Undervisningsopplegg

Undersøkelse av sigevann fra gruve

I denne artikkelen beskrives et undervisningsforløp i teknologi og forskningslære 1 ved Byåsen videregående skole i Trondheim. Opplegget er gjennomført i området rundt de nedlagte gruvene på Løkken Verk i Meldal kommune.

ToF1-gruppen drar på høsten samlet til Bjørnlivatn, Fagerlivatn og Rødbekken som er i nærheten av de nedlagte gruvene på Løkken Verk i Meldal kommune, og elevene henter inn vannprøver derifra.

Kart over området hvor gruvene ligger. Kart over området hvor gruvene ligger.

Gjennom media er elevene gjort kjent med at det biologiske livet er dødt i det ene vannet og sterkt svekket i det andre. Ved Institutt for Biologi ved NTNU forskes det på hva forhøyede konsentrasjoner av metallioner i vann kan påføre av skader på planteceller. Elevene har også lest publikasjoner som viser hvordan metallioner påvirker celledelingen på løk (Allium Cepa).

En ansatt i Meldal kommune, Ove Smedplass, møter elevene ved inngangen til Gammelgruva og gir en orientering om hvilke utfordringer kommunen har med avrenning fra de nedlagte gruvene og hvilke konkrete tiltak kommunen planlegger for å bedre vannkvaliteten i området.


Ove Smedplass orienterer om situasjonen. Ove Smedplass orienterer om situasjonen.

Elevene får se hvilke konsekvenser avrenningen har for det biologiske livet. Det er lite planter og ingen fisk i området. Ved det ene vannet er det et kalkingsanlegg som tilsetter kalk når pH i vannet kommer under en viss grense. Det er høye konsentrasjoner av metallioner i avrenningsvannet.

Når elevene skal samle inn vannprøvene, er det viktig at de tar prøvene på riktig sted. De må unngå å hente vann som ligger nærmest bredden, fordi der er det synlig utfelling av metaller.

Prøvene hentes i en bøtte. Bøtten blir kastet ut i vannet, festet med et langt tau og hentet opp et stykke fra bredden. Vannet blir overført til flasker som er merket med sted og dato.

Elevene tar prøver av det forurensede vannet. Elevene tar prøver av det forurensede vannet.

Allium-testen

Elevene gjennomfører Allium-testen når de er tilbake på skolen (se venstremarg for detaljert beskrivelse). Det er et forsøk der elevene studererer makroskopiske og mikroskopiske funn etter at løken har grodd i vann fra området rundt gruvene.

På laboratoriet på skolen tar elevene bort det ytterste laget nederst på løken og skraper forsiktig på det tørre området der røttene kommer til å vokse ut.

Løkene plasseres i springvann det første døgnet. Så skal elevene lage et oppsett med 5 prøver:

  • negativ kontrollprøve med vanlig springvann
  • vann fra Bjørnlivatn
  • vann fra Fagerlivatn
  • vann fra Rødbekken
  • positiv kontroll med NiCl2

Springvann skal ikke påvirke celledeling, men ved å la løkene gro i NiCl2, er det ved forskning registrert gjentatte funn på at resultatene viser avvik fra normal celledeling. Løkene sto i prøvematerialet i fire døgn og det ble skiftet hver dag.

Før preparatene lages, noterer elevene de makroskopiske funnene som er lengde og farge på røttene. Elevene følger en prosedyre for hvordan preparatene skal lages og studerer dem tilslutt i mikroskop. Resultatene vurderes opp mot resultater i tidligere publiserte artikler bl.a. The method of Allium anaphase-telophase chromosome aberration assay

Makroskopiske funn, som endret farge og lengde på røttene til løkene, eller mikroskopiske funn på løkcellene kan indirekte si noe om vannkvaliteten der de ulike prøvene er hentet ifra.

Enkelte år har konsentrasjonen av et utvalg metaller blitt analysert ved eksternt laboratorium ved Institutt for kjemi ved NTNU. Cu2+-konsentrasjonen er også beregnet ved analyse av vannprøver på selvlaget kolorimeter. Hvordan elever kan bygge og teste instrumentet i løpet av 3–4 skoletimer kan du lese mer om her: Kolorimeter – Utvikling og utprøving

Å engasjere

Det å legge til rette for opplæring på en læringsarena utenfor skolen er med på å øke motivasjon for å gjennomføre læringsforløpet og gi elevene forståelse for hvilke konsekvenser utslippene i dette området kan medføre. Elevene får observere synlige utfellinger av metaller ved vannkanten og får på nært hold se at det er lite biologisk liv i vannet.

Elevene får høre om utfordringene som er i dette området. Det bidrar til å sette det de får opplæring i på skolen inn i en større sammenheng og det bidrar til delaktighet i samfunnsdebatten. Analysen de gjennomfører på laboratoriet gjennomføres også av forskere på ulike eksterne laboratorier. De får innsikt i hvordan reell forskning gjennomføres og hvordan resultater vurderes.

Elevene utenfor inngangen til Gammelgruva. Elevene utenfor inngangen til Gammelgruva.

Å utforske

Elevene får ved ankomst være med inn i Wallenbergsjakta. Det er spesielle omgivelser i gruvegangen. Elevene får en orientering om naturens egen selvrensningsevne, men de høye konsentrasjonene av metaller har nådd et metningspunkt, slik at metallene siger ut fra de nedlagte gruvene til omgivelsene rundt og fanges ikke opp av naturen selv. Nede ved vannkanten kan elevene se metallutfellinger og de kan kjenne på det tykke belegget rundt steinene.

Stein med metallutfellinger. Stein med metallutfellinger.

Å forklare og utdype

En viktig del av den avsluttende rapporten er at elevene skal diskutere de resultatene de har fått på sin undersøkelse. De må sammenligne disse mot tidligere funn fra tilsvarende undersøkelser.

Kommentarer

I forkant av ekskusjonen bør det settes av tid til gjennomgang av læringsforløpet, slik at elevene kan forberede seg på temaet. Elevene studerer kart og bilder fra området, og de blir orientert om hva oppdraget er. De får vite at sluttproduktet skal være en vitenskapelig rapport.

Grunnleggende ferdigheter

I dette undervisningsforløpet legges det vekt på følgende grunnleggende ferdigheter:

Skriftlige og muntlige ferdigheter
Elevene skal bruke presise formuleringer, føre notater og rapportere om framgangsmåter. De skal bruke riktig fagterminologi og matematiske uttrykksformer. Det betyr også å formidle faglig informasjon i form av tabeller, grafer og figurer i en rapport.

Leseferdigheter
Elevene skal forstå oppskrifter og trekke ut, tolke og reflektere over informasjon i teknologiske og naturvitenskapelige tekster.

Regneferdigheter
Elevene skal kunne registrere og behandle resultater fra observasjoner og målinger, og framstille dem i form av tabeller og diagrammer. Videre skal de tolke og bruke formler og modeller samt foreta usikkerhetsberegninger.

Vurdering

Ved at læreren deltar i det praktiske arbeidet og samtaler med elevene underveis vil han/hun gjennom dialog og observasjon kunne danne seg et inntrykk av hvilken kompetanse den enkelte elev har oppnådd. Det stilles krav til at elevene arbeider selvstendig og har evne til å samarbeide i grupper.

Elevene skrev en rapport fra det naturvitenskapelige prosjektet. De måtte skrive den vitenskaplige rapporten etter en mal som er utarbeidet for denne type elevrapporter; Tidsskrift for teknologi- og forskningslære.

Den vitenskapelige rapporten leveres til vurdering. I rapporten legges det vekt på arbeidet elevene har gjennomført på ekskursjonsområdet, hvilken informasjon de har innhentet fra tilsvarende gjennomførte undersøkelser og hva resultatene fra deres eget forskningsarbeid viser. Deretter skal hver gruppe diskutere resultatene og levere den vitenskapelige rapporten inn til endelig vurdering.

Aktuelle kompetansemål i læreplanen

Læreplan i teknologi og forskningslære - programfag i studiespesialiserende utdanningsprogram

  • Teknologi og forskningslære 1
    • Den unge forskeren
      • gjøre rede for hvordan et naturvitenskapelig prosjekt planlegges, gjennomføres og etterarbeides før det blir publisert
      • planlegge, gjennomføre, analysere og dokumentere systematiske målinger om støy, luftforurensning, inneklima og vannkvalitet, og drøfte virkninger på helse og miljø