Som vinden blæser

Udarbejdet af Birgit Kyllingsbæk Casper og Hanne K. Svendsen, Hjørring Private Realskole på et STEM-kursusforløb hos CFU Absalon.

Inspireret af ”For fulde sejl”, et engineering-forløb fra Engineer the Future. 

Formål

Eleverne skal få kendskab til den naturvidenskabelige arbejdsmetode, engineering-modellen og PBL (projektbaseret læring) gennem arbejde med et STEM-forløb. Eleverne skal desuden opnå viden om fart, modeller og omregning. 

Didaktiske metoder/modeller

PBL: 
Autentisk problem, medindflydelse, offentligt produkt. Evaluere ud fra ”den gule model”.

Engineering:
Flere gange i forløbet arbejder eleverne med engineering-modellens faser.

SSI:
Eleverne skal perspektivere ud i verden omkring sejlets muligheder for at nedsænke CO2-udledningen. 

STEM:
Science: Den naturvidenskabelige metode, når det undersøges, hvordan sejlene virker, og evt. antal, bådens form. Gnidningsmodstand - lave forsøg. Arbejde med variabler. Vindmodstand.

Teknologi: Sejlets udformning og brug gennem tiden. Det har taget mange år at sætte sejl på bådene, hvad betyder det, anvende sejl igen grundet energibesparelse.

Engineering: Fremstil egen båd med sejl - afprøv igen, optimer.

Matematik: Sejlets areal og forms betydning for sejlegenskaber. Ændrer beregninger noget på sejlets udformning, antal og størrelse? Fart. Vinkel på sejl. OL-rekorder på de forskellige sejls bådtyper.

Indflyvning/indsejling

Når vi køber varer i hele verden, bliver de ofte transporteret med containerskibe. Jo flere varer vi køber, jo mere trafik kommer der på havene. Containerskibene sejler langt og bruger meget brændstof. Derfor udledes der også meget CO2 til atmosfæren.

Eksperter prøver at udvikle nye måder til at sejle varer rundt i verden på, så der ikke udledes så meget CO2.

En af de idéer, som de arbejder med, er at sætte sejl på containerskibe.

Alderstrin: 7. klasse

Kan anvendes som et opstartseksempel på at arbejde med engineering-metoden, derefter implementeres de tre andre dele af STEM. Det vil også kunne ses, at der er indtænkt elementer fra ABC-metoden, så det er muligt at udfordre eleverne forskelligt.

Gennem forløbet skal eleverne gemme alt, evt. tage billeder i processen, da de skal anvende opnået viden senere i forløbet. 

Forløbsplan

1. Forløbet præsenteres - indflyvning (indsejling)

Se inspirationsvideoen "For fulde sejl" på YouTube (3:29). 

Engineering-metoden præsenteres - se evt. på engineerthefuture.dk. Her gennemgås metoden.

Klassen deles i grupper.
Materialerne præsenteres: Grydesvampe, grillspyd, papir, målebånd, malertape, plast, pap, karton, bomuldsstof, limpistol, sugerør, køkkenelastikker, spiler-nylon. 

Hvert gruppemedlem tegner en idé. (Se bilag 1.)
Materialerne udleveres, så alle i gruppen kan bygge deres idé. De afprøver deres forskellige skibe og finder ud af, hvilken de synes, sejler bedst.

Gruppen udvælger et skib, som præsenteres for resten af klassen.

Grupperne skal nu optimere deres prototype, som er valgt for klassen. Grupperne afprøver forskelligt ud fra materialerne.

Grupperne diskuterer, hvilke variabler som kan ændres og undersøges.

I plenum snakker klassen om variabler og skriver, hvilke der findes. 
Klassen bliver enige om hvilke variabler, der kan undersøges. 
Lærer underviser omkring variabelkontrol og den naturvidenskabelige arbejdsmetode.

Den næste fase i engineering-modellen præsenteres. 
Lad eleverne stå på den måtte, som de mener, de er på - og hvor de nu skal bevæge sig hen.

Grupperne undersøger de forskellige variabler: Form, areal og materiale.

Bilag 2 benyttes som nedskrivningsark for eleverne i deres undersøgelser.

Areal af sejl: Der kan udleveres kvadratpapir til eleverne (se bilag 6) - eller matematisk konstruktion anvendes. 
Former på sejl kan være: Trekant (ligebenet, retvinklet, ligesidet), kvadrat, rektangel, trapez, cirkel. Arealet skal anvendes, så der kan være behov for at snakke om formler og deres anvendelse.

Materialer: Papir, pap, spiler-nylon, stof osv.

Fælles opsamling, hvor gruppernes resultater diskuteres.

2. Teknologien bag sejlet

Fælles brainstorm/samtale i klassen.
Hvilke skibe kender I?
Slå op, hvor hurtigt sejler de, hvor mange sejl de har.
Hvilken udformning kan de have, og hvordan er de blevet anvendt?
Hvad er OL-rekorderne for sejlbåde, evt. sammenlign for forskellige år og mulighed for at arbejde med statistik.

Gruppearbejde.
Hvor hurtigt sejler de i konkurrencesejlads?
Hvilke sejl bruger de?
Tegne sejlene eller kopier billederne. Lav en collage, der kan bruges til jeres udstilling/produkt.

Fagligt loop, hvor læreren underviser i enheder og omregning mellem disse. 
Ud fra data, som eleverne har fundet, opstilles en tabel, og eleverne omregner mellem knob, m/s og km/t så de kan forholde sig til farten.

Som inspiration kan der spilles ”bil-spil” med bådtyper (se bilag 4).

Hvad er fart - hvordan kan farten af eget skib beregnes? (Se bilag 3.)

C-opgaver
Har gnidningsmodstanden indflydelse på farten?
Hvordan kan I undersøge det - og vise det ved jeres udstilling?
Har vinklingen på sejlet indflydelse på farten?

3. Den ultimative engineering-opgave

Grupperne har undersøgt variabler og teknologien bag sejlet og skal nu designe deres ultimative skib i gruppen (kun et skib pr. gruppe).

Igen bruges tæppefliserne med engineering-modellen, så det visuelt kan vises, hvordan og hvornår de skal arbejde med de forskellige faser. Præsentationsfasen gennemgås også, så eleverne ved, hvad målet og forventningerne er.

Grupperne arbejder selvstændigt, og lærerens rolle er vejleder og inspirationsgiver og sørger for, at grupperne kommer gennem faserne. 

Grupperne nedskriver deres data - skibets fart, hver gang de afprøver, så det også kan bruges ved fremvisningen. God idé også at tage billeder, så de kan huske og dokumentere forbedringer/fejlslagne modeller.

Der kan indlægges opsamlinger, hvor grupperne fortæller/viser, hvor langt de er.

Om eleverne skal teste på bordplade eller vand og puste/anvende ventilator afgøres nok af muligheder og elevernes arbejdsmoral.

C-opgaver 
Undersøg, hvordan skibet sejler, hvis vinden ikke kommer ind direkte bag på skibet. Kan sejlene vinkles, så farten øges? Hvilken vinkel/sejlform er bedst?
Hvordan ”krydser” en sejlbåd op mod vinden? Kan I indtegne med vinkler osv. i GGB

4. Diskussion/perspektivering om motor-/sejlskibe og varetransport

Alt efter tid osv. kan inddrages data/undervisning om varetransport rundt i verden (geografi). Data, der viser containerskibes udledning af CO2. (Se bilag 5.)

Fagligt loop om drivhuseffekten og bæredygtig/vedvarende energi. 

Inddragelse af klip fra opstartsvideo om ”det runde sejl” og evt. spilere/drager på containerskibe. 
Induktion - det runde sejl bliver til kraft på skibet. 

5. Udstilling/produkt

Alle grupper laver en ”udstilling”/offentligt produkt, som viser alle undersøgelser, overvejelser og resultater.

Hvem der skal være publikum, og om grupperne skal fremlægge for hinanden, afhænger af tid/struktur.

Peer-learning: Muligheden kan være, at grupperne forklarer for fx 5. klasse delt i grupper. Evt. lade 5. klasse prøve at bygge en båd bagefter, hvor de så skal vise, at de kan bruge de informationer, de har fået gennem fremlæggelserne. 

6. Evaluere ud fra den gule PBL-model (karakteregenskabshjulet)

Grupperne får udleveret den gule model, og læreren gennemgår definitionerne på de forskellige faser: Netværk, tro på egne evner, styrker og engagement.

Den enkelte elev sætter krydser/skriver ned der, hvor de mener, de har arbejdet i dette forløb. Alt efter gruppedynamikken kan der i gruppen tales om, hvor de har sat krydser, og evt. hvor de ser hinanden.

Plenum-opsamling.