Mit és hogyan tanít(s)unk a klímaváltozásról?
Egy természettudomány tanulási projekt
Közgazdasági Politechnikum, BudapestOktatáskutató és Fejlesztő intézet
Természettudományos műveltségTermészettudományos kulcskompetencia
http://www.oki.hu/oldal.php?tipus=kiadvany&kod=eghajlatvaltozas címen.
A projekt céljai
•A korábbi (2002 – 2003) integrált természettudományos pedagógiai rendszer fejlesztéshez való kapcsolódás.•Az általános iskolák 7.évfolyamán és a szakiskolák 9. évfolyamán használható, 15 modult (tanórát) tartalmazó mintaprojekt kidolgozása.•Alkalmazást segítő pedagógiai ajánlások, óratervek elkészítése.•A modulok kipróbálása 10 iskolában.•A kompetencia fejlesztés eredményességének mérése a projekt kipróbálásához kapcsolódóan.•A projekt termékek közzététele nyomtatott kiadványban és Interneten.
A projekt tervezés problémája
Két komplex rendszer összekapcsolása:
Iskola:
Szabályozás: Nat, kerettanterv, tankönyvek, helyi tanterv
Tanárok: szaktárgyi képzettség, módszertani felkészültség, túlterhelés
Iskola: eszközellátottság, időkeretek, tantárgyak
Tanulók: érdeklődés, előzetes tudás, eltérő kompetenciák, heterogén csoportok
Éghajlat:
A „szférák problémája”:(Litoszféra, hidroszféra, (krioszféra), atmoszféra, bioszféra, technoszféra)
Az idő nyila: Múlt – jelen - jövő
Új:•Testre szabott oktatási berendezkedés•Az egyéni fejlődés értékelése•A tanár facilitátor és csapattag•A tanulók felelősek a saját tanulási folyamatukért•Kihívásokkal szolgáló tanulási környezet•Széles tanulási terület és célkitűzés rendszer•A tudás érvényessége •Az értelmes tudás és a tudásépítés fontossága•A kompetenciák értékelése és fejlesztése•Élethosszig tartó tanulás•A diákok erősségeinek támogatása
Régi: Korosztályos csoportok Középpontban a tanulók átlagos fejlődése Tankönyvek és oktatási segédeszközök használata Tartalom központúság A tudás hosszú távú érvényessége
21. Század - Új pedagógiai paradigma
A fejlesztés aktuális környezete, tartalmi-, módszertani alapjai
Cél: Természettudományos műveltség (Scientific literacy)Tudományos ismeretek Ismeretek a tudományról (gondolkodásmód, társadalmi hatás)
PISA 2006: természettudományos kompetenciarendszer,tanulói attitűdök,kontextus területek és szintek
NAT 2007: természettudományos kulcskompetencia meghatározása
IPCC 2007: természettudományos alapokhatások, alkalmazkodás, sebezhetőségkibocsátás mérséklése
A PISA vizsgálatok természettudományos kompetenciarendszere
Természettudományi problémák felismerése•Természettudományosan vizsgálható problémák felismerése•Természettudományos információk megkereséséhez szükséges kulcsszavak felismerése•A természettudományi vizsgálatok főbb tulajdonságainak felismerése
Jelenségek természettudományi magyarázata•Adott helyzetnek megfelelő természettudományi ismeretek alkalmazása•A jelenségek megfelelő leírása vagy értelmezése és a változások előrejelzése•A megfelelő leírás, értelmezés és előrejelzés felismerése
Természettudományi bizonyítékok alkalmazása•Természettudományi bizonyítékok értelmezése, valamint következtetések levonása és megfogalmazása•A következtetések hátterében álló feltevések, bizonyítékok és érvek azonosítása•Természettudományi vagy műszaki vívmányok társadalmi következményeinek megítélése
Természettudományokkal és alkalmazásukkal kapcsolatos tanulói attitűdök (PISA)
A természettudományok iránti érdeklődés•A természettudományi problémák iránti kíváncsiság•Hajlandóság többletismeretek és gyakorlat szerzésére•Természettudományi pálya választása
A természettudományi kutatás támogatása•Alternatív nézőpontok •Valóságos információk és ésszerű magyarázatok•Logikus és körültekintő következtetés
A természeti erőforrások és a környezet iránt érzett felelősség
•Az egyéni felelősség érzékelése•Tudatosság az egyéni tevékenység társadalmi- és a környezeti következményeivel kapcsolatban•Hajlandóság a cselekvésre
[
Természettudományos (és műszaki) kulcskompetencia elemei
(Nat 2007 alapján)Ismeretek: •A természeti világ alapelvei• Alapvető tudományos fogalmak, módszerek• A tudományos elméletek társadalmi folyamatokban játszott szerepe• A technológiák előnyei, korlátai és társadalmi kockázatai• Az emberi tevékenység természetre gyakorolt hatásai
Készségek, képességek:• Természettudományos és műszaki műveltség alkalmazása• Természettudományos és műszaki műveltséget igénylő döntések meghozatala• Új technológiák, berendezések megismerése és működtetése
Attitűdök:• Szándék és képesség a fenntartható fejlődés érdekében lokálisan és globális vonatkozásban való cselekvésre• Etikai kérdések iránti érdeklődés• Kritikus és kíváncsi attitűd• Biztonság és a fenntarthatóság tisztelete a tudományos és technológiai fejlődés hatásaival kapcsolatban
Fejlesztési feladatok – Nat 2007, Ember a természetben
•Tudomány, technika, társadalom•Természet•Technika, technológia•A természet megismerése•Megfigyelés, kísérletezés, mérés•Halmazállapotváltozás•Elemek, vegyületek, keverékek, oldatok, elegyek•Energia•Az energia terjedése•Az energiaátalakulásokkal kapcsolatos társadalmi, technikai problémákhoz való viszony•Idő és mozgás•Rendszer•Állapot, változás, folyamat,•Egyensúly•Élet•Irányítás, vezérlés, szabályozás•Fenntarthatóság, a környezet védelme
Alkalmazási terület
Egyéni szint Társadalmi szint Globális szint
Egészség egészségmegőrzés betegségek/kórokozókterjedésének kontrollálása
járványok, fertőzőbetegségek terjedése
Természeti erőforrások
az egyén anyag- ésenergiafogyasztása
a népesség ellátása,termelés és elosztás,energiaellátás
megújuló és nemmegújuló energiaforrások,népességnövekedés
Környezet anyagok használata,hulladéktermelés
népességeloszlás, hulladékkezelés,környezeti hatások
biodiverzitás, fenntarthatóság,levegőszennyezésellenőrzése
Veszélyek a természet vagy azember által előidézettkockázatok
termékbiztonságklímaváltozás
Természettudomány és technika határterületei
a természetijelenségekiránti érdeklődés
új anyagok, új műszerekés eljárások, szállítás
fajok kihalása, űrkutatás,
PISA vizsgálatok természettudományi kontextusai
Kognitív kompetenciák fejlesztése
•Problémakezelés (probléma felismerés, probléma állítás, -megoldás)•Rendszerszemlélet•Alkotóképesség (véleményalkotás is)•Kreativitás (rugalmasság, eredetiség, ötletgazdagság) •Alternatívaállítás•Kritikus gondolkodás•Valószínűségi szemlélet•Történeti szemlélet•Osztályozás, rendszerezés•Oksági gondolkodás•Modellalkotás•Lényeg kiemelése
Személyes, társas (és környezeti) kompetenciák fejlesztése
• Önértékelés (önbizalom, önérvényesítés is)• Nyitottság (kíváncsiság, érdeklődés)• Normaismeret (norma- és szabálykövetés is)• Empátia• Együttműködési képesség (csoportmunka képesség)• Társas aktivitás (kezdeményezőképesség, részvételi igény-, képesség) • Önfejlesztés (igény és képesség)• Pozitív gondolkodás• Egészségtudatosság• Környezettudatosság• Társadalmi érzékenység• Etikai érzék• Felelősségérzet• Szervezőképesség• Döntésképesség• Harmóniára törekvés
Kooperatív tanulási módszerek
Beszámoló forgóban Beszélőkorongok
Szóforgó Páros szóforgóCsoport szóforgó Csoportinterjú Ellenőrzés párban FeladatcsereFeladatküldés Felfedező
riporter Szakértői mozaik Fordított szakértői
mozaikKupaktanács – ötletelő
KéptárlátogatásKooperatív vita Mozaik
Plakát Szóháló – pókháló
Projekt alapú tanulás
Tanárok:• Az aktív tanulási modell alkalmazása• A szakterületek megosztása a kollégák között• Figyelembe veszi a személyes tudásépítés gyakorlati vonatkozásait.• A valóság felfedezését Kutató Kérdésekkel kezdi.• Elsődleges forrásként technológiai eszközöket használ• A gyakorlati irányítás, a mentori szerep felvállalása
Diákok:• Megértéses tanulás• Az előzetes tudás közreadása• Ismereteket szereznek a saját projekt alapú tanulásukról• Kommunikálnak és meghallgatják egymást• Társadalmilag tájékozottabbá válnak és növekszik a tantárgyi tudásuk• A különbözőségükön alapuló tanulási munkamegosztást alakítanak ki.
Fejlesztő értékelés
Technikák:•Portfóliók, e-portfóliók, feljegyzések, tanulói naplók•Visszajelzések•Megbeszélések•Kérdések•Rávezetés•Tanulói önértékelés•Társak értékelése•Csoportmegbeszélés•Követelmény minták, példatárak alkalmazása•Fogalmi térképezés (concept map)•Diagnosztikus teszt
A projekt modulok pedagógiai leírásaBemutatja a modul általános jellemzőit, eligazít az alkalmazás lehetőségeiről
Fejlesztendő kompetenciák (NAT kompatibilitás)Készségek, attitűdök: A kompetenciafejlesztés célrendszere, fókuszpontok(kulcskompetenciák, kereszttantervi kompetenciák)Ismeretek: Az építendő tudásrendszer jellemzői, építőelemek (alapfogalmak, új fogalmak, elvek, kulcsszavak), kapcsolatok (összefüggések, viszonylatok)
Előzetes tudás:Készségek: A modul tanításához szükséges, meglévő tanulói készségek, képességek, kompetenciákIsmeretek: A modul tanításához szükséges, meglévő tanulói ismeretek (fogalmak, összefüggések)
Kapcsolódás: A tananyag más moduljaival, szaktárgyi területekkel
Háttér: Szakmai-, pedagógiai háttér leírás a tanár számára
TanulásszervezésAjánlás: A modul tanórai feldolgozásának ajánlott módja (tanulói tevékenységek választéka, tanári szerep/feladatok)Változatok: A modul tanórai feldolgozásának lehetséges változatai, ezek indoklása, feltételeiDifferenciálás: A differenciálás szempontjai és lehetőségei (pl. a változatok alkalmazásával)
Tanulási környezet: Osztálytermi elrendezés, IKT/multimédia eszközök, nyomtatott anyagok, tárgyi eszközök/anyagok, információ források, segédletek…Értékelés: (osztály-, csoport-, és egyéni szinten)Diagnosztikus: Előzetes tudás, tanulási szükségletek felméréseFejlesztő (formatív): Osztálytermi környezetben, feladathoz kapcsolódó, segítő értékelés, visszajelzés
Kiegészítések: A modul alkalmazása más környezetben (iskolatípus, évfolyam), a továbbfejlesztés lehetőségei
Feladat leírása:A feladatlap mellékleteként összefoglalja, bemutatja az egyes feladatok jellemzőit, a felhasználás/újrafelhasználás lehetőségeit
Téma(Tudásterület, kulcsszavak)
Pl.: A tudomány működése (Mérés, előfeltevés, bizonyítás, modell) Mérések az éghajlatkutatásában
Időigény (perc)
15 – 20
Kapcsolódás(előzmények, kimenetek
Előzmény: Minőségi és mennyiségi tulajdonságok, mértékegységek (tömeg, energia, sűrűség, koncentráció…)Kimenet: éghajlati modellek készítése (bemenő adatok)
Feldolgozás,tanulásszervezés(alapeset, változatok)
Alap: egyéni olvasás, páros interjú, szövegértési kérdésekre válaszolás csoport szintenVáltozat:a)szóforgó (nincs páros interjú)b)szakértői mozaik (4 részre osztott szöveg)
Differenciálás
Szempontok és lehetőségek (pl. a változatok alkalmazása)
Fejleszthető kompetenciák
Szövegértés, természettudományos gondolkodás, valóságtudat-bizonyítás
Értékelési módok
Szóban, csoportszinten
Feltételek, szükségletek
Nyomtatott feladatlap (x. számú)
A modul /a tanóra/ forgatókönyve:Összefoglalja, áttekinthető formában bemutatja a modul szerkezeti felépítését, a tanóra menetét
Lépés(szakasz)
5.
Idő(perc
)
8
Feladat(megnevez
és)
Mozaik elsőlépése Alternatív energiahordozók(12.3.)
Tevékenység(Tanuló/tanár)
Tanár: ismerteti a feladatotTanulók: a feladatlap segítségével szétosztják egymás között a betűjeleket, mindenki önállóan, vagy a másik csoportból az azonos betűjelű társaival együttműködve dolgozik.
Szükséglet(feltételek,
anyag, eszköz)
12.3.melléklet feladatlap, betűjelek, lap, íróeszköz, számítógépek,
internet
A projekt logikai felépítése Csomópontok, magmodulok
0. Az éghajlatváltozási probléma megjelenésea projekt nyitása, csoportmunka szervezése
1. Az éghajlati rendszertermészeti- és társadalmi alrendszerek és kapcsolataik
2. A rendszer állapotának leírásatudományos módszerek, megfigyelések, mérések,
információgyűjtés3. Változások
tények, adatok az éghajlati rendszerben már bekövetkezett változásokról4. Folyamatok
előrejelzések a megfigyelt változások és a rendszermodellek forgatókönyvei
alapján5. Tudás alkalmazás, cselekvés
kényszerek és lehetőségekkibocsátás csökkentés és alkalmazkodás helyi szinten
1.Globális éghajlatváltozás – bevezetés
Feladatok:• A globális éghajlatváltozás problémájának
megjelenése nemzetközi szinten• Szemelvények a globális felmelegedés hatásairól• Állítások a hajlított véleményvonal kialakításához
MODULOK
2. Az éghajlati rendszerFeladatok:•Rendszer: A geoszférák és kölcsönhatásaik•Fogalomkártyák, fogalomháló •Geoszférák és kölcsönhatásaik. – rendszer modell•Az üvegházhatás bemutatása – számítógépes animációkkal•Az éghajlati rendszer elemeinek vizsgálata •Az éghajlati rendszer elemei •Ellenőrző feladat•Értékelő lap
Az éghajlati rendszer komplex vázlata
3. A levegő széndioxid- és páratartalmának hatása a földi hőmérsékletreFeladatok:•Táblázat a páratartalom meghatározásához•A vízpára, a széndioxid mennyisége és az időjárás alakulása. (szöveges feladat)•Csoportfeladatok – Vízpára, szén-dioxid
A levegő nedvességtartalmának meghatározása
Harmatpont meghatározásaSzalmaszálas nedvességmérő készítése és
használataKöd a nagyvárosokbanSzén-dioxid mint üvegház gáz
•Kiegészítés a 9. évfolyam számára:Szén-dioxid moláris tömegének
meghatározása(közös mérés)
4. HőtágulásFeladatok:• Folyadékok hőtágulási együtthatójának meghatározása piknométerrel• Szilárd testek vonalas hőtágulása• Gázok hőtágulása
5. A globális klímaváltozás és a társadalmi folyamatok kapcsolataFeladatok:• Izmael – egy gorilla gondolataitól a tudományos-technikai forradalomig• Gazdasági tevékenység és üvegházhatású gázok
Szén-dioxid kibocsátás a Földön szektoronként (%)(Az összes kibocsátott üvegházgáz 72%-a)
20,6
29,5
9,1
12,9
8,4
19,2
Ipari tevékenység
Erőművek
Földhasználat és energetikailaghasznosítható természetesanyagok elégetése
Lakó környezetből,kereskedelemből és egyébterületekről származó kibocsátás
Fosszilis tüzelőanyagokbányászata, kezelése ésszállítása
Közlekedés
6. Éghajlati rendszerek állapotának leírása
Feladatok:•A meteorológiai radarok működése• Hogy működik a Légköri Infravörös Érzékelő (AIRS)?• Hőmérséklet mérés - elektromos hőmérők• Hőmérsékletmérés - gyakorlat• Hőmérsékletmérés folyadékkristályokkal• Hőmérsékletmérés, hőmérők• Üvegház gázok légköri koncentrációjának mérése Magyarországon• Légkör megfigyelések, mérések Magyarországon• Légköri Környezet Megfigyelési Osztály tevékenysége• Az Országos Meteorológiai Szolgálat éghajlat kutatási tevékenysége• Az Országos Meteorológiai Szolgálat mérőállomásának eszközei
7. A természeti környezet változása az emberi tevékenység következtében
Feladatok:• Globális hőmérsékletváltozás, világszintű eltérések• Élelmiszer-kilométerek• Infravörös sugárzás elnyelődése különböző felületeken (kísérlet)
Élelmiszer-kilométerek
8. Változások
Feladatok:• Időjárási szélsőségek• A klímaváltozás regionális hatásai
Az éghajlatváltozás hatása az édesvízkészletreRegionális különbségek az éghajlatváltozás következtébenBiológiai sokféleség csökkenéseSarki jégtáblák olvadása
• Szélsőségek, rekordok (Internetes feladat, adatelemzés)Hőmérsékleti adatok, csapadék adatok, Balaton, Budapest
• Biodiverzitás - animáció
9. Az éghajlatváltozás folyamatának tudományos előrejelzése Feladatok:• Az éghajlati forgatókönyvek• Éghajlati modellek• Időjárási előrejelzések beválásának vizsgálata• Megbízhatóak-e az éghajlati modellek?• Mérés és modell – 1. Hőmérsékleti anomáliák a 20. században• Mérés és modell – 2. Éves átlagos csapadék• Mérés és modell – 3. A sarkvidékek jégtakarójának nagysága• Mérés és modell – 4. Felszíni- és felszín közeli hőmérséklet• Modell és előrejelzés – az időjárás előrejelzése• Éghajlati modellek fejlődése
10. Az éghajlatváltozási folyamatok előrejelzései – globális szintFeladatok:• Globális éghajlati előrejelzések
A Föld hőmérsékletének várható változásaA Föld csapadékosságának várható változásaA tengerek szintjének várható változása
• Nem fogok tudni síelni• Az éghajlatváltozás várható társadalmi hatásai
Banglades, Marshall-szigetek, északi sarkvidék, Szahara• A globális éghajlatváltozás problémájának kezelése
Javaslatok egy nemzetközi konferencia asztalára
A Föld középhőmérsékletének előrejelzése különféle globális modellek alapján
11. Az éghajlatváltozási folyamat előrejelzései - helyi szinten Feladatok:• Bevezetés a klímapolitikába
kibocsátás csökkentés (mitigation)aktív alkalmazkodás (adaptation)
• Éghajlatváltozás és VAHAVA• Magyarország éghajlata, előrejelzések (Vaktérképes feladat) • Településfejlesztés és éghajlatváltozás
Klímaváltozás és az egészségügy Árvíz, belvíz, aszály, vízgazdálkodás
•A klímaváltozás turizmusra gyakorolt hatásai és a jövő kilátásai •Települések és épületek
12.A Az energiaátalakítás lehetőségei MagyarországonFeladatok:• A fogmosás kis dolog?• Energiahordozók használata Magyarországon Fosszilis tüzelőanyagok felhasználása• Alternatív energiaátalakítási módok
Magyarország atomenergia felhasználásaBiomassza, geotermikus energia, vízenergia, szélenergia, napenergiaMagyarország energiagazdálkodása (VAHAVA jelentés)
12.B - A háztartások energiatakarékos működése – elektromos energia, hulladék
Feladatok:• Magyarország energiafelhasználásának alakulása – gazdasági ágazatonként• A lakosság elektromos energiaigénye• Az energiafelhasználás csökkentési lehetőségei
Energiamegtakarítási lehetőségek - háztartásFőzés, mosás, centrifugálás, szárítás,
vasalás, mosogatás, Energiamegtakarítási lehetőségek - világítás Energiamegtakarítás – szórakozás
• Hulladékprobléma - KukaügyMinőségi városfejlődésA hulladéktermelő nagyváros
12.C - Célszerű-e hazánkban atomerőművet építeni?
Feladatok:•Az atomenergia felhasználási lehetőségei•Kockázatok összehasonlítása•Adatgyűjtés, véleménykutatás, vita
13. Szén-dioxid kibocsátás csökkentés
– épületek, közlekedésA – változat: labor/tantermi óraB – változat: számítógépes tantermi óraC – változat: tantermi óra
Feladatok:• A gépkocsi energiafelhasználása• A hő terjedésének módjai• A Mi autónk…• Autó alternatívák• Az üzemanyagcella működési elve • Gépkocsik energetikai hatékonysága • Hidrogénhajtású gépkocsi • Energiabrigádok az iskolában• Hőáramlás szemléltetése• Hőszigetelő anyagok összehasonlító vizsgálata• Nyílászáró szigetelés• Kibocsátás csökkentés – Épületek fűtése • Az elektromos autó – kutató feladat
14. Alkalmazkodási lehetőségek
Feladatok:•Alkalmazkodás – Globális szint• Alkalmazkodási kényszerek és lehetőségek - EURÓPA
vízkészletek, erdők, vizes élőhelyek, életközösségek, biodiverzitás, mezőgazdaság, energiaszolgáltatás, egészségügy• Kánikula 2007 – Esettanulmány
15. „Fenntartható lakóhely – a MI településünk”
Feladatok:• Éghajlatvédelmi terv készítése (szituációs játék)• Település és éghajlatváltozás (VAHAVA)• Települési éghajlatvédelmi stratégia (Energiaklub)
Visszajelzések a kipróbáló iskoláktól
•Kooperatív módszerek alkalmazása•Csoportmunka•Tanulói motiváció•Időbeli tervezés•Természettudomány és társadalom•Integrált szemlélet•Előkészítés•Kapcsolódás a szaktárgyakhoz (pl. 7. évf földrajz)•Magmodulok•Fogalomhasználat•Szövegek, képek•Feladattípusok •Fénymásolás, papírhasználat•Továbbfejlesztés (tanári kézikönyv, munkafüzet, ellenőrző feladatok