Lärarhandledning Isbitar på toppen av burken Mål Årskurs 4-6 Vad gäller utveckling av förmågor Så här ser progressionen av förmågor ut hela vägen från åk 1-9. Progression av förmågor 1-3 4-6 7-9 Till att i senare årskurser föra mer avancerade samtal och diskussioner om aktuella samhällsfrågor och valsituationer som har anknytning till NO-ämnena Från att eleven för enkla samtal och diskussioner om upplevelser och iakttagelser i närmiljön Kan samtala om och jämföra resultat kan beskriva skillnader och likheter och använda lämpliga egenskapsord Kan avgöra om en källa är användbar Kan använda kunskaperna för att granska information, kommunicera och ta ställning i frågor som rör energi, miljö, hälsa och samhälle Till att eleven bidrar till att formulera frågeställningar och planerar systematiska undersökningar Högre krav på kvaliteten i elevens utförande, slutsatser, utvärdering och dokumentation av arbetet. Från enkelt utforskande arbete och enkel dokumentation Hur man undersöker på ett schysst sätt? (Fair test) Till att eleven använder naturvetenskapliga begrepp, och successivt även modeller och teorier, i sina förklaringar. Göra iakttagelser, dokumentera, sortera Använda begrepp, modeller och teorier för att beskriva och förklara samband i naturen och samhället Från enkla beskrivningar med exempel från egna upplevelser Använder begrepp som atom, partiklar, densitet i alltmer komplexa sammanhang Kan resonera om egenskaperna och använda använder ord som t.ex lätt för sin storlek, luft tar plats, stelna, smälta, flyter och sjunker. Zoomar vi in på det som gäller åk 4-6 så hittar vi texten: Kommunicera/Argumentera/Granska Kan avgöra om en källa är användbar Större djup i sin kritiska granskning. Eleven anpassar sina texter och framställningar till sammanhanget. Experiment/Naturvetenskapligt arbetssätt http://www.skolverket.se/nt 1 (11)
Eleven bidrar till att formulera frågeställningar och att planera systematiska undersökningar. Begrepp/Förklara/Beskriva Använder begrepp som atom, partiklar, densitet i alltmer komplexa sammanhang Centralt Innehåll Något av detta centrala innehåll behandlas: Fysik 4-6 Fysiken i naturen och samhället Enkla väderfenomen och deras orsaker, till exempel hur vindar uppstår. Hur väder kan observeras med hjälp av mätningar över tid. Fysiken och vardagslivet Energiflöden mellan föremål som har olika temperatur. Hur man kan påverka energiflödet, till exempel med hjälp av kläder, termos och husisolering. Kemi 4-6 Kemin i naturen Enkel partikelmodell för att beskriva och förklara materiens uppbyggnad, kretslopp och oförstörbarhet. Partiklars rörelser som förklaring till övergångar mellan fast form, flytande form och gasform. Vattnets egenskaper och kretslopp Indelningen av ämnen och material utifrån egenskaperna utseende, ledningsförmåga, löslighet, brännbarhet, surt eller basiskt. Kemins metoder och arbetssätt Enkla systematiska undersökningar. Planering, utförande och utvärdering. Några metoder för att dela upp lösningar och blandningar i deras olika beståndsdelar. Dokumentation av enkla undersökningar med tabeller, bilder och enkla skriftliga rapporter. Biologi 4-6 Naturen och samhället http://www.skolverket.se/nt 2 (11)
Isen på toppen av burken Mål och speciellt fokus med detta experiment: Centralt innehåll - Kemi Kemin i naturen Partiklars rörelser som förklaring till övergångar mellan fast form, flytande form och gasform. Vattnets egenskaper och kretslopp Vi utmanar förförståelsen att saltet och färgen ska följa med när vattnet avdunstar Att göra Du behöver: En hög cylinderformad vas eller en tom glasburk med lock Petriskål av plast Några isbitar Kokhett vatten Karamellfärg Salt Experimentet Isen på toppen av burken går ut på att man häller salt och karamellfärg i botten av en cylinderformad vas. Efter att ha hällt i lite kokhett vatten lägger man på ett lock med isbitar på. Tips vid genomförandet När du har dukat fram alla sakerna och samlat eleverna runt bordet ber du dem titta lite närmare på burken. Vilka egenskaper har burken före det att vi gör experimentet? De upptäcker säkert att burken är torr både på insidan och utsidan. Glaset är genomskinligt och känns kallt. Betona att de iakttagelser de gör kommer ligga till grund för den individuella dokumentationen. Det handlar om att göra noggranna iakttagelser och att använda ord som beskriver egenskaper. Försök att placera burken så ljust som möjligt. En lampa från sidan gör susen eller om det är en solig dag kan det vara bra att placera burken i solljuset. Be någon av eleverna att hälla fyra teskedar salt i botten av burken. Häll också ut lite salt i handen och se till att eleverna har grepp om att saltet består av små vita korn före det att vi häller i vattnet och att det smakar salt. http://www.skolverket.se/nt 3 (11)
Efter detta ber du någon av eleverna att droppa i fem sex droppar karamellfärg. Luta sen burken så att alla kan se hur det ser ut där nere? Det brukar bli som färgfläckar i det vita saltet. Berätta nu för eleverna att ni ska hälla i kokhett vatten i burken och sen lägga på ett lock med isbitar i. Visa hur locket ser ut före vi lägger i isbitarna och häller på vattnet. Känn efter på bägge sidorna och notera att det är alldeles snustorrt. På filmerna använder vi en petriskål av plast som lock eftersom man ser bra igenom dom. Låt nu eleverna dokumentera Vad de tror kommer hända när vi häller i det kokheta vattnet och lägger på locket med is Jag tror Ett förslag till enkel förlaga hittar du sist i lärarhandledningen. Fördelen med att vi använder en mall för dokumentationen är att vi är hjälpta av dessa vid diskussioner som handlar om bedömning och när vi ska jämföra kvalitén hos olika elevers dokumentationer från olika skolor. Avsett därför ordentligt med tid så att eleverna har en rimlig chans att kommunicera sina idéer. Hasta inte över dokumentationen. Se också till att eleverna har en krita eller färgpenna av samma färg som karamellfärgen. Det som händer med färgen kommer visa sig vara en av central betydelse i experimentet. Först ritar och berättar eleverna om vad som de tror kommer hända med och i burken. När eleverna ritat och skrivit färdigt låter du dem kommunicera sina idéer före det att ni häller i det varma vattnet och lägger på isbitarna. De kan få peka på hur de ritat och uttrycka sig muntligt med de ord som de bäst tycker beskriver den förförståelse de har angående vad som kommer hända i burken. Filmklippen visar några vanliga idéer hos elever på mellanstadiet. Som du märker förekommer både korrekta resonemang med relevanta begrepp och egenskapsord blandat med idéer som inte stämmer med det som experimentet så småningom kommer visa. Det är t.ex. inte alls ovanligt att mellanstadiebarn tänker sig att den röda färgen och saltet kommer följa med vattnet vid avdunstningen. När ni lyft olika idéer och låtit många röster komma till tals är det så äntligen dags att göra själva experimentet. Samla klassen runt bordet med burken och se till att alla ser bra. Om du själv häller i det kokheta vattnet kan det vara bra om någon av eleverna står beredd med locket med isbitarna. Se till att eleven är medveten om locket ska läggas på burkens topp med isbitarna i locket. När vi testade experimentet och var otydliga på denna punkt hällde en av eleverna i isen i burken. I och för sig intressant men inte riktigt vad vi hade tänkt. http://www.skolverket.se/nt 4 (11)
Alltså, i med vattnet och på med locket och naturligtvis hamnar det varma vattnet på botten av burken och det blir en vattenlösning där både saltet och karamellfärgen ingår. En färgad salt soppa, där man inte ser saltet längre. Det kokheta vattnet och isen på toppen gör att det blir dimmigt eller molnigt inne i burken. Står burken i solljus ser man detta extra tydligt. Det ser ut som små moln som sveper och böljar men ändå liksom ryggar undan när de närmar sig locket. Väggarna blir immiga på insidan och imman är inte färgad. Låt eleverna göra riktigt noggranna iakttagelser, lyft upp burken, utan att locket ramlar av, så att ni ser också lite underifrån. Det här är spännande. Betona att de iakttagelser som eleverna nu gör kommer att ligga till grund för dokumentationen av vad som hände. Även till detta finns en förlaga i slutet av lärarhandledningen. Här är exempel på frågor som du kan lyfta fram, som ger eleverna underlag till det de ska kommunicera i dokumentationen Det blev De svarar alltså inte på frågorna muntligt förrän vid genomgången efteråt. Här handlar det om att du pekar på möjligheter som ger skärpa och fokus. Hur kan man beskriva det som händer inne i burken? Vad är det vi ser? Hur känns burken på utsidan nu? Kan man använda ord som beskriver partiklarnas rörelser på något sätt för att beskriva det vi ser och det som händer? Varifrån kommer molnen och imman? Vad är det för färg? Varför blir det så? Vad händer ovanpå locket? Hur ser locket ut på undersidan? Lyft på locket efter en stund och dra med ett finger så ser man tydligare (bild) Vad är det som händer på och under locket? Färger? Hur smakar dropparna på undersidan av locket? Efter att alla har fått chans att göra noggranna iakttagelser är det dags att genomföra dokumentationen. Låt även denna gång detta arbete avlöpa utan stress. Se också till att eleverna har en krita så dokumentationerna blir i färg. Efter att eleverna skrivit och ritat färdigt låter du dem redovisa sina dokumentationer. Med hjälp av det de ritat och skrivit ger du dem möjlighet att kommunicera, argumentera, förklara och beskriva vad som hände inne i burken. Ett sätt är att exponera dem på en vägg http://www.skolverket.se/nt 5 (11)
eller på ett bord. Har du interaktiv skrivtavla kan du välja typiska elevsvar och visa dem med hjälp av dokumentkamera. Vid denna genomgång är det lämpligt att jämföra de olika tankar eleverna hade före experimentet med vad som hände och hur de tänker efter att de sett resultat och lyssnat till sina kamraters utsagor. Lyft fram olika både likheter och olikheter som synliggörs av dokumentationerna. Här ges stort utrymme för att utveckla den kommunikativa förmågan som handlar om att man beskriver skillnader och likheter och använder lämpliga egenskapsord. Poängen med att dokumentationerna exponeras och diskuteras är också att detta ger förutsättningar för att eleverna får utveckla sina förmågor att använda NO:ns begrepp som atom, partiklar, densitet i alltmer komplexa sammanhang Helt utifrån egna upplevelser låter vi eleverna resonera om olika egenskaper och de får använda använder ord som beskriver Partiklars rörelser som förklaring till övergångar mellan fast form, flytande form och gasform. Mer tips vid genomförandet Titta gärna på hur det är tänkt att man arbetar med detta i åk 1-3 också Eftersom Fler experiment Avdunstning på sid xx i denna lärarhandleding bygger vidare direkt på detta experiment är det bra om du inte häller ut det färgade salta vattnet på botten av cylindern. En suverän vattenkokare är den genomskinliga av glas som du bl.a. hittar på Teknikmagasinet. Med den ser man tydligt hur vattnet rör sig mer och mer ju varmare det blir. Man ser tydligt hur det bildas bubblor och hur bubblorna kommer från botten av kokaren. Detta ger naturligtvis mycket bra underlag vid diskussioner som handlar om Vad är det i bubblorna när vatten kokar? Bara att samlas kring denna typ av vattenkokare är en mycket meningsfull lektion i sig. Låt eleverna filma eller fota det som händer. Kanske de vill ha denna dokumentation själv eller så kan det ju vara något som ni kan använda för uppföljning. Se till att fånga upp alla elevröster. Ha antennerna ute. Kanske kan deras funderingar leda till nya experiment. Vad skulle hända om Vi hällde i kallt vatten i stället? Tog bort isen? La isen inuti och hällde vattnet ovanpå? Går det att få bort färgen och saltet från vattnet därnere? Kan man värma samma vatten flera gånger? Om någon föreslår att ni ska testa med en annan färg så kan man göra det. Vad tror de kommer hända? (Det blir ingen skillnad men det är ändå värt att testa.) http://www.skolverket.se/nt 6 (11)
Titta gärna på saltet i lupp eller med någon annan form av förstoring. Hur ser det ut före? Gör sedan Fler experiment Avdunstning och jämför hur saltet ser ut efter avdunstning. Glöm inte att söka en placering av burken där den är starkt belyst. Lyft upp den i ljuset, vrid och vänd på den så man ser från lite olika håll. Alltid upptäcker man något nytt. Förväntat resultat Detta är ett mycket vackert sätt att synliggöra vattnets olika faser, egenskaper och kretslopp. Dimslöjorna, regndropparna däruppe, isen som smälter, imman. I lärarhandledningen för åk 1-3 för detta experiment så betonas i enlighet med Lgr 11 utforskandet med hjälp av olika sinnen. Underskatta inte värdet av att även mellanstadieeleverna får göra iakttagelser som innebär upplevelser av både smak, temperatur, ljus och ljud. Det finns alla möjligheter till detta vid experimentet med cylindern och isen på toppen. Som du förstår rymmer detta experimentet mycket av det stoff som man hittar i det centrala innehållet i de naturvetenskapliga ämnena. I arbetet med burken går det också att hitta vägar för hur man kan utveckla de olika förmågor som finns beskrivna i Lgr 11. Eleverna ges tillfälle att argumentera och kommunicera. De har olika idéer om vad som kommer att hända och ges tillfälle att kommunicera detta De kommer också ha olika idéer om vad det var som faktiskt hände och även detta leder till argumentation och kommunikation Vi experimenterar och genomför en systematisk undersökning. Här följer vi tydliga instruktioner för att genomföra ett demonstrationsexperiment. Vi formulerar hypoteser och förutsägelser Vi observerar och gör noggranna iakttagelser som leder till olika slutsatser. Vi formulerar och utför nya experiment som bygger på elevernas idéer och iakttagelser. Vi använder begrepp modeller och teorier för att beskriva det som händer. Både i de gemensamma samtalen och i det individuella arbetet med dokumentationen ges förutsättningar för att förmågan att användaolika NO-begrepp utvecklas. Experimentet ger oss möjlighet att flytta in Vattnets kretslopp i klassrummet. Låt det inte stanna vid detta. Vi beskriver ju och förklarar samband i naturen så låt experimentet vara en plattform för förståelse av hur det går till när det regnar och blir dimma. I det centrala innehållet för fysik i åk 4-6 finns detta formulerat som: Enkla väderfenomen och deras orsaker Det ryms oerhört mycket i burken. Lycka till. http://www.skolverket.se/nt 7 (11)
Förklaring En del av det varma vattnet som vi häller i burken kommer att övergå i gasform. En del av det vatten som avdunstar (= går från flytande till gasform) avkyls av cylinderns väggar och kondenserar (= övergår i flytande form). Detta vi ser som imma på burkens insida. Ej utsida. Om man ser ett moln inne i glasburken så är det pyttesmå vattendroppar som avkylts på samma sätt som vattenångan från vatten i en kastrull avkyls av luften ovanför. Det blir ju som ett moln då vatten kokar. Det blir också imma på köksfönstren när spagettivattnet stormkokar. Vattenångan inne i burken kommer även att kondensera då den möter det iskalla locket. På ovansidan av locket ligger isbitar (vatten i fast form). Dessa smälter och övergår i flytande form. Det blir blött på lockets ovansida. När vi lyfter på locket ser vi också att undersidan som var alldeles torr från början nu är blöt. Detta visade vi ovan under tips vid genomförandet och där finns en bild som visar hur det ser ut när man tydliggör det blöta genom att dra med ett finger på undersidan av locket. Fingret blir blött och man ser som ett torrt spår. När vi hällde i vattnet i burken så löste sig saltet och karamellfärgen i det varma vattnet. Man såg inte längre vad var i soppan på botten av burken och detta är typiskt just för en lösning. När vi undersöker vattendropparna på undersidan av locket så ser vi att dom är färglösa och att de inte smakar salt. Alltså är det bara vattnet som avdunstat från den färgade och salta lösningen i botten av burken Det kan vara värt att notera att det är inte bara imman och dropparna på undersidan av locket som är färglösa. Även molnen därinne är färglösa. Lägg också märke till att man också känner att hela burken blir varmare. Med detta experiment har vi lyft flera mål ur det centrala innehållet från Lgr 11. Tittar vi på hur det är formulerat för åk 1-3 är meningen att de redan ska vara förtrogna med följande: Vattnets olika former: fast, flytande och gas. Övergångar mellan formerna: avdunstning, kokning, kondensering, smältning och stelning. Detta bygger vi på utifrån målen i kemi för åk 4-6: Enkel partikelmodell för att beskriva och förklara materiens uppbyggnad, kretslopp och oförstörbarhet. Partiklars rörelser som förklaring till övergångar mellan fast form, flytande form och gasform. Vattnets egenskaper och kretslopp http://www.skolverket.se/nt 8 (11)
Ett bra sätt att närma sig målet Partiklars rörelser som förklaring till övergångar mellan fast form, flytande form och gasform. är att dramatisera hur vattenmolekylerna rör sig i fast, flytande och gasform. Denna dramatisering förklarar också varför is flyter. Man kan också ta en genomskinlig plastlåda eller göra en kub av kycklingnät. I denna stoppar man helt enkelt in ett antal pingisbollar eller stora flirt kulor (som naturligtvis föreställer atomerna eller med ett annat ord partiklarna). Håll i lådan och darra lite på handen. Nu rör sig atomerna pyttelite, de har kontakt med varandra och byter inte plats. Så här rör sig partiklarna i Fast form. Öka rörelsen så att atomerna börjar byta plats. De har fortfarande kontakt med varandra. Så här ser partiklarnas rörelse ut i Flytande form. Skaka kraftigt på lådan så att atomerna far omkring hej vilt. De krockar med varandra ibland men de har inte kontakt med varandra hela tiden. De är en och en. Har man ett hål i lådan kanske en atom far iväg. Just så är det ju när ett ämne är i Gasform. Något som brukar bli mycket tydligt med dessa två metodiska modeller är att man får klarhet i varför man inte kan se en gas. När ett ämne är i gasform är partiklarna fria från varandra. De är en och en. De är för små för att man ska se dem. Det moln vi ser när vatten avdunstar eller kokar är små vattendroppar som kondenserats av den kalla luften. Det vi ser är inte vatten i gasform utan vatten i flytande form. Till vardags kallar vi ändå molnen och dimman för vattenånga. Här är en tablå som sammanfattar hur fasövergångarna hänger ihop vid Vattnets kretslopp och hur det har med temperaturen att göra: Låg temperatur Smälter Avdunstar Högre temperatur Fast form, Flytande form Gasform IS Droppar, flytande vatten Vattenånga Stelnar Kondenseras http://www.skolverket.se/nt 9 (11)
Vill du konkretisera hur det går till när vattnet stelnar går det enkelt genom att man tar det vatten som smält på toppen av locket och gör en eller flera nya iskuber. http://www.skolverket.se/nt 10 (11)
Hur vet jag att mina elever nått målen? Som stöd för bedömningen av eleverna använder du både de skriftliga dokumentationerna där eleverna i text och bild sammanfattat vad de trodde skulle hända och vad som hände i burken och dina iakttagelser av hur de resonerar då ni samlas runt burken. Om eleverna, i sina skriftliga dokumentationer, använt orden från tablån ovan på ett korrekt sätt och om de har uttryckt en förståelse för hur de olika ämnena separeras vid avdunstningen så vet du att de nått målen. De ska också ha kunnat redogöra för hur fasövergångarna kan beskrivas utifrån partiklarnas rörelser. Eftersom detta tema även innebär att man samlas runt ett demonstrationsexperiment och resonerar och argumenterar så kan du om du har antennerna ute få ett mycket stabilt underlag för bedömning av hur långt de olika eleverna kommit i utvecklingen dessa förmågor. Vid genomförandet av Isbitar på toppen av burken skriver och ritar eleverna men de använder även digitala hjälpmedel för att dokumentera. Om du som lärare ger tid för genomgång av både vad man tror före experimentet och exponerar elevernas dokumentationer och diskuterar dessa efter genomförandet så får du ett gediget underlag för bedömning av deras lärande. De mål ur kunskapskraven som du får underlag att bedöma är bl.a. följande för betyget E: Eleven kan jämföra sina och andras resultat och för då enkla resonemang om likheter och skillnader och vad de kan bero på samt bidrar till att ge förslag som kan förbättra undersökningen. Dessutom gör eleven enkla dokumentationer av sina undersökningar i text och bild. Eleven har grundläggande kunskaper om materiens uppbyggnad och egenskaper och andra kemiska sammanhang och visar det genom att ge exempel på och beskriva dessa med viss användning av kemins begrepp. Eleven kan även föra enkla resonemang om uppbyggnad och egenskaper hos luft och vatten och relatera detta till naturliga förlopp som fotosyntes och förbränning. http://www.skolverket.se/nt 11 (11)