Transcript Öppna laborationer

4.3.2014
Öppna laborationer
– nyckeln till intresse och förståelse
Toppkompetens,
Åbo 6.3, Helsingfors 7.3, Vasa 23.4.2014
Berit Kurtén-Finnäs
Kinesiskt ordspråk:
Jag hör och jag glömmer,
jag ser och jag minns,
jag gör och jag förstår.
Rosalind Driver (1941-1997):
Jag hör och jag glömmer,
jag ser och jag minns,
jag gör och jag blir ännu mer
förvirrad.
Learning science through inquiry
1
4.3.2014
Laborationens funktion i undervisningen
alla gör samma sak
Traditionell
laboration
Alla ska
komma till
samma
resultat
alla följer samma recept
kan t.ex.
handla om
att upptäcka ett fenomen, förstå ett
fenomen eller begrepp, eller att
upptäcka ett samband, bekräfta en
teori
praktiska
färdigheter
Laborationen och frihetsgrader; öppna laborationer
Traditionella laborationer
Frihetsgrader
(nivå)
Problem
Material
Procedur
Svar
0
Givet
Givet
Given
Givet
1
Givet
Givet
Given
Öppet
2
(A)
Givet
Givet eller delvis
öppet
Öppen eller
delvis given
Öppet
2
(B)
Givet
Öppet
Öppen
Öppet
3
Öppet
Öppet
Öppen
Öppet
Laborationer på nivå 2 och 3 kan kallas öppna laborationer
Öppen laboration. Elever planerar
Hegarty-Hazel ,(1990)
2
4.3.2014
Problemlösning i
laboratoriet
startar
Tänkandet: Vad skall vi göra? Hur skall vi gå tillväga? Vilken
utrustning behöver vi?
kräver
kräver
kunskap
om
om
begrepp
procedurer och
metoder
praktiska
färdigheter
koppla samman och
tillämpa
Kurtén-Finnäs (2008)
Exempel
Problem: Hur ska vi
separera salt, bensoesyra
och salt från varandra?
startar
Tänkandet / dialogen: Vad skall vi göra? Hur skall vi få bort saltet? Hur
får vi bort bensoesyran från sanden?
aktiverar
utvecklar
användningen
av
kräver
kunskap
om
begrepp;
upplösning,
smältpunkt
om
procedurer och
metoder; lösa
upp, filtrera
praktiska
färdigheter
koppla samman och
genomföra
3
4.3.2014
En öppen laboration; uppläggning och syfte
olika undersökningar
Öppen
laboration
Olika
resultat
Olika
vägar till
samma
resultat
handlar
om att
utveckla sin förmåga att genomföra
undersökningar på ett
”naturvetenskapligt sätt”
utvecklar
samtidigt
begreppslig
förståelse
kommunikativ
förmåga
En styrd laboration... ... blir en öppen laboration
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Tag 1 dl vatten i en
bägare.
Tillsätt 1 tsk koksalt.
Rör om tillsätt allt löst
sig.
Lägg bägaren på ett
keramiskt nät på en
trefot.
Värm vattnet med en
bunsenbrännare.
Låt vattnet koka bort
Vad har du kvar i
bägaren?
Du är ute på havet med din båt.
Ditt sötvatten har tagit slut och
du har bara tillgång till det salta
havsvattnet. Kan du tillverka
drickbart vatten av havsvattnet?
Hur ska du gå tillväga?
4
4.3.2014
Vad innebär det att arbeta vetenskapligt?
PROBLEM
UTVÄRDERA
utvärdera experimentet och
de metoder man använt
frågor
utvärdera resultaten i
relation till problemet eller
forskningsfrågan
byter metod
PLANERING
gör hypotes
identifiera variabler
omformulerar
problemställning
eller hypotes
formulera forskningsbar
fråga
PROSESSA
använda teori för att
förklara resultat
designa undersökning
GENOMFÖRA
UNDERSÖKNING
omarbetar
undersökningen
analysera, identifiera
mönster, se samband
organisera data, göra
beräkningar, konstruera
grafer
ställa upp försök, mäta,
observera, samla data
Exempel från ett lågstadieperspektiv.
Vart försvinner salt som vi löser i vatten?
Hypotes
Processar, utvärderar våra
resultat
Slutsatser
Jag tror att saltet
finns kvar, därför
att vattnet smakar
salt.
Planering
Forskningsfråga
Hur kan vi få tillbaka
saltet?
Designa undersökning
1. Vi fyller ett glas med
vatten.
2. Vi rör i en tesked salt.
3. Vi placerar glaset i
fönstret.
4. Studerar glasets
innehåll varje dag.
Väcker nya
frågor: T.ex.
Kan vi få tillbaka
socker som vi
löst i vatten?
Kan vi få vattnet
att avdunsta
snabbare?
Genomför
undersökning
Saltet försvinner inte då det
löser upp sig i vattnet. Vi får
tillbaka saltet genom att låta
vattnet avdunsta.
Data / Resultat
Iakttagelser
Dag 1
Vattennivån har
sjunkit 1 cm
Dag 2
Vatten....
Dag 3
Vatten...
Dag 4
Vatten...
Dag 5
Saltkristaller på
bottnen av glaset
5
4.3.2014
Att designa en ”rättvis” undersökningar
• att ställa frågor och omformulera frågorna till forskningsbara
frågor
• kan handla om att söka orsak-verkan samband
• kan handla om att utveckla sin kunskap om och förståelse för
hur man gör jämförbara undersökningar
Olika typer av variabler i en ”rättvis undersökning” (fair test):
1. Beroende variabel
• den vi väljer att studera; mäta eller avläsa
2. Oberoende variabel
• den variabel vi vill se effekten av, den vi kommer att förändra
3. Kontrollvariabler
• övriga faktorer skall hållas lika för att försöken ska bli jämförbara
Exempel:
Forskningsfråga: Hur påverkar pH grobarheten hos växter?
Oberoende variabel
(det här varierar jag)

1
pH
Beroende variabel
Det här avläser jag

7
antalet (solros-)
frön som har
grott efter en
vecka
Kontrollvariabler
Det här håller jag lika
•
•
•
•
mängden jord
antalet frön
frödjupet
mängden vatten
som jag vattnar
med
14
6
4.3.2014
Forskningsfrågan styr designen av en undersökning
Exempel 1
Löser sig en sockerbit
lika snabbt i kallt
vatten som i varmt
vatten?
Detta hålls lika
(kontrollvar.)
Detta ändrar jag på
(ober. var.)
Det här avläser jag
(ber.var.)
mängden
vatten
temperaturen
tid tills allt socker löst
sig
mängden (form
av) socker
omrörning
(ingen)
Exempel 2
Löser sig en sockerbit
lika snabbt i vatten
som strösocker gör?
Detta hålls lika
(kontrollvar.)
Detta ändrar jag på
(ober.var.)
Det här avläser jag
(ber.var.)
mängden
vatten
form av socker
tid tills allt socker löst
sig
mängden
socker
temperaturen
omrörning
(ingen)
Från styrd laboration till öppen undersökning
En styrd laboration kan göras mer öppen genom att
 en del information utelämnas
 utgångsförhållandena ändras eller infallsvinkeln
justeras
 uppgiften kan genomföras på flera olika sätt
 man utgår från en styrd laboration som introduktion
(ger en metod); utgör utgångspunkt för öppna
frågeställningar
7
4.3.2014
Vad kan vi öppna?
Forskningsfrågan?
Utrustning,
material?
Tillvägagångssättet?
Frihetsgrader
(nivå)
Problem
Material
Procedur
Svar
0
Givet
Givet
Given
Givet
1
Givet
Givet
Given
Öppet
2
(A)
Givet
Givet eller delvis
öppet
Öppen eller
delvis given
Öppet
2
(B)
Givet
Öppet
Öppen
Öppet
3
Öppet
Öppet
Öppen
Öppet
Exempel
En styrd
laboration...
Kangaskorte m.fl. FyKe, Kemi. Söderströms
2011
8
4.3.2014
... kan göras till en öppen laboration
I en brustablett reagerar en syra med en bas. Det bildas bl.a.
koldioxid. Hur tror du att man kunde påskynda reaktionen?
Vad tror du att påverkar hastigheten i en reaktion mellan två
ämnen?
Gör en hypotes. Formulera en forskningsfråga. Planera och
genomför en undersökning där du söker svaret på din
forskningsfråga. Presentera dina resultat och dina slutsatser.
Öppna laborationer och nivå av kunskap och tänkande
Nivå av tänkande
Nivå av kunskap
Minnas
Förstå
Tillämpa
Analysera
Utvärdera
Skapa
A. Faktakunskap
B. Begreppslig
kunskap
C. Metodkunskap
D. Metakognitiv
kunskap
9
4.3.2014
Naturvetenskapligt arbetssätt och tänkandet
PROBLEM
Förstå; omvandla
problemet till en
forskningsfråga
frågor
PLANERA
UTVÄRDERA
Analysera resultat,
använda begreppslig
kunskap för att dra
slutsatser, utvärdera
brister i undersökningen
Skapa; utveckla
Kreativitet
Tillämpa; välja lämplig
metod, utrustning, beakta
säkerhet
Använda begreppslig
kunskap och
metodkunskap
GENOMFÖRA
UNDERSÖKNING
PROSESSA
Organisera; bygga upp en
experimentuppställning,
genomföra mätningar
analysera brister
Tillämpa; välja
lämplig typ av tabell,
graf, formel
För dig som vill lära dig mera om Öppna laborationer
S-TEAM (Science-Teacher Education Advanced Methods)
http://www.s-teamproject.eu/?q=inquiry
Välj: MOODLES
Välj: Open-ended investigations av V-diagrams in chemistry
education
10