Issuu

I de nye nasjonale retningslinjene for naturfag i lærerutdanningen står det at faget skal gi faglig og fagdidaktisk grunnlag for å undervise i naturfag. Utdanningen skal gi erfaring med varierte arbeidsformer og didaktisk refleksjon. Oppdag naturen, 2. utgave bygger på disse retningslinjene.

Oppdagnaturen

Boka er oppdatert etter fagfornyelsen. Innledningsvis beskrives pedagogiske og didaktiske innfallsvinkler til naturfag i klasserommet og ute i naturen, og disse er helt nyskrevet i denne andre utgaven. Boka beskriver også kjerneelementene i naturfag og er forsterket med et fornyet kapittel om bærekraft.

Kvammen|Lie|Nyhus|Vedum|Ødegaard

Naturfag er et spennende fag å undervise i. Vi har store muligheter til å variere undervisningen i klasserommet med både teoretiske og praktiske aktiviteter, og vi kan la elevene utfolde seg i det store klasserommet som naturen er.

I tittelen Oppdag naturen ligger et ønske om å gi lærere gode faglige kunnskaper i biologi. Samtidig er det en oppfordring til å ta elevene med ut i naturen for at de skal oppleve og gjøre erfaringer i nærkontakt med planter og dyr.

Biologi for lærere. Grunnskolelærerutdanning

Cellebiologi, økologi og evolusjon er presentert. Vanlige norske biotoper er behandlet grundig. Sopp, planter og dyr er beskrevet i egne kapitler. Viktige miljøproblemer er belyst med forslag til undervisning for en bærekraftig utvikling. Organsystemer er beskrevet, og det er et eget kapittel om helse og livsstil. For hvert kapittel er det satt opp læringsmål for studenten og forslag til praktiske læringsaktiviteter for grunnskoleelever. Bokas forfattere er Per Ivar Kvammen, Sigmund Lie, Gunnar Christian Nyhus, Trond Vidar Vedum og Torbjørn Ødegaard. Alle forfatterne har tilknytning til Høgskolen i Innlandet.

2. utgave ISBN 978-82-450-3689-3

Per Ivar Kvammen Sigmund Lie Gunnar Christian Nyhus Trond Vidar Vedum Torbjørn Ødegaard

Oppdagnaturen 2. utgave

Biologi for lærere. Grunnskolelærerutdanning

Per Ivar Kvammen Sigmund Lie Gunnar Christian Nyhus Trond Vidar Vedum Torbjørn Ødegaard

Oppdagnaturen 2. utgave

Biologi for lærere. Grunnskolelærerutdanning Hovedfotograf Thor Østbye

Copyright © 2021 by Vigmostad & Bjørke AS All Rights Reserved 1. utgave 2014 2. utgave 2021 / 1. opplag 2021 ISBN: 978-82-450-3689-3 Grafisk produksjon: John Grieg, Bergen Omslagsdesign ved forlaget Omslagsfoto: Thor Østbye Hovedfotograf: Thor Østbye Illustrasjoner: Andriej Mielnikow (https://mielnikov.art/pl/) og Fagbokforlaget Kari C. Toverud CMI (sertifisert medisinsk illustratør): ss. 436–445, 524, 526:

Spørsmål om denne boka kan rettes til: Fagbokforlaget Kanalveien 51 5068 Bergen Tlf.: 55 38 88 00 e-post: fagbokforlaget@fagbokforlaget.no www.fagbokforlaget.no

Materialet er vernet etter åndsverkloven. Uten uttrykkelig samtykke er eksemplarfremstilling bare tillatt når det er hjemlet i lov eller avtale med Kopinor.

Forord Oppdag naturen er ei lærebok i biologi for grunnskolelærerstudenter. Den kan også være en kilde for lærere i grunnskolen som trenger oppdatering i faget og nye ideer til praktiske aktiviteter i skolen. Boka dekker alle biologiemnene i Nasjonale retningslinjer for naturfag i grunnskolelærerutdanningen, 2017: de grunnleggende livsprosessene, cellebiologi, fysiologi, menneskekroppen, helse og livsstil, planter og dyr i norsk natur, kretsløp og økosystemer, evolusjon og genetisk variasjon, miljø og utdanning for bærekraftig utvikling, tverrfaglig undervisning og bruk av varierte læringsarenaer inne og ute. I tillegg til biologiemnene har boka en introduksjon til naturfagenes didaktikk. Vi har i denne reviderte utgaven lagt til grunn Læreplanverket for Kunnskapsløftet 2020 (LK 20), men boka vil være relevant over tid, selv om læreplanene i grunnskolen endres. Det har vært viktig å skrive ei bok som er nyttig for lærerne i den hverdagen de møter i skolen. I teksten er det lagt inn fagdidaktiske betraktninger og metodiske tips, og hvert kapittel har forslag til aktiviteter som bygger opp under stoffet. Det er lagt stor vekt på illustrasjonene i boka. Figurer og et rikt utvalg av fotografier av naturmiljøer, planter og dyr utdyper teksten. Naturfotograf Thor Østby har levert de fleste bildene. Mange av kapitlene har henvisninger til nyttige nettsteder. Oppdag naturen – sammen med elevene! Hamar, mai 2021 Per Ivar Kvammen Sigmund Lie Gunnar Christian Nyhus Trond Vidar Vedum Torbjørn Ødegaard

Innhold 1 Biologi i grunnskolen. Hvordan få til et godt møte? ...................................................... 13 Biologi i grunnskolelærerutdanningene ................................................................................................ 14 Hverdagsforestillinger ............................................................................................................................... 14 Dybdelæring i biologi ................................................................................................................................. 15 Progresjon .................................................................................................................................................... 16 Utforskende arbeidsmåter ........................................................................................................................ 16 Skriving i biologi ........................................................................................................................................ 20 Snakke biologi – argumentasjon og debatt ........................................................................................... 21 Drama i biologiundervisningen .............................................................................................................. 24 Elevene lager modeller ............................................................................................................................. 24 Biologi og digitale hjelpemidler ............................................................................................................... 26 Bruk av animasjoner ................................................................................................................................... 26 Biologiundervisningen og de flerspråklige elevene ............................................................................ 27 Å lære i og av naturen ................................................................................................................................ 28 Klasserommet .............................................................................................................................................. 29 Naturfag utenfor klasserommet .............................................................................................................. 32 Biologien har estetiske sider som vi kan utnytte ................................................................................. 36

2 Cellen og livsprosessene .............................................................................................................. 41 Livsprosessene ............................................................................................................................................ 41 Virus ............................................................................................................................................................. 44 Prokaryote celler: ekte bak terier og arkebakterier ............................................................................. 45 Fra encellet til flercellet liv ....................................................................................................................... 47 Den eukaryote cellens oppbygning ....................................................................................................... 49 Forskjell på plante- og dyreceller ............................................................................................................ 52 Passiv transport: dif fusjon ........................................................................................................................ 54 Passiv transport: osmose .......................................................................................................................... 55 Ak tiv transport ............................................................................................................................................ 56 Endocytose .................................................................................................................................................. 57 Eksocytose ................................................................................................................................................... 57 Cellemembranen viser irritabilitet .......................................................................................................... 57 Fotosyntesen ............................................................................................................................................... 58 Celleånding ................................................................................................................................................. 60 DNA molekylets oppbygning og virkemåte .......................................................................................... 62 Proteinsyntesen .......................................................................................................................................... 65 Kromosomer ................................................................................................................................................ 71 Mitose ........................................................................................................................................................... 73 Meiose .......................................................................................................................................................... 74

OPPDAG NATUREN

3 Økologi ................................................................................................................................................... 81 Nisje og habitat ........................................................................................................................................... 81 Populasjon .................................................................................................................................................... 83 Samfunn ....................................................................................................................................................... 84 Økosystem .................................................................................................................................................. 84 Kant sone ....................................................................................................................................................... 85 Samliv mellom ar ter i et samfunn .......................................................................................................... 86 Energistrøm i økosystemet. Næringskjeder og næringsnett ........................................................... 96 Kretsløpene i naturen .............................................................................................................................. 102 Størrelsen på populasjonene forandrer seg. Hva er det som bestemmer antall individer? ........ 111

4 Skog

.................................................................................................................................................... 119

Klimaet påvirker skogen ........................................................................................................................... 119 Skogen påvirker klimaet ........................................................................................................................... 121 Jorda påvirker skogen .............................................................................................................................. 123 Skogen påvirker jorda .............................................................................................................................. 124 Skogbranner ............................................................................................................................................... 126 Nøkkelar ter i skog .................................................................................................................................... 127 Plantelivet i skogen .................................................................................................................................. 132 Dyrelivet i skogen ..................................................................................................................................... 136 Soppene i skogen ...................................................................................................................................... 140 For valtningen av skogen .......................................................................................................................... 141

5 Ferskvann ............................................................................................................................................ 147 Innsjøtyper ................................................................................................................................................ 148 Produsenter ................................................................................................................................................ 151 Konsumenter .............................................................................................................................................. 157 Nedbrytere ................................................................................................................................................. 162 Næringskjeder og næringsnett .............................................................................................................. 163 Abiotiske faktorer ..................................................................................................................................... 164 Eutrofiering ................................................................................................................................................ 168

6 Hav

.................................................................................................................................................... 175

Abiotiske fak torer i havet ........................................................................................................................ 175 Strandtyper ................................................................................................................................................ 179

7 Fjell

.................................................................................................................................................... 195

Fjellbjørkeskogen ...................................................................................................................................... 195 Den lavalpine sonen ................................................................................................................................. 198 Dyrelivet i fjellbjørkeskogen og i den lavalpine sonen ..................................................................... 199 Den mellomalpine sonen ........................................................................................................................ 199 Fjellmyrene ................................................................................................................................................ 200 Den høyalpine sonen ............................................................................................................................... 201 Pattedyra og fuglene i den lavalpine og den høyalpine sonen ...................................................... 202

INNHOLD

8 Kulturlandskap ................................................................................................................................ 207 Kulturlandskapets ut vikling ................................................................................................................... 207 Mekanisering av jordbruket og bruk av kunstgjødsel ....................................................................... 210 Hvordan ser kulturlandskapet ut i dag? ............................................................................................... 210 Dyrelivet i kulturlandskapet .................................................................................................................... 215 Miljøtiltak i kulturlandskapet ................................................................................................................. 217

9 Byer og tettsteder ......................................................................................................................... 221 Ut vikling av byer og tett steder .............................................................................................................. 221 Hager og parker ....................................................................................................................................... 222 Planter ......................................................................................................................................................... 223 Pattedyr ...................................................................................................................................................... 223 Insek ter og småkryp ................................................................................................................................. 225 Fugler ......................................................................................................................................................... 226 Miljøgif ter og forurensning .................................................................................................................... 227

10 Evolusjon ........................................................................................................................................... 231 Historikk ..................................................................................................................................................... 231 Fossilmaterialet ......................................................................................................................................... 233 Plante- og dyregeografi .......................................................................................................................... 234 Likheter mellom dyre- og plantegrupper ............................................................................................. 235 Embryologi ................................................................................................................................................. 236 Gener .......................................................................................................................................................... 236 Naturlig seleksjon ..................................................................................................................................... 237 Mutasjoner og rekombinasjon ............................................................................................................... 239 Fitness og tilpasning og seleksjon i det stille ..................................................................................... 241 Ikke for ar tens beste ............................................................................................................................... 242 Genetisk drift ........................................................................................................................................... 243 Ikke alt er tilpasninger ............................................................................................................................ 244 Seksuell seleksjon .................................................................................................................................... 244 Artsdannelse ............................................................................................................................................. 246 EvoDevo ..................................................................................................................................................... 246 Biologisk klassifikasjon ........................................................................................................................... 247

11 Sopp .................................................................................................................................................... 253 Et eget rike ................................................................................................................................................. 253 Sopp består av hyfer ................................................................................................................................ 253 Sprer seg ved sporer ............................................................................................................................... 254 Ernærer seg som dyr ................................................................................................................................ 256 Henter næring fra en død eller levende matkilde .............................................................................. 256 Noen sopper betaler for maten ............................................................................................................. 257 Lav ................................................................................................................................................................ 259 Stilksporesopper og sekksporesopper ................................................................................................ 262 Livssyklus hos en stilksporesopp .......................................................................................................... 263 Eksempler på stilksporesopp ................................................................................................................ 264

OPPDAG NATUREN

12 Planter ............................................................................................................................................... 269 Alger ........................................................................................................................................................... 269 Moser .......................................................................................................................................................... 275 Karplanter .................................................................................................................................................. 282 Karsporeplanter ....................................................................................................................................... 284 Blomsterplanter ....................................................................................................................................... 290

13 Dyr

................................................................................................................................................... 321

Nesledyr ..................................................................................................................................................... 321 Maneter ............................................................................................................................................... 323 Koralldyr ............................................................................................................................................. 324 Bløtdyr ........................................................................................................................................................ 325 Snegler ................................................................................................................................................. 326 Muslinger ............................................................................................................................................ 329 Blekkspruter ........................................................................................................................................ 331 Leddormer .................................................................................................................................................. 333 Mangebørstemark ............................................................................................................................. 334 Fåbørstemark ..................................................................................................................................... 335 Igler ...................................................................................................................................................... 336 Leddyr ......................................................................................................................................................... 338 Krepsdyr .............................................................................................................................................. 338 Tusenbein og skolopendere ............................................................................................................ 343 Insekter ............................................................................................................................................... 344 Edderkoppdyr ..................................................................................................................................... 363 Pigghuder ................................................................................................................................................... 367 Sjøstjerner .......................................................................................................................................... 368 Slangestjerner ................................................................................................................................... 369 Sjøpiggsvin ......................................................................................................................................... 369 Sjøpølser ............................................................................................................................................. 370 Fisk ............................................................................................................................................................... 371 Anatomi og fysiologi ......................................................................................................................... 372 Fersk vannsfisker ................................................................................................................................ 374 Amfibier ...................................................................................................................................................... 376 Buttsnutefrosk, spissnutefrosk og damfrosk ............................................................................... 377 Nordpadde .......................................................................................................................................... 377 Småsalamander og storsalamander ............................................................................................... 378 Krypdyr ....................................................................................................................................................... 379 Øglene ................................................................................................................................................ 380 Slangene ............................................................................................................................................. 380 Fugler .......................................................................................................................................................... 382 Fuglenes anatomi og fysiologi ........................................................................................................ 382 Fuglenes liv ......................................................................................................................................... 385 Fuglenes økologi ................................................................................................................................ 387 Miljøtiltak for fuglene ...................................................................................................................... 388

INNHOLD

Pattedyr ...................................................................................................................................................... 392 Kroppstemperatur ............................................................................................................................. 392 Mat ....................................................................................................................................................... 393 Tenner .................................................................................................................................................. 393 Lemmer ............................................................................................................................................... 394 Hårkledning ....................................................................................................................................... 394 Forplantning ....................................................................................................................................... 395 Duftkjertler ......................................................................................................................................... 395 Gevir og horn .................................................................................................................................... 396 Sanser og kommunikasjon ............................................................................................................... 397 Sosial atferd ........................................................................................................................................ 397 Pattedyr i Norge ............................................................................................................................... 398

14 Planter og dyr om vinteren .................................................................................................... 403 Kroppsform og hårkledning ................................................................................................................... 403 Temperaturmekanismer ......................................................................................................................... 404 Snøens betydning for dyrelivet ............................................................................................................ 405 Vinterdvale ................................................................................................................................................ 406 Vintersøvn ................................................................................................................................................. 407 Insek ter ...................................................................................................................................................... 409 Plantene om vinteren ................................................................................................................................ 411

15 Undervisning om og for bærekraftig utvikling ............................................................ 417 Hva menes med bærekraftig utvikling? ............................................................................................... 417 Hvordan kan vi motivere elevene for arbeid med bærekraftig utvikling? .................................... 418 Tre eksempler på vellykkede miljøtiltak ............................................................................................... 419 Tre miljøutfordringer som ikke er løst ................................................................................................. 422 Miljøprosjek ter på årstrinnene 1–7 ...................................................................................................... 430

16 Seksualitet og reproduksjon .................................................................................................. 435 Mannlige kjønnsorganer ......................................................................................................................... 435 Kvinnelige kjønnsorganer ....................................................................................................................... 437 Et barn blir til ............................................................................................................................................. 441

17 Fordøyelse og ekskresjon ........................................................................................................ 449 Fordøyelse ................................................................................................................................................. 449 Kosthold ..................................................................................................................................................... 454 Ekskresjon ................................................................................................................................................. 462

18 Ner ver og sanser ......................................................................................................................... 469 Ner vesystemet ......................................................................................................................................... 469 Sanser ......................................................................................................................................................... 480

19 Skjelett og muskler ..................................................................................................................... 495 Knokler ....................................................................................................................................................... 495

OPPDAG NATUREN

Ledd ............................................................................................................................................................ 497 Ryggsøylen ................................................................................................................................................ 498 Brystkassen ............................................................................................................................................... 500 Overekstremitetene ................................................................................................................................ 500 Bekkenet .................................................................................................................................................... 500 Underekstremitetene .............................................................................................................................. 501 Muskler ...................................................................................................................................................... 502 Muskelsammentrekninger .............................................................................................................. 502 Skjelettmuskulatur ............................................................................................................................ 503 Glatt muskulatur ................................................................................................................................ 505 Hjer temuskulatur ............................................................................................................................. 506

20 Sirkulasjonssystemet . Blodåresystemet, lymfesystemet og lungene ............ 511 Blodåresystemet ........................................................................................................................................ 511 Lymfesystemet .......................................................................................................................................... 523 Respirasjonssystemet .............................................................................................................................. 525

21 Helse og livsstil .............................................................................................................................. 535 Livsstil ......................................................................................................................................................... 536 Forebyggende helsearbeid ..................................................................................................................... 541 Helsetjenester .......................................................................................................................................... 542 Å opprettholde god helse ....................................................................................................................... 543

Stikkord ................................................................................................................................................... 545 Bilder og illustrasjoner .................................................................................................................... 553

Biologi i grunnskolen. Hvordan få til et godt møte?

Biologi betyr læren om livet. Det forteller oss at vi har å gjøre med et omfattende fag. I grunnskolen utgjør biologi, sammen med fysikk, kjemi, geofag, astronomi og teknologi, det integrerte naturfaget. I læreplanverket for Kunnskapsløftet 2020 (LK20) består naturfaget av de fem kjerneelementene Naturvitenskapelige praksiser og tenkemåter, Teknologi, Energi og materie, Jorda og livet på jorda og Kropp og helse. Det er i de to siste kjerneelementene vi finner de fleste biologiemnene. Men vi skal merke oss at biologi er bærebjelken også i de overordnede deler av Kunnskapsløftet. Under overskriften Opplæringens verdigrunnlag står det: «Skolen skal bidra til at elevene utvikler naturglede, respekt for naturen og klima- og miljøbevissthet» (Kunnskapsløftet, 2020, s. 11). Om naturfaget heter det: Faget skal bidra til at elevene får naturopplevelser og et faglig grunnlag for å verne om naturressurser, bevare biologisk mangfold og bidra til bærekraftig utvikling. Naturfaget skal også bidra til at elevene utvikler kompetanse til å ivareta egen og andres helse.

og: Naturen har en egenverdi som er uavhengig av menneskers bruk og påvirkning, og naturfaglig kunnskap kan bidra til at den forvaltes på en forsvarlig måte. (Kunnskapsløftet, 2020, s. 60)

I overordnet del av LK20 er det i avsnittet «Prinsipper for læring, utvikling og danning» løftet fram tre tverrfaglige temaer: Folkehelse og livsmestring, Demokrati og medborgerskap og Bærekraftig utvikling (Kunnskapsløftet, 2020, s. 16–17). I alle tre temaene utgjør biologi en viktig del av kunnskapsgrunnlaget.

OPPDAG NATUREN

Biologi i grunnskolelærerutdanningene I planene for naturfaget i grunnskolelærerutdanningen (Nasjonale retnings linjer for grunnskolelærerutdanningene, trinn 1–7, 2017) legges det stor vekt på biologikunnskaper: Grunnskolelærere må kunne tilrettelegge for læring som fremmer elevenes naturglede og ansvarsfølelse, som etter hvert utvikles til kunnskap og engasjement for miljøet. (s. 53)

I planen for emnet Naturfag 1 står det: Det legges vekt på å utvikle ferdigheter og generell kompetanse i å introdusere de yngste elevene for naturfaget. Å kunne utvikle elevenes sansing, oppdagerglede, undring, naturglede og naturfagspråk er en vesentlig del av denne kompetansen. (s. 54)

Læreplanen for naturfaget i grunnskolelærerutdanningene består av disse biologi emnene: de grunnleggende livsprosessene, cellebiologi, fysiologi, menneske kroppen, helse og livsstil, planter og dyr i norsk natur, kretsløp og økosystemer, evolusjon og genetisk variasjon, miljø og utdanning for bærekraftig utvik ling, tverrfaglig undervisning og bruk av varierte læringsarenaer inne og ute (s. 54–55). Denne boka er en oppdagerferd i noe av det fascinerende som biologien har å by på. Men skal vi få til et godt møte mellom biologien og de yngste elevene, er det nødvendig med kunnskap om hva som kjennetegner god naturfagundervisning, og som stimulerer til god læring hos elevene våre. Slik kunnskap har vokst betydelig de siste tiårene og utgjør en viktig del av det vi omtaler som naturfagdidaktikk. I dette kapitlet tar vi først for oss viktige over ordnede prinsipper for god undervisning. Deretter gir vi noen praktiske og metodiske eksempler og tips. Kanskje disse glimtene fra naturfagdidaktikken gjør deg nysgjerrig slik at du får lyst til å fordype deg i dette interessante feltet? I så fall vil du ha glede av henvisningene til videre lesing etter hvert avsnitt. Litteraturhenvisningene kan også være til hjelp og inspirasjon dersom du skal skrive en oppgave i naturfagdidaktikk.

Hverdagsforestillinger Et viktig utgangspunkt for all undervisning er hva elevene kan fra før. I bio logi, som i andre deler av naturfaget, møter elevene til undervisning med sin

BIOlOgI I grUNNSKOlEN. HvOrDaN Få TIl ET gODT MøTE?

forståelse, en intuitiv forståelse, som vi vanligvis kaller hverdagsforestillinger, og som er annerledes enn den naturvitenskapelige oppfatningen. Slike hver dagsforestillinger må vi ta på alvor. Som lærer er det alltid interessant å utfor ske elevenes intuitive oppfatning av et begrep eller en sammenheng før vi går i gang med undervisningen i emnet. Vår oppgave blir da å ta utgangspunkt i elevenes hverdagsoppfatninger og utvikle dem i retning av det som er natur vitenskapelig anerkjent. Forskere har i mange tiår interessert seg for elevenes hverdagsforestillinger i naturfag, og det har etter hvert blitt en betydelig mengde litteratur. Som en introduksjon til temaet kan vi anbefale: · ·

Boka Naturfag som allmenndannelse – en kritisk fagdidaktikk (Sjøberg, 2009). I kapittel 9 «Barn møter vitenskapen: læringspsykologien» har Svein Sjøberg en presentasjon av temaet hverdagsforestillinger i naturfag. I boka Biologididaktikk for lærere av Ragnhild Staberg, Cato Tandberg og John Magne Grindeland (Staberg, 2020) finner du nyttig kunnskap om hverdagsforestillinger i kapittel 4 «Elevers hverdagsforestillinger og mis oppfatninger».

Dybdelæring i biologi Biologi kan bli et overflatisk «puggefag» som består av en uendelighet av detaljer, uten en indre sammenheng. Under arbeidet med den nye læreplanen (LK 20) ble dybdelæring lansert som motstykket til det å huske enkeltstå ende fakta. Dybdelæring betyr blant annet å få så god forståelse av de grunn leggende biologibegrepene at elevene kan bygge videre på dem i høyere års trinn, og å kunne anvende kunnskapen i nye situasjoner. Vi kjenner igjen begrepet dybdelæring fra tidligere læreplaner i det såkalte «spiralprinsippet», men i LK 20 har begrepet fått et fornyet innhold. Flere forfattere har bidratt til en bedre og ny forståelse av begrepet dybde læring: ·

I boka Dybdelæring i naturfag (Voll, 2019) har Liv Oddrun Voll og Anne Holt skrevet kapittel 1 «Dybdelæring i naturfag», Anne Bergliot Øyehaug kapittel 2 «Kjennetegn på undervisning som gir dyp forståelse» og Anne Holt, Anne B. Øyehaug og Liv Oddrun Voll kapittel 11 «Undervisning for dybdelæring».

OPPDAG NATUREN

· I boka Biologididaktikk av Ragnhild Lyngved Staberg, Cato Tandberg og Jon Magne Grindeland (Staberg, 2020) finner du kapittel 9 «Dybdelæring». · I boka Utvidet klasserom i naturfag (Frøyland, 2019) skriver Merethe Frøy land og Kari Beate Remmen om dybdelæring i kapittel 4 «Veier til forstå else».

Progresjon Dybdelæring krever god progresjon i lærestoffet. Når vi arbeider med sam mensatte begreper eller teorier, som for eksempel fotosyntese eller evolusjon, er det viktig at vi gjennom barnetrinnet velger en hensiktsmessig rekkefølge av delemner, slik at vanskegraden og kompleksiteten øker etter hvert. Som eksempel på en teori der det er nødvendig å tenke progresjon, er evolusjons læren. Selv om evolusjonslæren ikke er et eget emne på barnetrinnet, bør læreren gjennom årene i barneskolen ha «evolusjonsbrillene» på og tenke pro gresjon. Det kan for eksempel bety at vi på de laveste trinnene arbeider med å bli kjent med vanlige plante og dyrearter og deres biologi og legger vekt på hvordan artene er tilpasset sitt miljø og levevis. Det neste trinnet i pro gresjonen kan være å lære om livets kontinuitet, om hvordan livet bevares fra generasjon til generasjon. I arbeidet med livssykluser hos planter og dyr er det naturlig å lære om hvordan seksuell formering, rekombinasjon av gener og mutasjoner sikrer variasjon i egenskaper hos nye generasjoner. Denne varia sjonen, sammen med naturlig seleksjon, er drivkraften i evolusjonen. Hensiktsmessig progresjon av sentrale naturfagbegreper og bærende ideer er behandlet av flere forfattere: · I boka Dybdelæring i naturfag (Voll, 2019) skriver Anne Bergliot Øyehaug kapittel 2 «Kjennetegn på undervisning som gir dyp forståelse» og Liv Oddrun Voll, Anne B. Øyehaug og Anne Holt kapittel 11 «Undervisning for dybdelæring». · I boka Utvidet klasserom i naturfag (Frøyland, 2019) skriver Merethe Frøy land og Kari Beate Remmen kapittel 6 «Undervisningens progresjon».

Utforskende arbeidsmåter Ett av de fem kjerneelementene i naturfagplanen LK 20 er Naturvitenskape lige praksiser og tenkemåter (Kunnskapsløftet LK 20):

BIOlOgI I grUNNSKOlEN. HvOrDaN Få TIl ET gODT MøTE?

Elevene skal oppleve naturfag som et praktisk og utforskende fag. Elevene skal gjennom opplevelse, undring, utforsking og erfaring forstå verden omkring seg i et naturvitenskapelig perspektiv. (s. 60)

I utforskende arbeid i biologi stimulerer vi elevene til å utforske den natur lige verden rundt seg, og vi oppmuntrer dem til å stille spørsmål. Vi legger til rette for at elevene skal gjøre egne oppdagelser, lager et program for hvordan spørsmålene kan besvares, og hvordan oppdagelsene kan testes. Med utforskende undervisningsopplegg forsøker vi å pirre elevenes nys gjerrighet, lede dem til noe som kan vekke interesse, kanskje noe oppsikts vekkende og overraskende som de aldri har sett før. Det kan være noe som er i konflikt med førforståelsen eller forkunnskapene deres, og som stimulerer elevene til å stille flere spørsmål. Vanlige spørsmål å stille er for eksempel: Hva kan årsaken være? Kan det være fordi …? Skal vi forsøke å formulere en hypotese? Neste steg er å legge en plan: Hvordan kan vi undersøke dette fenomenet nærmere? Hvor kan jeg hente opplysninger? Er det skrevet om dette før? Hvilke undersøkelser kan vi gjøre ute? Elevene samler og systematiserer data og opplysninger og finner en passende måte å framstille funnene på. Så legger vi til rette for at elevene skal dele resultatene med hverandre, sammenlikne resultatene, tolke data og observasjoner, diskutere, reflektere og argumentere. Kanskje disse prosessene reiser nye problemstillinger som skal undersøkes. Slik er den utforskende metoden sjelden en lineær prosess – elevene går runde på runde. Bruken av den utforskende arbeidsmåten i biologi representerer det mot satte av å presentere faget som et ferdig og uforanderlig system av faktakunn skaper, ord, begreper, lovmessigheter og teorier. I det utforskende arbeidet skal elevene sammen med medelever og lærer få oppleve å ta del i kunnskaps utvikling. Idar Mestad omtaler utforskende arbeidsmåter på tre måter (Voll, 2019, s. 238). Den første beskriver hva slags elevaktiviteter som går under navnet utforskende arbeidsmåter: «Å arbeide utforskande handlar om å ha ei spørjande og undersøkande tilnærming til erfaringer og kunnskap.» Den andre hand ler om at språkutviklingen er viktig i utforskende arbeidsmåter: «Å arbeide utforskande handlar også om å prøve ut og vurdere egne formuleringar.» Den tredje sier noe om lærerens rolle i utforskende arbeid: «Elevane treng støtte frå læraren og læringsmiljøet når dei arbeider utforskande.» Her er to eksempler på utforskende undervisningsopplegg, det første er gjennomført på femte årstrinn, det andre på syvende årstrinn:

OPPDAG NATUREN

EKSEMPEL 1

I klasse 5 A stilte vi spørsmålet: Hva trenger et frø for å spire? Vann? Luft? Lys? Hva med temperaturen? Elevene gikk sammen i grupper og la planer for et kontrollert eksperiment. Vi valgte frø av prydbønner. Én gruppe valgte å undersøke hvilken betydning lys har for spiringen. De sådde frø i to krus med såjord. De to krusene ble tilsatt like mye vann, begge ble satt i vinduskarmen (lik temperatur), men det ene kruset ble tildekket med aluminiumsfolie (mørkt). Med sollys Diagram til å tegne inn resultatene fra spireforsøket med prydbønner

Dager

Uten sollys

Diagram til å tegne inn resultatene fra spireforsøket med prydbønner

Dager Diagrammer som viser veksten av prydbønner med og uten lys (Mathea)

Biologi i grunnskolen. Hvordan få til et godt møte?

Diagrammene viser et tydelig resultat: Frøet i mørke spirer like godt som frøet som får lys. Frøet trenger ikke lys for å spire! Elevene skrev rapport fra spiringsforsøket. Da hadde de god nytte av en rapportmal med rubrikker der elevene skrev inn forskningsspørsmålene, min hypotese (min antagelse), forskningsmetode, måleresultater og konklusjon (hva fant vi ut?). Henrik konkluderer slik i sin rapport: «Frøhviten som består av sukker, gjør at frøet ikke trenger sollys for å spire. Frøet trenger vann for å spire. Frøet trenger en spesiell temperatur for å spire».

EKSEMPEL 2

Klasse 7 B er på skitur i januar. Under turen oppdager elevene insekter som er aktive på snøen! Insektene viste seg å være snøstankelbein, som hører til blant de tovingede insektene. Alle var vingeløse. Hvordan klarer disse insektene seg ute i –6 °C? Hva gjør de på snøen? Hvilke fordeler kan de ha av å være der? Hvorfor har de ikke vinger? Hva spiser de? Hvor kommer de fra? Hvor skal de hen? Alle dyra vi så, var voksne individer, både hanner og hunner. Hvordan er livssyklusen til disse dyra?

figur 1.1 elever leter etter insekter på snøen.

OPPDAG NATUREN

Det foreligger nå en betydelig mengde litteratur om utforskende arbeidsmåter i naturfag. Her finner du et utvalg: · Boka Biologididaktikk (Staberg, 2020) gir en grundig omtale av utfors kende arbeidsmåter i kapittel 7 «Praktisk arbeid og utforskende arbeids måter i biologi». · Nær sagt hele boka På forskerføtter i naturfag (Ødegaard et al., 2016) om handler utforskende arbeidsmåter. Start med å lese kapittel 1; det er en god innføring og gir en teoretisk og forskningsmessig forankring. · Flere kapitler i boka Elever som forskere i naturfag (Knain et al., 2019) om handler utforskende arbeidsmåter. Kapittel 1 «Utforskende arbeidsmåter – en oversikt» er en god introduksjon. I kapittel 7 «Hvordan lykkes med utforskende arbeidsmåter» diskuterer forfatterne, på bakgrunn av erfarin ger fra prosjektet «ElevForsk», spørsmål som: Hvor «åpne» eller lærerstyrte skal utforskende undervisningsopplegg være, hvilket læringsutbytte sitter elevene igjen med, hvilke støttestrukturer trenger elevene, og hvilken rolle skal faglig snakk og skriving spille i et utforskende opplegg? · I boka Biologididaktikk (Marion og Strømme, 2015) finner du i kapittel 5 «Praktisk arbeid» gode ideer til praktisk utforskende arbeid i biologi.

Skriving i biologi En av de grunnleggende ferdighetene, som alle fag er forpliktet til å arbeide med, er å skrive. I biologien kan vi finne mange meningsfylte skriveaktivite ter. Vi anbefaler at elevene har en skrivebok i naturfag der de skriver tekster av forskjellige typer. Det kan være rapport fra et utforskende opplegg, rap port fra et feltarbeid eller en kreativ tekst av typen «Fortell om et Catom og hvordan det vandrer …». Det kan også være mindre og mer spontane tekster av typen logg etter en naturfagtime: Hva har jeg lært i dag? Hva synes jeg var lett, hva var vanskelig? Hva ønsker jeg å lære mer om? Det å lage et godt tankekart hører også hjemme i naturfagarbeidsboka. Det mest spennende er det vi kaller autentisk skriving. Det betyr at elevene skriver for en målgruppe utenfor klassen: andre elever på skolen, politikere, allmennheten, lokalavisa eller foreldrene. En undersøkelse av og presentasjon av vinteraktive insekter eller en artikkel om forurensninger i bekken som ren ner forbi skolen, vil være godt stoff for et bredere publikum. Mange forfattere er opptatt av skriving i naturfag:

BIOlOgI I grUNNSKOlEN. HvOrDaN Få TIl ET gODT MøTE?

· Boka Språk, tekst og kommunikasjon i naturfag av Sonja M. Mork og Wenche Erlien (Mork og Erlien, 2020) tar opp mange ulike sider ved språk, tekster og kommunikasjon i naturfag. Se for eksempel kapittel 1 «Hvorfor er språk viktig i naturfag?» og kapittel 3 «Skriving i naturfag». · I boka På forskerføtter i naturfag (Ødegaard et al., 2016), skriver Berit S. Haug kapittel 6 «Hvordan kommunisere resultater fra en utforskning». · Boka Dybdelæring i naturfag (Voll, 2019) har et kapittel 5 der Anne Bergliot Øyehaug og Anne Holt skriver om kreative fortellinger i naturfag. · I boka Biologididaktikk for lærere (Staberg, 2020) finner du i kapittel 3 (s. 83–89) avsnittet «Å skrive tekster i biologi». · I boka Elever som forsker i naturfag (Knain et al., 2019) skriver Idar Mestad, Erik Knain og Stein Dankert Kolstø kapittel 5 «Utvikle faglig innsikt gjennom snakk, skriving og visuelle uttrykk».

Snakke biologi – argumentasjon og debatt Muntlige ferdigheter er også en av de grunnleggende ferdighetene. I biologien må vi oppmuntre elevene til å bruke språket og stimulere til faglig samtale. Den gode samtalen rundt et meitemarkterrarium kan tjene som eksempel (se figur 1.2).

Figur 1.2 Elever på 5. årstrinn rundt meitemarkterrariet

OPPDAG NATUREN

Grubletegning

Egg

Hva mener du?

Figur 1.3 grubletegning om fugleegget Concept Cartoons in Science Education. gjengitt med tillatelse fra forlaget Millgate House Publishing ltd og Naturfagsenteret (naturfag.no/grubletegninger). laget av Brenda Keogh og Stuart Naylor. 1999. Nettside: www.millgatehouse.co.uk

Mange av elevene er flinke til å snakke og har et stort ordforråd. Dette kan vi utnytte ved å stimulere til diskusjon, det kan være å diskutere faglige spørs mål eller aktuelle samfunnsfaglige saker som berører biologifaget. En grubletegning kan være et godt utgangspunkt for diskusjon. Gruble tegningen viser en situasjon med et naturfaglig innhold. Personene på tegnin gen forklarer fenomenet på forskjellige måter og har gjerne motstridende syns punkter. Det faglig korrekte ligger innbakt i ett eller flere av synspunktene. Elevene må ta utgangspunkt i utsagnene og diskutere hvert av dem. Diskusjo nen hos elevene går på hvilket eller hvilke utsagn som er riktige, og hvorfor de er det. Figur 1.3 viser et eksempel på en grubletegning om fugleegget. Grubletegningene har som hensikt å skape diskusjon. Det skal stimulere til naturfaglig tenkning og kan være en kjærkommen variasjon. På naturfag.no

BIOlOgI I grUNNSKOlEN. HvOrDaN Få TIl ET gODT MøTE?

finner du mange gode grubletegninger som du fritt kan bruke. Av og til kan en selv være usikker på hva som er den riktige forklaringen. Til hjelp har hver grubletegning en faglig forklaring du kan bruke i dine egne forberedelser. Naturfaget skal gi elevene bakgrunn for å delta i demokratiske prosesser. For å trene elevene kan det være aktuelt å arrangere en debatt om et tema som på forskjellige måter berører biologien. Arranger for eksempel en debatt for og imot de fire store rovdyra i norsk natur. Sett sammen et panel der elevene tildeles disse rollene: en sauebonde som er plaget av at rovdyr tar sau, en naturverner, en elgjeger, en forelder som er redd for rovdyr på barnas skolevei, en som representerer Norsk institutt for naturforvaltning, og gjerne flere. Argumentasjon og debatt hører naturfaget til. Det er i møtet mellom ulike synspunkter, oppfatninger og forklaringer at naturfaglig innsikt har vokst fram. Ved å la elevene diskutere får de samtidig en innsikt i noe av naturfa gets egenart. Det er gjort mye forskning om nytten av å trene elevene i faglig snakk i biologi. · I kapittel 3 «Utforskende samtale for læring» i boka Uteskoledidaktikk – ta fagene med ut (Fiskum og Husby, 2014) deler Eli Munkebye med oss mange verdifulle råd om hvordan få til gode elevsamtaler i naturfag. · Bjørn Andersson skriver i sin bok Att utveckla undervisning i naturveten skap (Andersson, 2011) om «Att tala naturvetenskap» (kapittel 11) der han gir eksempler på gode dialoger i biologi. · I boka På forskerføtter i naturfag (Ødegaard et al., 2016) skriver Sonja Mork i kapittel 5 «Å diskutere som del av utforskende arbeid» og Berit S. Haug i kapittel 6 «Å kommunisere resultater fra en utforskning». · I kapittel 4 «Utforskende arbeidsmåter i biologi» i boka Biologididaktikk (Marion og Strømme, 2015) skriver Bård Knutsen om det å snakke bio logi (s. 91). · I ElevForskprosjektet var muntlig kommunikasjon viktig, og du får gode råd i kapittel 5 «Utvikle faglig innsikt gjennom snakk, skriving og visuelle uttrykk» i boka Elever som forsker i naturfag (Knain et al., 2019). · I boka Språk, tekst og kommunikasjon i naturfag (Mork og Erlien, 2020) finner du kapittel 4 «Argumentasjon og debatt i naturfag».

OPPDAG NATUREN

Drama i biologiundervisningen I biologiundervisningen ligger det godt til rette for å bruke dramaaktiviteter. Mange elever liker å spille; de får brukt andre sider av personligheten sin enn dem vi til vanlig utfordrer i naturfagundervisningen. Med gode dramaaktiviteter kan vi kanskje få med elever som vanligvis ikke er så aktive i naturfaget. Et eksempel: Læreren tegner, i stort format, det lille og det store blodåre systemet på asfalten i skolegården, eventuelt lager ganger i snøen. Elevene er de røde blodcellene som beveger seg i kretsløpene. Hjertet plasseres i sentrum og betjenes av to elever. Deres oppgave er å dytte elevene ut i kretsløpene. Elevene henter O2molekyler (røde lapper) i lungene og avleverer dem til cel lene ute i kroppen. Så plukker de opp CO2molekyler (blå lapper) fra cellene og tar dem med til lungene, der de avleveres. Marianne Ødegaard har arbeidet med drama i naturfagundervisningen i mange år. · Les hennes kapittel 5 «Bruk av dramaaktiviteter i biologiundervisningen» i boka Biologididaktikk (Marion og Strømme, 2015).

Elevene lager modeller Én måte å bygge forståelse i biologi på er å la elevene lage modeller. Det kan være å bygge en modell av fordøyelsessystemet, en modell av en nerve, en muskel eller en modell av cellen. Byggematerialene kan være helt enkle dag ligdagse hobbyeffekter som piperensere, ballonger, plastflasker osv. Figu rene 1.4 og 1.5 viser eksempler på modeller som elever har laget, hentet fra canadiske klasserom.

Figur 1.4 To modeller av den doble cellemembranen (øverst)

BIOlOgI I grUNNSKOlEN. HvOrDaN Få TIl ET gODT MøTE?

Figur 1.5 Plakat som viser dyrecellen.

En god modell kan bidra til å forstå hvordan et organ eller en struktur er bygd, og hvordan den fungerer. Å lage modeller stimulerer fantasien og krea tiviteten og representerer prak tisk arbeid som elevene ofte setter pris på. La dem presen tere modellene for hverandre ved å fortelle hvordan organet eller strukturen er bygd opp, og hvordan den fungerer. Fordi modellen ikke er vir keligheten, men bare illustre rer deler av virkeligheten, må modeller alltid brukes med en viss varsomhet. Når du som lærer snakker med elevene om modellene, må du være bevisst at det er en modell av virkelig heten og ikke virkeligheten selv vi har foran oss. Men til tross for dette kan en god modell, og aller helst en modell eleven selv har laget, hjelpe på forståelsen. Figur 1.6 Plakat som viser fordøyelsessystemet.

Oppdagnaturen

Kvammen|Lie|Nyhus|Vedum|Ødegaard

Biologi for lærere. Grunnskolelærerutdanning

2. utgave ISBN 978-82-450-3689-3

Per Ivar Kvammen Sigmund Lie Gunnar Christian Nyhus Trond Vidar Vedum Torbjørn Ødegaard

Oppdagnaturen 2. utgave

Biologi for lærere. Grunnskolelærerutdanning

Oppdag naturen, 2. utg. (9788245036893)