Et naturfag for fremtiden

Menneskerettigheter og klima har en tydelig sammenheng. Raftosenteret i Bergen arbeider derfor også med klimaspørsmål, og hvordan temperaturøkningen påvirker regioner, nasjoner og enkeltmennesker. Flere av Raftoprisvinnerne har fått prisen for sitt miljøengasjement. Senteret har utviklet et skoleprogram, ‘Fremtidspiloten’, der elevene møter problemstillingene fra forskjellige vinklinger; kunnskapsinnhenting, rollespill, kreative verksteder. Det pedagogiske utgangspunktet er hentet fra Niki Harrés ‘Psychology for a better world’. Hun bygger på tre grunnsetninger: Mennesker søker lykke, de tar etter hverandre, og menneskene ønsker å være gode. Undervisningsledere Julie Ane Borge forklarer hvordan Harrés tenkning er utviklet til en pedagogikk som gir både kunnskap og positiv handlingskompetanse. 

Les mer Et naturfag for fremtiden

Teknologi for framtida



Løsninger for en bærekraftig fremtid er ofte teknologiske.

Ny og bærekraftig energi er på kurset konkretisert til å være sol- og vindenergi. 

solc

Simona Petroncini arbeider med prosjektering av solcelleanlegg i Bergensområdet. Hun forklarte teknologien, og viste hvordan nye generasjoner av solceller blir. Tredje generasjon er tynn elastisk film. Det neste blir fleksible, nærmest organiske celler som kan formes i alle fasonger. Et husanlegg består av paneler, en inverter med vekselretter, og brukeranlegg. Hver type leveres med et beregnet mpp – maximum power point. Hvor dette ligger må man prøve seg frem til – gjennom å måle strøm og spenning i forhold med maksimal innstråling. Innstrålt effekt er teoretisk 1000 Watt per kvadratmeter, i praksis kan vi regne med 800 W. MPP blir da hva anlegget kan yte med klart solskinn. 

Selv om kursdagen ikke var den mest solrike, hadde deltakerne utbytte av en ekskursjon til solcelleanlegget på bygget ‘Basen’ på Marineholmen. Rieber eiendom har her satt opp et 400 m2 stort demonstrasjonsanlegg. Solcellene er montert forholdsvis flatt, i hoveretning øst-vest mot hverandre. Cellene leverer opptil – kW på gode soldager, men produserer også i overskyet vær, og store deler av året. Solcelleanlegget inngår i sertifsieringen av bygget, der både energibruk og andre miljøkrav er lagt inn. Det er tilsvarende anlegg på flere store bygg i Bergen: Sweco på Fantoft, Ulsmåg skole, ‘Visund’ på Haakonsvern og Sammen-bygget på Fantoft. Flere av anleggene kan følges på nettet, med strømmende og historiske data. 

Timene med solenergi ble avsluttet med en øving for klasserommet. Små solcellepaneler som leverer 2 volt spenning kan gi lys i en diode – og starte utforsking av elektrisitet, elektronikk, energi og stråling. elever kan enkelt måle strøm og spenning under ulike forhold, og med foskjellig oppkobling.Gir panelene bedre utbytte om de er parallell- eller seriekoblet? Er det vesentlig å rette dem direkte mot solen, og hvilken vinkel bør de ha? Elevene kan legge opp sine egne eksperimenter, og sammenholde sine funn med data over innstrålt effekt fra solen, strømmende data fra eksisterende anlegg og kontrollforsøk. Data fra Sweco-anlegget er tilgjengelig her: 

https://stromberg.solarlog-web.eu/sweco.html?c

Teknologibegrepet omfatter både den mekaniske verden og den digitale. En definisjon på teknologi er ‘redskaper mennesket lager for å nå sine mål’. I skolen skal vi både undersøke, forstå, beherske og skape teknologiske produkter. Enkle byggeøveler blir introdusert på kurset: bygg en meccanokran, en elektrisk bil med start og revers – eller det kunne vært en stabil motordrevet båt i en melkekartong, et papphus med styringssystemer. 

5893CD3A-1DB2-4A36-B29D-FBA80F4B5411

På kursets andre dag er datateknologi tema. Koding er på vei inn i skolen – vi regner med at fagfornyelsen vil gi både matematikk, samfunnsfag og naturfag ansvar for ulike sider ved programmering og datastyring. På kurset viste Andreas Hellesøy hvordan man kan begynne nekelt og bygge opp forståelse for hvordan blokkoding og algoritmebygging foregår på microbits, eller i programmeringsspråket scratch. Deltakerne endte ppmed å bygge sitt eget datastyrte vifteanlegg, en aktivitet der man må innom alle de grunnleggende operasjonene i programmeringen. 

Som solenergien er også vindenergi en del av en bærekraftig fremtid. Teknologien med offshore havvind er ny, men en stor satsing både i Norge og internasjonalt. Equinor driver den store Hywind-parken i skotsk farvann, og har planer om store nye felt. Anette Fagerhaug Stephansen fra Christian Michelsen Research fortalte fra forksningsfronten, og viste hvor langt denne teknologien er kommet. Forskerne måler vind i ulike høyder, og beregner mulig utbytte for en turbin – som ikke nødvendigvis yter mest om den står så høyt som mulig, der det blåser mest. Etter en gitt vindhastighet – for eksempel 15 m/s, flater effekten ut, mer vind gir ikke mer utbytte.  Hvilke vindhastigheter turbinen skal prosjekteres for avhenger dermed både av meteorologien på stedet, og de tekniske mulighetene. Å bygge et tårn enda 10 meter opp er svært krevende og kostbart – det kan være bedre å redusere høyden og optimalisere turbinen for drift med lavere vindhastighet. 

Vakeeffekt er et annet fenomen vindindustrien må ta hensyn til. En vindturbin skaper turbulens og endret vindmønster bak rotoren. I en park blir det derfor et studium hvordan turbinene skal plasseres i forhold til hverandre, til vindretning og med hvilken avstand. På kurset bygger deltakerne en bitteliten vindturbinpark, slik at utfordringene blir demonstrert. 20 små turbiner blir drevet rundt av vifter – kan vi koble og synkronisere dem slik at vi får lys i en diode eller lyspære? En engasjerende teknologioppgave for en skoleklasse, håper vi. 

 

Universitetet i Bergen har åpnet et senter for flytende havvind, BOW (Bergen Offshore Wind Centre). https://www.uib.no/en/bow

Mer informasjon også på vindportalen. Her finner du blant annet sider om vindfysikk, vindkrfat i Norge og offshore vind. 

http://www.vindportalen.no/

En del av pensumet på videreutdanningskurset omhandler teknologi og teknologiundervisning, som boken Teknologi og design i skolen, Dahlin, L. K., Svorkmo A. -G. & Voll, L. O. (2013).  Oslo: Cappelen Damm og teknologisidene på naturfag.no https://www.naturfag.no/tema/vis.html?tid=1994603

Foto og filmer på siden fra deltakere på denne og tidligere teknologisamlinger.

Marinbiologi, økologi, feltarbeid og planktonlab på Naturfag 2

Blogg naturfag 2september 2018

1  Dag Aksnes:
Forskning viser at fisk følger lysintensiteten opp og ned i vannamassene gjennom døgnet. Det er også slik at fisk av samme slag er dypere nede i farvann med klarere vann, fisken følger lysintensiteten mer enn dybden.  En art som står på 50 meter i våre fjorder, kan være nede på 100 meter i Rødehavet. Fisken har det vi kan kalle lysatferd. Tilpasningen er slik at en fiskeart befinner seg i et mesopelagisk lag som har nok lys som er sterkt nok til at den kan finne bytte – men svakt nok til at den unngår å bli oppdaget av predatorer. Den har et anti-predasjonsvindu.

Les mer Marinbiologi, økologi, feltarbeid og planktonlab på Naturfag 2

Natur på Naturfag 1

Vil en isbit smelte helt likt i saltvann som i ferskvann? 

Etter en kort diskusjon er vi klare til å prøve; en farget isbit i et glass med saltvann, og en lik bit i et glass med ferskvann. Utviklingen i glassene er tydelig forskjellig, og gir grunnlag for observasjoner, forklaringer og diskusjon. Naturfag 1 er i gang. 

Vårt nære slektskap med sjimpansene.

Professor Øyvind Fiksen viser i sitt foredrag at vår evolusjonære slektskap med den andre primatene er parallelt: Fra en ‘urmor’ har de ulike utviklingslinjene gitt menneskearten langs èn linje, og sjimpanser langs en annen. For skoleelever kan vi illustrere den evolusjonære reisen som en biltur tilbak ei tid, for eksempel langs Rv7 fra Bergen til Geilo. Elevene kan starte; de stiller seg opp med en meters mellomrom. Hver meter er én generasjon, 25 år. 30 elever rekker 750 år tilbake, til middelalderen.

Les mer Natur på Naturfag 1

Høgfjellsflora på Finse

Fægridagene 2018

Finse ligger på det prekambriske peneplanet. Nede i dalbunnen er grunnfjellet underlag for plantedekket. Opp i fjellsiden ser vi tydelige hyller med skifrig berg. Det er fyllittdekket, ‘fyllet’ i den tredelte kaken som danner Hardangervidda og Hallingskarvet. Topplaget er skyvedekket. Det ble skjøvet inn oppå fyllitten under den kaldonske fjellkjededannelsen – for 400 millioner år siden. Les mer om berggrunnen på grind.no: https://www.grind.no/berggrunn/fast-fjell

Det er i fyllittbeltet botanikerne finner den artsrike, fargesterke floraen. Under Fægridagene søker vi derfor opp hit, både sør og nord for Finse’byen’. Første dag er målet Sandalsnuten, og området omkring Jomfrunut.

Les mer Høgfjellsflora på Finse

Kjemikunnskap avslutter Naturfag 2

Korte referat av foredrag og aktiviteter på kursdagene:

Nils Åge Frøystein

Kjemi – det sentrale faget

Kjemi grenser mot alle andre naturviskaplege fag. For eksempel er både geofaga og molekylærbiologien opptekne av molekyl og deira bindingar. OLED-skjermen er produsert gjennom kjemisk syntese. Også i dagleglivet og i media møter vi dei kjemiske omgrepa: CO2, polymerer, Omega 3, metta feitt… Det er viktig at befolkninga har kunnskap om kjemi, for å kunne følgje med og ta stilling til informasjonen. 

Les mer Kjemikunnskap avslutter Naturfag 2

Utforskande arbeidsmåtar, fysikk og besøk til Veritas på naturfag 1

Elevane har ulik fridomsgrad i arbeidet sitt. Vi kan bruke styrte læringsprosessar aktivt i opplæringa: La elevane kome med framlegg og idear, diskutere og prøve ut løysingar. Undervegs kan vi ha planlagte stopp eller innsnevringar av arbeidsmåten, stille oppfølgjande spørsmål og ha støttande samtalar. På siste samlinga på naturfag1-kurset prøvde deltakarane ut tre tema som kan egne seg for eit slikt styrt, men likevel utforskande arbeid.

Les mer Utforskande arbeidsmåtar, fysikk og besøk til Veritas på naturfag 1

Havet, atmosfæren og klima på Naturfag 2

Havene står for 90% av varmeopptaket på jorden. Varmekapasiteten (4,18 kJ/kgK) til vann er svært stor sammenlignet landjorden. Konveksjon i vannet bidrar ytterligere til havets evne til å ta opp varme. Gjennom en øvelse med isbiter i ferskvann og saltvann belyses egenskapene til vannet.

Isbiter i ferskvann og saltvann
Is smelter i både ferskvann og saltvann, men på ulikt. Gjennom å observere hvordan isen (fargelagt) danner et sjikt øverst i glasset med saltvann i motsetning til hvordan smeltevannet blander seg med resten av ferskvannet i det andre glasset får man belyst egenskaper som tetthet og termisk vekselvirkning.

Middeltemperaturen på jorden svinger fra år til år, men har de siste 100 årene jevnt over vært stigende. Temperaturøkningen er tett knyttet til økende CO2-nivå i atmosfæren, men unntak finnes. Fra 1930 til 1970 økte CO2-nivået jevnt, men temperaturen økte ikke nevneverdig. Samtidig som CO2-nivået økte økte også mengden støv og sotpartikler og bidro til å dempe drivhuseffekten. I dag renses mer av avgassene enn tidligere. En god ting, men som paradoksalt nok bidrar til en ytterligere oppvarming av klimaet.

Les mer Havet, atmosfæren og klima på Naturfag 2

Vedlegg

Masterclass i fysikk på IFT

Rundt 30 elever var samlet på Institutt for fysikk og teknologi for å bli bedre kjent med hvordan forskere på CERN jobber for å undersøke naturens minste byggesteiner.

Først introduseres standardmodellen. All vanlig materie er bygget av kvarker og leptoner. 6 av hver type, i tillegg til deres antipartikler. Bosoner sørger for vekselvirkningen mellom dem. I naturen finner vi bare de letteste utgavene av kvarkene og leptonene, men i partikkelakseleratoren på CERN skapes det tunge partikler. Disse henfaller raskt og restene fra disse registreres i detektorene. Ved å måle bevegelsesmengde og energi til partiklene som registreres kan man regne seg tilbake til utgangspunktet.

Elevene ser på sporene etter partikkelen. Har vi med en ladd partikkel å gjøre? Er det positivt eller negativt ladd?

 

Veiledere fra IFT hjelper til med tolkningen av dataene og forklaringer.

På datalaben får elevene datasett fra CERN. Sporene etter partiklene gjennom detektoren presenteres sammen med verdier for bevegelsesmengde og energi. Noen partikler etterlater ingen spor. Nøytrinoene er nesten masseløse og uten ladning. Detektorene på CERN er sjanseløse når det kommer til registrering av disse. Mangler det en brikke i puslespillet er nok et nøytrino (eller to) som har lurt seg ubemerket ut av detektoren. Jakten på Higgsbosonet er i gang…

Etter en intens økt med sammenstilling av data er det klart for videokonferanse med CERN og andre skoler i Europa som har arbeidet med samme problemstilling. Funnene presenteres og diskuteres.

Den naturlige skolesekken på FP-dagen

Nettsiden til Debn naturlige skolesekken gir eksempler på skoleprosjekt på alle trinn, og veiledning til skoler som vil søke.

 

Solvang skole i Haugesund har i en årrekke brukt vannet ved skolen til uteundervisning. Lokalavisen skriver at kommunen har planer om å anlegge turvei rundt hele vannet, der det tidligere har vært dels sti, dels vei.

Lærerne velger å gripe fatt i planene, som en flott mulighet til undervisning for bærekraftig utvikling. Flere fag blir engasjert; elevene intervjuer folk om hva de mener om planene, de undersøker naturgrunnlaget og de kontakter de kommunale etatene. Slik blir miljøhensyn, samfunnsspørsmål og økonomi analysert, og elevene deltar i den demokratiske prosessen.

Les mer Den naturlige skolesekken på FP-dagen