Hjælp med at bekæmpe oversvømmelse

Formålet med forløbet er, at eleverne får erfaringer med designprocessen ved at omsætte naturfaglig viden og begreber til en model og et digitalt artefakt.

Forløbet tager udgangspunkt i teknologiforståelseskompetenceområderne digital design og designprocesser og digital myndiggørelse.

Teknologiforståelse tilføjer nye perspektiver på natur/teknologifagligheden blandt andet ved, at eleverne skal argumentere for designvalg, hvilket taler i ind kompetenceområderne undersøgelse og kommunikation. Oversvømmelser og arbejdet med vandets kredsløb er et element under videns- og færdsighedsområderne jordklodens forandringer og stof og energi, der er en del af kompetenceområdet modellering..

Forudsætninger, form og indhold

Siden DMI begyndte at måle nedbør i 1874, kan man konstatere, at nedbørsmængden stiger, og at der flere steder bliver lavet forskellige tiltag for at imødegå faren for oversvømmelse. Oversvømmelse som en præsent fare i Danmark nu og i fremtiden står centralt for forløbets problemfelt. Vandets kredsløb og meteorologiske fænomener er vigtige for forståelsen af de omstændigheder, som indtræffer, når oversvømmelser rammer.

Eleverne kan arbejde med design af et system til afhjælpning af problemet med oversvømmelser, som eksempelvis kan:

• detektere vandstandsstigning
• afgive alarm ved forhøjet vandstand
• pumpe vand væk fra kritiske områder
• aktivere en sluse til omdirigering af vand, eksempelvis til hav.

Desuden kan eleverne arbejde med at konstruere et dige. Forløbets problemstilling kan med fordel forankres i konkrete lokale forhold, så eleverne oplever et øget ejerskab.

Forløbets forankring i aktuelle hændelser giver gode muligheder for at inddrage perspektiver som klimaforandringer og kultivering af landskabet. Klimaet forandrer sig, og den menneskelige påvirkning af klimaet kan være oplagt at bringe i spil i forbindelse med forløbet. Kultivering af landskabet er en særlig interessant problematik i et land som Danmark, som er tredjestørst i Europa i forhold til, hvor meget af landets jord der er bundet til landbrug.

Tilrettelæggelse

I forløbet kan eleverne arbejde i grupper. Ud over konstruktionen af et system til at detektere vandstigninger kan eleverne arbejde med konstruktion af et dige. Konstruktionen af et dige kan udelades, og i stedet kan et vandkar anvendes sammen med komponenterne til Micro:bit. I så fald bliver tidsrammen 6-8 lektioner.

Forløbet kan afsluttes med, at elevgrupperne viser deres løsninger frem og argumenterer for deres valg vedrørende konstruktion af et dige og deres brug af Micro:bit.

Hvis eleverne ikke har erfaring med Micro:bit, kan der i starten af forløbet bruges tid på nogle begynderøvelser, inden afprøvning af komponenterne til Micro:bit.

Teknologier:

• Micro:bit
• Mulige komponenter til Micro:bit: Fugtighedsmåler, buzzer, LED, vandpumpe, microswitch, servo
• Codinglab (Skoletube.dk)
• Screencastify (Skoletube.dk)

Undervejs i beskrivelsen af forløbets opbygning henvises til følgende konkrete lærer- og elevressourcer, som findes på tekforsøget.dk:

• Forklar vandets kredsløb (Opgavebeskrivelse til elever)
• Hvor bliver der oversvømmelse? (Opgavebeskrivelse til elever)
• Byg et dige (Opgavebeskrivelse til elever)
• Komponenter (Vejledning til afprøvning af alle komponenter en af gangen)
• Løs problemet (Opgavebeskrivelse til elever til endeligt produkt)

Forslag til spørgsmål, der kan overvejes, inden forløbet gennemføres:

• Hvordan kan forløbet introduceres og rammesættes, så eleverne kan se sammenhængen mellem naturfænomener og teknologiforståelse?
• Hvordan kan problemfeltet perspektiveres til elevernes egen hverdag og forforståelse?
• Skal der i konstruktionsfasen være adgang til vand og afløb samt større borde til elevgrupperne?
• Kan det give mening sideløbende at arbejde med variable i matematik, da de algoritmer, som laves, er afhængige af sammensætningen af forskellige variable?
• Er det muligt at få forældre eller skoleledelse til at udgøre det panel, som de endelige produkter skal præsenteres for?

Forløbets opbygning

Forløbet kan inddeles i tre faser: en introfase, en udfordrings- og konstruktionsfase samt en outrofase.

Introfase: Forforståelse og kompetencer

Forløbet kan iscenesættes med en case om Jammerbugt Kommune, hvor man er særligt optaget af at designe et automatiseret system til at hjælpe beboerne i området ved Østerby.

Casen kan udfoldes med spørgsmål som:

• Hvad er vandets kredsløb?
• Hvordan påvirkes nedbøren af det globale vejrsystem?
• Hvor i Danmark er man særligt udsat under perioder med meget nedbør?

Introfasen har blandt andet til formål at hjælpe eleverne til en forståelse af vands tilstandsformer og kredsløb, så de kan skabe en kontekst til oversvømmelser i relation til årstiden. Der kan desuden arbejdes med istiden og landskabsdannelse.

Værktøjet Havvand på land (Portal om klimaændringer og klimatilpasning fra Miljøstyrelsen) kan bruges som udgangspunkt for en undersøgelse af udsatte områder. Aktiviteten kan afsluttes med en klassegennemgang af elevernes opdagelser.

I introfasen kan ressourcerne Forklar vandets kredsløb og Hvor bliver der oversvømmelse benyttes.

Udfordrings- og konstruktionsfase

I denne fase kan udgangspunktet være, at eleverne skal hjælpe beboerne i Østerby med at lave et system til afhjælpning af oversvømmelse, når der er varslet storm og fare for oversvømmelse i nærheden af byen.

Eleverne kan lave en model, som indeholder dige og/eller dæmning, som udgangspunkt for det endelige design. Modellen vil gøre arbejdet med Micro:bit og komponenterne relevant og praktisk, da modellen repræsenterer en virkelig oversvømmelse.

Inden eleverne påbegynder deres design af et system, kan de med fordel introduceres til og afprøve komponenter en ad gangen: fugtighedsmåler, lys, vandpumpe. Her kan ressourcen Afprøv komponenter benyttes.

Før eleverne arbejder med at designe en løsning på problemet i Østerby, kan læreren vælge en af følgende indgangsvinkler:

1. Eleverne idégenererer umiddelbart ud fra problemstillingen.
2. I forbindelse med en klassesamtale defineres nye og mere specifikke problemer at handle ud fra.
3. Eleverne får præsenteret tre indgange til at idégenerere ud fra: opdag stigende vandstand, lav en alarm, flyt/bloker vandet.

Eleverne kan herefter konstruere en model af det samlede system til at detektere en oversvømmelse, hvor alle komponenter er samlet. Her kan ressourcerne Byg et dige og Løs problemet benyttes.

Eleverne kan undervejs i arbejdet med deres model overveje:

• Hvornår skal fugtighedsmåleren registrere ændringer i vandstand/fugtighed?
• Kan vi bruge andet end fugtighedsmåleren til at registrere stigning i vandstand?
• Hvad er en effektiv alarm?
• Kan vi bruge viden om sluser og dæmninger til at tilføje noget til vores model?
• Hvad skal der til for, at vores model kan bruges ”rigtigt”? 

Eleverne kan med fordel lave små præsentationer af deres idéer og modeller gennem iterative (gentagende) processer undervejs. Det kan ske med henblik på at få feedback på deres egen proces eller for at dele viden, da der kan være mange detaljer med kodning af Micro:bit, som koster tid, og som en anden gruppe muligvis har fundet en løsning på.

Når eleverne er færdige med deres løsning, kan de lave en kort filmoptagelse af modellen, gerne i funktion.

Outrofase: Ny forståelse og nye kompetencer

Forløbet kan afsluttes med, at grupperne viser deres løsninger frem og præsenterer og argumenterer for deres valg vedrørende konstruktionen af diget og deres brug af Micro:bit.

I forhold til diget kan eleverne komme ind på:

• lokale forhold, de har forsøgt at efterligne
• materialevalg, i forhold til brydning/blokering af vand
• forståelse for vands egenskaber (masse, bølgekraft og så videre)
• eksempler på ændrede meteorologiske, årstids- eller fysiske forhold, som udstiller udfordringer ved konstruktion af diger.

I forhold til opstillingen med Micro:bit kan eleverne komme ind på:

• grænseværdier og placering af fugtighedsmåler
• avancerede alarmer, eksempelvis med brug af radio
• innovative løsningsforslag, som ikke kunne gennemføres, eksempelvis på grund af manglende kodeevner eller begrænsninger ved Micro:bit.

Afslutningen kan gennemføres med et panel, eksempelvis bestående af forældre eller skoleledelse, som mål for en præsentation, hvor hver gruppe har et kort tidsrum til at pitche deres idéer. Panelet kan give feedback efter aftalte rammer, eksempelvis:

• Nævn 3 positive ting ved elevernes produkt
• Nævn 3 gode ting ved fremlæggelsen
• Nævn 1 ting, som kan overvejes til næste gang

Evaluering

Efter forløbet kan læreren evaluere elevernes evne til indgå i de iterative (gentagende) processer under forløbet. Kunne de modtage og arbejde videre med feedback, og kunne de bruge feedback til at revidere deres idé og endelige model? Ved konstruktionen af diget kan der have været grund til mange ændringer af konstruktionen undervejs, og derfor kan det være relevant at evaluere elevernes evne til at lave fejl og dernæst finde argumenter for at træffe andre og nye beslutninger.

Efter forløbet kan der sættes fokus på spørgsmål som:

• Hvordan fungerede det med et afsæt i en konkret case om Østerby?
• Hvordan relaterede eleverne teknologierne til forståelsen af naturfænomenet oversvømmelse?
• Hvordan fungerede det at have fokus på klimaforandringer og teknologiens muligheder for at indgå i løsninger, og hvordan kan den del styrkes i et kommende forløb?

Kreditering

Den fulde version af forløbet kan downloades og læses på tekforsøget.dk.

Materialet i den fulde version er udviklet af Københavns Professionshøjskole, Professionshøjskolen UCN, VIA University College samt læremiddel.dk for Børne- og Undervisningsministeriet under rammerne for Forsøg med teknologiforståelse i folkeskolens obligatoriske undervisning. Læs mere om forsøget på tekforsøget.dk og emu.dk.