Természettudományos műveltség Természettudományos kulcskompetencia Mit és hogyan tanít(s)unk a klímaváltozásról? Természettudományos műveltség Természettudományos kulcskompetencia Egy természettudomány tanulási projekt Közgazdasági Politechnikum, Budapest Oktatáskutató és Fejlesztő intézet

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

21. Század - Új pedagógiai paradigma Régi: Korosztályos csoportok Középpontban a tanulók átlagos fejlődése Tankönyvek és oktatási segédeszközök használata Tartalom központúság A tudás hosszú távú érvényessége 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

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 alapok hatások, alkalmazkodás, sebezhetőség kibocsátás 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 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

PISA vizsgálatok természettudományi kontextusai Alkalmazási terület Egyéni szint Társadalmi szint Globális szint Egészség egészségmegőrzés betegségek/kórokozók terjedésének kontrollálása járványok, fertőző betegségek terjedése Természeti erőforrások az egyén anyag- és energiafogyasztása a népesség ellátása, termelés és elosztás, energiaellátás megújuló és nem megújuló energiaforrások, népességnövekedés Környezet anyagok használata, hulladéktermelés népességeloszlás, hulladékkezelés, környezeti hatások biodiverzitás, fenntarthatóság, levegőszennyezés ellenőrzése Veszélyek a természet vagy az ember által előidézett kockázatok termékbiztonság klímaváltozás Természettudomány és technika határterületei a természeti jelenségek iránti érdeklődés új anyagok, új műszerek és eljárások, szállítás fajok kihalása, űrkutatás,

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 szóforgó Csoport szóforgó Csoportinterjú Ellenőrzés párban Feladatcsere Feladatküldés Felfedező riporter Szakértői mozaik Fordított szakértői mozaik Kupaktanács – ötletelő Képtárlátogatás Kooperatív 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 leírása Bemutatja 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, kompetenciák Ismeretek: A modul tanításához szükséges, meglévő tanulói ismeretek (fogalmak, összefüggések) Kapcsolódás: A tananyag más moduljaival, szaktárgyi területekkel Háttér: Szakmai-, pedagógiai háttér leírás a tanár számára

Tanulásszervezés Ajánlás: A modul tanórai feldolgozásának ajánlott módja (tanulói tevékenységek választéka, tanári szerep/feladatok) Változatok: A modul tanórai feldolgozásának lehetséges változatai, ezek indoklása, feltételei Differenciálás: 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 felmérése Fejlesztő (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 szinten Változat: szóforgó (nincs páros interjú) 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)

(feltételek, anyag, eszköz) A modul /a tanóra/ forgatókönyve: Összefoglalja, áttekinthető formában bemutatja a modul szerkezeti felépítését, a tanóra menetét Lépés (szakasz) 5. Idő (perc) 8 Feladat (megnevezés) Mozaik első lépése Alternatív energiahordozók (12.3.) Tevékenység (Tanuló/tanár) Tanár: ismerteti a feladatot Tanulók: 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 megjelenése a projekt nyitása, csoportmunka szervezése 1. Az éghajlati rendszer természeti- és társadalmi alrendszerek és kapcsolataik 2. A rendszer állapotának leírása tudományos módszerek, megfigyelések, mérések, információgyűjtés 3. Változások tények, adatok az éghajlati rendszerben már bekövetkezett változásokról 4. Folyamatok előrejelzések a megfigyelt változások és a rendszermodellek forgatókönyvei alapján 5. Tudás alkalmazás, cselekvés kényszerek és lehetőségek kibocsátás csökkentés és alkalmazkodás helyi szinten

MODULOK Globális éghajlatváltozás – bevezetés Feladatok: A globális éghajlatváltozás problémájának megjelenése nemzetközi szinten Szemelvények a globális felmelegedés hatásairól Állítások a hajlított véleményvonal kialakításához

2. Az éghajlati rendszer Feladatok: 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 hőmérsékletre Feladatok: Táblázat a páratartalom meghatározásához A vízpára, a széndioxid mennyisége és az időjárás alakulása. (szöveges feladat) Csoportfeladatok – Vízpára, szén-dioxid A levegő nedvességtartalmának meghatározása Harmatpont meghatározása Szalmaszálas nedvességmérő készítése és használata Köd a nagyvárosokban Szén-dioxid mint üvegház gáz Kiegészítés a 9. évfolyam számára: Szén-dioxid moláris tömegének meghatározása (közös mérés)

4. Hőtágulás Feladatok: Folyadékok hőtágulási együtthatójának meghatározása piknométerrel Szilárd testek vonalas hőtágulása Gázok hőtágulása

5. A globális klímaváltozás és a társadalmi folyamatok kapcsolata Feladatok: Izmael – egy gorilla gondolataitól a tudományos-technikai forradalomig Gazdasági tevékenység és üvegházhatású gázok

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 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 édesvízkészletre Regionális különbségek az éghajlatváltozás következtében Biológiai sokféleség csökkenése Sarki 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 szint Feladatok: Globális éghajlati előrejelzések A Föld hőmérsékletének várható változása A Föld csapadékosságának várható változása A 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 Magyarországon Feladatok: A fogmosás kis dolog? Energiahordozók használata Magyarországon Fosszilis tüzelőanyagok felhasználása Alternatív energiaátalakítási módok Magyarország atomenergia felhasználása Biomassza, geotermikus energia, vízenergia, szélenergia, napenergia Magyarország energiagazdálkodása (VAHAVA jelentés)

12. B - A háztartások energiatakarékos működése 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 - háztartás Főzés, mosás, centrifugálás, szárítás, vasalás, mosogatás, Energiamegtakarítási lehetőségek - világítás Energiamegtakarítás – szórakozás Hulladékprobléma - Kukaügy Minőségi városfejlődés A 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, közlekedés A – változat: labor/tantermi óra B – változat: számítógépes tantermi óra C – 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