IKT i Naturfag

IKT brukt i natur- og miljøfag
og i UTE-skolen

Prosjektansvarlige:
Bjørn Tore Esjeholm (prosjektleder)
Dag Atle Lysne
Stig Misund

Generelt:
Overstående prosjektgruppe gikk høsten 2001 i gang med planleggingen av et prosjekt som skulle ta for seg bruk av teknologi i natur- og miljøfag som også kunne være egnet for bruk i UTE-skole sammenheng. Prosjektet ble delfinansiert med 290.000 kroner fra Utdannings- og Forskningsdepartementet (UFD), mens Høgskolen i Finnmark stod for den øvrige finansieringen. Tidsrammen ble fastsatt til 3 år. Prosjektet ble inndelt i flere mindre delprosjekter, og avsluttet høsten 2004. Tre delprosjekter er blitt gjennomført, ett på hvert av hovedtrinnene i grunnskolen. Alle 3 prosjektene ble gjennomført 2 ganger, og da med nye elevgrupper under gjennomføring nummer to (siste gjennomføring er ikke beskrevet i denne nettversjonen).

Delprosjekt 1: Datastyrt minidrivhus

Prosjektbeskrivelse:
Vår samarbeidspartner i dette delprosjektet var Tverrelvdalen skole. Elever på 6. årstrinn (21 elever) og deres lærere deltok.

Kort fortalt gjorde vi i dette delprosjektet bruk av Lego-, robot- og datateknologi for å styre miljøbetingelsene i et minidrivhus bygget av Lego med glapak plast som "glass vegger og tak". Fokuset ble lagt på styring av temperaturforholdene inne i veksthuset gjennom lukekonstruksjoner som kunne åpnes og lukkes etter gitte temperaturintervaller registrert av sensorer. Spirer av blomkarse som elevene selv hadde sådd ut fra frø en uke i forveien, ble merket og målt og plassert inne i drivhusene. Lengdevekst og bladutvikling ble observert over en 3-ukers periode, og datamaterialet ble lagt inn i databaser. Ved hjelp av Excel fremstilte elevene vekstkurver, og resultatene ble diskutert ut fra et naturfaglig ståsted.

Gjennomføring (mai 2003):
Elevene ble først delt inn i grupper a 3 elever. Inngangen på prosjektet ble presentert så åpen som mulig. Rammer elevene måtte forholde seg etter var plassen blomsterpottene ville beslaglegge, og at temperaturen inne i minidrivhuset skulle holdes mest mulig konstant rundt temperaturen +/- 25^oC.

Byggefasen startet med å lage hjørnestolper og takbjelker som glapak-plasten kunne spennes rundt og over. Den store utfordringen ble så å konstruere lufteluker som kunne sikre regulering av temperaturen inne i drivhuset. Små elektromotorer ble brukt til å mekanisk åpne og lukke disse lukene. Mangfoldet av løsninger på lufteluke problematikken var stort.

Programmeringsfasen startet idet luftelukene var mer eller mindre ferdig konstruert. Først ble det satt fokus på åpning og lukking, og når dette fungerte tilfredsstillende ble programmet utvidet med å bli styrt av en temperatursensor plassert inne i drivhuset. Dette oppsettet fungerte etter hvert meget bra for samtlige elevgrupper.

Plantespirene ble så plassert (etter å ha blitt grundig målt opp og ned) i sine respektive potter inne i drivhuset. I tillegg hadde hver elevgruppe en kontrollgruppe av planter som skulle stå rett på utsiden av drivhusene under mer "naturlige" temperaturbetingelser. Drivhusene ble plassert i karmen på et sørvendt vindu på skolen for å oppnå en oppvarmings effekt av solinnstrålingen. Her ble RCX boksene koplet på strømnettet for å sikre at styringssystemet ikke stoppet opp på grunn av manglende batteri strømtilførsel. Elevene gjorde registreringer på plantene 2 ganger i uka over en periode på 3 uker.

Datamaterialet fra registreringene ble lagt inn i Excel database og bearbeidet der. Vekstkurvene og diagrammene som elevene avslutningsvis laget ble så brukt videre i undervisningen for å diskutere en del faglig teori rundt planters utvikling. Gode metodediskusjoner rettet mot gjennomføringen av forsøket kom også frem i denne siste fasen av prosjektet.

Elevene starter byggeprosessen

Flere varianter

Begynner å se bra ut

Det endelige resultat

Målinger av plantevekst

Data materialet bearbeides

Prosjektbeskrivelse:
Vår samarbeidspartner i dette delprosjektet var Gakori skole. Elever på 3. årstrinn (45 elever) og deres lærere deltok.

Kort fortalt prøvde vi i dette delprosjektet ut bruk av Lego-, robot- og datateknologi for å muliggjøre kvalitetsgod nærbildefilming av småfugler på vinterforingsplassen.

Gjennomføring (vår 2002):
Prosjektet var delt inn i 3 arbeidsfaser. Første fase  startet med å konstruere et Lego-kjøretøy drevet av elektromotorer som skulle kunne bære en liten "robothjerne" (RCX boks) og et digitalt web-kamera. Denne delen inneholdt en rekke problemløsende faser, hvor elevene naturlig ble stimulert både til å ressonere seg fram til løsninger, og fikk samtidig god anledning til å utprøve disse. Tett samarbeid og høy elevaktivitet både blant gutter og jenter var de åpenbare observasjonene vi gjorde i denne delen av prosjektet.

Fase 2  foregikk ute ved vinterforingsplassen for småfugler som elevene selv hadde etablert tidligere på vinteren. Overvintrende småfugler var blitt matet gjennom vintermånedene, så her skulle det være mulig å få filmet fugler på nært hold. I denne fasen fikk elevene prøve ut sine konstruksjoner og dataprogrammer, og filmingen ble overført digitalt og lagret på en bærbar PC vi tok med oss ut i skogen. Det var viktig å snike seg stille inn på fuglene, og smøre seg med en solid porsjon av tålmodighet for å få de gode filmsekvensene. Et godt hjelpemiddel for ikke å skremme fuglene bort, var å gjemme seg bak en kamuflasjeduk som var spent opp mellom noen trær like ved foringsplassen. Flere av elevgruppene fikk flotte filmopptak av både dompap, kjøttmeis, granmeis og grønnfink. Ekorn var også innom og spiste litt, men dessverre lyktes vi ikke å få filmet det.

Siste fase var filmredigering, bildebehandling og presentasjon av elevprosjektet. Her ble det forsøkt å flette inn noe teori om småfugler og deres tilpasninger for å klare seg gjennom vinteren i nord. Jobben ble gjort av elevene selv, under veiledning av voksne.

Robot-kjøretøyet konstrueres av Legoklosser.


Roboten programmeres.


Roboten må prøves ut !


Roboten er klar til sin arbeidsoppgave ute i felten.


Elevene sniker seg inn bak kamuflasjeduken. Det er viktig å være stille og å være i skjul !


Nærbilder av fuglene kan observeres direkte på PC-skjermen. Spennende !!!

Prosjektbeskrivelse:
Vår samarbeidspartner i dette delprosjektet varTalvik skole, hvor elever fra 8., 9. og 10. årstrinn (totalt 26 elever) og deres lærere deltok.

I prosjektet benyttet vi motordrevne modellraketter og IKT for å belyse energibegrepet, energiformer og energioverganger. I tillegg hadde tyngdekraft begrepet en sentral plass. Matematikk som redskap ble benyttet av elevene for å beregne høyde på rakettbanen.

Gjennomføring (høst 2002):
Før gjennomføringen av prosjektet hadde elevene jobbet med formlike trekanter og forholdstall i matematikk. Dette utgjorde en viktig kunnskapsbasis for sentrale problemområder i prosjektet. 

Elevene ble konfrontert med følgende problemstilling:
Hvordan beregne høyde på en rakett som skytes opp?

Mange av elevgruppene resonnerte seg raskt fram til at bruk av formlike trekanter og forholdstall var en måte å finne ut av dette på. Til dette måtte en målestav lages, og oppsettet måtte prøves ut ved å kaste en gul tennisball til vers. Da fant elevene etter flere utprøvinger ut hvordan målestaven burde se ut for å best mulig kunne avleses, og også hvilken type bakgrunn som egnet seg best å se ballen imot. Digitalt videokamera ble tatt i bruk for å fange ballbanen på film, som igjen kom til nytte når beregningene skulle gjøres.
Når oppsettet var utprøvd og syntes å fungere godt, fikk elevene gruppevis utdelt byggesett, og konstruerte sine egne modell-raketter. Disse ble utstyrt med brenselsmotorer og lakkert signalgul. Rakettene var av to størrelses/vekt-kategorier og ble utstyrt med brenselsmotorer med 3 ulike effekter. Disse rakettene ble så skutt til vers, og høyde på banen ble beregnet for hver enkelt rakett. Også fart ble beregnet ut i fra data (tid og strekning) som kunne avleses fra det digitale filmmaterialet.

Som en rød tråd i hele gjennomføringen av prosjektet ble energiformer og energioverganger diskutert i lys av rakettenes bevegelser.

Elevene skrev avslutningsvis en rapport, hvor de belyste sin egen læringsprosess i prosjektet.

Elevene bygget selv raketter (byggesett)

Det er viktig at raketten synes godt

Oppskyting

Selvkonstruert målestav til beregning av høyde på rakettbanen

Raketten kan her skimtes på toppen av sin bane

Digital videofilm ble benyttet til å bestemme rakettens bane og fart