Läroplanens uppdrag är stort, och vi lärare har ansvaret för att kursplanemålen i många olika ämnen ska uppnås. Att hålla elevernas intresse för kunskapsinnehållet vid liv är väldigt viktigt, oavsett ämne. Samtidigt ska alla ämnen i skolan verka för en hållbar utveckling. Därför samarbetar jag och lärarkollegorna på min skola över ämnesgränserna i ganska stor utsträckning, med de globala målen som en gemensam nämnare.

I det här inlägget tänkte jag lyfta några av de digitala resurser som jag använder nu i fysikundervisningen inom avsnittet energi, och är kopplade till NO, teknik och globala målen. Här finns idag många simuleringar, animeringar och VR/AR-applikationer som kan underlätta för eleverna att förstå bla energiomvandlingar, termodynamik, effekt, klimat, klimatförändringar. (I slutet av inlägget kan du också läsa om hur vi lärare praktiskt får till det ämnesövergripande samarbetet)

Vad ska högstadieelever förstå om energi i fysikämnet?

Avsnittet om energi har en central position i fysikundervisningen. Jag bygger upp planeringen kring att eleverna ska kunna grunderna för att förstå bland annat energiomvandlingar, termodynamik, effekt, klimat, klimatförändringar. Till min hjälp finns det många simuleringar, animeringar, vi kan använda VR/AR-applikationer, värmekamera/IR-sensor och olika databaser.

Att undervisa om energi är omfattande då det är ett naturvetenskapligt bärande begrepp som återkommer flera gånger i grundskolan, gymnasiet och i högre utbildning. Det återkommer i flera undervisningsämnen utöver NO och teknik dessutom, energibegreppet tas upp i hem- och konsumentkunskap kring matens energiinnehåll samt i idrott och hälsa. Vi möter energibegreppet dagligen i språket och därför är förståelsen viktig för att kunna förstå teknik och samhällsutveckling.

Digital värmekamera

En oerhört stark resurs är då den digitala värmekameran som enkelt kan kopplas in i telefonen. Den bidrar till förståelse på ett oöverträffat sätt eftersom den visualiserar något vi själva inte kan uppleva med våra sinnen. De senaste två åren har vi arbetat med värmekamera för att undersöka värmeläckage från skolhuset, konstruktion av värmegolv på Universeum och undersökt människokroppens värmetransport. Vi har även filmat kemiska reaktioner för att se vilka som är exoterma respektive endoterma. Det är ett undersökande arbetssätt när det är som bäst, nyfikenhetsdrivet och många hypoteser som behöver testas.

Fig 1. Värmekameran visar här värmeläckage från våra fönster.

Vår värmekamera kostar omkring 2500 kronor, och vi räknar med att den håller i flera år. Den tillhörande appen (FLIR One) registrerar strålning i IR-området, från 1-100 mikrometer. Den registrerar temperaturer från -20 till +120 grader Celsius med en minsta noggrannhet på 0,1 grader. Appen har enkla funktioner med temperaturskala och bilderna/filmerna kan enkelt lagras och bearbetas. Det finns inga rörliga delar så kameran är robust och lätt att ha med sig (29 g). Värmekameran behöver laddas regelbundet förstås, men det går smidigt via usb (350mAh), och det tar mindre än en timma. Eleverna kan använda kameran med mycket kort instruktion. Det finns många bra vetenskapliga artiklar och webbresurser att fördjupa sig i, se fördjupningsförslagen.

Animeringar som visar förändringar i världen över tid

Animeringar över tid som utgår från en världskarta är den visualisering som eleverna uppskattar mest för att förstå.

Fig 2. Animering som visar temperaturmätningar som gjorts sedan tidigt 1800-tal: https://www.youtube.com/watch?v=gHZzACcYJRo&feature=youtu.be

NASA har länge samlat in data med hjälp av fjärranalys och de visualiseringarna upplevs också som förståelseskapande bland eleverna. Vi har utvärderat varje arbetsområde så länge jag kan minnas (snart 34 år som NO/Teknik-lärare…) och det ger värdefullt stöd för att kunna planera lite vassare med nästa omgång elever.

När vi arbetat med animeringar visar eleverna mycket god förståelse och kan återge förlopp och förklaringar även långt efter genomförd undervisning.

Fig 3. NASA har många animeringar, bla denna: https://youtu.be/s3RWTTtPg8E

 

Dessa Youtubeklipp tittar vi på tillsammans i klassrummet, resonerar kring och pausar då ofta klippet, kopplar till historiska händelser på olika platser på jorden, tex när industrialiseringen och fossila bränslen började användas. Länken ligger i Google classroom, men utan den gemensamma genomgången har den inte lika stort värde säger eleverna. Det är svårare att tolka dessa animeringar än vad vi kanske tror, inte minst för att det är många saker som händer samtidigt.

Realtidsdatabaser

Fig 4. Flight Radar 24 visar här i realtid alla flygplan som är samtidigt i luften.

Vi brukar också titta på realtidsdatabaser tillsammans. Här är ett klipp från FlightRadar24, och jag brukar även använda MarineTraffic, för sjöfarten. Det ger ett extra värde att kunna se vår egen närmiljö, dels fartygen på väg till och från hamnen, dels starter/landningar på Landvetter. Det finns många anledningar att ha realtidsdata, det ger något vi inte kan få via läroböcker eller filmer, av naturliga skäl. Eleverna skriver i utvärderingarna att det blir påtagligt och tydligt, och kartbilden är i sig spännande att fördjupa sig i, den uppdateras hela tiden och ändras därmed under tiden vi tittar på den. I år undervisar jag årskurs 7 och 8, och bland dessa elever var det faktiskt ingen som sett eller använt dessa databaser tidigare, däremot berättar de efteråt att de tittar på dem då och då, vilket jag kan förstå, de är en bra start för många funderingar!

Bilder från rymden

I samband med detta om realtidsdata är bilder från satelliter något som fascinerar oss alla. Det finns flera att logga in på via Rymdstyrelsen, https://www.rymdstyrelsen.se/rymddata/. Där hämtar vi även fjärranalysbilder för att se effekter av till exempel långvarig torka (som sommaren 2018), bränder etc. Bilderna ger underlag för klassrumsdiskussioner. Ett tips är att prenumerera på nyhetsbrevet, https://www.rymdstyrelsen.se/om-rymdstyrelsen/nyhetsbrev/

Förstärkt verklighet

Att arbeta med förstärkt verklighet, augmented reality (AR), är något vi gjort från och till ända sedan PokemonGo, och kring klimat och energi finns det flera klipp från väderkanaler som brukar leda till bra diskussioner kring säkerhet och informationsmetoder. Den här från the Weather Channel brukar vi se för att jämföra olika sätt att presentera data, vad som fungerar bäst för olika syften.

Fig 5. Med AR blir väderprognosen mer begriplig. https://youtu.be/q01vSb_B1o0

Vi har även använt VR-kameror som eleverna byggt själva i kartong, och via sina mobiler kan de se 360-filmer från olika delar av världen, exempelvis Barriärrevet och energiomvandlingar i berg- och dalbanor. Att bygga VR-kameran själv ger dessutom en god avdramatisering av tekniken och visar den grundläggande principen på ett bra sätt.

Interaktiva resurser

När vi arbetar med energiomvandlingar är det bra med interaktiva resurser, och en pålitlig sådan resurs är PhET, som kommer från universitetet i Colorado och innehåller alla naturvetenskapliga ämnen. Den använder vi ofta för att få in förståelse för läges-rörelseenergi och friktion. Elevernas förståelse ökar efter att vi varit på de utegym och lekplatser vi har runt skolan och fått uppleva med kroppen de krafter som påverkar oss. https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-skate-park-basics/latest/energy-skate-park-basics_en.html.

Fig 6. I denna interaktiva simulering kan vi påverka massa, friktion, visa grafer och skapa olika banor.

De senaste åren har vi också arbetat med sensorer som är uppkopplade, det vill säga sakernas internet/internet of things. Vi har fått pröva väderstationsdata och miljöövervakning i något som heter Miljöväder, det finns en app som utvecklas för att just bidra med närmiljöns data, websidan ger en försmak på https://loviot.se/. Elevernas förståelse blir påtagligt förbättrad när data kommer från närmiljön och det går att hålla i mätutrustningen och direkt se den på websidan. Flera lokala nätverk byggs upp med mätdata och det går då att se flera samtidigt, något som bla erbjöds lärare och skolor under Vetenskapsfestivalen 2018 https://luftdata.se/ .

Skolans tekniska utrustning styr arbetssättet

Eftersom eleverna har chromebook behöver vi använda webbaserade resurser, ingen programvara är ju möjlig att ladda ner då. Till viss del har det påverkat oss negativt, när vi till exempel ska skriva ut till 3D-skrivaren måste vi gå via en PC. En del av bekymren har lösts över tid. Vi kan numera koda (Python är det språk vi använder) utan nedladdad mjukvara, i och med editorer som repl.it och Colaboratory. Eleverna har med sin laptop till varje lektion, och i och med att vi använder tryckta läromedel parallellt kan det onekligen bli en del för eleverna att bära på till lektionerna.

Digitalt och analogt – hur ska det samspela i undervisningen?

Forskningsläget är ju inte entydigt, men mycket tyder på att vi behöver utveckla digitala kompetenser utan att “offra” handens analoga förmåga. Vi skriver för hand i anteckningsböcker, använder tryckta läroböcker, och så använder datorn till det den är bättre på. Förra veckan hade vi till exempel ett Skypesamtal med en klimatforskare i Helsingfors. Klassen ställde frågor och vi kunde alla delta i och med att projektorn gav en god närvarokänsla.

Så, bara detta relativt korta arbetsområde, fyra veckor med NO/Teknik på torsdagar och fredagar (drygt 12 timmar), med energi-arbete-effekt-klimat, visar att de digitala resurserna bidrar till elevernas lärande på ett sätt som inte varit möjligt tidigare. Och så länge det finns utrymme att arbeta praktiskt och laborativt är de digitala resurserna en rejäl förstärkning. Det vi måste undvika är att simuleringar och andra digitala resurser helt ersätter det laborativa. Det är däremot utmärkt att digitala resurser kan förstärka undervisningen, öka kvaliteten, och på så sätt öka intresset för naturvetenskap och teknik! Det är när nyfikenhet och vilja att förstå får tillräckligt utrymme som vi också får ungdomar intresserade av att förstå världen och att bidra till att lösa problem.

Digitalt stöd underlättar samarbetet med kollegorna

Samarbeten över ämnesgränser är något jag studerat i min forskning. Kort kan sägas att samarbete är tidskrävande, men ändå eftersträvat av många lärare och elever. I praktiken är det ofta svårt att hinna med utan rejäla ansträngningar i form av gemensam planeringstid eller välutvecklade samarbetsytor som inte kräver närvaro av alla, samtidigt. För att samplanera använder vi till exempel delat dokument för möten, vi kan alla lägga upp punkter där som vi vill lyfta när vi ses. Göteborgs stad har sedan några år tillbaka avtal med Google, så delade dokument är i praktiken numera vardagsmat. Här startar vi samarbeten och pusslar med de samarbetspartners som blir inblandade. Vi ska till exempel snart på studiebesök till IKEA om cirkulär ekonomi, energi/resursanvändning, ergonomi, ett innehåll som skapar samarbeten mellan NO/Teknik, matematik, idrott och hälsa till exempel.

Ingela Bursjöö

Lektor, lärare i naturvetenskap, teknik och matematik på Montessoriskolan Elyseum samt på institutionen för fysik och institutionen för didaktik och pedagogisk profession.

Läs vidare:

Bursjöö, I (2015), To create coherence: science teachers, interdisciplinary collaboration and ethical perspectives in the educational practice. https://journals.uio.no/index.php/nordina/article/view/808/1289

Forum för forskningsbaserad NT-undervisning, http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1328932/FULLTEXT01.pdf

Från forskning till fysikundervisning: http://liu.diva-portal.org/smash/get/diva2:1040318/FULLTEXT02.pdf

Globala målen, https://www.globalamalen.se/