Danmarks Fysik- og Kemilærerforening
Didaktik Fællesfaglige fokusområder

Inddrag primærmaterialer i naturfagsprøven

FK5 2017 3 1
Af: Marianne Hald, uddannet biolog og adjunkt på University College Nordjylland og Christina Frausing Binau, uddannet folkeskolelærer og naturfagsvejleder, konsulent i Astra – Nationalt Center for Læring i Natur, Teknik og Sundhed samt beskikket censor

Artiklen sætter fokus på, hvordan vi kan inddrage undersøgende arbejde i biologi, geografi og fysik/kemi på en ligeværdig måde til den fælles naturfagsprøve. Vi foreslår inddragelse af såkaldte primærmaterialer, der kendes fra eksaminer i biologi og geografi i læreruddannelsen.

Først et tilbageblik til prøven i juni 2017:“Når vi kommer hen til jer igen, vil vi gerne se jeres næste forsøg”, siger den ene eksaminator, idet de to eksaminatorer og censor forlader de to elever og deres opstilling med udbrændte tændstikker i cirkelformation. Eleverne har med tændstik-forsøget forklaret om kontrollerede og ukontrollerede kædereaktioner og derefter fortalt, hvor i vVerden uran udvindes.

 Trekløveret ankommer nu til næste sorte bordafsnit i fysik/kemilokalet, hvor en tremandsgruppe venter. Her har eleverne linet op med trefod, bunsenbrænder og porcelænsskål, idet eleverne arbejder med kulkraftværkers bidrag til klimaforandringer. Der bliver vist farveskift ved hjælp af CO2-indikator, og der forklares om dannelsen af CO2 ved forbrænding af kul ved hjælp af en molekylemodel. Eleverne supplerer med fortælling om, hvordan planter optager CO2 ved fotosyntese, som de også skriver formlen for. “Super, vi går nu videre til de næste, men når vi kommer tilbage, er det fint, at I har jeres sidste forsøg klar”.

Den sidste elev modtager eksaminatorer og censor med en lille model af en vindmølle og en forsøgsopstilling af en generator, for han arbejder med vindenergi. Han viser og diskuterer generatorens opbygning ud fra opstillingen, hvorefter han fortæller, hvor det er smart at opstille vindmøller, og at der kan opstå nye livsbetingelser for rurer, muslinger og den slags dyr ved havvindmøllers fundamenter.

Et scenarie med både kvaliteter og udfordringer

Scenariet ovenfor rummer mange kvaliteter: Bag elevernes forsøgsopstillinger ligger relevante, fællesfaglige problemstillinger. Eleverne arbejder både undersøgende og modellerende, ligesom der kan perspektiveres perspektivering til hvem, der kan gøre hvad, ved disse problemstillinger, kan bringes i spil . Det ligger fint i tråd med vurderingskriterierne fra prøvebekendtgørelsen. Men scenariet viser også udfordringen ved den fælles prøve i en nøddeskal: At de fællesfaglige problemstillinger ofte bliver belyst ved hjælp af forsøg fra fysik/kemi suppleret med snak fra biologi og geografi som perspektivering. Lidt forenklet sagt – og sat på spidsen.

Idéen med naturfagsprøven er ikke at være en udvidet fysik/kemiprøve med et drys af biologi og geografi, hverken inden for det undersøgende, modellerende eller perspektiverende arbejde. De tre fag skal bringes i spil på meningsfulde måder, når eleverne belyser deres problemstillinger ved hjælp af arbejdsspørgsmål, de har formuleret. Intentionen er altså en prøve, hvor alle tre fag involveres. Derfor må der arbejdes hen imod, at de tre fag spiller ligeværdigt sammen og bidrager med hver sine faglige vinkler – herunder undersøgende arbejde og de refleksioner, det giver anledning til. Det er her, vores forslag om at inddrage primærmaterialer, kommer ind.

Primærmaterialer: Mere end ord på bordet

I læreruddannelsen inddrager man det, der kaldes primærmaterialer, samt opstillinger med udgangspunkt i undersøgende arbejde til eksamen i både geografi, biologi og natur/teknologi. Til biologieksamen vil en studerende fx medbringe et akvarie med smådyr og lave en forsøgsopstilling, der skal vise, hvordan vandløbet finder sin vej gennem landskabet og tager finere materiale med på sin vej. En anden studerende er oppe i evolution og viser med udstoppede dyr og en evolutionsdug både arternes overordnede udvikling og de enkelte arters tilpasning. En tredje studerende er oppe i proteinsyntesen og har medbragt en skrøbelig model af en DNA-streng, der er fremstillet i hendes praktikperiode med 9. klasse.

I alle tre tilfælde sker der noget magisk, når vi samles omkring det primære materiale. Den studerendes fortælling bliver mere konkret, fri af talekort og optaget af at forklare, hvad vi ser. Eksaminator og censor stiller spørgsmål, der ligesom i fysik/kemi tager konkret udgangspunkt i det, vi ser. Vi kan pege på og spørge til kernefaglighed, altså sammenhænge som materialet hjælper til at forklare. Hvordan sker det? Hvorfor? I hvilken sammenhæng tror du…? Hver gang opstår en nærværende og frugtbar samtale med den studerende.

I geografi og biologi indsamler vi ofte materiale, hvorefter vi opstiller forsøg, der sammenligner forskellige abiotiske og biotiske faktorer fx som spiringsforsøg eller jordbundsundersøgelser. Målet er at sammenligne data og diskutere forklaringer. Desuden perspektiveres til menneskelige påvirkninger af naturgrundlaget. Men selvom materialer, forsøg og modeller er anderledes end i fysik/kemi, så har de helt samme afgørende betydning for nærvær, anledning til produktive spørgsmål og refleksion, som en central del af eksaminationen.


Formål med primærmaterialer
Når vi foreslår brug af primærmateriale i grundskolens naturfag, har det til formål at skabe dialog og faglig refleksion med udgangspunkt i genstande, opstillinger og modeller. Det primære materiale kan give anledning til produktive spørgsmål og hjælpe til at reflektere over faglige fænomener og sammenhængen mellem faglig viden og dens anvendelse i verden uden for skolen.
To slags primærmaterialer
Primærmateriale kan inddeles i to overordnede kategorier, der dog tit overlapper:
Direkte primærmaterialer forstået som genstande, vi kan finde i omgivelserne – både hverdagsgenstande og “faglokalegenstande”. Disse primærmaterialer anvendes som en indgang til elevens undersøgende og/eller modellerende arbejde fx: Et kort over Samsø. Et lithium-ion-batteri fra en mobiltelefon. En mælkebøtte med top og rod. Se flere eksempler i boks 2 og 3.
Konkrete opstillinger og modeller som er udviklet gennem elevernes undersøgende og modellerende arbejde. ‘Konkret’ forstået som fysiske produkter, opstillinger og modeller der både kan være to- og tredimensionelle, ligesom de både kan være elevproducerede eller købte fx: DNA-streng lavet af farvede ispinde eller købt plastikmodel. Tegning af rodzoneanlæg og hertil spand med pil fra rodzoneanlæggets ene fase. Sol/Jord/Måne-systemet enten i form af købt tellurium eller opstilling med lyskilde og bolde som himmellegemerne. Se flere eksempler i boks 2 og 3.


Boks 1.Forfatternes forståelse af primærmaterialer i to kategorier samt enkelte eksempler derpå.

Eksempler på primærmaterialer i grundskolens naturfag

Grundskolens tre udskolingsnaturfag har både særkender og fælles gods. For at favne de tre fags forskellighed, er det nødvendigt at inddrage de forskellige typer primærmaterialer, som er knyttet til hvert fags særlige genstandsfelter. Brug af primærmaterialer er både i tråd med fagformål og læseplaner for naturfagene, der alle sætter fokus på elevernes egne undersøgelser. Vores ærinde er ikke at indlægge et benspænd for den fællesfaglige naturfagsundervisning. Det skal alene forstås som en hjælp til at udfolde samtaler om elevernes arbejde på en måde, så alle tre naturfag indgår på en ligeværdig måde i den fælles prøve. Primærmaterialer kan altså danne gode udgangspunkter for dialogen omkring det naturfaglige indhold, fordi de er “noget at knytte sine ord til”.

Til inspiration præsenterer vi først eksempler på primærmaterialer knyttet til alle tre fag (se boks 2). Dernæst udfoldes tre fællesfaglige temaer med tilhørende faglige foki  og primærmaterialer (se boks 3). Begge tilfælde skal endelig ikke forstås som udtømmende lister, men som et forslag til videre drøftelse:

Geografi
Direkte primærmateriale Kortmateriale, kompas, cirkeldiagrammer med erhvervsfordeling i U-land og i Danmark, globus, hydrotermfigurer, jordprøver, klimakort, lokalplaner fra skolens nærområde, befolkningspyramider mv.
 Konkrete opstillinger og modeller Solen, Månen og Jordens bevægelser, købt model eller egen opstilling
Landskabsprofil udført i flamingo, pap eller 3D
Samling af sten fra lokalt område
Jordbundsundersøgelser, fugtighed, kornstørrelser, gennemsivning mv.
Opstilling med jordlag og smeltevand, der viser landskabsdannelse osv.
Biologi 
Direkte primærmateriale Planter med top og rod, kokasse, udstoppede eller levende dyr, fødevarer med varedeklarationer mv.
Konkrete opstillinger og modeller Spiringsforsøg med vårbyg, hvor abiotiske faktorer varieres
Akvarie med søvand, smådyr og planter
Mikroskop der viser gærcellers deling eller læbeceller på tulipanblade
Mitose illustreret med nåle og snore i forskellige farver eller andre materialer
Respirationsforsøg med vandpest
Affaldssorteringsmodel på voksdug inddelt i felter med tilhørende affald
 Fysik/kemi 
 Direkte primærmateriale  Lithium-ion-batteri fra mobiltelefon, fødevarer og kemikalier fra hjemmet, Raspberry Pi computerkort med tilhørende barometermodul, prismer mv.
Konkrete opstillinger og modeller Tegning af rodzoneanlæg og hertil spand med pil fra rodzoneanlæggets ene fase
Molekylemodeller
Planche over biogasanlæg og opstilling med generator fra anlæggets ene fase
Vindmøllevinge udført i papmaché
Resultat fra afbrænding og bestemmelse af forskellige plastmaterialer
Affaldstrekanten
Tegnet model af kernekraftværk
Traditionelle forsøgsopstillinger til syre/base-titrering
Opstilling med Geiger-Müller-rør og dataopsamlingsudstyr til måling af radioaktiv stråling

Boks 2. Eksempler på primærmaterialer inddelt efter biologi, fysik/kemi eller geografi. Flere af primærmaterialerne kunne ligeså godt være placeret under to eller alle tre fag. Dette illustrerer også pointen: Materialerne fra verden udenfor skolen er ofte “fællesfaglige” i deres natur.

 

 Rent drikkevand
 Biologi  Fysik/kemi  Geografi

 Dyrkningsforsøg
Spirede korn under forskellige vækstforhold

Vandkvalitetsbestemmelse i vandløb eller sø
Akvarie med søvand og smådyr

Rensningsanlæg

Forsøgsopstilling og model

Fælles: Vandets kredsløb

Model over vandets kredsløb, herunder indvinding af grundvand, forbrug og spildevand

Atomernes opbygning

Atom-modeller Grundstoffernes periodesystem

Stoffers kredsløb
Modeller af carbons og nitrogens stofkredsløb

Næringsioner og udvaskning
Plantegødning
Lerjord, sand, småsten, grus,
Opstilling for filtrering af jord og gennemsivningshastighed
Kort over jordbund i DK Satellitfotos

Befolkningstæthed, adgang til drikkevand, økonomi til at løfte opgaven
Befolkningspyramide
Statistik over befolkningens levevilkår

   Fødevareproduktion og menneskers sundhed

Kroppens brug af næringsstoffer
Data fra forsøg med kulstofforbrænding Konditionstest
Blodsukkermåling

Teknologiens betydning for øget produktion og proteinindhold bl.a. forædling og gensplejsning
Medbringe: Soya, majs og korn

Næringsstoffers opbygning

Kemiske formler
Tests ved at tilsætte bestemte stoffer for at påvise, om der er stivelse eller fedt i opløsningen

Fødevaretilgængelighed forskellige steder i verden, herunder energi- og proteinbehovsdækning hos børn i den tredje verden
Retter fra forskellige dele af verden med “varedeklaration” for ernæringsindhold
Strålings indvirkning på levende organismers levevilkår

Bestålede frøs evne til at danne klorofyl
Spirede frø – både bestrålede og ikke-bestrålede

Mutation
Modeller af DNA

Alfa-, beta- og gammastrålingens påvirkning af kroppen
Jod og beskyttelseskitler

Solcremer som beskyttelse mod ultraviolet lys
Solcreme, solfiltre og UVuv-lampe.

Ultraviolet stråling og radioaktiv stråling
Radioaktive kilder, forsøgsopstilling samt UV-lampe

Atomkraft
Radioaktive kilder, GM-rør generator og turbine

Pigmentdannelse – forskelligt for mennesker rundt i verden
Kortmateriale over fx hudkræfttilfældes fordeling i verden

Ozonlag og atmosfærens tykkelse
Figurer med illustrationer

Radioaktiv stråling fra steder i verden
Forskellige bjergarter samt kort over radioaktiv stråling

Energiproduktion ved atomkraft – fordelt i verden
Kortmateriale over lande, der producerer atomkraft

Boks 3. Et bruttoliste af eksempler på primærmateriale for de valgte temaer. Fed skrifttype angiver et fagligt fokus og almindelig skrift det tilhørende primærmateriale. Hvilke primærmaterialer der har relevans, kommer an på den konkrete problemstilling og de arbejdsspørgsmål, som eleverne har formuleret.

Bidrag til en ny, fælles fagtradition?

Vi foreslår således, at naturfagslærerne udøver en bred forståelse af det undersøgende og modellerende arbejde i naturfagene, og vi anskueliggør, hvordan inddragelsen af primærmaterialer fra alle fag vil være en hjælp til udvidelse af grundlaget for elevrefleksion under den fælles prøve. Vi foreslår altså anvendelsen af primærmateriale som et bidrag til den fælles fagtradition.
At inddrage primærmateriale fra alle tre fag til prøven har implikationer for undervisningen frem mod prøven. I undervisningen vil eleverne skulle introduceres til undersøgelsesmetoder, der giver dem lejlighed til at få erfaringer med forskellige primærmaterialer. Det vil i undervisnings- såvel som i prøvesituationen give gode anledninger til at øve argumentation, kommunikation og perspektivering, der alle er dele af elevernes naturfaglige kompetence. Et bredt undersøgelses- og modelleringsrepertoire anvendt i undervisningen vil smitte af på elevernes præstationer til prøven, og primærmaterialer vil i prøvesituationen kunne danne grundlag for den dialog, der er så væsentlig for at kunne vurdere elevernes naturfaglige kompetence.

Vision for fremtiden

Vi kunne godt drømme om, at dette scenarie udspillede sig ved prøven i juni 2018: “Når vi kommer tilbage, vil vi gerne opleve jeres næste undersøgelse…” og ud over transistorer, transformere og tyngdeaccelerationsforsøg ser vi elever, der medbringer tulipanblade under mikroskop, fotosynteseforsøg, vandprøver fra det lokale kildevæld, en kokasse, jordprofiler, fremskredne komposteringsforsøg osv.
Uden i øvrigt at sammenligne naturfagsprøven med den letfordøjelige journalistiske genre morgen-tvs tv-køkken, vil vi alligevel bringe denne analogi: Når tv-kokken tilbereder fiskepinde, ser vi hende lige filetere fisken, og det kan give anledning til, at morgenværten spørger “nå, du skærer ned langs rygsøjlen først – hvorfor gør du det?”. På samme måde har eleverne kompost i forskellige nedbrydningstrin med, når de fortæller om nedbrydning af organisk materiale, så alle parter kan observere forrådnelsesprocesserne – med mere end én sans! Det kan give afsæt for en dialog om, hvad der lugter af nu, og hvad der kunne lugte af, hvis processen foregik iltfrit, og måske udbryder censor “Hvordan ser det ud, hvis vi kigger på det under stereoluppen?”. På bordet ligger også en jordprofil, og i et bægerglas har eleven lavet en opslemning af jord i vand til måling af jordens pH-værdi med pH-meter, hvilket giver anledning til, at eleven forklarer, hvad der kendetegner en syre. På den måde giver primærmateriale anledning til, at mere end ordet kommer på bordet. Journalistikkens princip “show – don’t tell” bliver til naturfags “show and tell”.

FK5 2017 3 3Eksempler på primærmateriale der især anvendes i biologi. Her er både materialer indsamlet i lokalområdet samt konkrete opstillinger og modeller.

Et spadestik dybere?

Vi har skrevet en artikel i det matematik- og naturfagsdidaktiske tidsskrift, MONA, hvor vi går et spadestik dybere i begrundelserne og argumenterne for inddragelse af primærmaterialer. Det drejer sig om december-nummeret 2017, og her vil også eksempler på arbejdsspørgsmål og henvisninger til anden litteratur være at finde. For yderligere udfoldelse af stilladsering af elevernes undersøgende arbejde i praksis henviser vi fx til Når undervisningen handler mere om spørgsmål og mindre om svar på astra.dk/undersøgelse. Vi gør opmærksom på, at nærværende artikel bringes i alle tre faglige foreningers blade (henholdsvis Kaskelot, Geografisk Orientering og Fysik – kemi) hen over efteråret 2017 i håbet om at nå ud til en bred skare af naturfagslærere.
Referenceliste

EMUa (2017). Undervisningsministeriet: Fagformål, Fælles Mål og læseplan for biologi. Lokaliseret 1.9.2017
EMUb (2017). Undervisningsministeriet: Fagformål, Fælles Mål og læseplan for fysik/kemi. Lokaliseret 1.9.2017
EMUc (2017). Undervisningsministeriet: Fagformål, Fælles Mål og læseplan for geografi. Lokaliseret 1.9.2017 
Hald, M. & Binau, C. F. (2017). Inddrag primærmaterialer i naturfagsprøven, MONA 2017-4, under udgivelse

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.