Læs arbejdsgruppens rapport - EMU Talentudvikling
Læs arbejdsgruppens rapport - EMU Talentudvikling
Læs arbejdsgruppens rapport - EMU Talentudvikling
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Talentundervisning<br />
i de<br />
naturvidenskabelige fag<br />
Inspiration til talentundervisningen fra arbejdsgruppen i naturvidenskab<br />
Uddannelsesstyrelsen, gymnasiekontoret 15. september 2011
2 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Indhold<br />
Indhold ................................................................................................................................................. 2<br />
Forord ................................................................................................................................................... 4<br />
Talentarbejde i den daglige undervisning ............................................................................................ 5<br />
Talenter i undervisningen................................................................................................................. 5<br />
Hvordan opdages og styrkes talentet? .......................................................................................... 5<br />
Hvilken rolle kan talentet have i klassen? .................................................................................... 5<br />
Hvordan motiveres talentet? ........................................................................................................ 6<br />
Hvordan udvikles talentet? ........................................................................................................... 6<br />
Et talentstimulerende undervisningsmiljø ........................................................................................ 6<br />
Nysgerrighed ................................................................................................................................ 6<br />
Elevernes deltagelse ..................................................................................................................... 6<br />
Elevernes roller i klassen ............................................................................................................. 6<br />
Anerkendelse ................................................................................................................................ 7<br />
Frirum til udforskning .................................................................................................................. 7<br />
Lærerstyring ................................................................................................................................. 7<br />
En undersøgende tilgang til naturfag ........................................................................................... 7<br />
Hvordan opdages talenter? ............................................................................................................... 7<br />
Særlige anlæg ............................................................................................................................... 7<br />
Særlige interesser ......................................................................................................................... 8<br />
Særligt engagement ...................................................................................................................... 8<br />
Opfølgning på talenter ..................................................................................................................... 8<br />
Stil krav til talenterne ................................................................................................................... 8<br />
Talenter kan skifte interesse ......................................................................................................... 8<br />
Talenter har brug for andre .......................................................................................................... 8<br />
Talenter er ikke supermennesker ................................................................................................. 9<br />
Talentarbejde i praksis ....................................................................................................................... 10<br />
Typer af talenter ............................................................................................................................. 10<br />
Eleven der kan og vil, og som kan nå langt ............................................................................... 10<br />
Eleven der kan men som ikke nødvendigvis vil ........................................................................ 10<br />
Eleven der måske kan og som helt sikkert vil ............................................................................ 11<br />
Konkrete eksempler på undervisningsforløb ................................................................................. 12<br />
Eleven der kan og vil ................................................................................................................. 12<br />
Den selvstyrende elev ................................................................................................................ 14<br />
Det umotiverede talent ............................................................................................................... 16<br />
Den innovative opfinder............................................................................................................. 17<br />
Den slidsomme elev ................................................................................................................... 18<br />
Bilag 1: Midler der påvirker CNS ...................................................................................................... 20<br />
Bilag 2: Tre opgaver omkring raketaffyring ...................................................................................... 22<br />
Opgave 1 - Raketaffyring ............................................................................................................... 22<br />
Opgave 2 - Raketaffyring ............................................................................................................... 24<br />
Opgave 3 - Raketaffyring ............................................................................................................... 25<br />
Bilag 3: Take Home Lab .................................................................................................................... 26<br />
Take Home Lab 1 ........................................................................................................................... 26<br />
Take Home Lab 2 ........................................................................................................................... 29<br />
Bilag 4: Podcast et fysikeksperiment ................................................................................................. 30
Naturvidenskabelige talentforløb 3<br />
Bilag 5: Deltag i Science Cup Denmark ............................................................................................ 32<br />
Bilag 6: Klimaundervisning ............................................................................................................... 35<br />
Klimaoplæg .................................................................................................................................... 35<br />
Klimaændringer SRO opgave ........................................................................................................ 36<br />
Appendix 1: Tematisk undervisning som afsæt for talentudvikling .................................................. 38<br />
5E som fordybelsestema ................................................................................................................ 39<br />
5E som innovationstema ................................................................................................................ 40<br />
Eksempler på temaer ...................................................................................................................... 42<br />
Eksempel 1: Fermentering ......................................................................................................... 42<br />
Eksempel 2: Enzymer ................................................................................................................ 42<br />
Eksempel 3: Hvad kan vi gøre for at fjorden får det bedre? ...................................................... 45
4 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Forord<br />
Denne <strong>rapport</strong> er resultat af arbejdet i arbejdsgruppen i talentudvikling i de naturvidenskabelige fag.<br />
Arbejdsgruppen er, i lighed med de tilsvarende arbejdsgrupper indenfor de øvrige faglige<br />
hovedområder i de gymnasiale uddannelser, nedsat som opfølgning på <strong>rapport</strong>en <strong>Talentudvikling</strong> –<br />
evaluering og strategi 1 .<br />
Arbejdsgruppens kommissorium har været, i forlængelse af anbefalingerne fra ministerens nedsatte<br />
arbejdsgruppe til talentudvikling, at udvikle og fremlægge eksemplariske forløb til brug i de gymnasiale<br />
uddannelser, målrettet enkelte fag eller rettet mod et samspil mellem fag.<br />
De gymnasiale talentarbejdsgrupper har bl.a. skullet arbejde med forløb som<br />
sikrer at talentarbejdet også bliver en del af den daglige undervisning.<br />
giver faglige muligheder for at samle særligt talentfulde elever i ”hovedgrupper” og undervise de<br />
talentfulde elever flerfagligt.<br />
specielt tilgodeser samarbejde mellem aftagerinstitutioner eller virksomheder.<br />
Denne <strong>rapport</strong> præsenterer først og fremmest inspiration til første punkt, talentarbejde i den daglige<br />
undervisning.<br />
Når vægten er lagt på den daglige undervisning, frem for arbejdet med at samle elever i særlige forløb,<br />
skyldes det et ønske om at inspirere den enkelte lærer til at tage udfordringen op. Arbejdsgruppen ser<br />
både mange muligheder og et stort behov for at inspirere på dette punkt.<br />
I forhold til det at samle elever i på særlige forløb, er det en nødvendig opfølgning på talentarbejdet i<br />
den daglige undervisning, men det er også en opgave som kræver koordinering på skolen og mellem<br />
institutioner, lokalt og regionalt.<br />
Enkelte steder er der inddraget eksempler på kontakter ud af huset. De vil dog, efter <strong>arbejdsgruppens</strong><br />
vurdering, være meget afhængige af lokale forhold, derfor det begrænsede antal eksempler.<br />
Rapporten falder i to dele:<br />
Talentarbejde i den daglige undervisning indeholder generel inspiration til hvordan talenter opdages og<br />
udvikles i den daglige undervisning. Dette uddybes mere konkret i appendix 1: Tematisk undervisning som<br />
afsæt for talentundervisning.<br />
Talentarbejde i praksis giver eksempler på hvordan man kan tilrettelægge den daglige undervisning, så den<br />
inspirerer talenter til at udvikle deres talent. Eksemplerne tager udgangspunkt i at talenter er forskellige.<br />
Afsnittet suppleres med bilag 1-5, som indeholder konkrete opgaver og temaoplæg.<br />
Arbejdsgruppen har haft følgende medlemmer:<br />
Maria Nyland Jensen, Borupgaard Gymnasium<br />
Dorthe Lind Damkjær, Vejle Tekniske Gymnasium<br />
Thomas Brun Kristensen, Hasseris Gymnasium<br />
Tim Nielsen, Kalundborg Gymnasium<br />
Jette Rygaard Poulsen, Hasseris Gymnasium, fagkonsulent<br />
Kresten Cæsar Torp, Aalborghus Gymnasium, fagkonsulent<br />
1 Arbejdsgruppen til talentudvikling i uddannelsessystemet: <strong>Talentudvikling</strong> –evaluering og strategi,<br />
Uddannelsesstyrelsen, april 2011.
Naturvidenskabelige talentforløb 5<br />
Talentarbejde i den daglige undervisning<br />
Talenter opdages og udvikles i den daglige undervisning. Den daglige undervisning spiller også en<br />
afgørende rolle når talenter motiveres til at anvende deres ressourcer fagligt. Den daglige undervisning<br />
har desuden den mulighed i sig, at den foregår i en given social sammenhæng, hvor talentet prøver sine<br />
muligheder af på en mindre forpligtende måde, dog kan det sociale spil i klassen både være en støtte og<br />
en hæmsko. Endelig er det nødvendigt, at også den talentfulde elev deltager i den daglige undervisning<br />
for at opnå en adgangsgivende eksamen. En ekstra indsats her giver derfor umiddelbar mening for den<br />
talentfulde elev, måske i modsætning til ekstra talentilbud uden for almindelig skoletid. Det er derfor<br />
helt afgørende at få den daglige undervisning planlagt, så den motiverer og støtter talentudvikling<br />
I det mere fokuserede arbejde med at udvikle talentet, vil gymnasiernes forskellige projekter (SRP,<br />
SRO, SSO, AT, SO) sandsynligvis spille en vigtig rolle. Her er eleven som udgangspunkt aktivt på<br />
banen, og lærer-elevkontakten er mere direkte.<br />
Der kan desuden planlægges et skolebaseret talentarbejde, hvor talenter samles med andre talenter, eller<br />
hvor en lærer følger op på talentet på en måde, som ikke er mulig i den daglige undervisning. Dette<br />
arbejde kan samles på tværs af skoler, fx i samarbejde med aftagerinstitutioner og virksomheder.<br />
Kommissoriet for dette arbejde er dog udviklingen af materialer til talentudvikling i undervisningen.<br />
I de naturvidenskabelige fag ligger der store muligheder for varieret talentarbejde i kraft at fagenes både<br />
praktiske og teoretiske natur. Der kan arbejdes med alt fra små enkle hverdagsbaserede eksperimenter<br />
til abstrakte teoretiske og filosofiske tanker. Gennem mange år har der, mere eller mindre bevidst, i de<br />
naturvidenskabelige fag været arbejdet med mange forskellige tiltag, som ret beset kan betragtes som<br />
talentarbejde. Der er derfor i fagene gode muligheder for at komme frem til et mere systematisk og<br />
sammenhængende arbejde med talentudvikling.<br />
Talenter i undervisningen<br />
Ikke alle flittige elever er talenter og ikke alle talenter er som udgangspunkt flittige. Nogle talenter skal<br />
opdages under eksperimentelt arbejde mens andre er ganske åbenlyse i den daglige undervisning. Der<br />
findes med andre ord forskellige typer af talenter og deres talent kan ikke umiddelbart identificeres<br />
alene ud fra deres faglige præstationer. Men som udgangspunkt er man eller bliver man ikke et talent<br />
uden motivation og særlige evner indenfor et specifikt fagligt område.<br />
Hvis man vil arbejde med talentudvikling, må man som lærer gøre sig overvejelser om følgende:<br />
Hvordan opdages og styrkes talentet?<br />
Undervisningen indenfor uddannelsestiden kan tilrettelægges så talentfulde elever opdages og får<br />
styrket motivation og forudsætninger. Hvilken type undervisning der fremmer talentudvikling afhænger<br />
selvfølgelig af hvilke typer af talenter der er tale om. Fokus på den enkelte elev og en god kontakt<br />
mellem lærer og elev vil fremme både talentudviklingen og den faglige udvikling i en klasse generelt.<br />
Hvilken rolle kan talentet have i klassen?<br />
De toneangivende elever i en klasse kan have meget stor betydning for det faglige niveau og<br />
accepterede arbejdsformer i en klasse. Derfor kan en talentfuld elev i nogle situationer opfattes som en<br />
kæmpe ressource for undervisningen. Men omvendt, hvis den talentfulde elev ikke er ledertypen, kan<br />
han eller hun blive for nørdet for resten af klassen og ende med at blive et ”problembarn” i
6 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
undervisningen.<br />
Hvordan motiveres talentet?<br />
Forskellige elevtyper motiveres forskelligt. Nogle talenter er optændt af ”en indre ild” som<br />
undervisningen kan bidrage til at holde ved lige. De kan motiveres af viden, eller af at have ”en bold at<br />
gå efter”. Andre talenter skal møde en ydre motivation og opmærksomhed for at udvikle deres talent.<br />
Det er nemlig ikke nogen naturlov at talentfulde elever selv søger udfordringerne. Begge talenttyper kan<br />
skabe udfordringer i den daglige undervisning. Skal undervisningen være med faste rammer, eller skal<br />
der være frihed og åbne opgaver? Skal der være fokus på faglig fordybelse eller skal der arbejdes med<br />
entreprenørskab og innovation? Generelt vil en kontakt med læreren og fagligheden dog motivere den<br />
talentfulde elev.<br />
Hvordan udvikles talentet?<br />
Nogle talentfulde elever har overskud til at fordybe sig i fagligheden. For dem er det en bonus at<br />
deltage i undervisningen, især hvis de møder differentierede undervisningsformer, som støtter dem på<br />
deres eget faglige niveau. For andre talentfulde elever opfattes det næsten som en straf at være<br />
talentfuld. Det kræver ekstra arbejde og de mødes af store forventninger fra omgivelserne. Hvordan<br />
talentet udvikles handler derfor om at skabe et motiverende undervisningsmiljø som tager højde for<br />
elevens nysgerrighed, faglighed og for de elevroller der er i klassen.<br />
Et talentstimulerende undervisningsmiljø<br />
Afsættet for talentudvikling er en undervisning, hvor eleverne engageres og motiveres til at gøre noget<br />
med faget. Talenter motiveres, lige som elever generelt, meget forskelligt. Variation og differentiering<br />
er, som altid, afgørende.<br />
Man kan med fordel tænke i flere parametre i undervisningen:<br />
Nysgerrighed<br />
Lad eleverne møde faget med en spørgende og undersøgende indgang. Stil selv spørgsmål, lad eleverne<br />
stille spørgsmål, skab frirum for at elevernes spørgsmål kan undersøges i undervisningen – praktisk og<br />
teoretisk.<br />
Elevernes deltagelse<br />
Lad eleverne spille en aktiv rolle i at udfordre deres egen faglighed. Engagér dem i spørgsmål som de<br />
kan undersøge og afprøve. Spørg ind, så de uddyber og nuancerer deres spørgsmål. Eleverne skal lære<br />
at stille kvalificerede faglige spørgsmål. Overvej sammen med dem, hvordan I kan arbejde videre med<br />
deres spørgsmål.<br />
Elevernes roller i klassen<br />
Overvej at eleverne kan have forskellige roller. Nogle går foran med nysgerrighed, men andre skal<br />
måske bære fordybelsen. Andre igen skal fastholde engagementet. Et talent er sjældent en øde ø.<br />
Talenter understøttes ikke kun af læreren, men også af klassekammerater. Talenter kan være en<br />
ressource. Stærkt fokus på de dygtige elever der svarer rigtigt, kan skubbe andre elever ud i en perifer<br />
deltagelse, i øvrigt også mulige talenter, som starter fra en mindre boglig baggrund. Målet er at engagere<br />
alle og få alle i sving, gerne med talenterne som lokomotiv.
Naturvidenskabelige talentforløb 7<br />
Anerkendelse<br />
Anerkendelse er ikke det samme som ros for hvad som helst. At lytte til elevernes faglige overvejelser<br />
kan opleves som anerkendelse. At tage deres overvejelser alvorlige med faglig-kritiske modspørgsmål<br />
kan opleves som anerkendelse. Anerkendelse kan også være at bruge elevernes produkter i<br />
undervisningen. Lad dem skrive til hinanden, eller skrive wiki’s til andre. Gem deres produkter på<br />
fællesdrevet, og pointér, at det skal kunne bruges af klassekammerater til senere projekter eller<br />
eksamenslæsning. Referér tilbage til dem ved senere lejligheder. Lad elever undervise, fx med<br />
inddragelse af demonstrationsforsøg. Udgangspunktet for anerkendelse er en erkendelse af elevernes<br />
faglige niveau og muligheder for at agere i faget.<br />
Frirum til udforskning<br />
Overvej, hvor i temaerne der kan være plads til, at eleverne udfolder deres faglighed på en praktisk og<br />
undersøgende måde. Inddrag elever i emnevalg eller i valg af forskellige emner under et tema. Vær<br />
gerne aktuel. I de fleste fag giver både supplerende stof og nogle af prøveformerne rum til dette. En<br />
række af de faglige mål vil som regel ligge i direkte forlængelse af dette.<br />
Lærerstyring<br />
Frirum til udforskning kræver, paradoksalt nok, styring. En fast styring kan, hvis rammerne sættes<br />
rigtigt, have en systematiserende eller supplerende karakter. Lad først eleverne komme på banen med<br />
emner og undersøgelsesspørgsmål. Systematiser deres spørgsmål og supplér. Forklar eleverne, hvorfor<br />
det vil være nødvendigt også at have dette med. Med en fornuftig forklaring, vil de som regel godtage<br />
det, uden at føle at deres egne overvejelser var ligegyldige. En del af systematiseringen kan være<br />
uddybende eller fagligt kritiske spørgsmål til elevernes tanker.<br />
En undersøgende tilgang til naturfag<br />
Naturvidenskabelige fag har en undersøgende tilgang til verden med eksperimentet som et centralt<br />
element. Der er god inspiration at hente i de tilgange der findes indenfor Science as Inquiry. Bilag 6<br />
giver eksempler på hvordan man tilrettelægge tematisk undervisning med fokus på at udvikle talenter<br />
vha. 5E-modellen (Engage, Explore, Explain, Extend /Elaborate og Evaluate).<br />
Hvordan opdages talenter?<br />
Talenter melder sig sjældent selv. Man kan opdage dem på flere måder:<br />
Særlige anlæg<br />
Man bemærker ad flere omgange, en særlig evne. Det kan fx være til databearbejdning,<br />
forsøgsplanlægning, matematisk modellering eller iagttagelse. På samme måde kan man møde elever<br />
med særlige analytiske evner, som gennemskuer sammenhænge og kan overføre deres viden mellem<br />
forskellige områder i undervisningen. Nævn dine iagttagelser for eleven, og foreslå ham /hende at<br />
arbejde med det. Den næste udfordring vil være at finde et passende emne at anvende talentet på.<br />
Noget der kan motivere eleven. Nævn muligheden for at et senere projekt (SRO, SRP, SO, AT eller<br />
videre arbejde med et tema fra undervisningen) kan foregå med vejledning fra en ekstern person. Et<br />
møde med en forsker kan sætte skub i talentet. Denne type talenter vil også kunne udvikles sammen<br />
med andre elever i en projektgruppe. Ofte vil emnet komme fra en anden elev. Det samme vil måske<br />
det praktiske perspektiv på arbejdet.
8 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Særlige interesser<br />
Særlige interesser er ikke det samme som talent, men det kan motivere til at yde noget særligt. Er der en<br />
gængs interesse for et emne, kan der oprettes en lille studiegruppe på skolen, eller man kan skabe<br />
kontakt til en forsker eller en virksomhed indenfor området, så eleven ser hvad der arbejdes med. Hvis<br />
eleven er tilbageholdende er det en god ide at finde en makker til vedkommende.<br />
Vær opmærksom på elever der udviser en særlig interesse gennem undervisningen. Mind eleverne om<br />
muligheden for at arbejde videre med emnet, fx med SRP eller SRO eller en talentkonkurrence som<br />
mål.<br />
Særligt engagement<br />
Nogle elever motiveres af de aktuelle problemer de ser omkring sig. De oplever et ønske om at gøre<br />
noget. Det kan være baggrund for et innovativt og entreprenørmæssigt talent. Mange problemer kan<br />
have tekniske eller naturvidenskabelige løsninger. Tekniske løsninger skal tilpasses brugssituationen.<br />
Vær opmærksom på at mange forskere arbejder med netop disse sider af naturvidenskaberne. Afsættet<br />
for eleven kan være at få konkretiseret engagerende problemer, undersøgelser og udvikling af løsninger<br />
kan pege frem mod projekter og konkurrencer.<br />
Opfølgning på talenter<br />
I den daglige undervisning kan man opdage og til en vis grad stimulere talenterne. For at udvikle særlige<br />
talenter skal den daglige undervisning imidlertid suppleres. Det opfølgende arbejde har ikke<br />
nødvendigvis den samme grad af forpligtethed som undervisningen, med mindre der foreligger præcise<br />
aftaler om deltagelse i forløb eller udvidet curriculum. Aftaler om deltagelse i talentaktiviteter skal være<br />
tydelige for både lærere og elever, af hensyn til alle parter. Det kan være mindre aftaler om et<br />
studiebesøg eller aftaler om længerevarende forløb.<br />
Det videre talentarbejde hviler på følgende vigtige forudsætninger:<br />
Stil krav til talenterne<br />
Uanset hvilke typer af talenter der er tale om, bør vi i de gymnasiale ungdomsuddannelser være i stand<br />
til at stille krav til elever med særlige talenter. Det behøver ikke være krav om at de bruger ekstra tid<br />
eller ressourcer på skolearbejdet, men krav om at de udvikler deres talent. Det er ikke godt nok at<br />
overlade til talentet selv at finde udfordringer.<br />
Talenter kan skifte interesse<br />
Læreren må ikke have forventninger om at han eller hun har fundet den talentfulde elevs rette livsbane.<br />
Unge mennesker har kun godt af at have flere interesser, skifte interesser, droppe interesser, blive<br />
overbebyrdede og måske tage interesser op igen senere. Et nysgerrigt ungt menneske kan finde sin rette<br />
hylde mange gange og skal have hjælp til at fokusere. Et flittigt ungt menneske kan brænde ud og skal<br />
have hjælp til at prioritere arbejdsindsatsen.<br />
Som lærere kan vi udfordre elevens evner, skabe interesser, udvikle kompetencer, etablere netværk,<br />
styrke selvtillid og ikke mindst - give slip.<br />
Talenter har brug for andre<br />
Det videre talentarbejde kan både foregå individuelt og i grupper. For mange talenter vil gruppen være<br />
vigtig. Det bliver sjovere, og man holdes fast.<br />
Overvej muligheden af makkerskab blandt elever. En elev med en særlig interesse og en makker vil<br />
kunne få stort udbytte af et arrangeret studiebesøg. Det kan betyde at de overvinder barrierer, og får<br />
fælles oplevelser.
Naturvidenskabelige talentforløb 9<br />
Talenter er forskellige, de kan supplere hinanden og har brug for andre. Kammerater kan være gode<br />
som modspil for ideer, og at dele arbejdet med. De øvrige elever vil ofte også få flyttet deres<br />
muligheder og motivation for at gå til fag og karriere, uanset om de selv har talent eller ej.<br />
Talenter er ikke supermennesker<br />
Det kan være krævende for en elev at finde tid til at fordybe sig. Det kan gå ud over den daglige<br />
undervisning, og det kan føre til stress. Derfor skal der være en åben og løbende dialog med talentet<br />
om, hvor mange kræfter der kan lægges i arbejdet. Ved længerevarende forløb, må det også tages op,<br />
hvordan arbejdet kan give udbytte i forhold til undervisning, fag og elevprojekter. Det kan fx overvejes,<br />
om dele af talentarbejdet kan indgå i elevtiden.
10 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Talentarbejde i praksis<br />
Som tidligere nævnt, vil der være forskellige typer af talenter, som stimuleres gennem forskellige former<br />
for undervisning. Det følgende giver eksempler på forskellige talenttyper og, hvorledes undervisningen<br />
kan tilrettelægges i forhold til disse. Dette uddybes i bilag 1-5 med eksempler på forløb og materialer.<br />
Typer af talenter<br />
Nedenfor er vist en enkel og overskuelig måde at kategorisere forskellige typer af talenter på.<br />
Vil<br />
Vil måske<br />
Kan Kan måske<br />
Eleven der kan og vil<br />
Den selvstyrende elev<br />
Den slidsomme elev<br />
Det umotiverede talent<br />
Den innovative opfinder<br />
Inden for ovenstående rammer har vi valgt at beskrive fem forskellige talenttyper. Typerne giver på<br />
mange måder en alt for firkantet beskrivelse af talenterne, og skal ikke forstås som dækkende for den<br />
mangfoldighed af talentfulde elever vi møder i den daglige naturvidenskabsundervisning. Men de kan<br />
tjene som et udgangspunkt for, hvordan talentfulde elever opdages og kan være med til at skabe<br />
opmærksomhed på, hvordan de talentfulde elever kan stimuleres i undervisningen.<br />
Eleven der kan og vil, og som kan nå langt<br />
I denne kategori findes ofte de elever, som deltager i faglige olympiader og konkurrencer som Unge<br />
Forskere og Forskerspirer. Gruppen af elever er dog på ingen måde ensartet, og vi har valgt at udfolde<br />
to talenttyper i denne kategori.<br />
Eleven der kan og vil<br />
Denne talentfulde elev er stærkt motiveret af det faglige arbejde som foregår i undervisningen. Hun<br />
påtager sig ofte store opgaver og har en høj grad af fordybelse både i den enkelte time og i<br />
forberedelsen hertil. Hun er tryghedssøgende og ikke specielt kreativ i sin tilgang til det faglige stof.<br />
Den selvstyrende elev<br />
Også den selvstyrende elev er stærkt motiveret, men ikke så meget af undervisningen som af faget. Han<br />
er selektiv og fordyber sig i de emner og områder han finder mest interessant. Han er ikke altid<br />
veltilpasset i klassen og vil nok helst arbejde alene frem for i grupper. Heller ikke han er specielt kreativt<br />
anlagt.<br />
Eleven der kan men som ikke nødvendigvis vil<br />
Elever i denne kategori skal som oftest vækkes eller motiveres, hvilket i nogle situationer kan ske med<br />
mere åbne og opfinderprægede opgaver. Der er stor forskel på elevens deltagelse i undervisningen og<br />
typisk også i deres fordybelse i stoffet. Vi beskriver derfor også to talenttyper i denne kategori.<br />
Det umotiverede talent<br />
Typisk en stærk men måske utilpasset elev, som keder sig i gængse undervisningssituationer og vælger<br />
fagligt laveste fællesnævner gennem skoleåret. Læreren vil ofte betegne ham som en doven elev, der<br />
spilder sine talenter. Han er svær at integrere i undervisningen, men kan motiveres hvis rutiner brydes<br />
og vil da typisk være både kreativt og innovativt tænkende.
Naturvidenskabelige talentforløb 11<br />
Den innovative opfinder<br />
Denne talenttype synes at alt andet end undervisningen er mindst lige så interessant. Den typiske<br />
innovative opfinderelev er meget induktivt arbejdende og yderst nysgerrig hvad angår eksperimentelt<br />
arbejde. Selvom han arbejder konstruktivt med i den daglige undervisningen, vil han blomstre og<br />
udfolde sit talent hvis han mødes med mere åbne opgaver, som relaterer direkte til omverdenen.<br />
Eleven der måske kan og som helt sikkert vil<br />
Elever i denne gruppe er ikke nødvendigvis naturtalenter, og langt hen ad vejen er det netop disse<br />
elever gymnasierne i forvejen er gode til at stimulere til at få udbytte af undervisningen. Der kan dog<br />
være elever i denne gruppe, som kan udvikle talent gennem hårdt arbejde, hvis de støttes. Det kan<br />
imidlertid være svært for læreren at blive opmærksom på et egentligt talentpotentiale.<br />
Den slidsomme elev<br />
Den slidsomme elevs talent udvikles gennem fagligt arbejde og sparring med andre. Denne type talent<br />
motiveres af arbejde og samarbejde, men skal have støtte og vejledning til at fordybe sig i det rigtige.<br />
Han har behov for at opbygge den nødvendige faglige ballast gennem arbejdet.
12 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Konkrete eksempler på undervisningsforløb<br />
Eleven der kan og vil<br />
Eleven der kan, og som helt klart vil. Eleven der kan og vil er ekstremt pligtopfyldende og bruger gerne<br />
en ekstra time eller to på en opgave, for at gøre den perfekt. Alligevel når hun tennistræningen om<br />
eftermiddagen.<br />
Denne type talent kan opleves som velstruktureret og med et kæmpe overskud, men hun kan også blive<br />
dybt frustreret over en opgave, som ikke er klart formuleret og hun bryder sig ikke specielt meget om<br />
åbne opgaver. Hun er ikke nødvendigvis kreativ. Generelt synes hun godt om forelæsninger og<br />
karaktermæssigt ligger hun helt i top i stort set hele gymnasiets fagrække. Hun går meget op i<br />
karaktergivning og føler det ofte som personlige nederlag, hvis topkaraktererne ikke opnås. En stor del<br />
af identiteten og selvværdet ligger i at præstere godt i timerne.<br />
På overfladen forekommer denne elevtype tjekket og i kontrol med situationen, og man kan godt<br />
forveksle det faglige engagement og den aktive deltagelse med et højt selvværd. Nogle af disse flittige<br />
perfektionister har da også et højt selvværd, men der sidder også en del elever i denne kategori, der har<br />
et meget lavt selvværd. De stoler ikke nødvendigvis på egne evner.<br />
Eleven der kan og vil er i stor fare for, at den arbejdsbelastning hun pålægger sig selv på et tidspunkt<br />
bliver for meget. Der en udpræget risiko for, at hun udvikler stress og eksamensangst, alene fordi hun<br />
konstant skal leve op til egne høje forventninger. Eleven der kan og vil må ikke brænde ud før tid og<br />
skal have støtte og bistand til at droppe noget af bredden i skolearbejdet for at kunne fordybe sig i<br />
enkelte emner.<br />
Hendes rolle i klassen<br />
Eleven der kan og vil er velforberedt – ofte overforberedt - og bruger mange timer på lektier, og er<br />
meget aktiv i timerne. Hun kræver faglig dybde og ingen løse ender, men arbejder konstruktivt med i<br />
timerne, hvis blot der er struktur og rammer i undervisningen. Hun er nem at undervise, og kan derfor<br />
let blive overset af læreren, da hun jo altid klarer sig godt.<br />
Kammeraterne anerkender dog fuldt ud, at eleven der kan og vil er fagligt dygtig.<br />
Hvad er hendes talent?<br />
Hun har et stort overblik og en faglig dybde, som bringer hende langt indenfor de enkelte områder.<br />
Hun evner at ræsonnere på tværs faglige områder og anvende erfaring og viden fra andre emner til at<br />
bringe sig selv videre.<br />
Hvad motiverer denne elev?<br />
Eleven der kan og vil motiveres af faglig dybde – gerne komplicerede udregninger, når blot der er et<br />
klart mål med arbejdet. Hun kan godt lide at reproducere og har ikke umiddelbart behov for at skabe<br />
noget nyt. Men hun vil gerne have mulighed for at slutte nogle større sammenhænge. Generelt kan hun<br />
godt lide nøddeknækkeropgaver.
Naturvidenskabelige talentforløb 13<br />
Udfordringer med denne talenttype<br />
Det er ikke sikkert, at eleven der kan og vil selv føler sig specielt talentfuld – der ligger jo ofte hårdt<br />
arbejde bag ved de gode karakterer, og det er svært at leve op til de forventninger og krav, som hun selv<br />
og omgivelserne stiller.<br />
”Kurser i eksamensangst hitter i gymnasiet” lyder det i Politiken den 19. april 2011 2 . Her udtaler<br />
psykolog Lene Iversen sig om eksamensangst, der i særdeleshed er udbredt blandt unge flittige piger:<br />
”Min vurdering er, at der er flere, der oplever præstationsangst, når de skal til eksamen. Det er især<br />
pigerne, der også er perfektionister, og som har brug for at kontrollere og kunne forudse situationen.”<br />
Dette er en af problemstillingerne med de flittige perfektionister. Bag det kontrollerede ydre med styr<br />
på pensum og forberedt til tænderne lurer en usikker elev, der er i risikozonen for at gå helt i sort ved<br />
eksamensbordet eller gå ned med stress i løbet af skoleåret. For disse elever er hver dag en eksamen:<br />
”Samfundsudviklingen går mere i retning af, at især de unge kvinder i højere grad bliver set som det de<br />
gør, og ikke det de er. Og så er der meget at leve op til” 3<br />
Det er altså vigtigt, at man ikke lægger yderligere pres på denne elevtype, når man vil tilrettelægge<br />
undervisningen for hende. Eleven der kan og vil har meget høje standarder, som hun konstant forsøger<br />
at leve op til, så det er vigtigt, at der ikke lægges yderligere pres på hende udefra. Hun er bange for at gå<br />
glip af noget og et undervisningsforløb, hvor hun skal lave noget andet end de øvrige elever, er derfor<br />
ikke nødvendigvis det rette for hende.<br />
Det er derfor nødvendigt at tilrettelægge undervisningen på en måde, så arbejdspresset ikke øges og så<br />
hun ikke skiller sig for meget ud i forhold til resten af klassekammeraterne. For at udvikle hendes talent<br />
skal man først og fremmest udvikle hendes selvværd.<br />
Undervisningsforløbet – bilag 1<br />
I kemi og biologi kan man arbejde med et tværfagligt forløb, der er organiseret som projektarbejde i<br />
højere grad end som traditionel klasseundervisning. Eleverne arbejder i grupper med temaet<br />
”lægemidler, der påvirker CNS”, hvor de skal fremstille et lægemiddel ud fra en række valgmuligheder i<br />
laboratoriet. Der skal laves en projekt<strong>rapport</strong> over det valgte lægemiddels fremstilling og<br />
virkningsmekanisme.<br />
I et sådant projektforløb er der mulighed for, at eleverne selv kan være med til at definere emne og<br />
faglig dybde samt sværhedsgraden af projektet. Tanken er, at læreren sørger for gruppedannelsen, og<br />
man kan her med fordel sætte de dygtige elever sammen i en gruppe, således at de talentfulde elever her<br />
får glæde af faglig sparring med hinanden. Man kan med fordel lave lidt differentierede projektoplæg, så<br />
kravene til de dygtige elever bliver anderledes end kravene til de øvrige elever.<br />
For at stimulere eleven der kan og vil – og måske give hende selvtillid – kan forløbet udbygges med et<br />
samarbejde med en videregående uddannelsesinstitution. En underviser herfra kan være vejleder på<br />
opgaven og dele af forsøgene kan foregå på eksempelvis universiteternes laboratorier.<br />
Ved at lave projektorganiseret undervisning, kan man understøtte de flittige perfektionister, uden at det<br />
nødvendigvis giver ekstra arbejdsbyrde, og uden at man tager dem ud af den ordinære undervisning.<br />
2 http://politiken.dk/uddannelse/ECE1260221/kurser-i-eksamensangst-hitter-i-gymnasiet/<br />
3 http://politiken.dk/uddannelse/ECE1260221/kurser-i-eksamensangst-hitter-i-gymnasiet/
14 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Den selvstyrende elev<br />
Også den selvstyrende elev er eleven der kan, og som helt klart vil. Den selvstyrende elev er selektiv og<br />
dybest set kun interesseret i at grave sig ned i de fag og emner som interesserer ham. Han læser store<br />
værker af både Bohr og Heisenberg i sin fritid, og gider ikke beskæftige sig med simple introduktioner<br />
til emner han allerede kender til. Den selvstyrende elev som type ønsker faglig dybde og luft under<br />
vingerne. Han bekymrer sig ikke om, hvorvidt han går glip af noget ved at beskæftige sig med et andet<br />
stof end resten af klassen.<br />
Han er dybest set ligeglad med karakterer, og han sætter ikke sit lys under en skæppe. Hvis han får en<br />
dårlig karakter, er det enten fordi, han ikke har gidet interessere sig for faget, eller også fordi læreren<br />
ikke forstår hans værdi. Og sidstnævnte er jo mest synd for læreren.<br />
Han er fagligt engageret, men keder sig ofte i klasseundervisningen. Han er ikke bange for at skille sig<br />
ud fra mængden og påtager sig med glæde ekstra opgaver, blot det bringer ham fagligt videre. Den<br />
selvstyrende elev besidder ofte både eksperimentelle og teoretiske færdigheder og forstår at koble dem.<br />
Han kan lide åbne opgaver, hvor det kræver snilde at finde en løsning.<br />
Hans rolle i klassen<br />
Den selvstyrende elev er altid forberedt, men ikke nødvendigvis lige i dagens lektie. Han har en meget<br />
stor baggrundsviden og et godt overblik over det faglige stof, hvorfor han ofte keder sig i<br />
undervisningen. Den selvstyrende elev kan være svær at undervise sammen med den øvrige klasse fordi<br />
han utålmodigt springer til tungere overvejelser og fordi han ikke gider repetitioner og terperi. Han er<br />
derfor ikke altid vellidt blandt klassekammeraterne, som dog altid anerkender hans talent.<br />
Hvad er hans talent?<br />
Han borer sig ned i faget, uden at bekymre sig om sværhedsgraden. Han er optændt af en indre ild og<br />
har motivationen til selv at arbejde videre med emner, han finder interessante.<br />
Hvad motiverer denne elev?<br />
Den selvstyrende elev motiveres af nye spændende vinkler på stoffet. Han kan lide, at der stilles store<br />
faglige krav til ham, som fordrer, at han laver nye koblinger af sin viden. Han demotiveres af gentagne<br />
simple opgaver, men motiveres af at prøve grænser af. Generelt kan også han godt lide<br />
nøddeknækkeropgaver.<br />
Udfordringer med denne talenttype<br />
Denne elev skal have ekstra udfordringer. Det må gerne være udfordringer, som ligger ud over dem<br />
resten af klassen møder. Han keder sig i den daglige klasseundervisning, men det kan være rigtig svært<br />
at tilfredsstille hans hunger efter udfordringer når også bredden i klassen skal tilgodeses. Som lærer står<br />
man ofte i en situation, hvor der skal dobbeltforberedelse til, hvis hans behov skal tilfredsstilles. Han<br />
skal nemlig ikke blot have mere af det samme.<br />
Generelt er dette ikke en elevtype som får talentet til at smitte fordi han ofte kører solo og ikke<br />
bekymrer sig om kammeraterne. Han bliver sjældent toneangivende i en klasse og opleves ikke altid<br />
som en berigelse for en klasse.
Naturvidenskabelige talentforløb 15<br />
Undervisningsforløbet – bilag 2 og 6<br />
Forløbet i bilag 2 er tænkt som et forløb om affyring af raketter i fysik B/A og matematik A. Det skal<br />
motivere hele klassen – også drengene, men der behøver ikke være samme faglige stof for alle elever.<br />
Det er selvsagt nødvendigt at arbejde gruppe- eller projektorienteret når eleverne skal fordybe sig i<br />
forskellige dele af arbejdet med raketter. Valget af et fælles emne om raketaffyring skyldes ønsket om at<br />
få den talentfulde elev til at bringe noget af sin viden om og lyst til at arbejde med fysik videre til<br />
kammeraterne i klassen. Det kræver, at sker en formidling af arbejdet mellem de forskellige fraktioner<br />
af klassen.<br />
Kinematikken (bevægelsesligningerne) og kraftanalyser i én dimension forventes gennemarbejdet på<br />
forhånd. Udgangspunktet for forløbet kan derfor være en fælles bevægelsesanalyse af en<br />
raketopsendelse eksempelvis fra NASA.<br />
Dernæst får eleverne forskellige valgmuligheder. Kernen i projektet er affyring af en raket – enten en<br />
vandraket eller en nytårsraket – og på baggrund heraf teoretisk arbejde med rakettens bevægelse. De tre<br />
opgaver er i bilag 2 listet med faldemde sværhedsgrad, og det bør nok være læreren der inddeler<br />
grupperne efter faglige kompetencer. En meget stor del af en klasse må forventes at arbejde med<br />
opgave 2, mens kun nogle få elever vil befinde sig på et niveau hvor opgave 1 og opgave 3 har passende<br />
sværhedsgrad.<br />
Forløbet i bilag 6 giver differentierede muligheder for at fordybe sig i data, eller særlig viden som<br />
knytter sig til emnet. Det er måske ikke det store perspektiv i emnet der driver den selvstyrende elev,<br />
men de gode muligheder for at finde et interessant emne at fordybe sig i.
16 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Det umotiverede talent<br />
Eleven der kan, og som måske vil. Eleven som ikke engagerer sig i skolen, og som oftest vælger laveste<br />
fællesnævner gennem skoleåret. Men også eleven som er hurtigt opfattende og som formår at arbejde<br />
på et højt abstraktionsniveau.<br />
Denne elev kan opleves som doven og svær at integrere i undervisningen. Størstedelen af<br />
undervisningstiden er det umotiverede talent passiv og nærmest usynlig, men måske bliver han også<br />
periodevis kritisk og kan virke irriterende og distraherende både for klassen og for underviseren i et<br />
forsøg på at provokere. Til samtaler med ham siger man, at man ved at han godt kan, men at han skal<br />
tage sig sammen, så han kan få noget ud af sin skoletid. Senere i livet klarer han sig måske fint, men han<br />
kan også ende med at drysse sit talent væk, fordi det aldrig bliver klart erkendt.<br />
Hans rolle i klassen<br />
I traditionelle undervisningssammenhænge, så som klasseundervisning, gruppearbejdesammenhænge<br />
eller traditionelt projektarbejde trives han ikke. I gruppesammenhænge finder han ofte sammen med de<br />
fagligt svagere elever, som ikke kræver eller forventer noget af ham. Først når rutiner brydes i<br />
undervisningen kan man se han vågner op. De flittige elever kan have svært ved at acceptere når det<br />
umotiverede talent pludselig vækkes af sin dvale. Disse to typer elever er meget vidt fra hinanden og har<br />
svært ved at arbejde sammen fordi det umotiverede talents tilgang til stoffet er divergent fra den flittige<br />
elevs. Derimod kan den vågne elev i denne type og den selvstyrende elev godt arbejde sammen i en<br />
kortere periode og sammen udvikle ideer og løse opgaver.<br />
Hvad er hans talent?<br />
Den vågne elev har mange kvaliteter og kan tænke ud af boksen. Hans kreative (måske også konkrete<br />
og praktiske) tilgang bevirker, at han ser nogle sammenhænge og kan associere noget fra et fagområde<br />
til et andet og dermed tilføre et emne helt nye dimensioner. Elevens refleksioner gør endvidere, at han<br />
forholder sig kritisk til et område og kan stille relevante spørgsmål. Hans abstraktionsniveau er højt.<br />
Hvad motiverer denne elev?<br />
Den kreative og innovative elev kan være svær at spotte i klasseværelset i de naturvidenskabelige fag.<br />
Han kommer først frem hvis rutinerne brydes. Det skal først og fremmest være sjovt og han skal kunne<br />
vælge selv. Han skal kunne se en mening med emnet og se de muligheder det kan føre med sig.<br />
Konkurrencer kan også være en motivationsfaktor. Formidling i form af et oplæg for eksterne parter –<br />
folkeskoler, virksomheder eller anden sammenhæng kan også virke inspirerende for eleven. Derudover<br />
kan eksperimentelt arbejde, feltarbejde eller brobygning til universiteter, hvor eleven spiller en aktiv<br />
rolle med de studerende, vække talentet i eleven. Underviseren vil bemærke at eleven ændrer karakter<br />
og bliver den aktive engagerede elev, som viser stor faglig indsigt og som forstår at anvende metoder og<br />
inddrage andre elever i problemstillinger. Derudover kan aktuelle problemstillinger og tværfagligt<br />
samarbejde, hvor faggrænser brydes ligeledes virke befordrende på elevens lyst til læring. I modsætning<br />
til den flittige elev og den selvstyrende elev trives den kreative elev i langt højere grad ved at faggrænser<br />
overskrides og nye muligheder åbner sig. Han har ikke behov for tryghed i undervisningssituationen,<br />
men i højere grad brug for udfordringer.<br />
Udfordringer med denne talenttype<br />
Den største udfordring med denne type elev er hvordan man som underviser vedligeholder hans<br />
spontanitet og fantasi, når hverdagen viser sig igen. Man kan måske fastholde hans interesse ved at<br />
motivere ham igen og igen og stille krav til ham. Men han skal opleve nytte af sit arbejde –for eksempel<br />
i praktisk orienterede projekter, hvor faglig fordybelse er en nødvendighed. Innovationsorienterede<br />
projekter kan også være et middel.
Naturvidenskabelige talentforløb 17<br />
Undervisningsforløb a – bilag 3<br />
Det første undervisningsforløb er lavet som to ”Take Home Labs”, og selvom dette forløb er<br />
udarbejdet til fysik, kan modellen forholdsvis let overføres til andre naturvidenskabelige fag. Forløbet er<br />
udarbejdet til en fysik B, og dækker store dele af kernestoffet på dette niveau.<br />
Klassen skal gruppevis lave undersøgelser af nogle ”hverdagsfænomener” som de finder hjemme.<br />
Grupperne skal arbejde med forskellige undersøgelser og eksperimenter, hvorfor der er basis for en<br />
gruppefremlæggelse for resten af klassen. Der er altså ikke tale om, at de enkelte elever møder det<br />
samme faglige indhold i arbejdet. Fællesskabet består derimod i metoden og anvendelsen af måleudstyr.<br />
I del 2 af forløbet er opgaven åben. Samme metode som ved del 1 skal anvendes, men nu er det op til<br />
eleverne at finde det hverdagsfænomen, som de gerne vil undersøge.<br />
Ved at udnytte mulighederne i moderne dataopsamlingsudstyr kan det umotiverede talents behov for<br />
kobling til virkeligheden og omverdenen forholdsvis let skabes. Forløbet bygger ikke på eftervisning af<br />
kendte fysiske love med specialdesignet apparatur og giver derfor mulighed, for at kreativitet og<br />
nysgerrighed kan blomstre. Men omvendt er der ikke nogen facitliste, og ikke nogen reel mulighed for<br />
at efterprøve resultatet. Dette vil for nogle elever føles ubehageligt, men vil måske netop være noget<br />
som det umotiverede talent efterspørger.<br />
Undervisningsforløb b – bilag 4<br />
I det næste undervisningsforløb er der specielt fokus på af<strong>rapport</strong>eringen af et eksperiment. Mange<br />
naturvidenskabelige fag har fokus på <strong>rapport</strong>skrivningen, og den typiske naturvidenskabelige elev skal<br />
skrive en hel del <strong>rapport</strong>er gennem gymnasietiden. Dette harmonerer ikke specielt godt med det<br />
umotiverede talents irritation over gentagelser og rutiner. Derfor skal <strong>rapport</strong>en over dette forsøg<br />
afleveres som en podcast med storyboard.<br />
Endnu engang er der tale om et fysikeksperiment, men også her vil den grundlæggende idé kunne<br />
overføres til vilkårlige eksperimenter og undersøgelser i naturvidenskab. Eksperimentet er et typisk<br />
fysikeksperiment om effekt og energi. Eleverne skal allerede ved forsøgets udførelse være bevidste om,<br />
at afleveringen skal ske som en podcastet ”<strong>rapport</strong>”, hvorfor der også er flere frihedsgrader i forsøget.<br />
Alle eleverne i klassen har samme mål med forsøget, men ved at lægge fokus på hypotesebaserede<br />
eksperimenter vil frihedsgraderne i metoderne og valgene af forsøg blive større for den enkelte elev,<br />
hvilket kan styrke motivationen for det umotiverede talent.<br />
Den innovative opfinder<br />
Denne talenttype dækker over eleven, som synes, at alt andet end undervisningen er mindst lige så<br />
interessant som undervisningen selv, og som har en legende og innovativ tilgang til fagligheden. Han er<br />
som udgangspunkt ikke stærk teoretisk, men hvis han ser nødvendigheden og nytten af teorien for at<br />
kommer videre med udviklingen af et eksperiment, kan han bringe den teoretiske viden op på et meget<br />
højt niveau. Han kan være forholdsvis usynlig i en klasseundervisning, men han blomstrer i et<br />
laboratorium.<br />
Hans rolle i klassen<br />
Den innovative opfinder er som oftest forberedt til undervisningen, men brænder sjældent igennem i<br />
klasseundervisningen. Han er typisk vellidt blandt kammeraterne, men er ikke den kammerat som<br />
foretrækkes til gruppearbejdet. Kreativiteten, som han udviser i laboratoriet og felten, bliver ikke<br />
nødvendigvis værdsat af kammeraterne. Flere af klassekammeraterne vil have svært ved at arbejde
18 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
sammen med ham, fordi hans mål med arbejdet er et andet, ofte højere og bredere, end det den givne<br />
opgave kræver.<br />
Hvad er hans talent?<br />
Den innovative opfinder har en praktisk tilgang til naturvidenskaben. Han kan koble ideer og<br />
virkelighed og ser ofte andre og nye løsninger på kendte problemer. Han kan arbejde på et højt<br />
teoretisk niveau med stof som interesserer ham – som oftest hvis det er relateret til en given<br />
problemløsning.<br />
Hvad motiverer denne elev?<br />
Denne elevtype vil motiveres af et samarbejde med ikke skolerelaterede virksomheder, hvor målet med<br />
arbejdet er klart. At arbejde med en opfindelse, som kan gavne andre, eller en optimering af kendte<br />
arbejdsgange vil tiltale den innovative opfinder. Han vil meget gerne arbejde med<br />
innovationsorienterede projekter, hvor han får mulighed for selvstændigt og kreativt at løse<br />
eksperimentelle opgaver. Det vil være en fordel, at lade denne elevtype arbejde under faste rammer,<br />
som sikrer, at projektet bliver målrettet og fagligt fordybende. Han vil udfordres af<br />
opfinderkonkurrencer i stil med den tidligere Science Cup Denmark eller det kommende Science and<br />
Technology spor i den store Danish Entrepreneurship Award. I konkurrencer af denne slags er der,<br />
udover opfordring til produktion af en prototype af opfindelsen, også er krav om teoretisk<br />
argumentation og samarbejde med erhvervslivet om udviklingen.<br />
Udfordringer med denne talenttype<br />
Den innovative opfinder skal bringes fra verden til faget. Han er spontan og fuld af fantasi, og disse<br />
egenskaber skal i undervisningen bringes til produktivitet, hvor også faglig fordybelse er en<br />
nødvendighed. Han skal motiveres ved at møde omverdensnære problemstillinger som kræver<br />
fordybelse og skal hjælpes til at kvalitetssikre arbejdet. Denne elevtype har ikke behov for noget<br />
”sikkerhedsnet” i undervisningen og er langt fra tryghedssøgende. Derfor kan det være svært at<br />
tilgodese denne type elev i naturvidenskabelige fag, hvor mange elever har behov for gentagelser og<br />
repetitioner for at forstå dybden i stoffet.<br />
Undervisningsforløbet – bilag 5<br />
Til denne type talent har vi valgt at samle en kort beskrivelse af kravene til deltagelse i den tidligere<br />
konkurrence Science Cup Denmark – hvilke formodentlig også komme til at indgå i konkurrencen<br />
Danish Entrepreneurship Awards Science and Technology spor. Den innovative opfinder vil motiveres<br />
af både den virksomhedskontakt som finder sted undervejs i deltagelse af konkurrencen og af den mere<br />
metodiske tilgang til åbne opgaver.<br />
Den slidsomme elev<br />
Hvis vi ser på de mennesker der har foldet deres talent ud senere i livet, har de ikke nødvendigvis været<br />
blandt de fagligt stærkeste i skolen. En del talenter arbejder sig til det de mestrer. De udviser<br />
motivation, udholdenhed og ihærdighed, får ført ting ud i livet, og opnår at blive eksperter på det de nu<br />
ender med at være gode til. De springer ikke i øjnene som naturtalenter, og der må være en del af netop<br />
denne talenttype, hvis potentiale vi overser.<br />
Den slidsomme elev vil gerne gøre en indsats. Hans talent er ikke åbenlyst, men opbygges med<br />
opbygningen af en faglig ballast. Han er til gengæld typen der gør en indsats, og som gerne yder en<br />
indsats sammen med andre.
Naturvidenskabelige talentforløb 19<br />
Hans rolle i klassen<br />
Denne type elev vil ofte nyde samarbejdet med kammerater, der er fagligt stærkere end han selv er. Han<br />
kan være en af klassens vandbærere, som holder den fagligt stærkere samarbejdspartner til ilden, og han<br />
prøver den vejledning han får fra læreren af.<br />
Kammeraterne vil ofte betragte ham som en god samarbejdspartner. Særligt i projektarbejde eller<br />
gruppearbejde omkring mere komplekse problemstillinger, udfylder han forskellige nødvendige roller,<br />
og giver gruppen drive.<br />
Han får ikke nødvendigvis de højeste karakterer, men holder sig måske på en pæn middelkarakter.<br />
Derfor giver bedømmelserne ham ikke et indtryk af, at han skulle besidde særlige talenter.<br />
Hvad er hans talent?<br />
Denne type elev kan forblive en middelstærk, samarbejdsorienteret person. Han har imidlertid også<br />
potentiale for at komme videre gennem faglig sparring. Hans talent er at arbejde sig til tingene, til mere<br />
viden, til at opnå succes.<br />
Hvad motiverer denne elev?<br />
Han motiveres af at kunne bidrage til at løse en opgave. Han motiveres både af opgaven og oplevelsen<br />
af at kunne opnå noget sammen. Derfor vil gode opgavetyper fx være problemorienterede projekter og<br />
virkelighedsnære problemer. Han skal opleve at få projektet i mål.<br />
Udfordringer med denne talenttype<br />
Denne talenttype har behov for faglig sparring med sin lærer eller andre der er fagligt stærkere end ham<br />
selv. Han vil have behov for en opfølgende vejledning, der peger konkret på de næste skridt. Nærmeste<br />
udviklingszone, træning og opbygning af erfaring er nøgleord.<br />
Undervisningsforløbet – bilag 4 og 6<br />
Også her henvises til oplægget til deltagelse i Science Cup Denmark og til studieretningsopgaven om<br />
klimaunderevisning.<br />
Denne talenttype motiveres af samarbejdet om opgaverne, og tydelige mål: At deltage og vinde i<br />
konkurrencen.<br />
Det er væsentligt, at denne opgave rummer en tydelig proces. Det der skal være udfordringen må ikke<br />
være uklarheder omkring rammerne men de faglige udfordringer og det faglige indhold.
20 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Bilag 1: Midler der påvirker CNS<br />
Indledning<br />
Der findes en lang række medicin, der påvirker CNS. Sygdomme så som Alzheimers, epilepsi og<br />
Parkinsons syge skyldes ubalancer i CNS og disse kan behandles med medikamenter, der specifikt går<br />
ind og hæmmer ubalancen. Andre lidelser så som smerter og depressioner kan ligeledes hæmmes med<br />
medicin der påvirker nervesystemet.<br />
Mange sygdomme deles op i forskellige kategorier. Der findes såkaldte neurologiske lidelse, hvor<br />
kommunikationen mellem nervecellerne er forstyrret. I visse tilfælde er der tale om decideret<br />
vævsnedbrydning. Af neurologiske lidelser kan nævnes:<br />
Epilepsi<br />
Parkinsons sygdom<br />
Alzheimers sygdom<br />
En anden kategori af sygdomme kaldes psykiske lidelser. Her er diagnosticeringen ofte mindre præcis,<br />
da det kan være svært at afgøre, hvornår der er tale om normal eller sygelig adfærd. Ofte vil der ved<br />
behandling af psykiske lidelser være tale om såkaldt symptombehandling. Af midler mod psykiske<br />
lidelser kan nævnes:<br />
Midler mod søvnforstyrrelser<br />
Midler mod angst<br />
Antipsykotisk medicin<br />
Antidepressiver<br />
Derudover vil en række lidelser medføre smerte. Smerter kan hav varierende intensitet og afhængig af<br />
graden af smerte, samt hvilken type smerte, der er tale om, er der udviklet en række smertestillende<br />
midler. De mildeste af slagsen mod hovedpine, tandpine og menstruationssmerter kan købes i<br />
håndkøb, hvorimod stærkere smertestillende midler er receptpligtige. Man deler smertestillende midler<br />
op i to kategorier:<br />
Midler med perifer smertestillende effekt<br />
Midler med central smertestillende effekt.<br />
Projektbeskrivelse<br />
I skal i forbindelse med projektet udvælge en lidelse, som jeres projektopgave tager udgangspunkt i. I<br />
skal fremstille et lægemiddel, eller et mellemprodukt på vej til lægemidlets syntese. Der skal desuden<br />
foretages renhedsbestemmelse på jeres produkt.<br />
I kan vælge mellem følgende lægemidler:<br />
Citalopram – mellemprodukt (antidepressiv - SSRI)<br />
Phenobarbital (epilepsimedicin)<br />
Lidokain (smertestillende middel)<br />
Ethylcinnamat (antidepressiv – MAO-hæmmer)<br />
Produktkrav<br />
Der skal udarbejdes en projekt<strong>rapport</strong>. Rapporten skal indeholde følgende:<br />
Forside med titel, navne og dato<br />
Indledning – her beskrives lidt om historien bag sygdommen og sygdomsbehandlingen.<br />
Teori<br />
o Nervecellen og dens kommunikation
Naturvidenskabelige talentforløb 21<br />
o Biologien bag symptomerne<br />
o Lægemidlets virkningsmekanisme<br />
Syntese af lægemidlet, herunder sikkerhed, resultater og bearbejdning af resultater<br />
Perspektivering, herunder diskussion af medicinering og medicinforbrug i behandlingen.<br />
Symptombehandling kontra behandling af årsagen til lidelsen.<br />
Konklusion<br />
Litteraturliste<br />
Litteratursøgning – SO2, herunder redegørelse for de anvendte søgestrategier, kildekritik og valg af<br />
referencer (fodnoter eller slutnoter)<br />
Kemikaliebrugsanvisninger vedlægges som bilag<br />
Husk at benytte kildehenvisninger i form af fodnoter eller slutnoter, når i benytter faktuel information<br />
fra et kildemateriale.
22 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Bilag 2: Tre opgaver omkring raketaffyring<br />
Opgave 1 - Raketaffyring<br />
Indledning<br />
En raket får sin fremdrift ved at udstødningsgassen fra forbrændingen sendes bagud. Ifølge loven om<br />
bevarelse af bevægelsesmængde vil udstødningsgas der slynges bagud nemlig bevirke at selve raketten<br />
må bevæge sig fremad. I modsætning til jetmotorer, som indsuger den nødvendige ilt til forbrændingen<br />
fra atmosfærens luft, så medbringer en raket både ilten (eller iltningsmidlet) og forbrændingsstoffet,<br />
hvilket kræver en anselig ekstra masse.<br />
I ovenstående situation kan Newtons 2. lov i den form vi kender den ikke bruges direkte til<br />
at analysere systemet, fordi massen ændres undervejs. Derfor er overvejelser over bevarelse af<br />
bevægelsesmængden nødvendige.<br />
Formålet med denne opgave er at opstille en model for en rakets bevægelse i tyngdefeltet. Modellen<br />
skal derefter sammenholdes med en eksperimentel undersøgelse af bevægelsen.<br />
Opgave<br />
En raket med massen , og farten i forhold til Jorden, udskyder noget brændstof med massen<br />
og farten i forhold til raketten.<br />
raket + brændstof<br />
(m + dm) v<br />
brændstof<br />
dm u<br />
Bemærk at brændstoffets fart i forhold til Jorden er . Rakettens masse er formindsket<br />
til og farten er blevet forøget til .<br />
Udled på baggrund af ovenstående bevægelsesligningerne for rakettens bevægelse efter affyringen.<br />
Husk at tage højde for at bevægelsen foregår i tyngdefeltet, men lav gerne den antagelse, at der kan ses<br />
bort fra luftmodstand.<br />
(Hjælp: http://www.nakskov-gym.dk/fysik/la/mekanik_webmappe/raketligning.pdf )<br />
Benyt de udledte ligninger til at foretage en vurdering af følgende:<br />
Hvilken fart har raketten har når brændstoffet er brugt op?<br />
Hvor langt har raketten bevæget sig når brændstoffet er brugt op?<br />
Hvilken højde kommer raketten maksimalt op i?<br />
Hvilken maksimalacceleration opnår raketten?<br />
raket med større hastighed<br />
m (v + dv)<br />
For at sandsynliggøre den udledte model, skal der udføres et forsøg med affyring af enten en vandraket<br />
eller en nytårsraket. Overvej hvilke variable der skal måles på og hvilke metoder der kan anvendes til<br />
målingerne.<br />
Bemærk at en nytårsraket ikke må skilles ad og at det derfor er nødvendigt at lave et estimat af massen af drivladningen.
Naturvidenskabelige talentforløb 23<br />
Produktkrav<br />
Den udledte model for rakettens bevægelse samt en grundig gennemgang af de opnåede data fra<br />
raketaffyringen skal videregives til resten af klassen dels som en <strong>rapport</strong> og dels som et mundtligt oplæg<br />
af mindst 30 min varighed.<br />
Se også følgende links:<br />
http://www.estesrockets.com/<br />
http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/rocket/shortr.html
24 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Opgave 2 - Raketaffyring<br />
Indledning<br />
Når en nytårsraket affyres vil den i en given højde eksplodere og udsende sin ”lyseffekt”. Det er muligt<br />
at måle den kraft, der driver raketten fremad, hvis raketten spændes fast til en kraftmåler på jorden.<br />
Efter affyringen er raketten påvirket af tre kræfter:<br />
den nedadrettede tyngdekraft<br />
den opadrettede kraft fra forbrændingen af drivladningen<br />
den nedadrettede luftmodstand<br />
Når den samlede kraft er positiv (rettet opad) vil raketten begynde at<br />
bevæge sig opad. Hvis denne samlede kraft, fremdrivningskraften, måles, kan rakettens hastighed og<br />
højde indtil eksplodsion beregnes.<br />
Men passer udregningerne med observationer? Og er det muligt at korrigere de udregnede værdier for<br />
luftmodstand og derved få beregninger der passer bedre med observationerne?<br />
Opgave<br />
Spænd raketten fast til en kraftmåler på jorden, og antænd den. Der kan nu<br />
laves målinger af den samlede kraft som funktion af tiden.<br />
Massen af drivladningen (krudtet) kan kun bestemmes ved en vurdering, idet det ikke er<br />
tilladt at skille en nytårsraket ad.<br />
Ifølge differentialregningen er et legemes hastighed differentialkvotienten af<br />
stedfunktionen og accelerationen er differentialkvotienten af<br />
hastighedsfunktionen.<br />
Credit: Krogsgaard, Madsen og Stetkær<br />
På baggrund af ovenstående og Newtons 2. lov om den samlede kraft på raketten, skal hastighed og<br />
højde af raketten beregnes i et regneark ved numerisk integration.<br />
Da raketten i forsøget ikke bevægede sig, var der naturligvis ikke nogen luftmodstand. Overvej hvordan<br />
en model for luftmodsatnden som funktion af hastigheden kan indkorporeres i regnearket. Et udsnit af<br />
et regneark ses her:<br />
Lav en videooptagelse af affyringen af en tilsvarende nytårsraket som ikke er bundet fast, og bestem<br />
herved højde og fart af raketten efter affyringen.<br />
Produktkrav<br />
Den benyttede metode om numerisk integration og behandlingen af data skal forklares for resten af<br />
klassen dels som en <strong>rapport</strong> og dels som et mundtligt oplæg af mindst 30 min varighed.
Opgave 3 - Raketaffyring<br />
Naturvidenskabelige talentforløb 25<br />
Indledning<br />
En raket udnytter bevarelsen af bevægelsesmængden i sin fremdrift. Hvis stof (udstødningsgas) sendes<br />
bagud, vil raketten selv bevæge sig fremad. En vandraket er et lille fartøj hvor drivmidlet er vand. Der<br />
sker altså ikke en forbrænding, men vand sendes bagud, hvorved raketten bevæger sig fremad.<br />
Opgave<br />
En vandraket skal forholdsvis simpelt konstureres af en 1½ l sodavandsflaske med påsatte finner.<br />
Trykket i raketten kan øges med en cykelpumpe eller en kompresser og affyringen kan styres hvis der<br />
bygges en lille affyringsrampe.<br />
Opstil og afprøv et forsøg hvor vandrakettens flyvehøjde bestemmes som funktion af vandmængden i<br />
flasken. Undersøg også om et større tryk altid vil øge rakettens flyvehøjde.<br />
Rakettens bevægelse skal videofilmes og analyseres så både højde og fart efter affyringen er kendt.<br />
Produktkrav<br />
Analysen af videooptagelsen skal forklares for resten af klassen dels som en <strong>rapport</strong> og dels som et<br />
mundtligt oplæg af mindst 30 min varighed.
26 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Bilag 3: Take Home Lab<br />
Take Home Lab 1<br />
Indledning<br />
Tanken er, at I skal tage jeres fysikviden med ud af fysiklokalet og hjemme undersøge noget ”fra<br />
virkeligheden”. Mange af jer har sikkert i forbindelse med fysik i folkeskolen undersøgt elforbrug i<br />
hjemmet, og det er en ganske udmærket undersøgelse, men et rigtigt eksperiment er det nu ikke! Med<br />
LabQuest til Verniersonderne er det blevet nemmere at lave egentlige eksperimenter uden for<br />
fysiklokalet i både stor og lille skala.<br />
I skal i dette forløb lave et eksperiment hjemme i lille skala. I skal arbejde tre og tre med et eksperiment,<br />
som skal dokumenteres skriftligt og fremlægges mundtligt for klassen. Det kommer til at løbe over lidt<br />
mere end en måned, og vi skal ha’ anden fysikundervisning samtidig.<br />
Der er her sammensat 15 eksperimenter, så der er noget at vælge imellem. Når vi er færdige kører vi en<br />
tur til i karussellen, hvor I selv skal komme med ideerne til eksperimenter – se Take Home Lab 2<br />
Projektbeskrivelse<br />
For alle eksperimenter gælder, at jeg på forhånd har bestemt emne, foreløbig problemformulering og<br />
ideer til apparatur. I skal dernæst:<br />
1. planlægge et konkret eksperiment som kan lede til svar på den problemformulering I har fået.<br />
Skriv gerne afledte problemstillinger som en del af beskrivelsen af eksperimentet. Tilføj også<br />
gerne apparaturønsker, jeg har blot givet nogle grundlæggende forslag. Har I brug for at indkøbe<br />
småting til eksperimentet så spørg mig, det er sikkert ok! Men der er kun dækning mod bilag og kun hvis I har<br />
fået ja på forhånd!<br />
2. gennemføre eksperimentet og lave en omhyggelig indsamling af måledata.<br />
3. planlægge og udføre en databehandling og -analyse, der leder mod besvarelse af den givne<br />
problemformulering.<br />
4. gennemføre en diskussion af eksperimentet og afslutte med en konklusion.<br />
I er til hver en tid velkommen til at spørge mig til råds, mundtligt eller via mail eller meddelelser i Lectio. Ligeledes kan I<br />
sende foreløbige databehandlinger til kommentering mm.<br />
Produktkrav<br />
1. En kort journallignende skriftlig dokumentation af jeres arbejde. En aflevering pr. gruppe i<br />
opgavemappen på Lectio. I skal uploade jeres besvarelse inden I holder det mundtlige oplæg.<br />
Der er afsat 3,00 elevtimer til denne aflevering.<br />
2. En mundtlig præsentation på mellem 5 og 10 min., der giver resten af klassen et indblik i<br />
hovedtrækkene i jeres eksperiment samt konklusionen.
Forslag til eksperimenter<br />
1 Kraft på en havetrampolin<br />
(Apparatur: LabQuest med<br />
strømforsyning, USB-kabel og<br />
nogle kraftmålere)<br />
2 Luftfugtighed i badeværelse<br />
(Apparatur: LabQuest med<br />
strømforsyning, USB-kabel,<br />
termometerføler og et par RHføler)<br />
3 Komfurets ydeevne.<br />
(Apparatur: LabQuest med<br />
strømforsyning, USB-kabel og<br />
krafttmometersonde)<br />
4 Temperaturudvikling i haven.<br />
(Apparatur: LabQuest med<br />
strømforsyning, USB-kabel,<br />
jordtermometersonder og lysmåler)<br />
5 Ovnens temperaturændring<br />
(Apparatur: LabQuest med<br />
strømforsyning, USB-kabel og<br />
forskellige termometersonder)<br />
7 Drikkevarer – is i Cola<br />
(Apparatur: LabQuest med<br />
strømforsyning, USB-kabel og<br />
termometersonde)<br />
8 Drikkevarer – varm kaffe<br />
(Apparatur: LabQuest med<br />
strømforsyning, USB-kabel og<br />
termometersonde)<br />
9 Bevægelse – langsom<br />
(Apparatur: et Logitec webcam<br />
med installationssoftware)<br />
10 Bevægelse – hurtig<br />
(Apparatur: LabQuest med<br />
strømforsyning, USB-kabel, web-<br />
cam, accelerometer og CBR)<br />
11 Bevægelse – dyr<br />
(Apparatur: LabQuest med<br />
Naturvidenskabelige talentforløb 27<br />
Hvor stor kraft leverer en havetrampolin pr. cm den bliver trådt ned<br />
(trukket ned)?<br />
Er kraftpåvirkningen den samme overalt på trampolinen?<br />
Hvordan er udviklingen i RH i badeværelset i løbet af et brusebad? (RH -<br />
Relative Humidity, på dansk relativ luftfugtighed)<br />
Hvordan er RH-udviklingen i badeværelset efter selve brusebadet?<br />
Hvordan og hvorfor virker eventuelle forholdsregler?<br />
Hvad er maksimaleffekten for kogezonerne på komfuret i jeres køkken?<br />
Hvad er effekten for de forskellige trin (eller indstillinger) på en enkelt<br />
kogezone?<br />
Hvordan er jordtemperaturens udvikling som funktion af 1) dybde under<br />
overflade, 2) overfladedække/vækst, 3) fugtighed, 4)<br />
plastdække/minidrivhus?<br />
Hvordan er jordtemperaturens udvikling som funktion af indstrålet<br />
lysmængde?<br />
Hvordan ser opvarmningskurven ud for jeres ovn? Er der forskel på<br />
hvilken ovnindstilling (varmluft, overvarme osv.) I bruger?<br />
Hvordan ser afkølingskurven ud?<br />
Det er vigtigt her, ikke at bruge microbølgeovn, samt ikke at varme så højt op, at der er noget af<br />
måleudstyrets plastmateriale der smelter og ødelægger noget i ovnen! LabQuest må ikke komme i<br />
ovnen!<br />
Er der er forskel på at bruge isterninger direkte fra fryseren og fra en skål<br />
på bordet, når et glas sodavand skal køles ned?<br />
Hvordan ser afkølingskurven ud?<br />
Hvordan udvikler temperaturen i kaffe sig fra det kommer ud af<br />
kaffemaskinen til den sidste kop er drukket?<br />
Påvirker forskellige typer kopper og krus temperaturudviklingen?<br />
Er det muligt via optagelse af filmsekvenser af en eller flere<br />
ultralangsomme bevægelser, for eksempel en blomst der springer ud,<br />
vand der fordamper el. lign. at bestemme en meget lille hastighed?<br />
Er det muligt, at bestemme høje eller meget høje hastigheder ved hjælp af<br />
LabQuest og/eller LoggerPro?<br />
Kan du lave målinger der giver dig bevægelseshastigheden for forskellige
28 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
strømforsyning, USB-kabel, webcam,<br />
accelerometer og CBR)<br />
12 Over- og undertryk<br />
(Apparatur: LabQuest med<br />
strømforsyning, USB-kabel,<br />
trykmåler)<br />
13 Skoldning af termokande<br />
(Apparatur: LabQuest med<br />
strømforsyning, USB-kabel og<br />
termometersonde)<br />
14 Viser stegetermometeret rigtigt?<br />
(Apparatur: LabQuest med<br />
strømforsyning, USB-kabel og<br />
termometersonde. Derudover evt.<br />
gamle præcisionstermometre!)<br />
15 Afkøling af hvidvin.<br />
(Apparatur: LabQuest med<br />
strømforsyning, USB-kabel og<br />
termometersonde)<br />
dyr?<br />
Er vores evne til at lave over- og undertryk med munden meget forskellig<br />
fra person til person, eller er vi nogenlunde ens?<br />
Er det vigtigt at skolde en termokande inden den påhældes for eksempel<br />
kaffe?<br />
Har skoldning af en termokande betydning for hvor lang tid kaffen er<br />
drikkeegnet?<br />
Hvor god er egentlig stegetermometres præcision?<br />
Er der en målelig forskel mellem forskellige stegetermometres visning?<br />
Er det vigtigt at et stegetermometer viser helt rigtigt?<br />
Hvor lang tid før en hvidvin skal drikkes, skal den lægges i køleskabet?<br />
Har det betydning hvor i køleskabet den bliver lagt?<br />
Hvordan udvikler temperaturen sig for køleskabskold hvidvin sig fra den<br />
tages ud af køleskab til den sidste dråbe er drukket?<br />
Det er vigtigt her, at huske at eksperimentet kan ”fakes” med vand. Vi kan jo ikke fra skolens<br />
side fremme elevers alkoholindtag!
Take Home Lab 2<br />
Naturvidenskabelige talentforløb 29<br />
Med baggrund i det netop afsluttede forløb, skal I nu selv komme med ideer til problemer der kan<br />
undersøges ”ude i virkeligheden”. Måske har nogle af jer allerede tænkt. Det var jo bl.a. også lektien til i<br />
dag!<br />
Ide-basar og fordeling på hold<br />
Timen i dag skal bruges på, at I formulerer tankerne og ”sælger” dem for andre i klassen. Jeg vil være<br />
konsulent, som I kan spørge til råds og forsøge at formulere jeres ideer over for. I skal præsentere ideen<br />
for klassekammeraterne og se om der er nogle der har lyst til at være med i jeres gruppe. Ikke alle vil<br />
have ideer og måske er nogle ideer ikke egnede. Men der skulle meget gerne være 7-10 egnede små<br />
projekter, som ender med at blive til noget. Efterhånden som I har egnede ideer til præsentation,<br />
indtager I en af de nummererede ”stande” langs kanten af klasseværelset og begynder at sælge jeres ide.<br />
Alle i klassen skal enten sælge eller købe en ide. Dvs. I skal alle være med i en gruppe. Gruppestørrelsen<br />
må denne gang være fra 1-4 personer. Altså må ideens ejer gerne være alene, men ønsker nogen at være<br />
med, skal de inviteres inden for i gruppen, så længe der er plads.<br />
Skulle der mod forventning ske det, at der ikke er ideer nok, så må jeg ryste ærmet og se, om der<br />
kommer nogle ud!<br />
Arbejdsgang og produktkrav<br />
Som udgangspunkt er både arbejdsgang og produktkrav de samme som i det forrige forløb.<br />
Vi skal høre holdenes oplæg i løbet af en række tirsdage efter efterårsferien, med et varierende antal<br />
hold pr. gang. Nærmere plan følger, når vi kan se hvordan det går!<br />
Forslag til eksperiment<br />
Når en gruppe er samlet, går den straks i gang med at formulere undersøgelsens ide som et spørgsmål,<br />
med tilhørende underspørgsmål.<br />
I skal inden timens slutning have oprettet en mappe i Lectio med eksperimentets titel og elevnavne som<br />
navn på mappen. I mappen skal ligge et dokument med:<br />
Navne på gruppens deltagere<br />
Titel på undersøgelsen<br />
Hovedspørgsmål og underspørgsmål<br />
Ideer til arbejdsplan<br />
Ideer til apparaturbehov.<br />
Forløbet fremover<br />
Vi har anden fysikundervisning sideløbende, og om en uge har jeg kigget mapperne igennem og givet<br />
respons. Dernæst får I i grupperne én fysiktime til at lægge en arbejdsplan og rette jeres ideer til. Resten<br />
af tiden frem til fremlæggelsen skal I arbejde uden for undervisningen. Der er igen afsat 3 elevtimer til<br />
gruppejournalen.<br />
Jeg følger løbende med i jeres Lectio-mappe og kommenterer evt.
30 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Bilag 4: Podcast et fysikeksperiment<br />
Problemformulering<br />
Når der løber en strøm i en glødetråd (lederstykke) bliver der afsat energi i tråden. Dette fænomen er<br />
kendt blandt andet fra lyspærer, hvor den afsatte energi både kan både ses og mærkes.<br />
Hvilke fysiske størrelser afhænger den afsatte energi i et lederstykke af og hvordan?<br />
Mulig forsøgsopstilling<br />
Princippet i opstillingen kan være som vist på følgende billeder:<br />
Credit: Jette Rygaard Poulsen<br />
Kommentar til forsøgsopstillingen<br />
I opstillingen herover er lederstykket/ resistoren nedsænket i et kalorimeter med vand, og den af<br />
lederstykket til vandet afgivne varme er lig med den af kalorimeteret optagne.<br />
C er kalorimeterets varmekapacitet, og er kalorimeterets temperaturstigning. C bestemmes af<br />
følgende:<br />
hvor msk er inderskålens masse, csk er skålens specifikke varmekapacitet (afhænger af materialet), mvand er<br />
massen af vandet i kalorimeteret, cvand er vands specifikke varmekapacitet .<br />
Vi antager at al den energi lederstykket modtager, når der går strøm igennem det afgives til vandet i<br />
kalorimeteret og inderskålen dvs. .<br />
Aktiviteter<br />
I skal:<br />
1. Udføre det nødvendige eksperiment for at afklare problemformuleringen.<br />
2. Gennemføre databehandling og opstille en matematisk model for sammenhængen.<br />
3. Dokumentere jeres proces og resultater med en podcast (målgruppen er andre elever).<br />
4. Laver et storyboard med skitser og beskrivelser som følger det givne manuskript.
Principskitse for manuskriptet<br />
1. Titel.<br />
2. Præsentation af de deltagende elever i gruppen.<br />
Naturvidenskabelige talentforløb 31<br />
3. Udledning og forklaring af den væsentlige teori ved tavlen (1 eller flere elever deltager).<br />
4. Forsøgets gennemførelse vises – med fokus på:<br />
a. Måleudstyr og dataopsamlingen<br />
b. Opstillingen med målepunkterne.<br />
5. Databehandlingen vises.<br />
6. Resultaterne diskuteres og vurderes.<br />
7. Afslutning<br />
Podcast med storyboard afleveres elektronisk på Lectio. Podcastet skal i den færdige udgave have en<br />
varighed på 4 til 6 minutter og kunne afspilles med enten Windows Media Player 11 eller iTunes 9.<br />
Resultatet vil blive bedømt efter følgende mål<br />
Faglige<br />
1. I skal ud fra en given problemstilling kunne tilrettelægge, beskrive og udføre fysiske<br />
eksperimenter med givet udstyr og præsentere resultaterne hensigtsmæssigt.<br />
2. I skal kunne formidle et emne med et fysikfagligt indhold til den valgte målgruppe.<br />
Tekniske<br />
3. Podcastet har en god struktur med præcis og forståelig tale.<br />
Litteratur til inspiration<br />
Fysikbogen, Finn Elvekjær, side 199 – 202, Gads Forlag 2002.<br />
Orbit BA, Morten Brydensholt mfl., side 40 – 49, Systime 2006.<br />
Links<br />
Hvis man vil i gang med Audacity, er der her en nem "kom-godt-i-gang" indføring til programmet:<br />
http://www.how-to-podcast-tutorial.com/17-audacity-tutorial.htm<br />
Hvis man gerne vil tilføje musik og effekter til sin lydoptagelse/audio-podcast, så er der her nogle sider<br />
på nettet, hvor man kan downloade lydfiler gratis.<br />
Klassisk klavermusik:<br />
http://www.amclassical.com/piano/<br />
Forskellige effektlyde:<br />
http://www.soundsnap.com/browse<br />
http://www.findsounds.com/<br />
http://simplythebest.net/sounds/MP3/sound_effects_MP3/
32 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Bilag 5: Deltag i science-konkurrence<br />
Indledning<br />
Danish Entrepreneurship Award er en konkurrence for gymnasieelever hvor målet er at udvikle<br />
innovative løsninger på problemer. Fra 2012 handler et af sporene i konkurrencen om Science and<br />
Technology. Eleverne arbejder i projektgrupper på 3-5 elever med en teknisk-naturvidenskabelig<br />
problemstilling, de selv har valgt.<br />
I kan tage udgangspunkt i et menneskeligt behov eller problem, og I skal finde en løsning på problemet<br />
gennem anvendelsen af naturvidenskabelige fag. I må gerne videreudvikle allerede eksisterende<br />
teknologi, men må selvfølgelig også gerne udvikle ny teknologi eller produkter. I vil blive vurderet på<br />
hvordan I identificere et behov eller et problem, hvordan I udvikler en idé til løsning af problemet og<br />
hvordan I ved hjælp af faglig viden fra fysik, kemi og matematik dokumenterer deres løsning.<br />
Integreret produktudvikling<br />
Da konkurrencen først starter op næste år, er nedenstående bygget på den tidligere konkurrence<br />
Science Cup Denmark og et forløb afviklet i Aalborg.<br />
Det bærende princip<br />
Det bærende princip i konkurrencen er at give eleverne mulighed for:<br />
at arbejde med praksis- og virkelighedsnære problemstillinger inden for teknik og naturvidenskab<br />
at arbejde udviklingsorienteret og innovativt i de naturvidenskabelige fag<br />
at arbejde i teams med løsningen af naturvidenskabelige problemstillinger på samme måde som på<br />
forskningsinstitutioner og i virksomheder og dermed opleve styrken i at arbejde sammen i en gruppe<br />
med forskellige faglige og personlige kompetencer<br />
gennem kontakt med virksomheder og videregående uddannelser at få indblik i de tekniske og<br />
naturvidenskabelige fags samfundsmæssige betydning<br />
at få et bredere grundlag for valg af fremtidig uddannelse og karriere inden for de tekniske og<br />
naturvidenskabelige fag.
Overordnet tidsplan<br />
Ideen præsenteres for klassen 1 lektion<br />
Metoder og gruppedannelse 2 lektioner<br />
Temadag på Aalborg Portland 5 lektioner<br />
Laboratorium samt ekstern<br />
kontakt<br />
12 lektioner + 3 øvelseslek.<br />
Laboratorium og vejledning 3 + 3 lektioner<br />
Rapportering (fremlæggelse) 2 lektioner<br />
Naturvidenskabelige talentforløb 33<br />
Som en del af forløbet vil klassen blandt andet arbejde med emnerne:<br />
(Fysik) Metallers materialeegenskaber, den naturvidenskabelige metode, anvendelse af<br />
DataStudio og Pasco og andet mere avanceret forsøgsudstyr.<br />
Formelle krav<br />
Projektbeskrivelsen af jeres projekt skal som minimum indeholde følgende punkter:<br />
1) Problemformulering.<br />
2) Hvad for noget teori har jeg brug for?<br />
3) Hvilke eksperimenter vil jeg gerne udføre?<br />
4) Hvilket forsøgsudstyr har jeg brug for?<br />
5) Hvordan vil jeg nå det på den givne tid (tidsplan)?<br />
Afslutningsvis skal arbejdet munde ud i en skriftlig <strong>rapport</strong> på max. 20 sider, ekskl. eventuelle bilag.<br />
Rapporten skal have en forside med oplysninger om <strong>rapport</strong>ens titel, gruppemedlemmer, skole og dato.<br />
Endvidere skal der findes en indholdsfortegnelse som viser <strong>rapport</strong>ens opbygning med overskrifter,<br />
underoverskrifter og sideangivelser. Samt<br />
Indledning<br />
Problemformulering<br />
Metodeafsnit<br />
Analyseafsnit<br />
o analyse<br />
o diskussion<br />
Konklusion<br />
Litteraturliste<br />
Bilag og projektbeskrivelsen.
34 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Metode i eksperimentelt arbejde<br />
Nedenfor er vist et eksempel på hvordan der metodisk<br />
kan arbejdes med metode i det eksperimentelle arbejde.<br />
Pendulets svingningstid<br />
Hvilke fysiske størrelser afhænger svingningstiden (T) af<br />
og hvordan?<br />
Variabelkontrol<br />
Hvis man vil undersøge, hvordan svingningstiden af et<br />
pendul afhænger af følgende variable størrelser:<br />
1. masse af pendulet (m)<br />
2. udsvingets størrelse ( )<br />
3. snorlængde (L)<br />
bliver man nødt til at variere disse størrelser en af gangen, mens de to øvrige variable fastholdes. Dette<br />
kaldes for variabelkontrol. De eksperimenter, der udføres, kan opfattes som kontrollerede spørgsmål til<br />
naturen.<br />
Massen varieres: Mål svingningstiden af to penduler med forskellig masse, men med samme form,<br />
udsving og snorlængde. Hvis udsvinget afhænger af massen, så mål svingningstiden for forskellige<br />
pendulmasser.<br />
Udsvinget varieres: Mål svingningstiden af to forskellige udsving et stort og et lille, men med samme masse<br />
og snorlængde. Hvis svingningstiden afhænger af udsvinget, så mål svingningstiden for forskellige<br />
udsving.<br />
Pendullængden varieres: Mål svingningstiden af et pendul med en længde på 0,5 m og på 1 meter, men med<br />
samme masse og udsving. Hvis svingningstiden afhænger af snorlængden, så mål svingningstiden for<br />
forskellige snorlængder.<br />
Opstilling af hypoteser<br />
Man kan fx forestille sig:<br />
Dobbelt så stor masse dobbelt/halvt så lang svingningstid.<br />
Dobbelt så stort udsving dobbelt så stor svingningstid.<br />
Dobbelt så lang snorlængde giver dobbelt så lang svingningstid.<br />
Prøv selv med andre hypoteser.<br />
Opstilling af matematisk model<br />
Resultaterne indsættes i et regneark, og man tester hvilken matematisk model (tendenstype), der er<br />
bedst. Prøv med en lineær, eksponentiel og potensmodel. For hver model findes forklaringsgraden R 2 .
Bilag 6: Klimaundervisning<br />
Naturvidenskabelige talentforløb 35<br />
Klimaoplæg<br />
Efter et forløb i klimatologi og efter et andet forløb i geologi skal eleverne vise at de kan anvende,<br />
formidle og perspektivere deres viden. Eleverne får 4 elevtimer samt 4 undervisningstimer til at arbejde<br />
med deres selvdefinerede problemstilling. De brede emneoverskrifter giver frie handlemuligheder til at<br />
grupperne selv kan definere hvilke specifikke områder indenfor hovedemnet de ønsker at arbejde med.<br />
Læreren skal godkende de problemstillinger grupperne ønsker at fordybe sig i. Ved fremlæggelserne får<br />
hver gruppe tildelt en opponentgruppe som skal give ris og ros til oplægget. Efter fremlæggelsen skal<br />
powerpointen lægges på klassens intranet til fri afbenyttelse for resten af klassen. Grupperne får en<br />
karakter og en udtalelse af læreren.<br />
Klimaoplæg - grupper:<br />
Byklima<br />
Ekstreme vejrsituationer (fx orkaner)<br />
Milankovitchs teori.<br />
Vulkanudbrud<br />
Solpletter<br />
Oceanernes betydning for klimaet<br />
Den nordatlantiske oscillation<br />
Den kunstige drivhuseffekt/drivhusgasser<br />
Kan forurening ændre klimaet?<br />
Hvordan vil klimaet blive i fremtiden<br />
El Niño – La Niña<br />
Iskerner – analyse af fortidens klima<br />
Andet?<br />
Krav:<br />
En faglig redegørelse for problemstillingen med anvendelse de af vigtigste begreber (inddrag bilag)<br />
Inddrag et konkret eksempel – selvvalgt case i jeres analyse. (eksperiment, kort filmklip, model eller<br />
bearbejdet datamateriale skal indgå ).<br />
Perspektiver jeres emne.<br />
Geologi oplæg - grupper:<br />
Vulkanisme<br />
Min ynglings vulkan<br />
Supervulkaner – generelt eller en udvalgt<br />
Jordskælv generelt eller et bestemt jordskælv<br />
Analyse af en uges aktuelle jordskælv på USGS<br />
Tsunamier<br />
Den pladetektoniske model<br />
Orogenese<br />
Bjergarternes kredsløb<br />
Historiske vulkanudbrud – udvælg et.<br />
Afrikas opsplitning
36 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Kridt-tertiær grænsen. Eksemplificeret ved Stevns klint.<br />
Forsøg med geofoner gennem forskellige jordlag på skolens grund.<br />
Andet?<br />
Krav til oplæggene:<br />
Jeres geofaglige viden brugt i jeres konkrete case<br />
Relevante geologiske data, forklaringer og kort eller skitser. Gerne et lille filmklip eller et<br />
eksperiment.<br />
Menneskelige og materielle konsekvenser – både de kortsigtede og de langsigtede<br />
Perspektivering<br />
Klimaændringer SRO opgave<br />
Klassen har i en længere periode arbejdet tværfagligt med fysik i et projekt omkring klimatologi og<br />
klimaændringer. Fokus har været på algernes iltproduktion i oceanerne og dermed oceanernes<br />
indflydelse på klimaet og klimaændringerne.<br />
Klassen har data fra Galathea 2 ekspeditionen og de nyeste data fra Galathea 3 ekspeditionen. Klassen<br />
har gentaget Galatheaekspeditionens målinger i Århus Bugten i samarbejde med Århus Universitet.<br />
I forbindelse studieretningsopgaven (SRO) er det nødvendigt at formulere differentieret opgaver til<br />
klassen. Galatheaekspeditionens data kræver at en gruppe elever får hjælp af forskere på Århus<br />
Universitet (kulstofprojektet) men den øvrige del af klassen skal stadig have udfordringer men på et<br />
andet fagligt niveau. For at sikre at hele klassen skal kunne gå til eksamen i de samme emner - men på<br />
forskellige niveauer er spørgsmål 1 stort set ens i alle spørgsmålene. Spørgsmål 2 og 3 derimod bliver<br />
stillet efter elevernes individuelle interesse og faglige formåen indenfor fysik og naturgeografi:<br />
Der ønskes en redegørelse for kulstofkredsløbet. I skal inddrage de væsentlige biologiske, kemiske og<br />
fysiske processer, som indgår i forbindelse med kulstofkredsløbet.<br />
Er det muligt at se forskelle mellem Galathea 2 og Galathea 3 resultater, og kan man i givent fald drage<br />
nogle konklusioner?<br />
Opgaver til grupperne<br />
---------------------<br />
1. Der ønskes en redegørelse for kulstofkredsløbet. I skal inddrage de væsentlige biologiske, kemiske<br />
og fysiske processer, som indgår i forbindelse med kulstofkredsløbet.<br />
2. I tilknytning til kulstofkredsløbet skal I give en analyse af pH i havvand, herunder f.eks. Bjerrumdiagram,<br />
kalkdannelse og alkalinitet. I må gerne inddrage målingerne fra Galathea 3 ekspeditionen.<br />
3. Giv en vurdering af hvordan mennesket kan gribe ind over for uønskede klimaændringer<br />
--------------<br />
1. Der ønskes først en redegørelse for kulstofkredsløbet.<br />
2. Du skal desuden give en analyse af iltproduktionen i havet og hvilke faktorer, der kan påvirke<br />
iltproduktionen. Du kan inddrage data fra Galathea 3 ekspeditionen.<br />
3. Giv en vurdering af hvordan mennesket kan gribe ind over for uønskede klimaændringer.<br />
---------------------<br />
1. Der ønskes en redegørelse for kulstofkredsløbet. Du skal inddrage de væsentlige biologiske,<br />
kemiske og fysiske processer, som indgår i forbindelse med kulstofkredsløbet.<br />
2. Kan det være rigtigt, at ca. halvdelen af det fossile kulstof, som mennesket har omdannet gennem<br />
tiderne, stadig befinder sig i atmosfæren? (Der skal indgå beregninger i besvarelsen)<br />
3. Giv en vurdering af hvordan mennesket kan gribe ind over for uønskede klimaændringer<br />
---------------
Naturvidenskabelige talentforløb 37<br />
1. Der ønskes en redegørelse for kulstofkredsløbet. I skal inddrage de væsentlige biologiske, kemiske<br />
og fysiske processer, som indgår i forbindelse med kulstofkredsløbet.<br />
2. Hvad kan vi gøre for at udlede mindre CO2? Er det muligt at dække Danmarks energiforsyning<br />
uden brug af fossilt brændsel? (Der skal indgå beregninger i besvarelsen)<br />
-------------------------<br />
1. Der ønskes en redegørelse for kulstofkredsløbet. Du skal inddrage de væsentlige biologiske,<br />
kemiske og fysiske processer, som indgår i forbindelse med kulstofkredsløbet.<br />
2. Hvorfor er fossil brændsel et problem i modsætning til biobrændsel? Giv et bud på, hvor meget en<br />
eventuel optøning af Jordens tundraområder vil betyde for den globale opvarmning (en tilnærmet<br />
beregning kan indgå).<br />
3. Giv en vurdering af hvordan mennesket kan gribe ind over for uønskede klimaændringer<br />
-----------------<br />
1. Der ønskes en redegørelse for kulstofkredsløbet. Du skal inddrage de væsentlige biologiske,<br />
kemiske og fysiske processer, som indgår i forbindelse med kulstofkredsløbet.<br />
2. Giv en tilnærmet beregning over hvor meget ændringerne i indstråling og udstråling ved smeltning<br />
af Jordens ismasser vil betyde for Jordens gennemsnitstemperatur.<br />
3. Giv en vurdering af hvordan mennesket kan gribe ind over for uønskede klimaændringer.<br />
------------------<br />
1. Fortæl om principperne bag remote sensing herunder transmission og refleksion. Hvad kan man se?<br />
Tag udgangspunkt i f.eks. Nordatlanten og vurder hvorledes f.eks. temperatur, luftstrømme og<br />
havstrømme har indflydelse på algerne.<br />
2. Diskuter i hvor høj grad remote sensing kan komme til at spille en rolle i overvågning af<br />
klimaforandringer.<br />
-----------------------------<br />
1. Der ønskes en redegørelse for kulstofkredsløbet. Du skal inddrage de væsentlige biologiske,<br />
kemiske og fysiske processer, som indgår i forbindelse med kulstofkredsløbet.<br />
2. I tilknytning til kulstofkredsløbet skal du give en analyse af forsuring, Bjerrum-diagram og dets<br />
betydningen for kalkdannelse herunder koralrev. Er der andre årsager til forsuringen end CO2? Du<br />
kan inddrage data fra Galathea 3 ekspeditionen.<br />
-----------------------<br />
1. I tilknytning til kulstofkredsløbet skal du give en analyse af pH i havvand, herunder f.eks. Bjerrumdiagram,<br />
kalkdannelse og alkalinitet. Du må gerne inddrage målinger fra Galathea 3 ekspeditionen.<br />
2. Diskuter hvilken betydning dybhavsdannelse og upwellingszoner har på alger og transport af CO2?<br />
-----------------<br />
1. Der ønskes en redegørelse for kulstofkredsløbet. Du skal inddrage de væsentlige biologiske,<br />
kemiske og fysiske processer, som indgår i forbindelse med kulstofkredsløbet.<br />
2. Hvorledes kan 14C anvendes til bestemmelse af primærproduktionen (beregningseksempler skal<br />
indgå)?<br />
3. Hvordan virker en væskescintillationstæller (LiquidScintillationCounter)?<br />
4. Giv en vurdering af hvordan mennesket kan gribe ind over for uønskede klimaændringer.<br />
-----------------<br />
1. Der ønskes en redegørelse for kulstofkredsløbet. Du skal inddrage de væsentlige biologiske,<br />
kemiske og fysiske processer, som indgår i forbindelse med kulstofkredsløbet.<br />
2. Fortæl om afsmeltningen ved Arktis og regn tilnærmet på, hvor meget smeltevand, der kan løbe ud<br />
i Golfstrømmen før Grønlandspumpen stopper. Herunder hvilken betydning vil en elimination af<br />
Golfstrømmen have?<br />
3. Giv en vurdering af hvordan mennesket kan gribe ind over for uønskede klimaændringer
38 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Appendix 1: Tematisk undervisning som afsæt for<br />
talentudvikling<br />
Talentarbejde starter i den daglige undervisning. Den daglige undervisning er central i forhold til at<br />
opbygge et talentstimulerende miljø og for at blive opmærksom på talenter. Nøgleordene er rum til<br />
forskellige former for faglig udfoldelse og fordybelse og tilrettelæggelse af differentieringsmuligheder.<br />
En stor del af undervisningen i fagene planlægges tematisk. I det følgende skitseres hvordan man med<br />
en relativ simpel model for tilrettelæggelsen kan bringe netop disse sider af undervisningen i spil.<br />
Der tages udgangspunkt i en temaplanlægning i rammerne af inquirybaseret læring, 5E-modellen 4 . Et<br />
tema planlægges i korte træk i følgende 5 trin:<br />
4. Elaborate<br />
/extend<br />
5. Evaluate<br />
3. Explain<br />
1. Engage<br />
2. Explore<br />
1. Engage: Eleverne motiveres til at definere hvad der skal undersøges. Læreren spiller med, indtil i<br />
hvert fald første del af temaet er planlagt.<br />
2. Explore: Eleverne undersøger emnet ud fra de stillede spørgsmål. Det kan ske praktisk og<br />
teoretisk. Læreren vejleder.<br />
3. Explain: Klassen samler op på undersøgelserne og formulerer samlende forklaringer. Læreren<br />
strukturerer og sammenfatter.<br />
4. Elaborate /extend: Eleverne uddyber det de er nået frem til, praktisk eller teoretisk. Læreren<br />
vejleder.<br />
5. Evaluate: Klassen samler op på arbejdet, og overvejer hvad de nu ved. Læreren sammenfatter.<br />
Der mangler desværre en god iørefaldende dansk oversættelse af de 5 E’er, så her bibeholdes de på<br />
engelsk.<br />
4 Se fx: Bybee, R. W.; J. C. Powell og L. W. Trowbridge: Teaching Secondary School Science: Strategies for Developing<br />
Scientific Litearcy, kapitel 13, Pearson Merill Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 2008.
Naturvidenskabelige talentforløb 39<br />
5E-modellen er en ramme, som kan varieres. I det følgende skitseres to måder at tilrettelægge temaer,<br />
mod faglig fordybelse og innovationsorienteret. Der er gengivet to eksempler på temaer til faglig<br />
fordybelse og et med et innovationsperspektiv.<br />
5E som fordybelsestema<br />
Nogle elever motiveres umiddelbart af at fordybe sig i et fagligt emne, men en stor del af eleverne,<br />
inklusive en del potentielle talenter, kender ikke den tilfredsstillende oplevelse af at skaffe sig viden og<br />
forståelse.<br />
Målet i den daglige undervisning må være at alle elever i klassen før eller siden skal kunne motiveres af<br />
faglige emner. Så langt når man muligvis ikke, men det forudsætter i hvert fald, at eleverne har vænnet<br />
sig til at grave i et emne, og til at have forventninger til emnet.<br />
I talentarbejdet kan denne fordybelse være et vigtigt afsæt. Dels giver det talentet rum til at arbejde, dels<br />
kan nogle talenter på denne måde få deres første blod på tanden.<br />
Man kan ikke gøre alle temaer i undervisningen lange. Det er i denne sammenhæng vigtigt at planlægge<br />
nogle af undervisningens temaer så der er tid til fordybelse. Andre må så blive mere komprimerede.<br />
I det følgende skitseres hvordan et tema kan planlægges med fokus på fordybelse. Dette er desuden<br />
eksemplificeret med to eksempler, som findes sidst i appendix 1:<br />
1. Fermentering (længere tema)<br />
2. Enzymer (kort tema)<br />
Begge temaer kunne planlægges i biologi, bioteknologi, evt. i samarbejde med andre fag.<br />
1. Engage:<br />
Temaet kan starte med at eleverne i grupper får udleveret artikler eller temarelevante cases. Herudfra<br />
skal de kort, uden anden viden, forberede et oplæg om hvad temaet handler om, og stille et antal<br />
spørgsmål til hvad der kunne være interessant at undersøge for at forstå emnet.<br />
Klassen samler op på de indkomne spørgsmål. De inddeles i spørgsmål der skal undersøges i<br />
fællesskab, og spørgsmål der skal bruges til fordybelsesarbejde. Læreren supplerer evt. med spørgsmål<br />
som får temaet til at hænge sammen. Der kan også være tale om spørgsmål til fagligt indhold, som skal<br />
indgå i temaet. Der henvises evt. til konkret litteratur sider i lærebog, eksempler på forsøg ol. for nogle<br />
af spørgsmålene. Det må dog ikke stjæle fokus fra det undersøgende udgangspunkt.<br />
Eleverne fordeles på spørgsmålene, gerne på baggrund af interesse.<br />
Det overvejes om spørgsmålene fordeles efter elevers ambitionsniveau eller niveau.<br />
2. Explore:<br />
Grupperne undersøger deres spørgsmål. Der kan fx stilles krav om at de skal forberede et forsøg, som<br />
demonstreres for klassen, eller de skal undervise.<br />
Forsøgene kan have karakter af forforsøg.<br />
Læreren kommer omkring grupperne med vejledning og faglig-kritiske spørgsmål.<br />
3. Explain:<br />
Klassen samler op.<br />
Læreren supplerer evt. med teori eller centrale planlagte forsøg for hele klassen.<br />
Klassen brainstormer over spændende emner at fordybe sig i eller perspektivere temaet med.<br />
Læreren formulerer rammer for de uddybende undersøgelser, og for produktet.<br />
Eleverne vælger sig ind og formulerer deres uddybende undersøgelser. Læreren differentierer evt. i sin<br />
vejledning.<br />
Der kan evt. suppleres med test i centralt fælles stof.
40 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
4. Elaborate /extent:<br />
Eleverne fordyber sig i deres emne, case, problem. De tager evt. kontakt til forskere eller en<br />
virksomhed.<br />
Produktet kan være uddybende forsøg, posters, artikelskrivning, præsentationer ol.<br />
Det kan også være temakapitler til en fælles web-bog.<br />
Man kan evt. motivere med en konkurrence.<br />
5. Evaluate:<br />
Eleverne fremlægger eller underviser klassen.<br />
Evalueringen kan i nogle temaer pege fremad: Hvad kan dette bruges til i forhold til SRO, SRP, AT,<br />
talentkonkurrencer?<br />
5E som innovationstema<br />
Mange elever, også mange potentielle talenter, motiveres af at se den praktiske anvendelse af deres<br />
arbejde.<br />
Det følgende tema fokuserer på denne elevgruppe, og tager her udgangspunkt i at udvikle løsninger på<br />
problemer.<br />
Man kan starte temaet med ”Hvad kan vi gøre ved…?”-spørgsmål.<br />
Målet med temaet er at besvare ”Hvordan kan vi..?”-spørgsmål.<br />
Problemet kan være smalt eller bredt, når det skitseres for eleverne, alt afhængigt af temaets omfang.<br />
Et smalt, veldefineret problem kan bruges til at arbejde målrettet med et kernestofrelateret emne,<br />
inddrage bestemte tekster eller lignende. Problemet kan også være konkret. Eleverne kan få udleveret<br />
en cykel som de må skille ad, undersøge og de kan foreslå hvordan man kan forbedre eller tilpasse<br />
enkeltdele.<br />
Gode problemer, som temaet kan tage udgangspunkt i, kan have en lokal relevans. Det kan være et<br />
lokalt miljøproblem eller problemer der knytter sig konkret til en virksomhed, forbrug i hjemmet eller<br />
trafik i lokalområdet. Hvordan sikrer vi at vilde arter af dyr og planter har levesteder, eller kan spredes<br />
på gymnasiets område?<br />
En bredere problemstilling kan være en global udfordring, miljø, energi, lighed eller lignende. Eleverne<br />
får bredere rammer til at formulere deres konkrete problem.<br />
Gode problemer har nogle vigtige karakteristika:<br />
Autenticitet –personlig, samfundsmæssig, videnskabelig<br />
Angiver rammer og krav for den videre proces<br />
Kan undersøges af elever på deres niveau<br />
Kan inddrage metoder og viden fra fagene<br />
Indeholder løsningsmuligheder der teknisk set ikke er for krævende at gennemskue<br />
Mange problemer vil kræve en faglig bredde, som ligger ud over det enkelte fag. De lægger op til fagligt<br />
samarbejde med andre studieretningsfag, evt. i AT eller SO.<br />
Her uddybes hvordan temaet kan planlægges i et naturvidenskabeligt fag. Det eksemplificeres i<br />
eksempel 3: Hvad kan vi gøre for at fjorden får det bedre?<br />
Temaet findes sidst i appendix 1.<br />
1. Engage
Naturvidenskabelige talentforløb 41<br />
Problemet introduceres med film, artikler, besøg på virksomheder, besigtigelse af den aktuelle lokalitet<br />
el. lign.<br />
I klassen arbejdes der med en fælles forståelse af problemstillingen:<br />
Hvad er problemet eller problemerne?<br />
Hvem er det et problem for?<br />
Hvad er konsekvenserne af problemerne?<br />
Hvad er årsagerne til problemerne?<br />
Hvad skal vi vide for at forstå problemerne?<br />
Der kan arbejdes med mindmaps, årsags-virkningstræer, diskussion.<br />
Eleverne definerer nærmere hvad de vil undersøge, eller undersøgelserne fordeles i klassen.<br />
2. Explore<br />
Eleverne undersøger problemet nærmere.<br />
Målet er at beskrive problemet mere detaljeret, opbygge koncepter, forstå processer og sammenhænge,<br />
med det formål senere at kunne finde løsninger.<br />
Der kan arbejdes med forsøg, feltundersøgelser, interviews, litteratur og studiebesøg.<br />
Opgaver kan deles mellem forskellige grupper i klassen, fx interviews med forskellige aktører omkring<br />
problemet.<br />
3. Explain<br />
Eleverne formidler deres resultater. Der samles op på den grundlæggende viden på klassen. Læreren<br />
supplerer eventuelt.<br />
Målet er at afklare og forstå problemet bedre. Relevansen af det undersøgte vurderes ud fra problemet.<br />
Hvor opstår de vigtigste problemer?<br />
Hvad er det konkrete tekniske problem som skal løses?<br />
Hvordan kan det løses? Brainstorm: Et problem kan have mange løsninger.<br />
Hvem kan løse disse problemer?<br />
Eleverne vælger i grupper et konkret problem og et løsningsprincip.<br />
4. Elaborate /extend<br />
Eleverne anvender deres viden til at udvikle løsninger.<br />
De begrunder deres valg af løsning ud fra deres viden om problemet.<br />
De udvikler en løsning eller del af løsning. Der kan arbejdes ud fra et krav om at løsningen eller dele af<br />
den skal kunne underbygges, demonstreres eller testes praktisk /eksperimentiel, eller ved en<br />
beregningsbaseret model.<br />
Der kan evt. formuleres krav om aktiviteter ud af huset, fx sparring med aktører som har været<br />
inddraget tidligere.<br />
Løsningen realiseres evt. og/eller dokumenteres i form af journaler, <strong>rapport</strong>er, præsentationer.<br />
5. Evaluate<br />
Grupperne præsenterer, begrunder og dokumenterer deres løsning.<br />
Løsningerne vurderes ud fra problemet.<br />
Det vil i denne fase være en god ide at inddrage aktører, virksomheder eller eksterne eksperter og få<br />
deres feedback.<br />
Læreren samler op på faglige løse ender, uddyber evt. med teori.
42 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Eksempler på temaer<br />
Eksempel 1: Fermentering<br />
1. Engage<br />
Klassen inddeles i fire grupper: Ølgruppen, mælkegruppen, bagegruppen og<br />
proteinproduktionsgruppen.<br />
Hver gruppe skal forklare klassen hvordan man bruger fermenteringsprocesser indenfor deres område.<br />
Efter fremlæggelsen brainstormer grupperne kort over hvad klassen skal forstå bedre, for at forstå hvad<br />
fermentering helt præcist er, og hvordan man styrer fermenteringsprocesser.<br />
Der samles op på klassen i form af spørgsmål til videre undersøgelse.<br />
Læreren systematiserer og fordeler spørgsmålene. Nogle spørgsmål skal alle grupper undersøge<br />
(organismetyper, processer, vækst, vækstfaktorer), andre skal enkelte grupper undersøge og forklare for<br />
klassen. Fx kan proteingruppen få til opgave at formidle hvad gensplejsning er. Læreren supplerer evt.<br />
med spørgsmål, og forklarer hvorfor.<br />
2. Explore<br />
Grupperne arbejder med to opgaver:<br />
De skal skrive en tekst der forklarer hvad de når frem til for klassen. Den skal kunne læses af deres<br />
kammerater, og deres kammerater skal kunne læse den senere til deres eksamensforberedelse.<br />
De skal planlægge og udføre et forsøg, indenfor gruppens område, hvor de måler vækst, og evt.<br />
undersøger hvordan vækstfaktorer påvirker denne. Hver gruppe får en målemetode, de skal<br />
anvende (vægttab, pH, dejvolumen og spektrofotometri). Metode og resultater skal forklares for<br />
klassen. Der kan stilles krav til beregninger osv.<br />
3.Explain<br />
Grupperne underviser. Mht. spørgsmål alle grupper har haft, fordeles disse på grupperne, og de øvrige<br />
supplerer med hvad de har fundet ud af.<br />
Grupperne får til opgave at skrive en tekst til klassen om hvordan fermenteringsprocesser anvendes i<br />
praksis indenfor deres område. Der skal indgå figurer og flowdiagrammer i teksten.<br />
Eleverne søger litteratur eller tager kontakt til virksomheder. Deres kilder drøftes med læreren, som evt.<br />
supplerer.<br />
4. Elaborate /extend<br />
Fermenteringstema:<br />
Grupperne perspektiverer deres emne. Læreren vejleder og differentierer i vejledningen.<br />
5. Evaluate<br />
Grupperne underviser.<br />
Læreren spørger ind til emner som kunne være spændende at fordybe sig i, individuelt. Det kan være en<br />
gruppe elever har lyst til at fremstille cider selv, eller et par elever vil følge op på en<br />
virksomhedskontakt, med henblik på måske at kunne arbejde med emnet senere.<br />
Eksempel 2: Enzymer<br />
1. Engage<br />
Eleverne læser hjemme en artikel om anvendelse af enzymer. På klassen diskuteres hvad artiklen<br />
fortæller om hvad enzymer er, og hvad de kan bruges til.
Naturvidenskabelige talentforløb 43<br />
Læreren samler op, og introducerer konkurrencen: Hvem kan lave det bedste forsøgsdesign, som<br />
undersøger hvordan et enzyms reaktionshastighed afhænger af temperatur, pH eller koncentration.<br />
Eleverne vises eksempler på hvordan man kan undersøge reaktionshastighed for tilgængelige enzymer<br />
(der står som regel nogle i laboratoriets køleskab).<br />
Læreren udleverer en gruppeopgave, som eleverne skal bruge til at sætte sig ind i enzymers opbygning,<br />
virkemåde og simpel reaktionskinetik. Eleverne forklares at dette er forudsætningen for at forstå<br />
forsøget.<br />
2. Explore<br />
Eleverne laver opgaven, og sætter sig ind i baggrunden for forsøget.<br />
Grupperne planlægger et forsøg under vejledning. Læreren appellerer til elevernes fantasi. Hvordan<br />
kunne man lave forsøgsopstillinger på nye måder?<br />
3.Explain<br />
Test om enzymer.<br />
Grupperne fremlægger forsøg og resultater. Forsøgsdesigns diskuteres i forhold til fejlkilder,<br />
kontrolforsøg, måleusikkerhed, koncentrationsniveauer, hastighed.<br />
Læreren trækker forskellige muligheder og niveauer frem i databehandlingen. De basale har elevernesat<br />
sig ind i. Mere beregningstung enzymkinetik skitseres kort, med vægt på at det er frivilligt niveau, som<br />
skal forklares nærmere til elever der vil arbejde videre med det.<br />
4. Elaborate /extend<br />
Grupperne retter deres forsøg til, og prøver dem af.<br />
Enkelte elever hjælpes med enzymkinetiske beregninger.<br />
Grupperne beskriver kort et antal anvendelser af enzymer.<br />
Enkeltelever eller grupper kan introduceres til at undersøge deres enzym i 3D på pc.<br />
5. Evaluate<br />
Grupperne fremlægger forsøg, bedste forsøg præmieres.<br />
Eksempler på anvendelser af enzymer diskuteres på klassen.<br />
Læreren spørger ind til emner som kunne være spændende at fordybe sig i, individuelt. Det kan være<br />
elever vil følge op på en virksomhedskontakt eller læse artikler, med henblik på måske at kunne arbejde<br />
med emnet senere.<br />
Oplæg til eleverne (udleveres ved temaets start):<br />
Enzymforsøg<br />
Opgave<br />
Design og afprøv et forsøg som undersøger hvordan virkningen af et enzym afhænger af enten<br />
temperatur, enzymkoncentration, substratkoncentration eller pH.<br />
Hvilken gruppe laver det bedste forsøgsdesign?<br />
Hvilken gruppe får de bedste resultater?<br />
Tips<br />
Hvad skal man huske, når man designer et forsøg?<br />
Nedenfor er der eksempler på enzymer som kan afprøves, fordi de er lette at skaffe, eller allerede står i<br />
køleskabet. Der er links til forsøgsvejledninger som viser hvordan man kan måle på den proces,<br />
enzymet katalyserer. Overvej hvordan metoderne kan tilpasses det I vil undersøge.
44 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
Måske skal der laves forforsøg for at finde ud af hvordan man kan påvise en enzymreaktion, og hvilke<br />
koncentrationer, tid, temperatur eller lignende som giver brugbare resultater.<br />
Katalase<br />
Katalase er et vigtigt enzym i alle celler som lever i en iltrig atmosfære. Ilt reagerer med et af enzymerne<br />
i respirationens elektrontransportkæde, så der dannes hydrogen peroxid (H 2O 2 =Brintoverilte). Det er<br />
stærkt giftigt for cellerne, så det må fjernes fra cytoplasma. Katalase spalter hydrogen peroxid til ilt og<br />
vand.<br />
Katalase er det mest effektive enzym man kender. Hvis man fx blender eller knuser leverceller, vil<br />
katalase frigøres fra cellerne.<br />
Metoder<br />
Hent inspiration på følgende links:<br />
http://biologig.ribekatedralskole.dk/katalase/katalase.doc<br />
Man kan se hvor højt skummet kommer til at stå i glasset.<br />
Ved at lade forsøget ske på en vægt, kan man følge hvor meget ilt der bobler af.<br />
http://fag.svendborg-gym.dk/kemi/Datafangst/katalasedataopsamling.htm<br />
Man kan sætte en prop med en tryksensor på et reagensglas med katalase + H 2O 2<br />
Pepsin, neutrase (proteaser)<br />
Fx Pepsin (fra mavesækken) og Neutrase (protease som har optimum ved neutralt pH). Måske var de<br />
sjove at sammenligne?<br />
Metoder<br />
Prik et kapillærrør (tyndt glasrør) ned i et hårdkogt æg, så det bliver fyldt. Når røret anbringes i en<br />
enzymopløsning, vil spaltningen ske fra enden af røret. Det kan måles med en lineal.<br />
Hannilase i osteproduktion (protease)<br />
Hannilase og Rennilase bruges til at få mælkeprotein og mælkefedt til at klumpe sammen (koagulere).<br />
Koagelen (klumpen) er det der bruges til ost, den tilbageværende væske er vallen. Enzymerne kommer<br />
oprindeligt fra kalve- og lammemaver, men fremstilles nu vha. gensplejsede bakterier.<br />
Metoder<br />
Hent inspiration på følgende links:<br />
http://virtuelgalathea3.dk/artikel/velse-5-hvordan-virker-enzymer-osteproduktion<br />
http://fc.silkeborg-gym.dk/klasser/FOV1-0001416F/FOV1-0001234D/Ostefremstilling.doc<br />
Bromelin fra ananas (protease)<br />
Hvorfor kan man ikke lave fromage af friske ananas eller kiwi? Problemet er at de indeholder proteaser,<br />
som spalter gelatine (bindevævsprotein =husblas).<br />
Metoder<br />
http://biologibogen.systime.dk/index.php?id=102<br />
Amylaser<br />
Amylaser findes fx i vores spyt (spytamylase). Man kan derfor skaffe det ved at spytte i et glas, og evt.<br />
fortynde det.<br />
Metoder
Naturvidenskabelige talentforløb 45<br />
Stivelse (amylose) kan påvises ved at tilsætte en dråbe Iod-iodkalium (IIK). Under nedbrydningen<br />
spaltes stivelse til kortere kæder, dextriner (=10 monosaccharider), som farves røde. Di- og<br />
monosaccharider farves ikke.<br />
Der findes vejledninger i flere bøger i lokalet, og på internettet, fx følgende link:<br />
http://biologibogen.systime.dk/index.php?id=101<br />
Eksempel 3: Hvad kan vi gøre for at fjorden får det bedre?<br />
Temaet tager udgangspunkt i en lokal fjord.<br />
1. Engage<br />
Klassen læser avisartikler, fjernsynsindslag eller lignende om årets iltsvindssituation.<br />
Ekskursion til fjorden, feltundersøgelse, intro til dyre- og planteliv.<br />
Klassen brainstormer:<br />
Hvad er problemerne?<br />
Hvem er det et problem for?<br />
Hvad er konsekvenserne af problemerne?<br />
Hvad er årsagerne til problemerne?<br />
Hvad skal vi vide for at forstå problemerne?<br />
Grupperne konkretiserer i årsags-virkningstræer. Deres baggrundsviden er udleveret litteratur, som<br />
endnu ikke er gennemgået.<br />
Klassen diskuterer hvad de skal vide mere om. Læreren supplerer med emner som hydrologi og<br />
stofomsætning, som skal forstås.<br />
2. Explore<br />
Eleverne undersøger og udbygger deres årsags-virkningstræer.<br />
Hvad forurener fjorden?<br />
Hvilke effekter har det i fjorden?<br />
Der kan suppleres med konkrete opgaver til det faglige indhold.<br />
Er der længere tid til projektet inddrages aktørerne allerede her. Grupperne får til opgave at interviewe<br />
en biolog fra miljøovervågningen, en landmand, en fritidsfisker, en repræsentant fra<br />
naturfredningsforeningen og et antal lokale politikere. Eleverne instrueres i hvordan de henvender sig<br />
for interviews.<br />
3. Explain<br />
Eleverne præsenterer hvad de er nået frem til.<br />
Læreren supplerer evt. med klasseundervisning.<br />
Grupperne diskuterer:<br />
Hvor opstår de vigtigste problemer?<br />
Hvad er det konkrete problem som grupperne skal tage fat på?<br />
Hvordan kan det løses? Et problem har mange løsninger.<br />
Hvem kan løse disse problemer?<br />
Grupperne vælger et problem og løsningsprincip, som de vil undersøge nærmere. Det kan fx være<br />
muslinger som filtratorer, høst af makroalger, denitrifikation i enge ol.
46 Naturvidenskabelige talentforløb<br />
4. Elaborate /extend<br />
Eleverne anvender deres viden til at undersøge løsninger. Læreren vejleder differentieret.<br />
Der kan arbejdes ud fra et krav om at løsningen eller dele af den skal kunne underbygges eller<br />
demonstreres praktisk /eksperimentiel, eller ved en beregningsbaseret model. Ex: muslinger på tove –<br />
hvad vil de betyde for omsætningen i fjorden, ud fra hvad en musling kan filtrere? Algeproduktion til<br />
fødevarer? Hvor meget vokser søsalat ved næringsstoftilsætning? Hvilke næringsstoffer indeholder de?<br />
Hvad kan de bruges til? Hvor meget nitrat kan fjernes i en våd eng? Hvor meget kan så fjernes i en<br />
konkret å-dal?<br />
Eleverne dokumenterer i form af journaler, tekniske <strong>rapport</strong>er, præsentationer.<br />
5. Evaluate<br />
Gruppen vurderer løsningen ud fra problemet i 1).<br />
Hvordan virker løsningen? Har den uheldige bieffekter?<br />
Grupperne præsenterer og dokumentere løsninger<br />
Opsamling af løse ender på klassen.<br />
Læreren kontakter evt. en forsker eller repræsentant fra miljømyndighederne, og får en aftale om at<br />
klassen eller enkelte grupper kan præsentere og diskutere deres ideer.