Værobservasjoner og værvarsler i feltarbeid i Geofag

Denne lille artikkelen viser hvordan værvarslingsdelen av hovedområdet Geoforskning i Geofag kan inkluderes i forarbeidet, gjennomføringen og etterarbeidet til undersøkende (inquiry-based) feltarbeid, og bidra til den helhetlige kunnskapen om skolens geotop. Erfaringene fra feltarbeidet brukes videre i teoretisk undervisning om vær, værvarsling og klima.

Geofag plasserer seg i skolenGeofag er programfag i Studiespesialiserende utdanningsprogram. Geofag omfatter geologi, fastjordsfysikk, meteorologi, hydrologi, oceanografi. Geofag kom inn, sammen med Teknologi og forskningslære (ToF), som nytt realfag i VG2 og VG3 med Kunnskapsløftet i 2006. Feltarbeid er sentralt i hovedområdet Geoforskning i læreplanen for Geofag. 

Geofag (2006) (og ToF) måtte konkurrere med de gamle realfagene Fysikk, Kjemi og Biologi om å få innpass ved landets videregående skoler. En viktig forutsetning var at skolene hadde kompetente lærere. Skolene hadde lenge hatt Geografi som fag, og hadde derfor gode geografilærere. Under utviklingen av Geofag mente læreplangruppen og Utdanningsdirektoratet at skolenes geografilærere, fortrinnsvis naturgeografer, også kunne bli geofaglærere. Det finnes dessuten andre realfagslærere med geofaglig bakgrunn i skolen som kunne bli geofaglærere. En annen viktig forutsetning var at minst en av skolens kompetente lærere var så entusiastisk for geofag at de klarte å overbevise rektor om at geofag var noe å satse på. En tredje forutsetning var rekruttering av nok elever. Geografi ble med Kunnskapsløftet flyttet ned fra VG2 til VG1. Her møter elvene flere geofaglige emner, og dette er en solid mulighet for å selge inn Geofag før elevene skal velge programfag i VG2. De gamle realfagene holder fortsatt stand. Skoleåret 2011-12 hadde Geofag til sammen 1.604 elever, mens for eksempel Biologi, som også er et feltfag, hadde 10.603 elever (Udir., 2012).

Skolene kan tilby tre læreplaner: Geofag X (3 timer), Geofag 1 (5 timer), Geofag 2 (5 timer). Læreplanen forutsetter ikke at elevene har Geofag X eller 1 før de begynner på Geofag 2. I rammen vises beskrivelsen av hovedområdet Geoforskning i Geofag 2 som foreskriver feltarbeid.

Feltarbeid med vær, værvarsling og klima

Feltarbeid er en viktig kilde til kunnskapsutvikling og teoribygging i alle akademiske geofag – i likhet med for eksempel de biologiske. Derfor kunne feltarbeid, tross metodefriheten i Kunnskapsløftet, skrives inn i læreplanen. Feltarbeid er også en anerkjent pedagogisk metode i naturgeografi og geologi: 

”Nærområdet har et stort potensiale for elevenes læring: gjennom autentisitet, muligheter for variert tekstpraksis og transformasjon av sanseerfaring og tekstlige ressurser til meningsfulle tekster. Dette potensiale krever imidlertid et eksplisitt fokus på elevenes skaping av tekster. ”(Knain og Prestvik, 2006)

Feltarbeid er altså, under visse forutsetninger, en viktig læringsarena som supplerer arbeidet i klasserommet og gir variasjon i undervisningen. Feltarbeid bidrar dessuten i stor grad til å utvikle de grunnleggende ferdighetene (uttrykke seg muntlig og skriftlig, lese, regne, bruke digitale verktøy).

”Det er avgjørende at utvikling av grunnleggende ferdigheter ikke overlates til fagene norsk og matematikk. Arbeid med grunnleggende ferdigheter krever lærere som kan knytte god faglig innsikt sammen med bevisste arbeidsprosesser for å utvikle grunnleggende ferdigheter.” (Knain og Prestvik, 2006)

Nettopp en slik geofaglig kontekst er foreskrevet i læreplanen for Geofag (2006).

Feltarbeid kan gjennomføres på flere måter, der to ytterpunkter er «en lærerstyrt tur der lærere viser og forteller eleven om det de ser (ekskursjon), eller … en elevstyrt tur der elevene selv planlegger og gjennomfører feltarbeid» (Frøyland, 2010). Feltarbeidet som omtales her, er i stor grad elevstyrt, men med læreren som en nærværende veileder. Det tilrettelegges så det blir god forberedelse til teoretisk undervisning om vær, værvarsling og klima.

Både historisk og i moderne tid er nøyaktige værobservasjoner, utført til samme tid, flest mulig steder, over størst mulig område, grunnlag for å lage en analyse av værsituasjonen på bakken og oppover i troposfæren. Analysen er grunnlaget for å utarbeide prognoser for værutviklingen 10 dager fremover. I våre dager gjøres grovarbeidet av enorme datamaskiner. De maskinbaserte prognosene er meteorologenes grunnlag for å utarbeide de lokale værvarslene som presenteres i radio, TV og nettet, for eksempel yr.no (n.d.). 

Elevenes meteorologiske utfordring i feltarbeidKan vi stole på meteorologenes langtids og korttids værvarsler for geotopen? 

Hva slags forarbeid, observasjoner og etterarbeid må gjøres for å besvare spørsmålet? Denne artikkelen baseres på erfaringer fra et videreutdanningskurs for geofaglærerere og deres utprøving på egen skole. Kurset er et samarbeid mellom Naturfagsenteret og Institutt for geofag, UiO. Samme mal er dessuten brukt over mange år i allmenn-, grunnskole- og geofaglærerutdanning (PPU) ved HiOA og UiB, samt bachelorstudiet Idrett Helse Friluftsliv HiOA. Elevene bruker værvarsler fra yr.no som er utarbeidet for ”folk flest” i et samarbeid mellom NRK og Meteorologisk Institutt. Det gis datamaskinbaserte varsler for 700.000 steder i Norge og 8 millioner i hele verden, så det burde finnes varsler for enhver geotop. Dessuten har yr.no tekstvarsler, analysekart og prognosekart utviklet av statsmeteorologene som er kjent fra NRK. yr.no har også satellittbilder, værradar plott, klimastatistikk, ”Spør Meteorologen”, ”Meteorologiskole” og mye mer til bruk i for- og etterarbeidet. 

Forarbeidet

Ved undersøkende feltarbeid i geotopen arbeider elevene vanligvis i grupper. Gruppene diskuterer hva slags forarbeid, observasjoner og etterarbeid som må gjøres for å besvare utfordringen. Siden vær og værvarsling er et relativt ukjent felt for de aller fleste, trengs det solid veiledning under forarbeidet for å bli godt kjent på yr.no og finne relevante opplysninger. 

Fra en værrapport: Værutviklingen over tre dager vist ved satellittbilde og værkart fra yr.no. H høytrykk, L lavtrykk, blå linje kaldfront, rød linje varmfront, lilla linje okkludert front, sort linje isobar,
F fallende trykk, S stigende trykk. Fra en værrapport: Værutviklingen over tre dager vist ved satellittbilde og værkart fra yr.no. H høytrykk, L lavtrykk, blå linje kaldfront, rød linje varmfront, lilla linje okkludert front, sort linje isobar, F fallende trykk, S stigende trykk.

En uke før feltdagen laster elevene ned langtidsvarselet for geotopen (figur 1). De påfølgende dagene laster de ned satellittbilder og værkart for å lage en presentasjon av utviklingen av værsystemene (se ”Fra en værrapport”), for eksempel lavtrykksområder (sykloner) med tilhørende fronter. Klimaet i Norge preges sterkt av at vi ofte ligger i banen for sykloner som kommer inn fra vest. Disse sykloner må ikke forveksles med tropiske sykloner som er mye kraftigere. I alle sykloner blåser vindene rundt (syklisk) lavtrykket Ved å sammenlikne samtidige satellittbilder og værkart, ser elevene at sky- og nedbørområdene er knyttet til frontene.

Dagen før feltarbeidet laster elevene ned korttidsvarselet (meteogrammet i figur 1, øverst) og klimastatistikk for geotopen. De planlegger observasjonene som skal gjøres, lager et observasjonsskjema og blir kjent med hjelpemidler som skal brukes. Gode hjelpemidler er regnmåler, termometer, barometer, hygrometer, forenklet Beaufortskala og skyatlas (Naturfagsenteret, n.d.). Observasjoner med instrumenter er vanligvis problemfritt, mens vindobservasjoner og skyobservasjoner vha. plansjene er problematisk. Derfor kan det være lurt å trene under lærerens veiledning under forarbeidet. Bedømming av vindstyrke vha. Beauforts vindskala, som beskriver virkning av vind på land, er enklest. Elevene ser ikke selve vinden (luft i bevegelse), men virkningen av den på vegetasjonen. Ofte er det mange skytyper og skyer i flere høyder, samtidig. Gruppen må diskutere seg fram til et svar. (Selv drevne meteorologer kan ha problemer med å bli enige!)

Feltarbeidet

Under feltarbeidet gjør elevene egne observasjoner av vind og skyer (figur 1, høyre) og målinger av nedbør, temperatur, trykk og fuktighet som tas med til etterarbeidet. Passe observasjonstidspunkt er når klassen kommer til geotopen, ved lunsjtid og rett før de skal gå tilbake. Gruppen diskuterer seg fram til enighet om observasjoner og data de samler inn. Det kan være lurt å skrive observasjonsskjemaet inn i en feltbok sammen med alle notater fra arbeidet i geotopen.

Etterarbeidet

Hver gruppe lager en presentasjon av værobservasjonene og en sammenlikning med klimadataene for geotopen. Værobservasjonene er også grunnlag for å finne ut hvor godt traff værvarslene på yr.no (kan vi stole på meteorologene)? Det skrives også en rapport fra feltarbeidet. Nyere forskning viser at elever og andre brukere av yr.no har relativt god forståelse av de grafiske symbolene, mens få bruker meteorologens tekstvarsel, som egentlig er det sikreste (Sivle et al., 2012). De har dessuten problemer med å tolke sannsynlighetsvarslene og sikkerhetsmarkeringene i langtidsvarslene (figur 1, nederst). Usikkerheten er viktig å kjenne og forstå når elevene planlegger feltarbeidet noen dager i forveien, og når de senere bedømmer kvaliteten på varselet. Elevene diskuterer også utviklingen av værsystemene (se ”Fra en værrapport”) gjennom uka.

Figur 1: Kort- og langtidsvarsel for en geotop (yr.no). Grønn trekant markerer «ganske sikkert» langtidsvarsel, gul «noe usikkert» og rød «usikkert». Figur 1: Kort- og langtidsvarsel for en geotop (yr.no). Grønn trekant markerer «ganske sikkert» langtidsvarsel, gul «noe usikkert» og rød «usikkert».

Elever observerer forenklet Beaufortskala og skyatlas. Elever observerer forenklet Beaufortskala og skyatlas.

Teoretisk undervisning om vær, værvarsling og klimaFeltarbeidet, presentasjonene og rapporten er basis for teoretisk arbeid med vær, værsystemer samt «prosessen fra observasjoner, modeller og værkart til ferdige værvarsler» (kompetansemål i hovedområdet Geoforskning (Geofag, 2006)). Klimasammenlikningen kan være grunnlaget for undervisning om klimasystemer og diskusjon om klimaendringer i hovedområdet Klimaendringer (ibid.).

Diskusjon

Opplegget med å inkludere værobservasjoner og værvarsler i feltarbeid i geotopen som forberedelse til teoretisk undervisning, har alle kvaliteter som Knain og Prestvik (2006) forutsetter: Det har høy autentisitet fordi det gir ”hands-on” erfaring med værobservasjoner som er grunnlaget for all værvarsling.  Observasjonene er direkte grunnlag for tekstsjangeren «feltnotat». Vha. satellittbilder og radarplott fra yr.no (se ”Fra en værrapoort”) kan elevene se sine punktobservasjoner som del av lokale og regionale værsystemer på feltdagen, og utviklingen av disse gjennom en hel uke. Disse erfaringene og vurderingene tas inn i presentasjoner og rapporter.

Denne artikkelen har ikke forskningsbasert belegg for å påstå at utforskende feltarbeid gir merverdi i læring av teori om vær, værsystemer, værvarsling og klima i Geofag. Det er imidlertid flere vitenskapelige rapporter som peker i den retningen når det gjelder andre geofaglige områder, som det nært beslektede vannets kretsløp og geologi (Hansen, 2012a,b). Uansett bidrar feltarbeid til variert undervisning og utvikling av de andre grunnleggende ferdighetene i en geofaglig kontekst slik Knain og Prestvik (2006) forutsetter: Elevene må i alle faser av feltarbeidet uttrykke seg muntlig og dermed utvikles et nytt begrepsapparat i samspill med resten av gruppen og klassen. De må lese mange forskjellig typer tekst. De lærer å bruke ulike grafer og diagrammer, og får erfaring med vanskelige matematiske begreper som «sannsynlighet» og «usikkerhet». Ikke minst må de bruke ulike typer digitale verktøy til innhenting av tekst og data, og til publisering og presentasjon av egne resultater.

Kort oppsummert er det ikke urimelig å si at arbeid med værobservasjoner og værvarsler i undersøkende feltarbeid er en god forberedelse til teoretisk undervisning og en god arena for utvikling av grunnleggende ferdigheter.

Referanser

Frøyland, M. (2010). Undervisning og læring utenfor klasserommet. Kimen, 1/10, 17-30.
Geofag (2006). Læreplan i Geofag. http://www.udir.no/kl06/GFG1-01/Hele/Kompetansemaal/Geofag-1/

Hansen, P.J.K. (2012a). Hvordan introduseres og videreutvikles kunnskap om vannets kretsløp i norske lærebøker for grunnskolen? NorDiNa, 8/12, 122-137.

Hansen, P.J.K. (2012b). Utvikles geologisk systemtenkning i norske lærebøker for grunnskolen? Submitted.

Knain, E., & Prestvik, O. (2006): ’Scientific literacy’ nedfelt i geofagene. NorDiNa.1/6, 17-28.

Naturfagsenteret (n.d.). Forenklet Beaufortskala. http://www.naturfag.no/binfil/download.php?did=3878

Skyatlas. http://www.naturfag.no/binfil/download.php?did=3191Skydekke

Sivle, A., Kolstø, S.D., Hansen, P.J.K., & Kristiansen, J. (2012). Interpretation and use of online weather forecasts. In work.yr.no (n.d.). yr.no. http://www.yr.no/

Udir. (2012). Elevers fagvalg i videregående opplæring skoleåret 2011-2012. http://www.udir.no/Upload/Statistikk/5/Elevers_fagvalg_vgo_2011_2012.pdf?epslanguage=no