Distribution af vand
Dette tema handler om distribution af vand, og består af en serie af undervisningsforløb til matematik og fysik der henvender sig til alle klassetrin fra 7. klasse til 3.g. Alle forløbene afvikles i forbindelse med et besøg ved BeScience: Afrika i Bjerringbro, der fysisk er placeret ved Bjerringbro Gymnasium.
De overordnede tanker bag hele projektet BeScience: Afrika i Bjerringbro og de udviklede undervisningsmaterialer findes på siden BeScience: Afrika i Bjerringbro.
The Water Supply Challenge er et spændende, prisvindende spil, der oprindeligt er designet af Thames Water og videreudviklet af Anglian Water, begge vandselskaber i London UK. I spillet udfordres eleverne til at designe, bygge og idriftsætte et vandforsyningsnetværk.
The Water Supply Challenge simulerer et virkeligt ingeniørprojekt. Eleverne arbejder i teams med at planlægge, købe materialer, konstruere og cirkulere vand gennem et vandforsyningsnet. De træffer beslutninger om valg af rute, kundebehov og omkostninger for at kunne levere vand til deres kunder.
BeScience: Afrika i Bjerringbro har gennem firmaet EcoStyle, der forhandler spillet eksklusivt i UK, fået lov til at importere spillet til Danmark. Vi har også fået mulighed for at designe egne spilleplader og sammen med EcoStyle har vi udviklet spillet, så det passer ind i rammerne af vores projekt. Det betyder at de udfordringer eleverne møder enten udspiller sig lokalt i Bjerringbro (for udskolingen) eller i Tanzania, Afrika (for ungdomsuddannelser). Udfordringerne eleverne skal løse, er tilpasset det enkelte klassetrin, sådan at kompleksiteten i udfordringerne stiger med klassetrinnet.
Vanddistribution er relevant og spændende for eleverne at arbejde med i sammenhæng med vandprojekter i Afrika. Det er et helt centralt element i vandløsninger, og det kobler dermed undervisningen til verden udenfor skolen, og viser eleverne eksempler på, hvordan de med deres matematiske og naturvidenskabelige viden kan bidrage til at løse reelle problemer i verden.
Eleverne vil opleve, hvordan deres matematiske kompetencer kan bruges i en kompleks situation, hvor de både skal forholde sig til geometriske udfordringer samtidig med at de skal holde styr på indkøb af forskellige komponenter. I fysik vil eleverne opleve hvordan deres viden om vand og vandforsyningsanlæg bringes i spil, når der skal distribueres rent drikkevand vand til et større område.
Progressionsplan
Under temaet Distribution af vand er der udarbejdet flere forskellige forløb. Herunder følger progressionsplanen for forløbene.
| Klassetrin/Niveau | Centrale begreber | Delerkendelser | Eksempler på spørgsmål |
|---|---|---|---|
| 7. klasse | Vandledning Vandforsyning Forbrugere Planlægning og design. |
Grundlæggende byplanlægning er nødvendig for en effektiv vandforsyning. Vandforsyningssystemer indeholder forskellige komponenter såsom korte og lange vandrør, lige samlestykker, T-samlinger og 90 grader samlinger. Et velformet vandforsyningssystem sikrer levering af vand til alle forbrugere. Terræn og forhindringer kan påvirke design og placering af en vandforsyning. Optimeret design af vandforsyning kan reducere antallet af nødvendige komponenter. |
Hvordan sørger vi for, at alle forbrugere får vand? Hvilke komponenter har vi brug for at fuldføre vores design? Hvilke områder er de mest kritiske at sikre vandforsyning til? Hvordan kan vi minimere brugen af komponenter? |
| 8. klasse | Som 7. klasse Forhindringer (f.eks. fredede områder) Tilpasninger af design. |
Som 7. klasse Designændringer i vandforsyningssystemer kan være nødvendige baseret på ny information. |
Hvordan påvirker en ændring i designet vores tidligere plan? Hvordan kan vi bedst tilpasse vores vandforsyning til forhindringer som fx fredning af områder? |
| 9. klasse | Som 8. klasse Prisoverslag |
Som 8. klasse Økonomiske principper spiller en afgørende rolle i byplanlægning Design af vandforsyningssystemer kan optimeres for at opnå økonomisk fordelagtige løsninger. |
Hvordan kan vi sørge for, at vores design er så omkostningseffektivt som muligt? Hvilke dele af vores design kan vi ændre for at spare penge? |
| A/B/C niveau (1.g – 3.g) | Planlægning og design af vandforsyningssystemer Dokumentation og rapportering. |
Dokumentation og præsentation af designprocessen og beslutninger er essentielle trin i ingeniørarbejde Eksterne faktorer, kan have direkte indflydelse på gennemførelsen af et projekt. |
Hvilke specifikke udfordringer kan du forudse ved at designe et vandforsyningssystem i Afrika sammenlignet med Bjerringbro? Hvordan sikrer du, at dit design er så effektivt som muligt, samtidig med at du overholder givne ressourcer og begrænsninger? |
Tabel 1: Progressionsplan for temaet Distribution af vand
Forudsætninger og faglige mål
Alle de udviklede forløb tager udgangspunkt i de faglige mål for grundskolen eller fagbekendtgørelser for ungdomsuddannelserne. Dette skulle gerne bidrage til, at det både er spændende og interessant for eleverne, samtidigt med at lærerne oplever, at de får dækket fagligt stof som eleverne under alle omstændigheder skal igennem, når man arbejder med forløb ved BeScience: Afrika i Bjerringbro.
Forudsætninger og faglige mål for 7. klasse – 9.klasse
Forudsætninger
For at kunne gennemføre disse forløb, forventes det, at eleverne i rimeligt omfang opfylder trinmålene for 6. klassetrin i Natur/Teknologi/kemi – se Tabel 2, samt relevante trinmål for 6. klassetrin i Matematik – se Tabel 3.
| Kompetenceområde | Kompetencemål | Arbejdet med målet på trinnet |
|---|---|---|
| Undersøgelse | Eleven kan designe undersøgelser på baggrund af begyndende hypotesedannelse. | Eleverne udfører undersøgelser med udgangspunkt i faglige begreber, bl.a. til efterprøvning af faglige hypoteser. I simplere tilfælde designer eleverne selv naturfaglige undersøgelser med fokus på at gøre disse kontrollerede, systematiske og pålidelige. |
| Modellering | Eleven kan designe enkle modeller. | Eleverne arbejder med større fokus på selv at repræsentere fænomener og sammenhænge. I forlængelse af dette lærer eleverne at skelne mellem model og virkelighed. Eleverne konstruerer tillige konkrete modeller som bud på løsning af udfordringer med naturfagligt indhold. |
| Perspektivering | Eleven kan perspektivere naturfaget til omverdenen og aktuelle hændelser. | Der er stigende fokus på det samfundsmæssige niveau og på, at eleverne lærer at bruge naturfag som et afsæt for informeret stillingtagen til spørgsmål om interessesammensætninger, bæredygtighed, teknologianvendelse m.m. |
| Kommunikation | Eleven kan kommunikere om natur og teknologi. | Eleverne arbejder med formidling i tale og skrift. De lærer tillige at formulere naturfaglige forklaringer samt at diskutere og argumentere med inddragelse af naturfaglig viden. |
Tabel 2: Forventede forudsætninger i Natur/Teknologi for at kunne gennemføre forløb om Distribution af vand i 7.klasse – 9. klasse
| Kompetenceområde | Kompetencemål | Færdigheds- og vidensområder og -mål |
|---|---|---|
| Matematiske kompetencer | Eleven kan handle med overblik i sammensatte situationer med matematik | Eleven har viden om og kan anvende forskellige strategier til matematisk problemløsning. Eleven har viden om og kan anvende enkle matematiske modeller. |
Tabel 3: Forventede forudsætninger i Matematik for at kunne gennemføre forløb om Distribution af vand i 7.klasse – 9. klasse
Fællesfaglige fokusområder
Forløbet kan bruges som en del af et større forløb med et eller flere af nedenstående fællesfaglige fokusområder:
– Drikkevandsforsyning for fremtidige generationer
– Teknologiens betydning for menneskers sundhed og levevilkår.
Faglige mål
I det følgende findes en oversigt over de faglige mål i hhv. Fysik/Kemi og Matematik, der kan bringes i spil ved gennemførelse af et forløb om Distribution af vand i 7. klasse – 9. klasse, se Tabel 4 og Tabel 5.
Fysik/kemi
| Kompetenceområde | Kompetencemål | Arbejdet med målet på trinnet |
|---|---|---|
| Undersøgelse | Eleven kan designe, gennemføre og evaluere undersøgelser i fysik/kemi. | Eleven kan formulere og undersøge en afgrænset problemstilling med naturfagligt indhold. Eleven har viden om vandets kredsløb. |
| Modellering | Eleven kan anvende og vurdere modeller i fysik/kemi. | Eleven kan anvende og vurdere modeller til forklaring af fænomener og problemstillinger i naturfag. Eleven kan med modeller forklare funktioner og sammenhænge på tekniske anlæg. Eleven har viden om forsyningsanlæg. |
| Perspektivering | Eleven kan perspektivere fysik/kemi til omverdenen og relatere indholdet i faget til udvikling af naturvidenskabelige erkendelse. | Eleven kan beskrive naturfaglige problemstillinger i den nære omverden. Eleven kan forklare sammenhængene mellem naturfag og samfundsmæssige problemstillinger og udviklingsmuligheder. |
| Kommunikation | Eleven kan kommunikere om naturfaglige forhold med fysik/kemi. | Eleven kan formulere en påstand og argumentere for den på et naturfagligt grundlag. |
Tabel 4: Relevante faglige mål der kan komme i spil i Fysik/Kemi ved arbejdet med forløb om Distribution af vand i 7. klasse – 9. klasse
Matematik
| Kompetenceområde | Kompetencemål | Færdigheds- og vidensområder og -mål |
|---|---|---|
| Matematiske kompetencer | Eleven kan handle med dømmekraft i komplekse situationer med matematik. | Eleven kan planlægge og gennemføre problemløsningsprocesser. |
| Tal og algebra | Eleven kan anvende reelle tal og algebraiske udtryk i matematiske undersøgelser. | Eleven kan anvende decimaltal. Eleven kan udføre sammensatte beregninger med rationale tal. |
| Geometri og måling | Eleven kan forklare geometriske sammenhænge og beregne mål. | Eleven kan undersøge sammenhænge mellem længdeforhold. Eleven kan undersøge todimensionelle gengivelser af objekter i omverdenen. |
Tabel 5: Relevante faglige mål der kan komme i spil i Matematik ved arbejdet med forløb om Distribution af vand i 7. klasse – 9. klasse
Forudsætninger og faglige mål for 1.g – 3.g
Forudsætninger
For at kunne gennemføre disse forløb, forventes det, at eleverne i rimeligt omfang opfylder trinmålene for 9. klassetrin i Fysik/Kemi – se Tabel 6, samt de tilsvarende trinmål for 9. klassetrin i Matematik – se Tabel 7.
| Kompetenceområde | Kompetencemål | Arbejdet med målet på trinnet |
|---|---|---|
| Undersøgelse | Eleven kan designe, gennemføre og evaluere undersøgelser i fysik/kemi. | Eleverne udfører undersøgelser med udgangspunkt i faglige begreber, bl.a. til efterprøvning af faglige hypoteser. I simplere tilfælde designer eleverne selv naturfaglige undersøgelser med fokus på at gøre disse kontrollerede, systematiske og pålidelige. |
| Modellering | Eleven kan anvende og vurdere modeller i fysik/kemi. | Eleverne arbejder med større fokus på selv at repræsentere fænomener og sammenhænge. I forlængelse af dette lærer eleverne at skelne mellem model og virkelighed. Eleverne konstruerer tillige konkrete modeller som bud på løsning af udfordringer med naturfagligt indhold. |
| Perspektivering | Eleven kan perspektivere fysik/kemi til omverdenen og relatere indholdet i faget til udvikling af naturvidenskabelig erkendelse. | Der er stigende fokus på det samfundsmæssige niveau og på, at eleverne lærer at bruge naturfag som et afsæt for informeret stillingtagen til spørgsmål om interessemodsætninger, bæredygtighed, teknologianvendelse m.m. |
| Kommunikation | Eleven kan kommunikere om naturfaglige forhold med fysik/kemi. | Eleverne arbejder med formidling i tale og skrift. De lærer tillige at formulere naturfaglige forklaringer samt at diskutere og argumentere med inddragelse af naturfaglig viden. |
Tabel 6: Forventede forudsætninger i Fysik/Kemi for at kunne gennemføre forløb om Distribution af vand i 1.g – 3. g
| Kompetenceområde | Kompetencemål | Færdigheds- og vidensområder og -mål |
|---|---|---|
| Matematiske kompetencer | Eleven kan handle med dømmekraft i komplekse situationer med matematik. | Eleven kan vurdere og har viden om problemløsningsprocesser. Eleven kan kommunikere mundtligt og skriftligt om matematik på forskellige niveauer af faglig præcision og har viden om afsender- og modtagerforhold i faglig kommunikation. |
| Tal og algebra | Eleven kan anvende reelle tal og algebraiske udtryk i matematiske undersøgelser. | Eleven kan anvende reelle tal. Eleven har viden om regler for regning med reelle tal. |
| Geometri og måling | Eleven kan forklare geometriske sammenhænge og beregne mål. | Eleven kan forklare sammenhænge mellem sidelængder og vinkler i retvinklede trekanter og har viden om den pythagoræiske læresætning og trigonometri knyttet til retvinklede trekanter. Eleven kan fremstille præcise tegninger ud fra givne betingelser og har viden om metoder til at fremstille præcise tegninger, herunder med digitale værktøjer. Eleven kan bestemme afstande med beregning og har viden om metoder til afstandsbestemmelse. |
Tabel 7: Forventede forudsætninger i Matematik for at kunne gennemføre forløb om Distribution af vand i 1.g – 3. g
Faglige mål
I det følgende findes en oversigt over de faglige mål i hhv. Fysik og Matematik, der kan bringes i spil ved gennemførelse af et forløb om Distribution af vand i 1. g – 3. g.
Fysik
Faglige mål
Eleverne skal:
– kende og kunne anvende enkle modeller, som kvalitativt eller kvantitativt kan forklare forskellige fysiske fænomener eller kan føre til løsninger af problemstillinger, hvor faglige begreber og metoder anvendes
– kunne beskrive og udføre enkle kvalitative og kvantitative fysiske eksperimenter, herunder opstille og teste enkle hypoteser
– kunne behandle problemstillinger i samspil med andre fag.
Supplerende stof
Det supplerende stof skal inddrage hverdagsorienterede, samfundsrelevante problemstillinger, herunder aspekter af bæredygtig udvikling.
Matematik
Faglige mål
Eleverne skal kunne:
– operere med tal og repræsentationer af tal samt kritisk vurdere resultater af sådanne operationer
– håndtere formler, kunne opstille og redegøre for symbolholdige beskrivelser af variabelsammenhænge og kunne anvende symbolholdigt sprog til at løse problemer med matematisk indhold
– opstille plangeometriske modeller og løse plangeometriske problemer baseret på en analytisk beskrivelse af geometriske figurer i et koordinatsystem samt udnytte dette til at svare på teoretiske og praktiske spørgsmål
– anvende matematiske værktøjsprogrammer til eksperimenter og begrebsudvikling samt symbolbehandling og problemløsning
– demonstrere viden om matematikanvendelse inden for udvalgte områder, herunder viden om anvendelse i behandling af en mere kompleks problemstilling.
Kernestof
– overslagsregning, regningsarternes hierarki, simpel symbolmanipulation, ligningsløsning med algebraiske og grafiske metoder, tilnærmet og eksakt værdi samt absolut værdi.
Tværfagligt samarbejde
Forløbet kan fx bruges i NV eller Fysik som en del af forløb om rent drikkevand, hvor matematik naturligt kan inddrages som værktøjsfag.
Desuden vil forløbet naturligt bidrage til arbejdet med eleverne karrierelæring, da forløbet har udgangspunkt i et virkeligt ingeniørprojekt.
Referencer
Børne- og Undervisningsministeriet. (2017). Læreplan Fysik C – stx 2017 (pdf). Hentet fra uvm.dk: https://www.uvm.dk/-/media/filer/uvm/gym-laereplaner-2017/stx/fysik-c-stx-august-2017-ua.pdf
Børne- og Undervisningsministeriet. (2017). Læreplan Matematik B – stx 2017 (pdf). Hentet fra uvm.dk: https://www.uvm.dk/-/media/filer/uvm/gym-laereplaner-2017/stx/matematik-b-stx-august-2017-ua.pdf
Børne- og Undervisningsministeriet. (2019). Fysik/kemi – Fælles Mål. Hentet fra emu.dk: https://emu.dk/sites/default/files/2020-09/GSK_FællesMål_Fysikkemi.pdf
Børne- og Undervisningsministeriet. (2019). Natur/teknologi – Fælles Mål. https://emu.dk/sites/default/files/2020-09/GSK_FællesMål_Naturteknologi.pdf
Børne- og Undervisningsministeriet. (2019). Matematik – Fælles Mål. Hentet fra https://emu.dk/sites/default/files/2020-09/GSK_FællesMål_Matematik.pdf
