Undersøg med simulationer

Lær eleverne at undersøge med simulationer

En undersøgelsesproces med laboratoriesimulationer kan knyttes an til naturvidenskabelig arbejdsmetode og de seks trin, eleverne designer en undersøgelse efter: Formulér et naturfagligt spørgsmål, opstil mulige hypotese, design, udfør, analysér og konkludér. Forskellen ligger dog i, at simulationen sætter rammen for, hvad vi kan undersøge.

astra girl

De 6 trin i den naturvidenskabelige arbejdsmetode

Tryk på et af elementerne for at læse om det enkelte trin. Husk, at du kan scrolle ned for at se, hvordan du kan arbejde hhv. struktureret, guidet og åbent inden for det enkelte trin.

astra girl

Metoder til mere eller mindre elevstyring

På denne side får du og fagteamet inspiration til, hvordan I kan arbejde med laboratoriesimulationer med henblik på at lære eleverne at ‘undersøge’ med en simulation. Vi giver forslag til en metode for hvert af de seks trin i naturvidenskabelig arbejdsmetode, bredt ud på frihedsgrader, som giver mulighed for mere eller mindre elevstyring.

Se nedenstående metodekort og model for inspiration:

astra girl

Metode: Det naturfaglige spørgsmål

Når det naturfaglige spørgsmål skal stilles, kan I vælge enten at formulere det naturfaglige spørgsmål på baggrund af en udvalgt laboratoriesimulation eller udvælge en simulation på baggrund af et formuleret spørgsmål. Har I udvalgt en simulation på baggrund af et formuleret spørgsmål, skal I være opmærksomme på, at simulationen ikke nødvendigvis kan give et fyldestgørende svar på jeres spørgsmål, og I derfor kan være nødsaget til at supplere med andre undersøgelser.

Vi vil i denne tekst komme med forslag til, hvordan man kan støtte elever i at stille spørgsmål, der lægger op til undersøgende handlinger med en udvalgt simulation. Naturfaglige spørgsmål i forbindelse med simulationer omhandler ofte, hvordan fysiske forhold og størrelser i naturen har indflydelse på hinanden, og man spørger derfor efter årsags-virkningssammenhænge. Den sproglige struktur for spørgsmålene kan fx være:

  • Hvad sker der med (observerbar variabel), hvis vi ændrer (eksperimenterbar variabel)?


De variabler, I kan eksperimentere med og observere på, identificerede I, da I markerede hvilke elementer, der har eksperimentel eller observationel betydning for vores undersøgelse i sprogliggør simulationens undersøgelsesmuligheder. Derfor kan I med fordel tage udgangspunkt i disse markeringer som stillads for formuleringen af de naturfaglige spørgsmål.

Se videoen og læs teksten herunder for forslag til, hvordan I kan formulere naturfaglige spørgsmål med forskellige frihedsgrader:

Video: Sprogliggør simulation

Struktureret

(ingen elevstyring)

Guidet

(en grad af elevstyring)

Åbent

(stor grad af elevstyring)

Læreren har formuleret et eller flere naturfaglige spørgsmål, som eleverne søger at besvare ved brug af simulationen.

Sammen med læreren foreslår eleverne spørgsmål, man kunne søge at besvare med simulationen.

Eleverne formulerer et naturfagligt spørgsmål og finder en laboratoriesimulation, der kan besvare det.

astra girl

Metode: Opstil hypoteser

Efter at have formuleret naturfaglige spørgsmål skal vi overveje, hvad svaret er på dem. Det kan vi gøre ved at opstille hypoteser. Hvert af vores spørgsmål lægger op til et eksperiment, og hypoteserne bruger vi til at forudsige udfaldet af det eksperiment. Den sproglige struktur for hypotesedannelsen kan være i form af:

  • Hvis (eksperimenterbar variabel) øges/mindskes, så falder/stiger/forbliver (observerbar variabel).

Man kan vælge at tilføje et ‘fordi’, så det bliver en begrundet hypotese. Vi foreslår, at man opstiller flere hypoteser med forskelligt udfald, som man derefter tester gyldigheden af. De hypoteser vi opstiller indenfor hvert spørgsmål er sammenhængende. Sammenhængende hypoteser skal forstås som at de umiddelbart ikke kan forekomme samtidigt. Vi forventer derfor, at hvis den ene hypotese bekræftes, må de andre automatisk være afkræftet.

Se videoen og læs teksten herunder for forslag til, hvordan man kan opstille hypoteser med forskellige frihedsgrader:

Video: Sprogliggør faglighed

Struktureret

(ingen elevstyring)

Guidet

(en grad af elevstyring)

Åbent

(stor grad af elevstyring)

Eleverne får udleveret en række hypoteser formuleret af læreren. Først vurderer de individuelt, om de mener hypoteserne er sande/falske. Derefter går de sammen i par og diskuterer deres vurdering.

Læreren giver eleverne en sproglig ramme for opstilling af hypoteser, men eleverne skal selv formulere dem. Eleverne får 10 min. til at opstlle så mange hypoteser som muligt, derefter går eleverne i par. De danner en fælles liste med hypoteser ved at udveksle hinandens.

Eleverne opstiller egne hypoteser.

astra girl

Metode: Design og udfør

Før I kan undersøge hypotesernes gyldighed, skal I overveje hvordan startbetingelserne for ens undersøgelse skal være, hvilke variabler I vil kontrollere og hvilke tegn I skal lægge mærke til, som indikerer, at hypoteserne er be-/afkræftet. Derefter er I klar til at afprøve jeres hypoteser ved at benytte simulationen.

Læs teksten herunder for at få forslag til, hvordan man kan undersøge med forskellige frihedsgrader:

Struktureret

(ingen elevstyring)

Guidet

(en grad af elevstyring)

Åbent

(stor grad af elevstyring)

I plenum tænker læreren højt sammen med eleverne, hvordan de kan undersøge de enkelte hypoteser. Hvad skal man kigge efter for at den (af)bekræftes, og derefter undersøges de enkelte hypoteser i simulationen. I plenum opstilles observationsarket som eleverne undersøger med.

Læreren har udarbejdet et observationsskema, som eleverne udfylder med hypoteser og tegn på bekræftelse/afkræftelse. I par overvejer eleverne inden undersøgelsen, hvordan de kan teste hver enkelt hypotese med simulationen.




Eleverne opstiller eget observationsskema og undersøger hypoteserne i simulationen på egen hånd.

astra girl

Metode: Analysér

Efter eleverne har undersøgt med simulationen, skal de vise og forklare de fund, som de har gjort sig. Dette indebærer, at de viser og forklarer deres analyse af hypoteseafprøvningen samt foretager en endelig konklusion på de naturfaglige spørgsmål, der blev søgt svar på.

Når eleverne undersøger, skal de forholde sig til, hvorvidt deres hypoteser bliver be-/afkræftet eller om der viser sig at være helt andre årsags-virkningssammenhænge end de havde forestillet sig. Dette udgør analysen af deres undersøgelser. For at sikre en fælles konsensus i klassen om hvilke hypoteser, der er be-/afkræftet, kan man med fordel lade eleverne vise og forklare, hvordan de har kunne be-/afkræfte hypoteserne for hinanden. Dette giver mulighed for, at eleverne kan diskutere og revurdere deres resultater med hinanden.

Læs teksten herunder for forslag til, hvordan I kan analysere med forskellige frihedsgrader:

Struktureret

(ingen elevstyring)

Guidet

(en grad af elevstyring)

Åbent

(stor grad af elevstyring)

Læreren viser, hvad svarene er på de enkelte hypoteser og eleverne sammenligner med deres egne besvarelser. Er der uenigheder, viser og forklarer eleverne, hvordan de har gjort og hvad de har kigget efter for at komme frem dertil - ligeså gør læreren.

Læreren opskriver 3-4 fagord, som eleverne skal anvende, når de viser og forklarer, om hypoteserne er be-/afkræftet. Eleverne går sammen, og skiftevis gennemgår de en af deres hypoteser. Uenigheder forhandles først i gruppen og tages efterfølgende op i plenum.

Elever skiftes til at vise og forklare i plenum, med udgangspunkt i simulationen, hvad de er kommet frem til, og hvordan de kan se det.

astra girl

Metode: Konkludér 

Når der er fælles konsensus omkring hvilke hypoteser, der kan siges at være be-/afkræftet er det nu muligt at foretage en konklusion. Denne konklusion udgør selve besvarelsen på de naturfaglige spørgsmål, som man søgte at besvare gennem simulationen. Besvarelserne af ens naturfaglige spørgsmål skal gerne sige noget generelt om naturen og på den måde udgøre en forklaringsmodel eller begrebsramme som eleverne kan bruge til at forstå og forklare andre fænomener uden for simulationen. Man kan derfor med fordel få eleverne til at overføre den viden de har udledt fra simulationen til at forklare fænomener uden for simulationen.

Læs teksten herunder for forslag til, hvordan man kan konkludere med forskellige frihedsgrader:

Struktureret

(ingen elevstyring)

Guidet

(en grad af elevstyring)

Åbent

(stor grad af elevstyring)

Læreren sammenfatter en endelig konklusion på de naturfaglige spørgsmål og fremhæver de relevante årsags-virkningssammenhænge, som de fandt ud af gennem simulationen.

Efterfølgende kommer læreren med eksempler på hvordan man kan bruge denne viden til at forstå og forklare fænomener udenfor simulationen.

Tavlen deles op i to. I midten skrives der: Hvad fandt vi ud af? I venstre side skrives de årsagsvirkningssammenhænge, som blev afkræftet og til højre de sammenhænge, som blev bekræftet. Læreren spørger eleverne, hvad de fandt ud af og skriver stikord på hver side. Vigtigt at gøre klart for eleverne, at hypoteser, der afkræftes, også udgør fund. Efterfølgende bliver eleverne bedt om i par at sammenfatte en konklusion, der fremhæver de vigtigste fund, de har gjort sig.

Læreren har forberedt en række billeder med fænomener/objekter, hvori den udledte viden fra simulationen kan bruges til at forklare og forstå billedet. Læreren kan supplere med et eller flere tankeeksperimenter omkring billederne, som eleverne skal bruge deres erhvervede viden til at besvare.

Eleverne bliver sat til i par at sammenfatte en konklusion, der fremhæver de vigtigste fund, de har gjort sig med simulationen. Bagefter sammenligner eleverne besvarelserne med hinanden.

Efterfølgende bliver eleverne sat til at finde eksempler på fænomener/objekter i deres hverdag, som kan forklares med den ny erhvervede viden.

astra girl

Modtag Astras nyhedsbrev

Tilmeld dig til Astras nyhedsbrev og få løbende inspiration og ny viden til din undervisning i naturfag og de naturvidenskabelige fagområder.