Danmarks Fysik- og Kemilærerforening
Didaktik Undervisningsmateriale

Matematikkens nærvær i naturfagene

Af Hans-Christian B. Keller, Augustenborg skole, House of Science Sønderborg

Hvordan eleverne kan opleve en sammenhæng mellem naturfagene?

På Big Bang-konferencen afholdt jeg en workshop med navnet “Matematik og virkelighedens Univers – STEAM”, og dette indlæg understøtter workshoppen så andre også kan få glæde af dens indhold. Fokus i workshoppen var hvordan kan virkelighedens matematik gøres nærværende i naturfagene, så eleverne oplever der er sammenhæng mellem fagene, som de møder i den daglige skolegang – noget jeg som naturfagslærer i overbygningen har observeret, ikke er tilstedeværende.

Oplægget som blev brugt i workshoppen kan findes her.

På workshoppen prøvede deltagerne, gennem konkrete eksempler, hvordan matematik kunne gøres til genstand i naturfagene – med særlig fokus på fysik-undervisningen. Gennem aktiviteterne og den efterfølgende dialog, blev det tydeligt, at koblingen mellem de to verdener ikke altid er så let, men når det sker, har det stor nytteværdi for matematiklærer, naturfagslærer – og ikke mindst eleverne, da de får mulighed for at bygge bro mellem hverdagslæring og formel læring. Grundlaget for aktiviteten på workshoppen var dette arbejdsark.

Gennemførelse af udfordringer

På billederne ser man hvordan deltagerne arbejdede med udfordring nr. 1 i arbejdsarket. Matematikken i denne aktivitet er dels udregning af tyngdeaccelerationen (Ft = m • g som evt. kan efterprøves ved opstilling af forsøg med Newton-metre) og opstilling af regneark, som kan bruges til udregning af kostpris på konstruktionen. Regnearket kan indeholde stykpris på papirstykker og cm-pris på tape, og kan evt. bruges til en konkurrence på klassen om, hvem der har bygget det billigste tårn.
 

Udfordring nr. 2 i arbejdsarket lægger op til en faglig diskussion på klassen om: Tyngdekraften, vindmodstand, konstruktion af regneark som kan bruges til at finde en vinder i konkurrencen og principperne bag en faldskærm. Matematikken i denne aktivitet er rettet mod konstruktionen af regnearket, og noget der anbefales at lave i samarbejde med matematiklæreren, da det indeholder elementer som forbehold, referencer og låsning af celler.
 
Udfordring nr. 2 kan også udvides til, at eleverne efterfølgende overfører den tilegnede viden til at skulle designe en faldskærm. Noget jeg tidligere har gjort, hvor eleverne lavede en lignende aktivitet som i udfordring nr. 2, og brugte den opnåede viden i opgaven ”Design en faldskærm, som kan bære 0,5 kg”. Deres produkter afprøvede vi ved, at jeg havde fået det lokale brandvæsen til at komme med deres stigevogn og hejse eleverne 55 meter op, hvorefter de lod deres faldskærm falde derfra – som vist denne video. I den udvidede udgave vil eleverne arbejde med matematiske områder som fx sammenhæng mellem overflade på skærm og faldtid, antal snore og præcision og matematiske repræsentation af disse.

Det fagdidaktiske element

Når man ser på de to aktiviteter i workshoppen, så vil man bemærke, at disse læner sig meget op ad engineering-metodikken. Dette skyldes, dels at workshoppen skulle være med til at operationalisere matematik i STEAM, men også at engineering kan være et værktøj til at gøre naturfagene praksisnære for elever og lærer. Ved at lade eleverne arbejde med tankegangen bag engineering, så vil de opleve, at den naturfagsundervisning de modtager kan overføres til arbejde med naturfaglige problemstillinger i deres omverden. En anden effekt er, at eleverne naturligt arbejder med nogle af de 21. århundredeskompetencer fx samarbejdsevne, kreativitet, kritisk tankegang, kommunikation og færdigheder frem for indhold. Alle kompetencer, som er vigtig i udvikling af de fire naturfaglige kompetencer.
En anden god grund til at bruge metoden fra Engineering Design Proces (side 1 i arbejdsarket), er at man efter pkt. 1. og 2. i processen, indlægger en pause hvor løsningsforslagene (hypoteserne) kvalificeres i mødet med vægten af 0,5 l vand. Det betyder for det første, at alle elever uanset om de svage eller stærke, samlet går til konstruktionsfasen eller overført til naturfagsundervisningen – forsøgsfasen, men også at den forsøgsmæssige afprøvning af hypotesen bliver kvalificeret.
En disciplin eleverne har meget svært ved i den daglige undervisning, hvilket den afsluttende dialog på workshoppen også viste. En anden ting vi kom frem til var, at øvelser som disse var værdiskabende for den fagfaglige dialog på klassen. Da den gav læreren et redskab til, at eleverne kan koble deres første håndsviden (forsøgene/primær materiale) og forforståelse med andenhåndsviden (det teoretiske indhold i timerne) til at udvikle naturfaglige kompetencer, som rækker ud over den daglige naturfagsundervisning de møder i grundskolen.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.

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