200 likes | 354 Views
Samarbeid UiS - Kongsgård VGS Forskningsbasert fysikkundervisning - pilotprosjekt. Rune W. Time, UiS Tore Karl Olsen, Kongsgård Videregående Skole Stavanger. Bakgrunn. Realfagenes stagnasjon i skolesystemet fra 80 – 90 tallet Ønske om økt rekruttering
E N D
Samarbeid UiS - Kongsgård VGSForskningsbasert fysikkundervisning- pilotprosjekt Rune W. Time, UiS Tore Karl Olsen, Kongsgård Videregående Skole Stavanger
Bakgrunn • Realfagenes stagnasjon i skolesystemet fra 80 – 90 tallet • Ønske om • økt rekruttering • fornyelse av undervisningsformer • samarbeid (brobygging) mellom universitet og VGS • “Åpent Hus” foredrag ved HiS november 2002 Invitasjon Samarbeid • Pågående PhD prosjekt ved UiS (A.H. Rabenjafimanantsoa, Madagaskar) Fysikkprosjekt for VGS elever - på universitetet
Filosofi Prøve ut en litt annen måte å tenke undervisning/reformer på: “Teste og lære i liten skala – før utbygging i større skala” Utfordring Universitet og forskning Faglig nivå VGS elever “5-åring” Fysikkprosjekt for VGS elever - på universitetet?!
Viktige faktorer for et godt resultat • Et første elevprosjekt (3 dagers opplegg) med Kongsgård VGS (KVGS) våren 2003 fungerte som “kultur tilpasning”. • God “kjemi” mellom HiS og Kongsgård VGS • Ansatte i naturfagseksjonen og ledelse ved Konsgård entusiastiske til prosjektet. • Initiativrike og flinke elever • “Tofaselaboratoriet” ved IPT/UiS åpent for “gjester” • IAESTE sommerstudenter år siden 1988. • Hovedfagstudenter og hospitanter fra andre universiteter. • Sommerprosjekter i samarbeid med Statoil • Økonomi: • KVGS med interne prosjektmidler, • UiS med egne instrumenter og lab • Støtte fra lokale instrumenteringsfirma (IKM)
Samarbeidsprosjektet – 2004/2005 • Faglig problemstilling for elevene: “Bestemmelse av dynamikk til fallende partikler i turbulent strømning” • Gjennomføring av et forskningsprosjekt: • Teori • Bygging av strømningsrigg • Tilnytning til PhD prosjektet • Metoder og verktøy: • Eksperimenter, instrumentering og målemetoder • Fluid dynamiske datasimuleringer • Analyse, konklusjoner Rapport • Produkt Rapport til “Unge Forskere” 2005 • Konklusjoner/erfaringer med prosjektet Videreføringer
“Mandagskameratene” Samarbeidspartnere UiS – Kongsgård VGS Elevene fritatt for 40% av 3FY pensumet til fordel for prosjektet Fra “UiS nytt” 13/4-2005
Viskøst drag: Oppdrift Aeff Tyngde: G = mg Fluid egenskaper: Viskositet m Tetthet r Fysisk Problemstilling • Undersøkelse av dynamikken til fallende partikler ! Endring fra laminær til turbulent strømning (via dragkoeffisient CD) Sammensatt fysikk! D U
Stasjonær partikkel i laboratoriesystemet Fallhastighet U relativt væska Fluidhastighet U + Teori i elevrapporten Løsning: Lage et system der væska omkring partiklene beveger seg like raskt oppover som partiklene faller nedover Hvordan måle fallhastighet U ?
Design av strømningsrigg Område med hastighetsgradient Inspirert av metoden i “Millikans dråpeforsøk” for å bestemme elementærladningen e.
Metodisk planlegging – design av eksperiment CFD simulering av strømningsoppsett – med Fluent og Femlab
Møte med avansert instrumentering • Elektronmikroskopi • PIV (Particle Imaging Velocimetry) laserbasert hastighetsmåling Kulestørrelse : Statistikk og form fra SEM bilder
Laser Unge forskere i arbeid
Eksperimenter - hastighetsmåling“PIV” = Particle Imaging Velocimetry Flow Laser “sheet”
PIV – strømningsanalyseAvansert laser fysikk kombinert med data-analyse Matematisk analyse Måling på magnet-rører i kar Hastighets vektor felt “Vortisitet” = Turbulent virvlings intensitet Original bilder
Strømlinjer og hastigheter Kamera utsnitt Forsøksresultater “Mix” av store (1mm) kuler sammen med småkulene (300mm) stabiliserer strømningen.
Rapport til “Unge Forskere” 3. plass i den nasjonale finalen Skrevet av Geir-Vegar Bjørkum og Fredrik H. Fjellså vinteren 2005.
“Forskningserfaringen” Fascinasjonsaspektet det avanserte • Møte med en mer avansert eksperimentell verden enn i vanlig skolelab • Lære /være med på å bruke avansert utstyr / analysemetoder De metodiske sidene • Arbeide i grenseland – alt er ikke kjent og pedagogisk tilrettelagt • Takle og løse ikke forventede problemer ( mange !!!) • Gå gjennom “tvil og tro” faser (hva holder vi egentlig på med?) • Være innovativ i å utnytte eksisterende ressurser (“McIvor prinsippet”) • Fagmøter / “brainstorming” • Journal/rapport Opplevelse / personlighetspåvirkning • Utviklingen skjer i sprang • AHA opplevelsen / ekstasen
Konklusjon - Erfaringer - Framover • “Skolepolitisk” svært berikende • Tidkrevende - men god planlegging og nærmere samarbeid Universitet og VGS gir gjensidig kvalitetsheving. • Prosjekter fra flere ulike fagområder viktig ; eks. kjemi og biologi • Videre prosjekt krever innsats med flere ressurser – personer og økonomi. • Søke samarbeid med andre større organiseringer a la SOLIS prosjektet – storskala samarbeid Universitet(er) VGS