dess goda sida är att läraren har möjlighet att ta bort osakliga kommentarer. Sakinnehållen blev noggrant behandlat och i samband med elevernas slutpresentationer försäkrade sig läraren om att eleverna förstod begreppet elektromagnetisk induktion. Faktasökning från litteraturen och Internet löpte bra och eleverna bekantade sig med olika källor. I uppgift 2.2 kan man låta bli att dela ut ledningstråd och järnspik, eftersom den spänning de alstrar är svår att upptäcka. De kan fungera som utgångspunkt i forskningen, varifrån man sedan byter till större spolar.. 6/10
Utvärdering Arbete: 1 2 Utvärdering av: Skrivande av forskningsplan och presentation till läraren Utförande av forskning eller experiment Grunderna för utvärderingen Elev: Kan forma lämpliga forskningsfrågor och/eller förstår forskningens syfte Skapar en ändamålsenlig forskningsplan Presenterar ändamålsenliga prognoser/hypoteser Utvecklar en ändamålsenlig arbetsplan(beaktande all behövlig utrustning/kemikalier och säkerhetsfrågor) och uttrycker vilka variabler som undersöks Förstår forskningens mål och vet vilka försök och mätningar som utförs Utför forskningen genom att följa instruktioner eller planer Använder laboratorieutrustning och mätinstrument säkert och ändamålsenligt Handlar tryggt i förhållande till sig själv och andra Håller arbetsbordet snyggt och i ordning Vitsord: X, T, G, U 3 4 5 6 Antecknande av samlad experimentell fakta Tolkning av observationer och förmågan att dra slutsats Samarbete i grupp under forskningen Utförande av forskningen och muntlig framställning av resultaten Utför och antecknar på ändamålsenligt sätt observationer och fakta (antal observationer/noggrannhet/fel) Tolkar samlad information grundligt och gör ändamålsenliga diagram, tabeller och symboler Drar slutsats med forskningsfrågan som grund Deltar i gruppdiskussion under forskningens olika faser (ställer frågor, planerar forskning, presenterar prognoser, analyserar data, drar slutsatser, gör motiverade beslut) Fungerar tillsammans med gruppen och deltar till fullo i gruppens verksamhet Visar samarbetsförmåga-styr gruppen med skapande tankesätt, hjälper dem som behöver Presenterar uppgifterna tydligt och med motivering. Presenterar resultaten tydligt och med motivering. Använder noggranna termer och ett ändamålsenligt vetenskapligt språk. 7 Samhällelig inriktning och vetenskaplig slutledning Ger riktiga, motiverade förklaringar. Visar på ett skapande tänkande i sina förslag. Kan ge motiverade, samhällsinriktade beslut i frågor eller bekymmer och poängtera en riktig vetenskaplig sida av saken. 7/10
PROFILES-studiematerial Elevinstruktioner Hur fungerar en generator? Naturvetenskap - Fysik årskurs 7-9 Gruppmedlemmarnas namn:........................................... Arbetets utgångsläge Hur fungerar en generator? i denna studiehelhet reder du ut olika sätt att producera elektricitet och funderar på faktakällors tillförlitlighet. Vidare bekantar du dig med generatorns funktion och gör experimentell forskning. Till slut planerar du ett reservsystem för belysningen till ert festställe. 8/10
Elproduktion och hur få en generator att snurra? Läs texten: Det är en mörk och stormig höstkväll. Du har beslutat att ordna en hemmafest. Det är inte fråga om någon middag i skenet av stearinljus, utan du vill ha klart ljus som speglas i festglittret och ger ett skimrande ljus. För detta ändamål behöver du elektricitet. I din lägenhet används miljövänlig och energisnål LED-belysning. Höststormarna har också förut fällt träd och orsakat bekymmer med eldistributionen. Du vill att kvällen ska gå enligt förväntningar utan otrevliga överraskningar, så du försäkrar dig om att belysningen fungerar genom att installera en generator som reservströmkälla. Arbetets gång Uppgift 1 Skriv svar på följande frågor på skilt papper. Fundera i grupp, med hjälp av litteraturen/internet, på följande saker. Generatorns funktionsprincip Olika sätt att producera elenergi i samhället Uppgift 2.1 Elektricitet uppstår Till ditt förfogande har du en spole, elsladdar, en permanent magnet och en spänningsmätare. Koppla spänningsmätaren till spolens poler. 1. Vad märker ni, då ni för magneten in i spolen? 2. Vad märker ni, då magneten är på plats inne i spolen? 3. Vad märker ni, då ni tar magneten ut ur spolen? 4. Hur får du spänningsmätaren att visa något värde? Skriv upp det avlästa värdet. 5. Vilket värde visar spänningsmätaren? 6. Vad ändrar i situationen? 7. Ge fenomenet ett namn. 9/10
Uppgift 2.2 Faktorer som påverkar spänningens storlek Du har tillgång till olika spolar, elsladdar, järnspik, permanenta magneter och spänningsmätare. Undersök, med hjälp av denna utrustning, vilka faktorer som påverkar storleken på spänningen. Gör en forskningsplan (experimentuppställning, plan och resultat) och en ritning av experimentuppställningen. Presentera den färdiga planen för läraren. Beslutsfattande/återkoppling En hurdan generator väljer ni för att producera elektricitet till er festplats? Bygg en modell av festutrymmet av kartong och placera en led i taket som lampa. Hur får ni rummet upplyst? Motivera ert svar. 1. Vilka kriterier betonar ni vid ert val? Hurdan är en bra generator? 2. Vilka andra sätt att producera el med en generator finns det? 3. Vilka problem är förknippade med ert val av elproduktion? 4. Vilket är det bästa sättet att producera elektricitet? Varför? Presentation av beslutsfattandet/återkopplingen Grupperna presenterar sina slutsatser och egna modeller av festplatsen för de övriga grupperna i klassen. Slutprodukterna tillsammans med rapporterna kan till slut ställas ut för hela skolan till påseende. 10/10