Håndbok for besøkslærer I en Newton-modul inngår forarbeid, besøk i Newton-rom og etterarbeid. I denne håndboka finner du en didaktisk beskrivelse av det for- og etterarbeidet som besøkslærer er ansvarlig for. Der er viktig at instruksjonene følges nøye for å sikre at elevene får et optimalt utbytte av undervisningen. 1.1 1068 - Produksjon av elektrisk energi 8.- 10.kl Tilknyttet rom: Energi og miljørom, Harstad Vi gjør oppmerksom på at Newton-modul databasen er under revidering. Det er gjort endringer som ikke gjenspeiles i dette dokumentet, men som vil være på plass fredag 19. mars. nnhold åndbok for besøkslærer Newton-modul Navn på Newton-modul
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 2 Anbefalt årstrinn Didaktisk plan for Newton-modul Kort om denne modulen Kort beskrivelse av Newton-aktivitetene Prinsipper for undervisning og læring Forankring i Læreplanverket for Kunnskapsløftet (LK 06) Didaktisk plan for for- og etterarbeid Undervisningsplan - forarbeid Undervisningsplan - etterarbeid Praktiske opplysninger Praktisk informasjon Dagsplan Evaluering Evaluering av Newton-modul Oppgaveark Oppgaveark for besøkslærer Om Newton-rommet Kort om dette Newton-rommet Kontaktinformasjon Newton-rom Denne modulen er utviklet av ewton-modul Navn på Newton-modul 1.1 Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Anbefalt årstrinn 1.2 8.-10. årstrinn
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 3 idaktisk plan for Newton-modul Kort om denne modulen 2.1 8.-10. klassetrinn Modulen tar for seg produksjon av elektrisk energi. Gjennom målinger og eksperimenter skal elevene lære hvordan elektrisitet og magnetisme vekselvirker med hverandre, og hvordan dette kan utnyttes for å lage elektromagneter og hvordan vi kan produsere elektrisk energi gjennom induksjon. Modulen inneholder fem aktiviteter: 1. Magnetisme 2. Strømkretser 3. Elektromagnet 4. Elektrisk generator 5. Digital presentasjon Til hver av aktivitetene er det elevark. Besøket på Newtonrommet tar en skoledag. Før elevene kommer til Newtonrommet skal de kjenne til begrepene strøm og spenning. Videre skal de vite hvordan et amperemeter og et voltmeter (eventuelt digitalt multimeter) kobles inn i en enkel strømkrets. Les mer om dette under Forarbeid. Etter at elevene har vært på Newtonrommet kan de jobbe videre med sine digitale presentasjoner, de kan jobbe videre med virkemåten til et vannkraftverk, eller de kan skrive rapporter på en eller flere av aktivitetene som er gjennomgått. Tidsbruk på dette vil variere. Les mer om dette under Etterarbeid. Introduksjon 2.2.1 1. Informasjon om Newtonrommet i Harstad Produksjon intro.pdf 2. Demonstrasjon av vannkraftverket
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 4 3. Gjennomgå prinsippene i et vannkraftverk Vannkraft.ppt Newton Aktivitet 1 2.2.2 Magnetisme Magnetismen har vært kjent i mange århundrer. Det var sannsynligvis kineserne som oppfant kompasset, da de oppdaget at en magnet i et vannrett plan alltid stiller seg i retningene nord og sør. De oppdaget også at magneten har to poler som enten frastøter eller tiltrekker hverandere. I denne aktiviteten skal elevene få gjøre enkle forsøk med magneter, og lære om deres egenskaper. De skal også lære om magnetfelt, og tegne disse. Elevene jobber gruppevis med tre elever i hver gruppe. Denne aktiviteten inneholder elevark. Newton Aktivitet 2 2.2.3 Strømkretser I 1845 publiserte den tyske ingeniøren Gustav Kirchhoffs to viktige lover som gjelder i strømkretser. Den ene forteller om hvordan strømmen fordeler seg i en krets, mens den andre tar for seg hvordan spenningsfallene er i en lukket strømkrets. I denne aktiviteten skal elevene koble enkle strømkretser, og gjøre målinger på disse. De skal se på sammenhenger i ulike kjente koblinger, og lære hvordan en lyspære er bygget opp og hvordan den virker. Elevene jobber gruppevis med tre elever i hver gruppe. Denne aktiviteten inneholder elevark. Newton Aktivitet 3 2.2.4 Elektromagnet
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 5 Ved en tilfeldighet oppdaget den danske fysikeren Hans Christian Ørsted at en strømførende leder satte opp et magnetfelt rundt seg. Dette skjedde mens han utførte et eksperiment med sterke strømmer, og tilfeldigvis oppdaget han at en kompassnål som lå i nærheten beveget seg når han skrudde på strømmen. Denne oppdagelsen offentliggjorde han i 1820. I denne aktiviteten skal elevene lære hvordan en elektromagnet virker, og de skal også lage en enkel modell av denne. De skal også studere magnetfeltet rundt en spole. Elevene jobber gruppevis med tre elever i hver gruppe. Denne aktiviteten inneholder elevark. Newton Aktivitet 4 2.2.5 Elektrisk generator Etter at Hans Christian Ørsted hadde oppdaget at strømførende ledere satte opp magnetfelt, begynte forskere å lure på om det motsatte var mulig, altså om magnetfelt kunne frambringe elektrisk strøm. Etter mange resultatløse forsøk var det den engelske fysikeren Michael Faraday som endelig fant svaret i 1831. Nærmest ved et uhell fant han ut at det ble produsert elektrisk strøm hvis lederen og magneten beveget seg i forhold til hverandre. I denne aktiviteten skal elevene lære hvordan en magnet som beveger seg i en spole induserer (lager) elektrisk strøm. De skal også studere hvordan styrken og hastigheten på magneten spiller inn. Elevene jobber gruppevis med tre elever i hver gruppe. Denne aktiviteten inneholder elevark. Newton Aktivitet 5 2.2.6 Digital presentasjon Photo Story er et Windowsbasert presentasjonsprogram. Programmet er på norsk, og elevene kan enkelt legge inn sine digitale bilder, og supplere disse både med tekst, musikk og tale. Sammen utgjør dette mulighet for en flott digital presentasjon. I denne aktiviteten skal elevene lage en digital presentasjon over det de har lært tidligere i denne modulen. I
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 6 tillegg skal presentasjonen inneholde noe informasjon om hvordan produksjon av elektrisk energi foregår i et vannkraftverk. Elevene jobber gruppevis med tre elever i hver gruppe. Denne aktiviteten inneholder elevark. Besøkslærer(kontaktlærer/faglærer) må bistå med å holde ro blant elevene. Det er også ønskelig at besøkslærer deltar i det didaktiske arbeidet i samarbeid med Newton-lærer. Rollene avklares ved oppmøte. Prinsipper for undervisning og læring 2.3 Før elevene kommer til Newton-rommet skal besøkslærer ha gjennomført et forarbeid som sikrer at elevene kjenner til spesifiserte kunnskaper og ferdigheter (se Håndbok for besøkslærer). Ansvarlig lærer i Newton-rommet har som sin primære oppgave å tilrettelegge undervisningen på en slik måte at den stimulerer elevene til aktiv læring. Formidlingen kan derfor ikke bare fokusere på å tilføre elevene faktakunnskaper, men også tilrettelegge for kreativ og eksperimenterende bruk av installasjoner og andre læremidler. Videre må elevenes læringsarbeid i vesentlig grad drives framover ved å stille elevene åpne spørsmål. Åpne spørsmål er karakterisert ved at: De starter gjerne med formuleringer som: hva tror dere, hvordan vil dere begrunne, hvorfor, hvilke andre muligheter ser dere, osv. De har som formål å aktualisere og synliggjøre elevenes forkunnskaper De stimulerer til kritisk og kreativ tenkning De kan ikke besvares entydig galt eller riktig De stimulerer elevene til videre utforsking og læring også utover selve besøket i Newton-rommet Forankring i Læreplanverket for Kunnskapsløftet (LK 06) 2.4 Fag/Kompetansemål 2.4.1 Innholdsmoment 2.4.2 Naturfag: Fenomener og stoffer - Forklare resultater fra forsøk med Forklare hvordan en magnet strømkretser ved bruk av begrepene strøm, spenning, resistans, effekt og fungerer induksjon Forklare magnetiske krefter Naturfag: Fenomener og stoffer - Forklare hvordan vi kan produsere gjennom ulike forsøk elektrisk energi fra fornybare og ikke-fornybare energikilder Beskrive det magnetiske feltet
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 7 Naturfag: Forskerspiren - Skrive logg ved forsøk og feltarbeid og rundt en stavmagnet presentere rapporter ved bruk av digitale hjelpemidler Beskrive hvordan en lyspære er Matematikk: Måling - Velge høvelige måeenheter, forklare sammenhenger bygget opp og regne mellom ulike måleenheter, bruke og vurdere måleinstrument og målemetoder i praktisk måling, og drøfte presisjon og måleusikkerhet Gjennomføre forsøk med enkle strømkretser Bruke et multimeter ved eksperimentelt arbeid Forklare hvordan man måler strøm og spenning i en krets Gjøre forsøk med seriekobling og parallellkobling Forklare egenskapene til en seriekobling Forklare egenskapene til en parallellkobling Forklare hvordan strømmen fordeler seg i greiner Beskrive det magnetiske feltet rundt en strømførende spole Forklare effekten av en jernkjerne inni en strømførende spole Forklare strømstyrkens virkning på magnetfeltet Beskrive hvordan en metallgjenstand påvirkes av en strømførende spole Beskrive hvordan man kan lage en egen magnet Beskrive det magnetiske feltet rundt en rett leder Bruke et analogt amperemeter Beskrive hvordan en magnet som beveger seg kan lage strøm i en spole
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 8 Forklare hvordan magnetstyrken påvirker indusert strøm Forklare hvordan hastigheten til magneten påvirker indusert strøm Gjøre greie for hvordan mekanisk energi overføres til elektrisk energi Bruke Photo Story til digital presentasjon Bearbeide digitale bilder for bruk i digital presentasjon Bruke tale i digital presentasjon idaktisk plan for for- og etterarbeid or- og etterarbeid er en viktig del av Newton-modulen. Før elevene kommer til Newton-rommet skal besøkslærer ha jennomført et forarbeid som sikrer at elevene kjenner til spesifiserte kunnskaper og ferdigheter. Nedenfor er det foreslått et ndervisningsforløp. et forutsettes at elevene har arbeidet med dette eller lignende forarbeid før besøket i Newton-rommet. Vi foreslår også at levene arbeider med relevante tekster i lærebøkene både før og etter besøket i Newton-rommet. Undervisningsplan - forarbeid 4.1 Før elevene kommer til Newtonrommet bør de ha kjennskap til begrepene strøm og spenning. Videre bør de ha kjennskap til bruken av amperemeter og voltmeter (eventuelt digitalt multimeter).
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 9 Under følger forslag til noen animasjoner som kan være aktuelle å gjennomgå før Newtonbesøket: Begrepene strøm og spenning: Sprut og Spenning Strøm i en enkel strømkrets: Strømkrets Litt om bruken av analogt amperemeter og voltmeter: Over er det et bilde av en enkel strømkrets, med batteri, lyspære, amperemeter og voltmeter. Amperemeteret er merket med en A, mens voltmeteret er merket med en V, slik bildet viser. Når man skal måle strømmen med amperemeteret, må amperemeteret kobles slik at strømmen i kretsen går gjennom amperemeteret. På den måten kan amperemeteret "telle" antall elektroner på det stedet i kretsen som amperemeteret er koblet inn.
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 10 Voltmeteret skal derimot kobles inn på en helt annen måte. Man sier at voltmeteret skal kobles over den komponenten (for eksempel en lyspære) man skal måle spenningen. I praksis betyr dette at de to ledningene fra voltmeteret skal kobles på hver sin siden av for eksempel lyspæra, slik bildet over viser. Hvis pila på amperemeteret eller voltmeteret spretter feil vei, det vil si under null, er det bare å bytte om på ledningene, og pila vil vise de riktige verdiene. Litt om multimeter: Et multimeter kan brukes både som amperemeter og voltmeter. Det som bestemmer dette, er det dreibare hjulet på multimeteret, som bildet over viser. Når man skal bruke multimeteret som amperemeter, må man koble det inn i kretsen slik det er beskrevet over. Det samme gjelder når man bruker multimeteret som voltmeter. OhmZone: OhmZone er et interaktivt nettverktøy der man fritt kan koble de strømkretsene man ønsker. Programmet er gratis å bruke, og kan finnes på: OhmZone Bildet under viser programmet i bruk.
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 11 OhmZone inneholder de viktigste komponentene man finner i en enkel strømkrets. Disse kan kobles akkurat slik man ønsker, og ved hjelp av amperemeter og voltmeter kan man enkelt måle strøm og spenning på ulike plasser i strømkretsen. Man kan også sette inn brytere for å se hva som skjer hvis man bryter deler av kretsen. I OhmZone kan man også visualisere strømmen, som er et nyttig verktøy når man ønsker å se hvordan strømmen fordeler seg i forgreininger. OhmZone er et glimrende digitalt verktøy for å få kjennskap til begrepene strøm og spenning, og er også å anbefale som forarbeid før elevene kommer til Newtonrommet. I forbindelse med pedagokisk utdannelse er det skrevet en større oppgave som ser på OhmZone som pedagogisk verktøy for læring av elektrisitet på niende trinnet. For interesserte, kan denne leses på: OhmZone og IKT Undervisningsplan - etterarbeid 4.2 Elevene lager i løpet av besøket i Newtonrommet en digital rapport som omhandler et av temaene vi har jobbet med. Læreren får rapportene med seg på en plate. Det anbefales at eleven får presentere resultatet sitt for de andre i klassen når klassen kommer tilbake til skolen.
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 12 Forslag til aktuelle rapporter: Magnetisme Magnetfeltet rundt planeten vår Hvordan fungerer en lyspære? Seriekobling og parallellkobling Elektromagnet Produksjon av elektrisk energi Hvordan fungerer et vannkraftverk? Digital presentasjon: I den digitale presentasjonen har elevene brukt et program som kalles PhotoStory. Dette er en gratisvare som fritt kan lastes ned fra nett. Linken for nedlasting av programmet PhotoStory er: Last ned PhotoStory I linken under kan det lastes ned en kort forklaring på bruk av PhotoStory: Kort forklaring på bruk av PhotoStory Vannkraftverk: Lærere i Sør-Troms kan gå inn på Newtonrommets Fronterside å finne en animasjon på hvordan et vannkraftverk fungerer i grove trekk. Dette ligger under Dokumenter øverst til venstre på startsiden.
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 13 Logg inn på Fronter Hos Wikipedia kan man også få kortfattet informasjon om hvordan et vannkraftverk fungerer. Følg linken under: Vannkraftverk hos Wikipedia OhmZone: Programmet OhmZone er gratis å bruke, og er beskrevet i korte trekk under Forarbeid. Programmet kan finnes på: OhmZone
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 14 OhmZone kan med fordel brukes som repetisjonsverktøy etter dagen på Newtonrommet. Elevene kan for eksempel koble enkle kretser i serie og parallell, og kontrollere strømmer og spenninger i disse kretsene. Besøkslæreren kan for eksempel vise ulike koblinger på storskjerm, og elevene kan i plenum diskutere resultater i forkant eller etterkant av strøm- eller spenningsmålinger. I forbindelse med pedagokisk utdannelse er det skrevet en større oppgave som ser på OhmZone som pedagogisk verktøy for læring av elektrisitet på niende trinnet. For interesserte, kan denne leses på: OhmZone og IKT raktiske opplysninger Praktisk informasjon 3.1 Besøkslærer skal på forhånd ha delt inn elevene i grupper på tre, som skal samarbeide på Newtonrommet Besøkslærer bør på forhånd orientere newtonlæreren om hvilket forarbeid klassen har gjort Hvis ønskelig, kan en eller flere av aktivitetene utelates, for heller å bruke mer tid på de andre aktivitetene
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 15 Regler for Newtonrommet må være gjennomgått med elevene på forhånd Eleven kan med fordel gå ut i matpausen Hvis nødvendig (avhengig av avstand), sørger prosjekteier for transport til og fra Newtonrommet. Besøkslæreren følger med klassen på bussen Elevene skal ha med matpakke, skrivesaker, notatblokk og kalkulator. Annet utstyr deles ut i Newtonrommet Newtonlærer informerer om krav til sikkerhet i Newtonrommet når klassen kommer Dersom newtonlærer blir syk, vil dagen i Newtonrommet bli avlyst. Besøkslærere vil da bli oppringt av Newtonlæreren. Klassen vil få anleding til å besøke rommet ved en senere anledning Dagsplan 3.3 1. Kl 08.30-09.00: Oppstart. Informasjon og gjennomgang av aktiviteter 2. Kl 09.00-11.00: Elevene jobber med Aktivitet 1-2 (de som blir ferdige går videre til Aktivitet 3-4) 3. Kl 11.00-11.30: Lunsjpause 4. Kl 11.30-13.30: Elevene fullfører Aktivitet 1-4, og går så videre med den digitale presentasjonen i Aktivitet 5 5. Kl 13.30-14.30: Opprydning og visning av digitale presentasjoner i plenum 6. Kl 14.30: Avslutning 7. Arbeid med nøkkelbegreper, og utstyr. Gruppeinndeling før avreise til Newton-rom 8. Utarbeide og presentere rapporter fra aktivitetene i newton rommet. valuering Evaluering av Newton-modul 11.1 Alle som deltar på en newtonmodul deltar på en spørreundersøkelse på internett på slutten av besøket. ppgaveark Oppgaveark for besøkslærer 7.1.2
1068 Newton håndbok for besøkslærer - Produksjon av elektrisk energi 8.-10.kl Side 16 m Newton-rommet Kort om dette Newton-rommet 5.1 Newton Energi- og miljørom Harstad Gunnarn 21, 9409 Harstad Newtonrommet inneholder undervisningsopplegg om elektrisitet, fornybar energi, robotstyring, mikroskop og bildebehandling. Rommet er finansiert av Harstad kommune, Troms fylkeskommune, Sør-Troms regionråd, Utdanningsdirektoratet, Hålogaland Kraft og Sparebanken Nord-Norge. Kontaktinformasjon Newton-rom 5.2 Annette Ekman, annette@kupa.no, 48242023 Robert Lorentsen, robert.lorentsen@hotmail.com, 98473560 Ørjan Fosdahl Kristensen, oerjan.fosdahl.kristensen@troms.vgs.no, 90849283 Camilla Wammer, camilla.wammer@stangnes.vgs.no, 97519252 Denne modulen er utviklet av 5.3 Newtonrommet i Harstad