Utforskende undervisning på Naturfag 1

‘Erfaringsbasert læring’ heter en av pensumbøkene på videreutdanningskursene. Undervisning for dybdelæring og forståelse kan bygge på elevenes forkunnskaper, egne erfaringer og observasjoner. På skolen kan vi gi direkte opplevelse, utprøving og erfaring som start på tankeprosesser, elevenes egen begynnende forklaring og gryende forståelse. På naturfag 1-kurset i mars viste hovedforfatter, professor Stein Dankert Kolstø, hvordan slik undervisning kan være. Gjennom øvinger og observasjon får deltakerne først gjøre erfaringer med de fysiske fenomenene undervisningen omhandler. Ved hjelp av støttestrukturer og diskusjon, utformer elevene egne forslag til forklaring, og til videre utprøving. På kurset prøver deltakerne elevrollen, og diskuterer i tillegg nytteverdien og læringsutbyttet i undervisningen. 

På kursdagen ble det gjennomført en liten serie forsøk og diskusjoner av denne typen. I hver øving er deltakerne først aktive med å utforme metode og modell for gjennomføring, måling og beregning. Etter noen minutters diskusjon i en liten gruppe, møtes tre grupper som arbeider med samme utfordring. De utveksler idéer og spørmål, og får tilbakemelding på forslagene til metode og løsning. Så blir forsøket satt opp og test gjennomført, før gruppene møtes igjen. Nå kan de sammenligne resultatene sine, diskutere feilkilder, og komme nærmere den naturfaglige forklaringen. 

Serien med øvinger var slik:

1 Spikerbåten. deltakerne lager en båt av aluminiumsfolie. Båten skal flyte i et kar med vatn. Vi fyller båten med spiker, til den synker. Utfordringen går ut på å beregne hvor mange spiker båten kan bære, på forhånd.

2 Talje og tau. Deltakerne får utstyr til å sette sammen en firskåren talje. Utstyret består av to doble trinser, godt med tau og karabinkroker for oppheng. Kraftmålere og meterstokk er tilgjengelig for målinger. Utfordringen her er både å sette sammen taljen til en funksjonell arbeidsmaskin, og beregne på forhånd hvor mye kraft det vi ta å løfte 1,25 kg 2 meter opp.

3 Farten på en ball. tanken er et elevene skal får utfordringen med å sette opp et forsøk der de måler farten på en ball som triller. De må selv avgjøre hvilken bevegelse ballen skal ha, hvordan målingene skal skje, og hvordan utregning av farten blir.

4 Akselerasjon. I dette forsøket blir en lekebil ‘skutt ut’ fra en enkel katapult. Utfordringen blir å finne mål for akselerasjonen. Bilen kjører fort en halv eller hel meter, og mye av den praktiske oppgaven blir å få målt tid og strekning samtidig, helst flere steder i løpet.

Vitenskaplig arbeidsmåte er et tydelig tema også på dag 2 av kurssamlingen. Olaug Vetti Kvam fra Skolelaboratoriet tar utgangspunkt i det enkle spørsmålet ‘hva veier en mandel?’ for å belyse arbeidet med usikkerhet og signifikans. Svaret er ikke helt opplagt, heller ikke hvordan vi skal presentere resultatet av målingene våre. Svaret – mandelen veier for eksempel 1,2 gram – har en usikkerhet knyttet til seg. Vekten av 10, eller 50, mandler vi undersøker, varierer for eksempel fra 1,06 til 1,32 gram. Usikkerheten knytter seg til det siste gjeldende sifferet, i eksempelet tidelen ‘2’. To halvdeler av  usikkerheten går i hver sin retning, opp eller ned. Vi har angitt nøyaktighet bare til tideler, og må derfor si at usikkerheten er 0,1 gram i hver retning. Vekten av mandelen er 1,2g ± 0,1 gram. Selv med mange veiinger, tydelig fremstilling av resultatet, og kritisk gjennomgang av feilkilder og regning, er vi ikke helt i mål. Resultatet vårt viser bare den sannsynlige vekten av en mandel fra vårt utvalg – posen med et halvt kilo mandler fra Coop. Vi vet ikke om den er representativ for mandlene som er i handelen i Norge, i verden – og om handelvaren ‘mandel’ er lik i størrelse som mandelhøsten totalt. Det kan tenkes at det finnes A og B-sortering, mandler som ikke legges ut for salg, og regionale forskjeller.

En annen tilnærming til den vitenskaplige arbeidsmåten er samarbeid, diskusjon og kritikk i forskningsmiljøene. Margareth Hosøy og teamet hennes fra Universitetmuseet i Bergen har et program som illustrerer dette. Deltakerne er med på å løse en tusen år gammel krimgåte: Et lik er funnet i en åker i Ukraina. Skjelettet ligger foran oss, sammen med gjenstander som er funnet i graven – sverd, spinnehjul, smykker, fuglefjær og annet. Deltakerne blir delt i to grupper, en med  naturvitere, og en med samfunnsvitere. Ved hjelp av museets samlinger og utstyr, undersøker de to gruppene gjenstandene, mageinnhold, røntgenbilder og inskripsjoner som kan knyttes til funnet. I en konferanse til slutt prøver de å komme nærmere hvem den begravde har vært, hvor hun – røntgenbildene tyder på at det er en kvinne – kom fra, hvilken samfunnsrolle hun hadde, og hva som kan ha skjedd. I oppsummeringen er forskerne enige om mye, og mener å kunne fastslå opphavsland, rolle og dødsårsak nokså sikkert. ‘Liket i åkeren’ er et program Universitetsmuseet tilbyr til ungdomsskoler og videregående skoler. Andre museer og institusjoner har ofte skoleprogram, undervisningstilbud, eller muligheter for å finne igjen skolefagene innenfor portene sine.

Pollenanalyse er et av virkemidlene forskergruppene tar i bruk. Bildet viser en systematisk inndeling til støtte for bestemmelse av pollen som er funnet i graven.