a) I dagligtale er det ingen forskjell mellom begrepene fart og hastighet. I fysikken derimot skiller vi mellom fart og hastighet. Hvordan?

Transkript

1 SENSURVEILEDNING EMNEKODE OG NAVN LGU11005 A Naturfag 1 emne 1 Ordinær eksamen OPPGAVETEKSTEN Fysikk (30 %) SEMESTER/ ÅR/ EKSAMENSTYPE 6 timers skriftlig eksamen Fysikk teller 30 %, kjemi/geologi 40% og didaktikk 30% Oppgave 1: Krefter og bevegelser (12 %) a) I dagligtale er det ingen forskjell mellom begrepene fart og hastighet. I fysikken derimot skiller vi mellom fart og hastighet. Hvordan? b) Et fly med last på 21 tonn skal akselere langs en bane slik at flyet får tilstrekkelig fart til å kunne ta av. I starten er flyet i ro. Flymotorene yter en kraft på 120 kn. Vi regner med at luftmotstanden og friksjonen med underlaget er konstant, og er lik 10 kn hver. i. Lag en skisse av flyet under bevegelsen langs banen. Bevegelsen er rettlinjet. Tegn inn de kreftene som virker på flyet med en kort forklaring. ii. Beregn den totale kraften (nettokraften) på flyet, og finn akselerasjonen. Hvilken Newtons lov bruker du? Hvilken retning peker nettokraften i forhold til flyets bevegelse? Et fly viewology.net ( ) iii. For at flyet kan ta av, må farten være minst 60 m/s. Hvor lang tid tar det for at flyet når denne farten på 60 m/s?

2 Oppgave 2: Trykk og oppdrift (8 %) a) Et 6-årig barn sier: «En plastskje flyter på vannet fordi den har masse luft inni, men en metallskje synker fordi den har lite luft inni». Hvilket begrep i fysikk har dette barnet en begynnende forståelse for? Begrunn. b) En metallskje har massen 250 g. Vi henger skjeen i en fjærvekt. Hvor stor er tyngdekraften på skjeen? Vi senker skjeen ned i vannet. Fjærvekten viser da 2,06 N. Hvor stor er oppdriften fra vannet på skjeen? Stemmer det at oppdriften er mindre enn tyngden, og at skjeen vil da synke hvis man slippe den i vannet? Oppgave 3: Bølger (10 %) a) Gjør rede for begrepet tversbølger (transversale bølger). Gi eksempler på disse bølgene fra hverdagen. b) Ultralydbølger med frekvensen 10 MHz blir sendt inn i kroppen fra en ultralydkapsel som blir holdt helt inn mot huden. Vi regner at farten til ultralyd i bløtt kroppsvev er 1,54 km/s. Hva er bølgelengden til disse ultralydbølgene i bløtt kroppsvev?

3 c) Besvar denne oppgaven på vedlegget. To vannbølger A og B kommer fra motsatt retning, og på et tidspunkt møtes og overlagrer de. Figuren nedenfor viser øyeblikksbildet av bølge A og bølge B på det tidspunktet. Forplantingsretning bølge A Forplantingsretning bølge B (i) Hvor mange meter er bølgelengden av bølge A og amplituden av bølge B? (Merk av tydelig avlesingene på figuren på vedlegget) (ii) Tegn bølgesummen på vedlegget, altså resultantbølgen man får, når bølgene A og B overlagrer. Lag tegningen for minst en strekning på 3 meter.

4 Kjemi og geologi (40 %) For alle oppgavene knyttet til kjemi og geologi skal du nå tenke deg at du er naturfagslærer for 5. trinn på Undreland skole. Oppgave 4: Stoffer (14 %) Elevene på 5. trinn på Undreland skole har tidligere jobbet med kompetansemålet: «forklare hvordan stoffer er bygd opp, og hvordan stoffer kan omdannes ved å bruke begrepene atomer og molekyler.» En elev er fortsatt nysgjerrig på temaet og spør deg: «Hva er det som holder atomene sammen?» a) Hva er svaret for kjemiske sammensetninger som salt, vann og sølv? Her er det forventet at du svarer med bruk av kjemiske begreper, formler og navn til partiklene som disse stoffene består av (du skal altså ikke gi et svar til eleven her). b) Hva ville du svart eleven på 5. trinn? Her er det forventet at du viser hvordan du tilpasser svaret til elevens kunnskapsnivå. c) Hvordan definerer vi stoff i kjemi? Beskriv ved hjelp av en definisjon du kjenner til eller bruk egne ord. Gi et eksempel, med kjemisk formel, på et stoff som folk vanligvis ikke tenker på som et stoff! Oppgave 5: Kjemiske reaksjoner (15 %) Til de samme elevene på 5. trinn har du nå planlagt å eksperimentere med forskjellige kjemiske reaksjoner. Kompetansemålet du har bestemt deg for å jobbe med er under «Fenomener og stoffer», 7. trinn: «Gjennomføre forsøk med kjemiske reaksjoner og forklare hva som kjennetegner disse reaksjonene.» a) Nevn 2 kjemiske reaksjoner du kunne tenke deg å introdusere til klassen din. Begrunn valgene dine! b) Hvilke typer reaksjoner er dette? Her er det forventet at du skriver reaksjonslikning (du trenger ikke å balansere), og at du i svarene inkluderer og forklarer begreper som endoterm, eksoterm og redoksreaksjon, syre-base reaksjon og/eller fellingsreaksjon. c) Nevn de tre viktigste sikkerhetsmessige tiltak du må tenke gjennom før denne timen? d) Du er opptatt med å følge Utdanningsdirektoratets syn på «Formål med naturfaget», som blant annet sier at elevene skal utvikle kunnskap om naturvitenskapens metoder og tenkemåter. Nevn minst to faktorer i din undervisning, for denne 5. klassen, som er med på å styrke elevenes ferdigheter i naturvitenskapelige prosesser og tenkemåte.

5 Oppgave 6: Stein og mineraler (11 %) Noen dager senere har du uteskole med elevene på 5. trinn og en av elevene har funnet en stein som glitrer som gull. Han lurer på: «Har jeg funnet gull?» Hele klassen hører spørsmålet og venter på et svar fra deg. a) Hva heter de tre forskjellige typene bergarter, og beskriv kort hvordan disse bergartstypene henger sammen i en bergartssyklus. b) Gi ett eksempel (navn) innen hver bergartstype! c) Nevn et mineral (med navn og kjemisk formel) som en av bergartene du har navngitt i b) hovedsakelig består av? d) Vis hvordan du ville introdusert begrepet «mineraler» til klassen og hvordan du samtidig kunne gitt klassen et svar på spørsmålet som eleven på 5. trinn stiller her. Didaktikk (30 %) Oppgave 7: Hverdagsforestillinger (30%) Læreplanen for kunnskapsløftet skiller seg fra tidligere læreplaner ved at elevene skal erverve seg kompetanser i faget. Når en elev er kompetent i et fag, har vedkommende en dypere forståelse av ulike fenomener og man er i stand til å bruke denne aktivt i nye sammenhenger. Et overordnet mål for naturfag er at det skal være allmenndannende. Dette innebærer at kompetansen skal kunne brukes til å forstå at naturfag er en del av samfunnet. Vi mennesker er jo nysgjerrige og undrende skapninger som prøver å trekke logiske slutninger i møtet med nye naturvitenskaplige fenomener. Vår hverdagslige forståelse danner ofte et utgangspunkt for å forstå faget som presenteres i skolen. Hverdagsforestillinger og misoppfatninger vil derfor kunne påvirke hvordan nye kunnskapsstrukturer utvikles. a) Hva menes med hverdagsforestillinger og misoppfatninger i naturfag? b) Hverdagsforestillinger og misoppfatninger er i ulik grad motstandsdyktige mot endring. Hva er årsaker til at en av disse er mer utfordrende å gjøre noe med enn den andre? c) Hva menes med parallellinnlært kunnskap og kognitiv apartheid? d) Naturfag er sammensatt av flere ulike basisfag. De mest sentrale er Biologi, kjemi og fysikk. Innenfor hvilket av disse basisfagene mener du det er vanligst å ha hverdagsforestillinger? Nevn eksempler på undervisningsemner i dette basisfaget hvor det ofte forekommer hverdagsforestillinger. Hvorfor tror du det er slik?

6 e) Nevn eksempler på tiltak i undervisningen som du mener bidrar til at læreren blir mer bevisst på hverdagsforestillinger innenfor undervisningsemnene du trekker frem i D.1 d). Kunnskap dagsavisen.no ( )

7 For fysikk. Oppgitte formler og konstanter: t v v a at v v t s v a m F Σ g 9,81 m/s 2 G m g A F p eller F p A 1 N/m 2 1 Pa Vannets tetthet 1000 kg/m 3 1,0 kg/ liter 1,0 g/ml f v T v f T T f λ λ 1 1

8 Individuell skriftlig eksamen i Naturfag 1, LGU11005 A ORDINÆR EKSAMEN: FYSIKKVEDLEGG. KANDIDATNR:

9 RELEVANT PENSUMLITTERATUR Angell, C., Flekkøy, E. G., & Kristiansen, J. R. (2011). Fysikk for lærere. Oslo: Gyldendal akademisk s.16-18, 23-26, 43-45, 50-53, 58, Haugan, J. og Aamot, E. (2009). Gyldendals tabeller og formler i fysikk: fysikk 1 og fysikk 2. Oslo: Gyldendal undervisning. Fossen, H. (2008). Geologi: stein, mineraler, fossiler og olje. Bergen: Fagbokforlaget. Hannisdal, M., & Ringnes, V. (2011). Kjemi for lærere. Oslo: Gyldendal akademisk Steen, B.-G. (2009). Gyldendals tabeller og formler i kjemi: kjemi 1 og kjemi 2. Oslo: Gyldendal undervisning Knain, E. & Kolstø, S. D. (red.). (2011). Elever som forskere i naturfag. Oslo: Universitetsforlaget. * Mork, S. M., & Erlien, W. (2010). Språk og digitale verktøy i naturfag. Oslo: Universitetsforlaget. * Digitale kompendier i naturfagsdidaktikk: Naturvitenskapen tre dimensjoner (Turmo og Olsen 2001) Hverdagsforestillinger Sjøberg kapt. 6, side Det utvidede klasserommet Klasserommet utenfor. Arne N. Jordet, kapt. 2 Kimen, 1/2010 Utomhusdidaktik. Lundegård, Wickman og Wohlin, 2004 kapt. 6 Kapt. 4, Munkebye, Lesing Tidsskriftet: Naturfag 1/2013 side Digitale kompendier i naturfagsdidaktikk/kjemi/geologi/biologi/fysikk. HiST ALT Tabeller i ulike emner publisert i It's learning. Artikler og liknende hentet fra nettet eller notater forfattet av faglærerne og publisert på It's learning. EKSAMENSKRAV: Fysikk (30%) Oppgave 1: Krefter og bevegelse ( 12 % ) a) Begrepet farten til en gjenstand handler om hvor fort bevegelsen til gjenstander er, uten å ta hensyn til i hvilken retning gjenstanden beveger seg. Snakker man om gjenstandens hastighet, derimot, må man inkludere bevegelsesretning i tillegg til farten. For eksempel når man kjører bil med konstant fart på en sving, endrer man hastigheten men ikke farten. b) (i) Tegning NB! Pilene som fremstiller kreftene skal peke på riktig retning. Lengdene av pilene skal noenlunde representere hvor stor kreftene er.

10 + + Bevegelsesretning mot høyre Skyvekraft fra underlaget S 206 kn Luftmotstand L 10 kn Friksjon R 10 kn Trekkraften fra flymotorene, T 120 kn Tyngden G 206 kn

11 Kort forklaring på tegningen: Her tegnes i rødt kreftene som virker i den horisontale retningen. De består av trekkraften fra motorene T, luftmotstand L og friksjon mellom hjulene og underlaget, R. (Kandidaten kan velge å bruke andre bokstaver for kreftene). T peker mot høyre (i samme retning som bevegelsen), mens L og R peker mot venstre, altså i motsatt retning som flyets bevegelse. I tillegg til disse kreftene virker tyngdekraften, G, nedover og skyvet fra underlaget, S, oppover. Disse vertikale kreftene (tegnes i grønt) er i balanse slik at nettokraften i den vertikale retningen er null. S G m g kg 9,81 m/s N 206 kn. NB! Det er ikke nødvendig at kandidaten regner ut tyngdekraften, der det ikke er spurt eksplisitt i oppgaven. Det er også akseptert at de vertikale kreftene ikke er tegnet, da de ikke vil forekomme i utregningen av nettokraften. (ii) Beregningen av nettokraften på flyet. Som sagt er nettokraften i den vertikale retningen er null. Vi regner da nettokraften i den horisontale retningen: ΣF ΣF ΣF T L R 120kN 10kN 10kN 100kN Svar: Nettokraften på flyet er 100 kn mot høyre, altså i samme retning som flyets bevegelse. Vi regner ut akselerasjon ved hjelp av Newtons 2. lov: Σ F m a N 21000kg a N a 21000kg 4,76m / s 2 4,8m / s 2 Svar: Flyets akselerasjon er på 4,8 m/s 2 mot høyre. (iii) Flyet starter fra ro, dvs. startfart v 0 0 m/s. Sluttfart like før flyet tar av, v 60 m/s For å finne tiden bruker vi relasjonen v v0 a. t Setter vi tallene og får 4,8m / s 2 60m / s 0m / s t 60m / s t

12 m s Videre t 60 / 12, 5s 2 4,8m / s Svar: Flyet når denne farten på 60 m/s etter 12,5 s. Oppgave 2: Trykk og oppdrift (8 % ) a) Utsagnet tyder på at barnet har begynnende forståelse for begrepet massetetthet, og hvordan massetettheten til en gjenstand avgjør om gjenstanden skal flyte eller synke i vann. Her kan det godtas mange forskjellige begrunnelser. For eksempel: Massetetthet er forholdet mellom masse og volum. En seksåring har sannsynligvis ikke forstår ennå disse begrepene, eller har ikke fått kjennskap til disse faguttrykkene. Allikevel kan barnet ha observert at en metallskje veier mye mer enn en plastskje selv om de tar om lag like stor plass. Videre må barnet ha observert at en plastskje flyter mens en metallskje synker i vann. Barnet har sannsynligvis hatt erfaring med at luft veier lite, eller at en ball/ballong/badering (med luft inni) flyter i vann. Dermed tenker barnet at det må være luft inni plastskjeen, og luftmengden i skjeen må være såpass stor at skjeen flyter. Tilsvarende kan barnet ha tenkt på en båt, som er tung men allikevel har masse luft inni, som gjør at båten kan flyte. En metallskje synker derimot. Siden metallskjeen er tyngre enn plastskjeen (og de er omtrent like store, eller riktigere sagt like stort volum), tenker barnet at metallskjeen må ha lite luft inni. b) Metallskjeen har masse 250 g 0,250 kg. Tyngden på skjeen er gitt ved følgende relasjon: G m g, der g er tyngdeakselerasjon på 9,81 m/s 2. Altså G 0,250 kg 9,81 m/s 2 2,45 N. Svar: Tyngdekraften på skjeen er 2,45 N. Skjeen senkes ned i vannet, mens den henger i ro på fjærvekten (se tegningen under)

13 Fjærkraft K 2,06 N oppdrift Tyngden G 2,45 N Skjeen er i ro, summen av kreftene på skjeen er lik null (Newtons 1. lov). Kreftene som virker oppover må da være i balanse med tyngdekraften nedover. ΣF 0 ΣF K + Oppdrift G 0 oppdrift G K 2,45N 2,06N 0,39N Svar: Oppdriften fra vannet på skjeen er lik 0,39 N. Kommentar: Ja, det stemmer at oppdriften er mye mindre enn tyngden. Den klarer ikke å motvirke tyngdekraften. Skjeen vil da synke hvis man slipper den i vannet. Dette henger også sammen med at metallskjeen har en større massetetthet enn vannet. Oppgave 3: Bølger (12 % ) a) Tversbølger (transversale bølger) er type bølger der utslagene eller svingningene står vinkelrett på eller går på tvers av bølgenes forplantningsretning. For eksempel hvis bølgen forplanter seg i horisontal retning, går utslagene i den vertikale retning (opp/ned). Eksempler på tversbølger fra hverdagen er alle elektromagnetiske bølger som UV, synlig lys, mikrobølger, osv.

14 b) Bølgelengden til ultralydbølgene finne vi fra denne relasjonen: v 1540m / s 4 v λ f som gir λ 1,54 10 m 0,15mm 6 f Hz Svar: Bølgelengden til ultralydbølgene i bløtt kroppsvev er 0,15 mm. c) (i) Vi leser av bølgelengden til bølge A på figuren, for eks. avstanden mellom bølgetoppene T 1 og T 2, og den er lik 4,2 m (4,19 m) Svar: Bølgelengden til bølge A er lik 4,2 m. NB!: På grunn av usikkerhet ved avlesingen aksepteres det et svar mellom 4,1 m og 4,3 m. Vi leser av amplituden til bølge B på figuren, avstanden fra likevektlinja (x-aksen) og bølgetoppen D, som er 5 cm 0,05 m. Det går faktisk an å være ganske nøyaktig på denne avlesingen. Dermed er amplituden til bølge B lik 0,05 m. (ii) Tegningen til resultantbølge er gitt ovenfor. Forklaring på tegningen: Utslaget til resultantbølge får vi ved å legge sammen for hver x-verdi utslagene til bølge A og B med fortegn; utslaget er positivt når det er over likevektlinja (x-aksen) og negativt når det er under likevektlinja. Eksempel: Ved strekningen på ca. 2,3 m er utslaget til bølge B -7,5 cm, og bølge A har utslag på -5 cm, dermed blir utslaget til bølgesummen -5 cm + (-7,5 cm) -12,5 cm (se tegningen ovenfor).

15 Kjemi/geologi (40%) Oppgave 4: Stoffer (14 % ) a) Her skal studenten beskrive de tre sterke kjemiske bindingene: ionebinding, kovalent binding og metallbinding. De fleste vil tolke salt som NaCl, men studenten vil også få full poengscore dersom han/hun nevner et annet salt som for eksempel CaCl 2, så lenge ionebindingen er godt forklart. Vann må skrives som: H 2O og sølv som Ag, og her forventes det at studenten kan notasjonen, dvs senket to-tall og store/små bokstaver der det er riktig. Det er ionebindingen som holder atomene sammen i saltet, NaCl. NaCl er et fast stoff som består av en mengde positive ioner Na + og tilsvarende mengde negative ioner Cl -. Disse ionene trekker sterkt på hverandre og er pakket i et regelmessig mønster som vi kaller krystaller. Det er forskjellen i elektrisk ladning som gjør at ionene tiltrekker hverandre og bindes tett sammen. Dersom studenten velger å tegne en saltkrystall for å visualisere er det fint, men ikke påkrevd for å få full poengscore. Det er en kovalent binding som holder atomene i vannet sammen. En slik binding i vannmolekylet oppstår når atomene deler to elektroner, og dette felles elektronparet trekkes mot begge de positive kjernene i henholdsvis oksygenatomet og de to hydrogenatomene. Dersom studenten her nevner at en kovalent binding kan enten være polar (som i vannmolekylet) eller upolar (dersom den består av atomer med lik elektronegativitet), gis det poeng for en slik god forståelse av kovalent bindingstype. Visualisering av kovalent binding er fint, men ikke påkrevd for å få full poengscore. Det er metallbinding som binder atomene sammen i sølvet, Ag. Atomene i et metall er pakket i et tett regelmessig mønster, der hvert av atomene frigir sine ytterelektroner til et «felleseie» for alle atomene i metallet. Et bilde på denne bindingstypen er at metall er bygd opp av positive ioner i en «sjø» av elektroner. Visualisering av metallbindingen i denne besvarelsen er fint, men ikke påkrevd for å få full poengscore. b) Her er det forventet at studenten kan forklare om binding mellom atomene uten å bruke for mange nye begreper som en elev på 5. trinn ikke vil ha forutsetninger for forstå. Det er ikke nødvendig at studenten i sin forklaring til eleven forteller om alle de forskjellige typer sterke bindinger, men heller hvordan han/hun velger å framstille «binding mellom atomer». Dette er en oppgave som ikke har et direkte fasitsvar, så her gis rom for sensor å vurdere kvalitet med hjelp av egen faglighet/pedagogisk ferdighet. Det bør gis poeng dersom studenten viser pedagogisk kreativitet/dyktighet i form av å formidle med bruk av «bilder i språket», men et slikt språk må ikke forringe faglig korrekthet. c) Et stoff defineres som «noe som har masse, opptar plass i rommet og kan beskrives med en kjemisk formel». Her er det mulig å gi flere eksempel i denne oppgaven, men et eksempel på et stoff som ikke mange tenker på som stoff er lufta rundt oss. Vanligvis blir luft tenkt på som tomrom noe som

16 ikke har masse og som ikke opptar plass i rommet. Eksempel på stoff i lufta er O 2, N 2 eller CO 2. Oppgave 5: Kjemiske reaksjoner (15 % ) a) Her er svaralternativene mange. Studenten forventes her å velge to kjemiske reaksjoner de kjenner til og som kan være bra å introdusere til 5. trinn. Begrunnelse for valg av type reaksjon kan være flere, for eksempel viktigheten av en reaksjon i det daglige liv (forbrenning, fotosyntese, produksjon av plastikk fra olje mm.) eller fengende (fargerik/eksplosjon) reaksjon (fellingsreaksjon, syre-base-reaksjon) for å skape fascinasjon hos elevene eller «mystisk» reaksjon (flamme/ild som slukkes i fravær av oksygen) for å skape undring og til videre utforskende aktivitet for elevene. b) Det forventes at studenten klarer å begrunne hvilken type reaksjon de har valgt i oppgave a. Det vil med andre ord si at det i svaret bør komme tydelig fram at studenten forstår hva som ligger i begrepet eksoterm og endoterm, og hva som kjennetegner redoksreaksjon, syre-base reaksjon og/eller fellingsreaksjon. c) Her er svaret avhengig av reaksjon de har valgt i oppgave a. Sikkerhetsmessige tiltak som studenten bør vise at han/hun reflekterer rundt: Er reaksjonen en lærerdemonstrasjon eller egnet for elevforsøk? Dersom det er et elevforsøk, hva skal må elevene vite på forhånd om sikkerhet? Hvilket rom (ute/inne/stor nok plass) kan reaksjonen gjennomføres i? Hvilket verneutstyr (briller, hansker, frakk) er nødvendig? d) Det er flere faktorer som er med på å styrke elevenes ferdigheter i naturvitenskapelige prosesser og tenkemåte, og hvilke av de to som nevnes er ikke vesentlig for beregning av poeng, men det forventes at studenten klarer å gi et svar som er en naturlig forlengelse av/ og kan settes i sammenheng med oppgave a, b og c. Faktorer som er med å styrke elevenes ferdigheter i naturvitenskapelige prosesser og tenkemåte er: Elevene blir veiledet til å undre seg og stille nye spørsmål, finne mulige forklaringer på det en har observert, gjennomføre kildegransking og eksperimentere med nye forsøk for å kontrollere om forklaringene holder, og veiledet til å drøfte og samarbeide med hverandre om framgangsmåte og resultater. Oppgave 6: Stein og mineraler (11 % ) a) De tre forskjellige bergartstypene er sedimentære bergarter, magmatiske bergarter og metamorfe bergarter. Dersom vi betrakter de tre bergartstypene under ett, ser vi at de henger tett sammen, med gradvise overganger mellom sedimentære, metamorfe og magmatiske bergarter. Sedimenter blir til ved erosjon av magmatiske, sedimentære eller metamorfe bergarter. Slike sedimenter blir til sedimentære bergarter ved begravning (under trykk), som videre kan varmes opp til å bli metamorfe bergarter. Metamorfe bergarter kan igjen smelte til magmatiske bergarter, som på overflaten kan eroderes og gi fra seg mineral og bergartskorn som kan bygge sedimenter. Dermed har vi en bergartssyklus, og denne syklusen kan i prinsippet fortsette i det uendelige. Det finnes også «snarveier» i syklusen, der for eksempel sedimentære bergarter blir utsatt for erosjon for å gå direkte tilbake til sedimentære bergarter og metamorfe bergarter kan løftes opp til å bli sedimenter.

17 Dersom studenten velger å visualisere bergartssyklusen er det fint, men ikke nødvendig for å få full poengscore på oppgaven. b) Her er det mange svaralternativ. Eksempel på sedimentær bergart er leirstein, siltstein, sandstein og konglomerat. Bergarter bygget opp av skall og skjeletter fra levende organismer, for eksempel kalkstein, er også en sedimentær bergart. Eksempel på magmatisk bergart er granitt og gabbro (dypbergarter) og rombeporfyr fra Oslofeltet (dagbergart). Et eksempel på metamorf bergart er glimmergneis, som er omdannet fra leirskifer. c) Her er svaret avhengig av svaret i b, men et vanlig mineral å nevne i forbindelse med bergarter er kvarts (SiO 2). Flere eksempel er kalkspat CaCO 3, eller studenten kan nevne at det kan finnes spor av rene grunnstoffer i bergartene som for eksempel gull, sølv, diamant eller grafitt. d) I dette svaret er det forventet at studenten klarer å formidle noe om mineraler uten å bruke for mange faguttrykk som elever på 5. trinn ikke har forutsetninger for å forstå. Det forventes også at studenten setter gull i sammenheng med begrepet mineral, men ellers er det rom i denne oppgaven for å si forskjellige ting knyttet til begrepet mineraler. Dette er en oppgave som ikke har et direkte fasitsvar, og sensor må vurdere kvalitet med hjelp av egen faglighet/pedagogisk ferdighet. Det bør gis poeng dersom studenten viser pedagogisk kreativitet/dyktighet i form av å formidle med bruk av «bilder i språket», men et slikt språk må ikke forringe faglig korrekthet av hva mineraler faktisk er. Didaktikk (30%) Oppgave 7: Hverdagsforestillinger (30%) a) Hverdagsforestillinger er «hverdagslige» forklaringer naturvitenskaplige fenomener som ikke er i samsvar med naturvitenskapelige modeller. De korresponderer godt med vår egen logiske intuisjon og fremstår som fornuftige ut fra vår logiske og subjektive oppfatning. Fenomenet kan forklares gjennom blant annet Jean Piagets ( ) teorier om konstruktivisme. I konstruktivistisk teori forfekter man at mennesket konstruerer sin eigen kunnskap gjennom aktivitet og subjektive prosesser. I denne prosessen står Piagets grunntese som sier at mennesker er utforskende, og at de dermed konstruerer sin erkjennelse av verden gjennom egen aktivitet. Dette kalles adaptasjon, som igjen består av delprosessene assimilering og akkomodering. Den første delprosessen assimilasjon, trer i funksjon når vi står overfor nye og ukjente situasjoner eller fenomener vi møter, tolkes og forstås ved hjelp av den kunnskapen eller de skjemaene vi har fra før (Imsen 1999: 91). Vi forsøker å redusere nye opplevelser til noe kjent. Man forstår det nye ved hjelp av det en kan fra før. Hverdagsforestillingene er dermed en konsekvens av et menneskelig behov etter å søke logiske forklaringer på fenomener ut fra vår eksisterende kunnskap og oppfatning. Hverdagsforestillingene oppstår gjerne når elever og studenter streber etter å forstå abstrakte elementer i møte med naturfaglige fenomener i hverdagen, eller bruker forståelse fra hverdagen for å forstå naturfag på skolen. I denne prosessen er mennesker tilbøyelige for å modifisere ny kunnskap, slik at den blir fornuftig ut fra et personlig sanseinntrykk. Hverdagsforestillinger består gjerne av flere forståelsesledd i en større kunnskapsstruktur. Noen av leddene i kunnskapsstrukturen kan være vitenskapelig korrekte, andre har korrekte sider ved seg mens noen kan i sin tur være direkte feilaktige. Hverdagsforestillinger kan derfor bestå av både riktige og gale kunnskapsfragmenter som stemmer godt med virkeligheten og er fornuftige, sett fra elevens eget ståsted. Disse forestillingene beskriver ofte verden mer direkte og forståelig enn vitenskapens idealisering, med

18 andre ord: slik den faktisk fremstår ut fra elevens eget sanseinntrykk (Sjøberg 2004: 166). Hverdagsforestillingene fungerer ofte som forklaringsmodeller i flere faglige sammenhenger, de er temmelig konsistente over tid og deles av mange elever. Utviklingen av skjemaene begynte før eleven fikk undervisning i skolen, gjennom påvirkning fra venner, familie og media (Ringnes og Hannisdal 2006: 69). Hverdagsforestillinger er derfor en sammensatt oppfatning med både riktige og feilaktige momenter som skaper problemer for elever og studenter på sikt Misoppfatninger Med begrepet misoppfatninger i naturvitenskap, mener vi den fastlagte oppfatning omkring et begrep en elev erverver seg, som ikke er den det var meningen at eleven skulle ha. Dette kan skyldes at en har en misforståelse eller manglende kunnskap om begrepet (Nygaard 2007). Innenfor basisfaget kjemi i naturfag, kan misoppfatninger beskrives mer direkte på følgende vis: Dersom elever danner seg forestillinger omkring kjemiske stoffer og deres egenskaper som ikke er i tråd med fagkunnskapen kaller vi dem misoppfatninger. Slike misoppfatninger vil kunne variere med utdanningstrinn og elevenes kunnskaper. De er ikke like varige og motstandsdyktige mot endringer som hverdagsforestillinger. Elevene kan dermed, gjennom ny kunnskapskonstruksjon, skifte ut misoppfatningene (Ringnes og Hannisdal 2006: 70). b) Misoppfatningene kan lettere oppdages av læreren og eleven selv, og de er derfor mer mottakelig for endring enn hverdagsforestillinger. Matematikkdidaktikeren Olav Nygaard beskriver bekjempelser av misoppfatninger slik: Vi vet alle at dersom det sitter en propp i et rør, så kan ikke vannet renne gjennom det. Lengden på proppen betyr ingenting for dens evne til å blokkere. Å få bort proppen består hovedsakelig av to oppgaver: Vi må finne hvor proppen sitter og vi må finne en måte å fjerne den. Om vi nå får bort en propp, så renner vannet videre, men neste propp vil stoppe det. Først når alle proppene er borte, kan vannet renne fritt (Nygaard 2007:) Sitatet over sier noe om at en hverdagsforestilling kan bestå av flere forestillinger og/eller misoppfatninger og at de ikke kan endres i et enkelt trinn. Misoppfatninger er i mindre grad kamuflert av annen forståelse i større kunnskapsstrukturer og dermed lettere å få øye på, slik at man kan gjøre noe med dem. c) Det viser seg at elever og studenter som lever med hverdagsforestillinger, ofte løser dette ved å ha parallellinnlært kunnskap. Dette innebærer at man godt kan lære vitenskapelige begreper korrekt i skolen, slik at man kan svare riktig på spørsmål og bestå eksamener. Allikevel bevares gamle forstillinger parallelt med vitenskapelige forklaringer, til og med i tilfeller hvor disse strider mot hverandre. I praksis ser det ut til at det går utmerket å ha to forestillinger vedrørende de samme vitenskapelige prinsipper, så lenge man benytter seg av den respektive forestilling til riktig tid. I realiteten betyr dette at man bruker den parallellinnlærte skolevitenskapen for å mestre kravene i skolen, for så å ta i bruk hverdagsforestillingene for å forstå verden rundt seg til daglig, og for å kunne sosialisere seg med venner og familie. (Paludan, Kirsten 2004: 42). Howard Gardner omtaler denne parallellinnlæringen som kognitiv apartheid, det vil si at mennesker streber etter å opprettholde en adskillelse mellom vitenskapelige og hverdagslige teorier. (Gardner 1987) En kan få et inntrykk av at hverdagsforestillinger, som fungerer som parallellinnlært kunnskap, ikke medfører et problem i seg selv. De holdes jo atskilt fra elevens og studentens faglige tilværelse, på skole eller i høyere utdanning, dessuten er de gjerne bedre akseptert sosialt sett. Problemet med hverdagsforestillinger er at de blir den enkeltes skeivinnlærte utgangspunkt for å finne logikk i ny kunnskapsetablering. Forestillingene forplanter seg dermed raskt inn i ny forståelse, noe som kan munne ut i stadige misoppfatninger eller nye hverdagsforestillinger d)

19 Hverdagsforestillinger forekommer hyppigst i Fysikk. Noen årsaker: -Fysikk beskriver ofte abstrakte fenomener og prosesser -Fysikk består ofte av teorier som er sammensatt av komplekse kunnskapsstrukturer som avhenger av forståelse i flere ledd. -Fysikk benytter utstrakt bruk av vitenskapelig terminologi som betegner prosesser - Enkelte temaer i fysikk avhenger av matematisk forståelse. Innenfor fysikk er hverdagsforestillinger vanlige innenfor temaer som beskriver abstrakte komplekse prosesser som krever sammenvevd forståelse. Noen eksempler: -Krefter og bevegelse -Energikilder og energioverføringer -Elektrisitet og magnetisme -Egenskaper til stoffer e) -Dialogbasert undervisning hvor elevene viser sin forståelse ved aktiv muntlig deltakelse. Herunder: Grubletegninger, muntlige presentasjoner (veggavis, digitale fremføringer osv) -Bruk av konkretisering av kunnskap gjennom blant annet modellbygging og lab. Øvelser hvor elevene aktivt viser sin forståelse. -Prosessorientert undervisning. Forskerspiren, nysgjerrigperprinsippet og utforskende læring. -Diagnostiske prøver før, under, og etter undervisningen. Form/ struktur/ språklig fremstilling og logisk sammenheng Kandidaten bør svare hver oppgave i en sammenhengende tekst. Eksamen består av 7-sju oppgaver: 3 oppgaver i fysikk, 3 oppgaver i kjemi/geologi og 1 oppgave i didaktikk. Fysikkoppgaver har oppgitte formler og konstanter og et vedlegg. Kandidaten må svare på alle oppgavene, og kandidaten må stå i alle 3 delemner for at eksamen skal være bestått. Fysikkvedlegget skal leveres inn sammen med svaret. OPPGAVENS KARAKTER TOLKING AV OPPGAVETEKSTEN Oppgavene har som mål å se på læringsutbytte i fysikk, kjemi/geologi og didaktikk. Her under teoretisk og praktisk ervervet ferdigheter som kan beskrives når det etterspørres. Kandidatene kan etter dette finne tolkingen som er nærmest deloppgavenes tekst. Figurer og regninger må være med i svarene der dette etterspørres. Karakter fastsettes etter gjeldende karakterbeskrivelse for HiST. Sted/ dato: Rotvoll/ FAGLÆRER/ OPPGAVEGIVER Navn: Trude Teoline Rakvåg, Maria Immaculata Febri, Espen Hoff