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