Eksempel 7: Stoffers oppbygning og omdanning

5.-7. årstrinn 

Det er ikke uvanlig at elever synes det er vanskelig å se sammenhengene mellom det de observerer på et makronivå, og hvordan partiklene i et stoff oppfører seg på mikronivå. I dette undervisningsopplegget er målet at elevene skal forstå hva en modell er, og kunne bruke partikkelmodellen til å forklare hvordan stoffer er satt sammen og oppfører seg når temperaturen endres.

Kompetansemål

Elevene skal kunne

  • beskrive sentrale egenskaper ved gasser, væsker, faste stoffer og faseoverganger ved hjelp av partikkelmodellen 

Partikkelmodellen kan illustreres ved mange ulike forsøk. Undervisningsoppleggene på nettsiden http://www.naturfag.no/uopplegg/vis.html?tid=895075, handler om stoffer i fast-, væske- og gassform. Demonstrasjon av varmluftsballong kan egne seg for å skape motivasjon og undring. Aktivitetene der elevene dramatiserer gass, væske og fast stoff, kan hjelpe dem til å forstå hva som skjer på et mikronivå med partiklene i et stoff i de ulike fasetilstandene. Forslagene til undervisningsopplegg på nettsiden danner et godt grunnlag for undervisningsopplegget som følger nedenfor.

Forslag til læringsmål

Eleven kan

  • forklare hva stoffer er ved hjelp av partikkelmodellen
  • bruke eksempler til å forklare sammenhengen mellom grunnstoffer, atomer, molekyler og ioner
  • bruke modeller for å forklare at det er tomrom mellom partiklene
  • gjøre rede for partikkelmodellen og dens begrensninger, bl.a. at tomrommet ikke illustreres, men at det er partiklene som fokuseres i modellen
  • trekke tråder mellom fenomener i sin egen hverdag og den nye kunnskapen de har tilegnet seg
  • knytte temperatur til faseoverganger, energi og bevegelse i partiklene
  • gi eksempel på fysisk forandring og kjemisk forandring
  • bruke begrepene fase, stoff, fast, flytende, volum, væske, gass, partikkel, temperatur og energi til å forklare hva som skjer når et stoff forandrer fase, og knytte dette til begrepene fordampe, smelte, størkne og kondensere
  • bruke egne eksempler for å illustrere partikkelmodellen
  • reflektere over partikkelmodellen og stoffer både i det nære som for eksempel celler og det store som stjernene i universet, og at «byggesteinene sirkulerer» 

Undervisningsopplegg om partikkelmodellen og faseoverganger: Skoletur med spøkelser?

Skoletur med spøkelser er et konkret forslag til hvordan du som lærer og elevene kan gjennomføre en undervisningsøkt knyttet til partikkelmodellen. Sett i lys av 5E-modellen, har denne undervisningssekvensen alle modellens faser i seg:

  • Engasjere: Aktiviteten har klare læringsmål. Den har en oppstart som er ment å ta utgangspunkt i noe elevene kan kjenne igjen, og den skal fange elevenes oppmerksomhet og fokusere på naturfaglig kompetanse.
  • Utforske, forklare og utvide: Aktivitetene elevene skal gjennomføre, gir dem flere anledninger til å formulere sine forklaringer på fenomenene. Oppgavene blir gradvis mer komplekse, og aktivitetene legger til rette for at elevene skal kunne styrke forståelsen av fenomenet.
  • Vurdering: Både elevene og læreren får flere muligheter underveis i aktiviteten til å vurder elevenes kompetanse i forhold til læringsmålene. Det kan gi læreren mulighet til å justere det planlagte opplegget i tråd med elevenes forutsetninger, og det kan gi elevene anledning til å vurdere egen kompetanse. 

Forkunnskaper: Elevene bør kjenne til hva lufttrykk er, og hvordan gasser oppfører seg. De bør kjenne til partikkelmodellen, kunne bruke den og kunne bruke sammenhengen mellom temperatur og energi.

I aktiviteten skal elevene argumentere faglig for sine valg, de må uttrykke seg muntlig, og de må lytte til andre elever.

Læringsmål for skoleturen med spøkelser

Eleven kan

  • forklare observasjoner/fenomener med egne ord
  • velge argumenter og begrunne valgene sine
  • begrunne hvorfor noen av argumentene er bedre enn andre
  • bruke fagspråk og vurdere om argumentasjonen støtter konklusjonen 

Forslag til framdrift:

  • Start med å fortelle/dramatisere historien ”Skoletur med spøkelser?”
  • Fortsett med en idémyldring der elevene skal forklare observasjonene/fenomenene med egne ord.
  • Del inn i grupper med 3-4 elever i hver gruppe.
  • Del ut oppgavearket (se forslag til oppgaver under) og forklar at elevene skal velge argumenter fra tabellen, diskutere disse og begrunne valgene sine. Læreren veileder gruppene til å fokusere på dialog og argumentasjon, ikke nødvendigvis «det rette svaret».
  • Læreren leder en klassediskusjon der elevene legger fram forklaringene sine og diskuterer med medelever når de er uenige.

Avslutt med en oppsummering av hva som kjennetegner god faglig argumentasjon og gode faglige forklaringer.

Historien: Skoletur med spøkelser?

Det var en uvanlig kald høstdag, både frost og snø dekket bakken. En klasse hadde reist på overnattingstur til ei hytte i skogen bak skolen. Da kvelden kom og de skulle de lage middag, oppdaget de at de verken hadde tatt med olje eller smør. Etter å ha lett litt rundt i kjøkkenskapene, var det eneste de fant en tom olivenoljeboks. Klassen bestemte seg for å droppe middagen. I stedet satte de seg ned foran peisen i stua for å spise snacks og for å fortelle spøkelseshistorier. Plutselig kom det et høyt skrik fra kjøkkenet. Alle stormet dit. Der fant de Oda, helt vettskremt! Men så, etter litt, begynte hun å le. Hun forklarte hva som hadde skjedd: Oda hadde oppdaget at det var litt iskald og veldig seig olivenolje i bunnen av boksen de trodde var tom. For å få ut oljen hadde hun varmet boksen på komfyren. Etter noen minutter hadde lokket skutt av boksen med et smell, slik at hun ble skikkelig skremt. En av guttene, Einar, tok en klut og løftet den varme boksen vekk fra kokeplata. Han satte korken tilbake på boksen, og alle gikk tilbake til stua for å fortsette med spøkelseshistoriene. Men så hørte de noen merkelige lyder fra kjøkkenet. Og nå var det ingen der inne… De så usikkert på hverandre og listet seg forsiktig inn på kjøkkenet. Oljeboksen så ut som om noen har trampet på den… Spøkte det på hytta? Einar forsøkte å roe ned de andre ved å si at han visste hva som hadde skjedd! Han husket noe fra naturfagtimen, og han kunne overbevise resten av gjengen om at det ikke var spøkelser på ferde.

 

Elevaktivitet 1: I tabellen under er det noen argumenter. Velg hvilke(t) argument(er) Einar kan bruke for å forklare hvorfor korken spratt av boksen. Gi hvert argument poeng etter følgende system: 0 = ikke relevant, 1 = litt relevant, 2 = veldig relevant i forhold til Einars forklaring. Hvis du er usikker eller ikke vet, skriv U.

 

Årsaken til at korken spratt av boksen varPoengFaglige begrunnelser for poenggivningen
Økt trykk inni boksen

 

 

Volumet til gassmolekylene i boksen økte

 

 

Hastigheten til gassmolekylene i boksen økte

 

 

Flere kollisjoner mellom gassmolekylene og korken

 

 

Varm luft stiger

 

 

Forskjell mellom trykket i boksen og lufttrykket utenfor

 

 

Boksen utvider seg når den varmes opp

 

 

 

Forklaringen vår på hvorfor korken spratt av:

 

 

 

Elevaktivitet 2: I tabellen under er det noen forklaringer på hvorfor boksen kollapset (imploderte). Velg hvilke(t) argument(er) Einar kunne ha brukt ved å rangere hvert argument fra 1 (mest relevant) til 6 (minst relevant). Hvis du er usikker eller ikke vet, skriv U.

Årsaken til at kanna kollapser av seg selv erRangeringFaglige begrunnelser for rangeringen
Kraft fra luften rundt

 

 

Det er ingen gassmolekyler i kanna

 

 

Antallet gassmolekyler i kanna minker

 

 

Volumet til gassmolekylene i kanna minker

 

 

Hastigheten til gassmolekylene avtar

 

 

Volumet til kanna blir mindre

 

 

 

Forklaringen vår på hvorfor boksen kollapset, er:

 

 

 

Elevaktivitet 3: Hva kunne ha skjedd hvis Einar ikke hadde satt korken tilbake på boksen da han tok den bort fra kokeplata?

Hvis ikke korken hadde vært på boksen…Faglige begrunnelser

ville formen på boksen ikke blitt forandret

 

 

 

ville formen på boksen øke, fordi flere molekyler ville komme inn i den

 

 

 

ville boksen uansett kollapset

 

 

 

 

Forklaringen vår på hva som kunne ha skjedd hvis Einar ikke hadde satt korken tilbake på boksen da han tok den bort fra kokeplata, er:

 

 

 

 

Elevaktivitet 4: I rute A er det en modell som illustrerer gassmolekylene i boksen da de fant den på kjøkkenet. Ta utgangspunkt i denne modellen.

I rute B skal dere tegne en modell for den kollapsede boksen, der både kannen og gassmolekyler er illustrert. I rute C skal dere tegne en modell for hva som ville skjedd med gassmolekylene og kanna hvis ikke Einar hadde satt på korken på da han fjernet den fra kokeplata.

 Gassmolekyler i kanne, illustrasjon

 

 

A

B

C

  

Vurdering

Elevene kan prøve sin egen forståelse gjennom ”sant- eller usant-oppgaver” ved for eksempel å svare på oppgaver læreren deler ut i begynnelsen av en undervisningsøkt. I stedet for å gjette bør elevene svare ”vet ikke” når de ikke kjenner svaret. Gjennom en slik prosess vil både læreren og elevene få innblikk i hvilke kunnskaper og forestillinger elevene har, og kan ta hensyn til dette i den videre gangen i undervisningsopplegget. 

I en slik aktivitet tar elevene stilling til utsagn om temaet. De kan arbeide alene, sammen to og to eller i mindre grupper før læreren tar opp problemstillingene i samlet klasse. Ved oppstart av temaet kan denne aktiviteten brukes for å kartlegge elevenes forkunnskaper. Underveis og til slutt kan den brukes som en oppsummering. Eksempler på utsagn knyttet til partikler og partikkelmodellen kan være: 

  1. Alle partiklene i jern er helt like (S)
  2. Alle partiklene i luft er helt like (U)
  3. Partiklene i vann i et glass er i bevegelse hele tiden (S)
  4. Det finnes mange forskjellige slags partikler (S)
  5. Partiklene er ikke i bevegelse i frossent vann – is (U)
  6. Partiklene i en stålbit er ikke i bevegelse (U)
  7. Partiklene i vanndamp og is er like store (S)
  8. Partikler kan ha forskjellige størrelser (S)
  9. Vi puster inn og ut partikler hver dag (S)
  10. Det er luft mellom partiklene i en gass (U)
  11. Vi spiser partikler hver dag (S)
  12. Partiklene i et glass saft er helt like (U)
  13. Det er helt tomt mellom partiklene i en gass (S)

 

Fant du det du lette etter?

0/250
0/250

Tusen takk for hjelpen!