Med hjälp av teoretisk bakgrund och svar på intervjuer kan jag nu ta mig an min frågeställning: ”På vilket sätt går det att integrera Naturkunskap med Idrott och hälsa i undervisning kring energibegreppet”? Det resulterade i en undervisningssekvens med sex övningar baserade på intervjuer, litteratur och kursplaner.
Undervisningssekvensen lades upp utifrån den konstruktivistiska modellen (Andersson och Bach 1995). Övningarna valdes och motiverades utifrån intervjuerna och teori kring lärande ur ett konstruktivistiskt förhållningssätt (Dimenäs, Sträng Haraldsson 1996; Areskoug och Eskilsson 2007) och Skolverkets former för integration (Skolverket 1994 b). Den första övningen handlar om att ta vara på elevernas vardagskunskap. Till övningen skapade jag en slags begreppskarta (Novak 1998) för att kunna strukturera upp undervisningen och presentera en helhetsbild. Eleverna i undersökningen saknade syfte med sin naturkunskapsundervisning och ville veta användningsområde. Jag tror att det är viktigt att både för mig som lärare och för eleverna att veta när man börjar på ett nytt område vart undervisningen är på väg och vad den ska leda till. Om man som lärare inte tänkt igenom uppgiften ordentligt är det svårt att svara eleverna och det tror jag leder till misstro och ointresse. Eleverna i flera undersökningar, (Lindahl 2003; Osborne & Collins 2001; Simons 2000), efterstävade diskussioner, variation och utmaningar. Därför är mina varierade övningar baserade på mycket diskussioner och praktiskt arbete (laborationer) som utmanar.
Min tanke var att skapa en undervisningssekvens kring en begreppskarta som grund för att strukturera undervisningen, se bilaga 4. Jag valde att fördjupa mig inom kemisk energi. Under kemisk energi ligger både näringslära, cellandning och fotosyntes. Alltså kan undervisningen gå från människokroppen till växterna, se bilaga 4. Även om delen människokroppen inte kommer förrän i Naturkunskap B anser jag att man kan utgå från den egna kroppen även i Naturkunskap A. Energibegreppet ligger under Naturkunskap A och det gör också ekologi och miljö. Därför menar jag att man kan slå ihop de tre delarna. Växterna är dock inget ämne inom Idrott och hälsa, så det
Förslag till övningar i undervisningen kring energibegreppet
För att kunna gå igenom begreppet energi bör eleverna redan kunna begrepp som arbete, kraft och effekt (Lenskjoer & Aagren, Nielsen 1999). Övningarna kan användas som repetition för ovanstående begrepp och/eller som en början till undervisning kring begreppet energi. Undervisningssekvensen kan fortlöpa under en termin som en temastudie kring begreppet energi.Övning 1: Brainstorming kring begreppet energi
Syfte: Elevernas vardagskunskap lockas fram, utmanas och diskuteras. Exempel på olika energiformer introduceras och eventuellt leds eleverna in på en viss energiform som till exempel kemisk energi vid undervisning av cellen. Koppla till kursmålet: ”ha kunskaper om energiomvandlingar och energiformer samt begreppet energikvalitet” (Skolverket 1994 a).
Utförande: Ordet energi kan stå skrivet i mitten på tavlan och elevernas förslag på vad energi är för någonting kan skrivas runt omkring. Varje förslag eleverna kommer med kan sedan skrivas in under en viss energiform och diskuteras.
Kommentarer: Lärarna i undersökningen tog upp betydelsen av att visa en helhet för eleverna. Läraren i Naturkunskap pratade om att börja med den kunskap som eleverna redan besitter när de kommer till gymnasiet. Om man böjar med att ta reda på vad eleverna tänker kring energibegreppet är det en bra start till vidare undervisning. På detta sätt inser eleverna hur stort energibegreppet är och vilka olika energiformer som finns. Eleverna får en helhet och kan sedan ledas in på valfri energiform för mer undervisning. Exempel på en begreppskarta finns i bilaga 5. Den visar alla olika energiformer och går sedan djupare in på kemisk energi eftersom det är den som finns lagrad i livsmedel och ger energi till våra celler. Man kan göra "mind- maps" eller begreppskartor på många olika sätt; andra exempel är att titta på energiflödena i samhället eller i vår kropp.
Övning 2: Film från en tävling i till exempel cykling
Syfte: Energibegreppet kopplas till den egna kroppen och idrotten. Fokus läggs på kinetisk (rörelse) energi respektive potentiell (läges) energi och begrepp som kraft, arbete och effekt. Koppla till kursmålen ”ha kunskaper om energiomvandlingar och energiformer samt begreppet energikvalitet” och ”kunna beskriva några vardagliga tillämpningar med hjälp av fysikaliska begrepp” (Skolverket 1994 a).
Utförande: Låt eleverna titta på en film från Tour de France eller någon annan tävling med en tydlig koppling till energi, kraft, arbete och effekt. Cyklisten som cyklar upp och ner för bergsmassiv visar ett exempel på användandet av energiomvandlingar från lägesenergi till rörelseenergi. Gå igenom krafter, arbete, effekt och så småningom även kinetisk respektive potentiell energi. Titta, visa och rita ut krafter. Låt eleverna själva lista ut när cyklisten har kinetisk respektive potentiell energi.
Kommentarer: Läraren i Naturkunskap pratade om att eleverna tyckte det var roligare, blev mer engagerade och jobbade hårdare när han kopplade undervisningen till idrotten. Läraren i Idrott och hälsa såg många beröringspunkter med att integrera sitt ämne med Naturkunskap, bland annat undervisningen kring kroppens funktion. Eleverna ansåg att Idrott och hälsa var roligare och lättare, eftersom de kunde relatera undervisningen till sig själva. I naturkunskapen saknade de användningsområde. Eleverna såg därför en fördel med att integrera naturkunskapen med idrott eftersom undervisningen då relaterades till den egna kroppen och deras intresse. Det blev lättare och också roligare. Läraren i idrott och hälsa undervisade inte mycket om cellen, energi och kraft på sina lektioner, eftersom han visste att naturkunskapen tog upp de begreppen. Istället för att använda sig av föremål som är obekanta för eleverna i undervisning kring begrepp som kraft, arbete och effekt kan man koppla det till den egna kroppen och idrott. I denna övning tar man till vara elevernas intresse vid undervisning av annars kanske svåra och abstrakta begrepp. Om man vill gå in djupare på energiomvandlingar, kraft, arbete och effekt kan man börja räkna på begreppen för titta på hur prestationen inom en idrott förändras beroende på hoppstil
Övning 3: Egen uppgift för att upptäcka olika energiformer
Syfte: Elevernas problemlösning utvecklas och kopplas till intresse/framtidsplaner. Koppla till kursmålen ”ha kunskaper om energiomvandlingar och energiformer samt begreppet energikvalitet” och ”kunna beskriva några vardagliga tillämpningar med hjälp av fysikaliska begrepp” (Skolverket 1994 a).
Material: Exempelvis bollar, klubbor, trappor, tidtagarur, pulsmätare, diagram, bilder, livsmedel
Utförande: Eleverna får själva hitta på, beskriva och redovisa ett sätt som visar på en energiomvandling inom idrotten. Till exempel en löpning fram till en boll som skjuts i mål, en löpning upp och ner i en trappa eller ett höjdhopp.
Kommentarer: Läraren i Naturkunskap berättade om att han försökte få eleverna att jobba självständigt och problematisera. Han försökte lägga undervisningen på en individnivå och koppla den till intresse och framtidsplaner för att få eleverna mer engagerade. Eleverna ansåg att grupparbetet i fysikundervisningen, då de själva fick välja en valfri idrott för att titta på dess miljöpåverkningar, var intressant och roligt.
Övning 4: Träningsdagbok
Syfte: Eleverna får reflektera över matintag och träning. Titta på samband mellan energi och prestationsförmåga. Koppla till kursmålen ”ha kunskap om och erfarenhet av fysiologiska och psykologiska effekter av olika former av träning” samt ”kunna beskriva några vardagliga tillämpningar med hjälp av fysikaliska begrepp” (Skolverket 1994 a).
Utförande: Eleverna skriver en träningsdagbok under fyra till sju dagar (helst en helgdag ska finnas med för jämförelse). I dagboken ska varje matintag redovisas (så noggrant som möjligt, helst väga maten) och också vad de har tränat (ev. även andra aktiviteter som att titta på tv, läsa mm) skall skrivas ned. Den insamlade data ska eleverna sedan skriva in i ett program på datorn till exempel i Dietcoach (192.121.104.146) eller Kostkoll (kostkoll.se). Till följd av programmet får eleverna en tydlig bild av hur mycket energi varje aktivitet kräver och de får en uppfattning om hur näringsmässigt bra de äter. Eleverna skriver sedan en inlämningsrapport där de redovisar sin matdagbok, resultaten i näringsprogrammen och förändringar som de vill göra för att eventuellt uppnå en hälsosammare tillvaro. De kan även redovisa något intressant, som är värt att diskutera, från deras rapport för klassen. Här kan eleverna ta hjälp av litteratur från både nätet (uppladdningen.se), artiklar och böcker.
Kommentarer: I delen om organisk kemi försökte läraren i Naturkunskap titta på hälsoaspekten med vitaminer, fett och så vidare men han erkände att näringsläran kunde integreras ännu bättre med Naturkunskap. Eleverna tog upp nyttoeffekten av att de fick lära sig om att äta och träna rätt. En elev menade följande om att integrera ämnena: ”man satsar alltid på att bli bättre i sin idrott, så […] det hade varit en fördel”. Läraren i Idrott och hälsa menade att en teoridel, som gav svar på varför man ska ägna sig åt fysisk aktivitet, kunde skapa och främst upprätthålla ett intresse för Idrott och hälsa. Han undervisade dock bara lite om kost och hur man skulle äta och leva för att prestera bra, samtidigt som han menade att eleverna fick mycket information från massmedia. Därför är det viktigt att diskutera dieter och andra kostrådgivningar som det spekuleras om i media, för att reda ut vissa missförstånd.
Övning 5: Konditionstest på Ergonomicykel
Syfte: Energibegreppet kopplas till cellen och kroppens funktion i arbete. Lägg vikt vid förståelsen av enheter som Newton och Watt. Koppla till kursmålen ”ha kunskap om hur den egna kroppen fungerar i arbete och vila”, ”ha kunskap om och erfarenhet av fysiologiska och psykologiska effekter av olika former av träning” samt ”kunna beskriva några vardagliga tillämpningar med hjälp av fysikaliska begrepp” (Skolverket 1994 a).
Material: Konditionscykel, en automatisk pulsmätare eller ett stoppur, en personvåg och ev. en metronom
Utförande:
• Försökspersonen intervjuas, en testblankett fylls i och arbetsbelastningen väljs utifrån kön, ålder och träningsnivå. Sadel och styre justeras efter personens längd.
• Pendeln nollställs, metronom startas och utgångsbelastningen ställs in med hänseende till svaren på intervjun.
• Långtidsklockan startas när försökspersonen kommit in i rätt takt med den inställda arbetsbelastningen. Med klockan mäts hela arbetsprovet, cirka 6 minuter.
• Under testet ska takt, puls och belastning kontrolleras. Pulsen mäts varje minut tills dess att den stabiliseras efter 5-6 min (steady state).
• Beräkningar på arbetspuls, maximal syreupptagning, ålderskorrektionsfaktor och testvärde finns att hitta i tabeller (Andersson, Forsberg, Malmgren 1999) .
Kommentarer: Läraren i Idrott och hälsa menade att visa på betydelsen av fysisk aktivitet, kunde skapa och upprätthålla ett intresse. Eleverna tyckte att laborationerna ofta kändes svåra och tagna ur sitt sammanhang och ville att undervisningen mer skulle kopplas till hur kroppen påverkas i olika sammanhang. Läraren i Naturkunskap tyckte att fysiologin kunde integreras bättre med Idrott och hälsa. Istället för att börja undervisa om cellens byggnad och funktion, som något lösryckt från kroppen, menar jag att det är roligare och mer greppbart att sätta eleverna på en cykel och börja diskutera cellen och kondition utifrån dem själva.
Övning 6: Mätning av kroppens energiomsättning/kroppens effekt (Areskoug 2005)
Syfte: Energibegreppet kopplas till cellen och kroppens funktion i vila. Koppla till kursmålen ”ha kunskap om hur den egna kroppen fungerar i arbete och vila”, ”kunna beskriva några vardagliga tillämpningar med hjälp av fysikaliska begrepp” (Skolverket 1994 a). Idén i experimentet är att sammankoppla en 60 W glödlampa med försökspersonens okända viloeffekt.
Material: Mätinstrument för koldioxid, temperatur, relativ fuktighet och syre. En klimatkammare med ett hål i taket för en kabel med ett 220 V uttag. En bordsfläkt att lufta ur kammaren med mellan mätningarna och ett kollegieblock för att vifta inne i kammaren med. En lamphållare, monterad på träplatta, med en 60W -lampa som ansluts i kammaren. En dator med datainsamlings- och analysprogram att koppla instrumenten till (Areskoug 2005).
Utförande: Försökspersonen bör vara lättklädd och sitta stilla, vänd med ryggen eller sidan mot mätinstrumenten. Kammaren stängs så fort försökspersonen har klivit in och mätningarna startas.
• Mätserien på datorn avslutas efter 5 minuter och studeras som en funktion av tid.
Kroppens effekt beräknas genom att studera temperaturökningen.
• Kammaren luftas ur noggrant så att temperaturen kommer ner till samma nivå som vid början av experimentet.
• 60 W -lampan sätts in och tänds, dörren stängs och en ny temperaturmätserie genomförs.
Eleverna får fram fyra grafer som vardera visar temperatur, relativ fuktighet, syrehalt och koldioxidhalt som funktion av tiden. (Areskoug 2005 s. 5)
Kommentarer: Eleverna eftersträvade koppling till kroppens funktion. En tjej sade att när undervisningen kopplades till henne själv eller till den egna kroppen blev det mer intressant och också lättare. Läraren i Naturkunskap berättade att energin i miljön
Sammanfattning av de sex övningarna
Undervisningen börjar med övning 1 där elevernas vardagskunskap och olika energiformer introduceras. Följande kursmål tas upp ”ha kunskaper om energiomvandlingar och energiformer samt begreppet energikvalitet” (Skolverket 1994 a). När eleverna har fått klart för sig hur stort energibegreppet är och hur många former det finns kan det kopplas till idrotten i övning 2. Övning 2 bygger på kursmålen ”ha kunskaper om energiomvandlingar och energiformer samt begreppet energikvalitet” samt ”kunna beskriva några vardagliga tillämpningar med hjälp av fysikaliska begrepp” (Skolverket 1994 a). I denna övning kan begrepp som energiomvandling, kraft, arbete och effekt dyka upp. I övning 3 är det dags för eleverna att själva komma på en energiomvandling. Efter övning 3 skall eleverna ”ha kunskaper om energiomvandlingar och energiformer samt begreppet energikvalitet” och ”kunna beskriva några vardagliga tillämpningar med hjälp av fysikaliska begrepp” (Skolverket 1994 a).
I övning 4 kopplas energin till maten och näringslära. Övningen bygger på kursmålen ”ha kunskap om och erfarenhet av fysiologiska och psykologiska effekter av olika former av träning” samt ”kunna beskriva några vardagliga tillämpningar med hjälp av fysikaliska begrepp” (Skolverket 1994 a). Eleverna får reflektera över energiintag, energiomvandling och träning. I övning 5 testas eleverna fysiskt med ett konditionstest. De får reflektera över kondition och förbränning i cellen. Följande kursmål tas upp ”ha kunskap om hur den egna kroppen fungerar i arbete och vila”, ”ha kunskap om och erfarenhet av fysiologiska och psykologiska effekter av olika former av träning” samt ”kunna beskriva några vardagliga tillämpningar med hjälp av fysikaliska begrepp” (Skolverket 1994 a). För att kunna beräkna testvärden behöver eleverna vara förtrogna med enheter som Newton och Watt. I övning 6 får eleverna jämföra träning med vila. Begrepp som metabolism, energiförbrukning och miljöpåverkan kan diskuteras. Efter övning 6 skall eleverna ”ha kunskap om hur den egna kroppen fungerar i arbete och vila” samt ”kunna beskriva några vardagliga tillämpningar med hjälp av fysikaliska begrepp” (Skolverket 1994 a).