Simuleringer og animasjoner i naturfag

Simuleringer gir muligheter for å etterligne og illustrere naturvitenskapelige prosesser og gjennomføre interaktive forsøk, mens animasjoner er som å kjøre film: alle variabler er bestemt, men du får et visuelt inntrykk av en prosess.

En digital simulering er bygd over en modell av virkeligheten som kan studeres for å se hvordan systemet virker. Brukeren kan eksperimentere med modellen og endre parametrene, men modellens struktur ligger fast. I naturfag er simuleringer nyttige fordi det gir muligheter for å etterligne og illustrere naturvitenskapelige prosesser som for eksempel fotosyntese, og gjennomføre interaktive forsøk. Simuleringer kan også hjelpe elevene til å forstå likninger som relasjoner mellom målte størrelser ved at de varierer ulike parametre og ser effekter av disse variasjonene.

Simuleringer kan muliggjøre forsøk som ikke kan utføres ved vanlig undervisning, fordi de er for kostbare, for kompliserte, for tidkrevende eller farlige. Scintillasjonsteller er et kostbart måleinstrument som brukes til å analysere radioaktive prøver. Ingen skole har en scintillasjonsteller, men ved hjelp av en simulering i VItenprogrammet ”Radioaktivitet” kan elevene gjennomføre forsøk med dette apparatet. Digitale simuleringer er også gode hjelpemidler for å visualisere fenomener det ikke er mulig å observere i virkeligheten.

Bruk av simuleringer kan tilføre naturfagundervisningen noe ekstra. Simuleringer har stor grad av interaktivitet sammenlignet med andre nettbaserte læringsressurser og er et viktig bidrag for å variere undervisningen. Simuleringer er ofte bygd opp med god faglig progresjon og kan, fordi det er forenklinger av virkeligheten (modeller), være tydeligere og lettere å forstå. I tillegg er det ofte mulighet til å stoppe simuleringen og se på situasjoner i gitte øyeblikk. Simuleringer kan gi verdifulle erfaringer og effektiv læring.

 

Simulering av elektroforeseforsøk i Vitenprogrammet Simulering av elektroforeseforsøk i Vitenprogrammet

Animasjoner er et kraftig hjelpemiddel til å bygge mentale modeller av en mengde ulike informasjonsbiter, slik at det blir mening i noe som kanskje virker svært fragmentert. Vitenprogrammet "Nordlys" er et godt eksempel på dette. Animasjonene i dette programmet gir en helt unik innsikt når det gjelder å lese om de ulike prosessene som er nødvendig for at nordlys skal oppstå. Animasjonene viser på en enkel måte hvordan sola sender ut partikler som styres av magnetfelt inn mot jordas magnetiske polområder.

Animasjoner kan hjelpe elevene til å knytte sammen situasjoner som framstilles på ulike måter. Et eksempel er å framstille en bil som kjører med ulik fart, stopper og starter igjen, samtidig som bevegelsen framstilles i et fart-tid-diagram. Mange elever har problemer med å se innholdet i og sammenhengen mellom disse ulike representasjonene. Når man viser en animasjon av et dynamisk system (bilen) og knytter den til for eksempel en graf i et koordinatsystem, kan det hjelpe elevene til å se og bruke ulike representasjoner til å skape mening i naturfagene.

Animasjoner og simuleringer kan brukes effektivt i læringssammenheng ved å la elever bruke programmene som utgangspunkt for å forklare sine tanker for andre, for eksempel i grupper på 2-3 elever. Læringsforskning har vist at elever lærer mye av å forklare for hverandre.

Følgende kompetansemålene er de eneste målene som eksplisitt nevner simuleringer:

Etter 10. årstrinn
Verdensrommet

  • beskrive planetenes bevegelser over himmelen ved bruk av simuleringer og forklare hvordan sol- og måneformørkelse og årstider oppstår

Etter Vg1
Forskerspiren

  • gjennomføre enkle datasimuleringer for å illustrere naturfaglige
    fenomener og teste hypoteser

Ved en gjennomlesning av læreplanen finner vi flere muligheter for å bruke animasjoner som er gode verktøy for læring. Et eksempel finner vi etter 10. årstrinn under Mangfold i naturen:

  • Forklare hovedtrekk i teorier for hvordan jorda endrer seg og har endret seg opp gjennom tidene og grunnlaget for disse teoriene.

Gode eksempler på animasjoner som kan brukes for å nå dette målet, finner vi i Vitenprogrammet ”Norge blir til”. Her er det animasjoner som viser hvordan vi tror kontinentene har beveget seg gjennom 700 millioner år, animasjoner som viser istidens påvirkning på Norge og animasjoner av frostspregning. Slike animasjoner forteller elevene mer enn flere sider med tekst.

 

Animasjon av kontinentenes bevegelser i Vitenprogrammet ”Norge blir til”. Animasjon av kontinentenes bevegelser i Vitenprogrammet ”Norge blir til”.

Aktuelle kompetansemål i læreplanen

Læreplan i naturfag

  • Etter 10. årstrinn
    • Fenomener og stoffer
      • undersøke et emne fra utforskingen av verdensrommet, og sammenstille og presentere informasjon fra ulike kilder
  • Etter Vg1 - studieforberedende utdanningsprogram
    • Forskerspiren
      • bruke enkle datasimuleringer eller animasjoner for å illustrere og forklare naturfaglige fenomener og teste hypoteser
  • Etter Vg3 - påbygging til generell studiekompetanse
    • Forskerspiren
      • bruke enkle datasimuleringer eller animasjoner for å illustrere og forklare naturfaglige fenomener og teste hypoteser