Teknikens vägar mot en hållbar värld med inriktning mot fysik, 30 hp

(Anmälningskod: CTH-96114)
(Kurskod: LLY060) 

Kursen ges på halvfart utsträckt över två terminer.

Höstterminen (15hp) behandlar grunder för förståelse av teknikens och samhällets utveckling och kopplingar till hållbar utveckling. I denna del kommer kursdeltagarna förutom att arbeta inom inriktningen fysik också interagera med de lärare som följer övriga inriktningar av Lärarlyftskurserna "Teknikens vägar mot en hållbar värld...".

Vårterminen (15hp) innebär en fördjupning vad gäller fysik och hållbar utveckling. Kursen avslutas med en gemensam konferens där deltagarna från de olika inriktningarna presenterar och diskuterar sina resultat och erfarenheter.

Arbetsform (distans, campus)

Kursen består av en kombination av distans- och campusundervisning. Schemat för campusförlagd undervisning under hösten 2010:

Introduktionsdagar: 16-17 augusti.I slutet av augusti: måndag – tisdag 30-31 aug.I slutet av september: måndag – tisdag, 27-28 sept.I början av november, v 44: måndag – onsdag, 1-3 nov.I slutet av november: måndag – tisdag, 20-30 nov.I mitten av december: måndag – tisdag, 13-14 dec.

Vid träffarna ordnar vi ofta en kvällsaktivitet den första dagen.

Schemat för våren: Campusträffarna förläggs företrädesvis till veckans första dagar.

Kursen är en blandning av föreläsningar, seminarier, projektuppgifter och laborativt arbete. Ett viktigt moment är att grundat i deltagande lärares kompetens och erfarenheter bearbeta hur vi kan utveckla förmedlande av kunskap inom området. Deltagande lärare förväntas under distansförlagd tid bland annat arbeta med att utveckla lärandeformer och pröva framarbetade idéer i sin undervisning och återrapportera resultat till gruppen.

Kursbeskrivning

Hösttermin

Huvudmålet är att med utgångspunkt i den stora utmaning som den förväntade klimatförändringen utgör visa det stora behovet av att använda modern teknik för att lokalt och globalt bygga hållbara och rättvisa samhällen. Den accelererande växthuseffekten är ett av många tecken på att människans aktiviteter kraftigt påverkar ekosystemen och på att stora förändringar i teknikanvändandet måste genomföras. Vi avser att visa på vikten av systemtänkande och kommunikation över olika typer av gränser för att hitta hållbara lösningar. Detta kräver en förmåga till perspektivbyten i tid och rum samt mellan kulturer och discipliner.. Dessa färdigheter måste utvecklas på alla utbildningsnivåer. Denna kurs avser ge träning i sådana perspektivbyten samt bas för utveckling av sådan undervisning för elever. Höstterminen består av tre block och ledstjärnan i alla blocken är att tillsammans med deltagarna utveckla metoder och verktyg som kan användas direkt i skolorna.

Kursmoment hösttermin

Introduktion

Övergripande och historisk bild av samhällets och teknikens utveckling samt hur begreppet hållbar utveckling har vuxit fram. Programvaror och webportalanvändning introduceras.

Jorden som system och samhällets energiförsörjning

Grundläggande förståelse för de fysikaliska principerna bakom de globala miljöproblemen, såsom växthuseffekten och ozonnedbrytning, samt deras möjliga lösningar och osäkerheter analyseras. Detta moment inkluderar även forskarnas verktyg och metoder samt vetenskap kontra spekulation. Energi från sol, vind, vatten och kärnkraft utreds som möjliga ersättningar till samhällets fossila energikällor.

Hållbar samhällsbyggnad

Det byggda samhället och de tekniska systemen, utmaningar som strävan för hållbar samhällsutveckling presenterar samt metoder att finna hållbara lösningar. Förutom att dagens tekniska system och naturens gränser beskrivs, diskuteras även systeminriktade tankemodeller, rättviseaspekter, teknikutvecklingsprocesser samt beslutsfattande. Generella lärandemål för hållbar utveckling samt pedagogiska metoder diskuteras som ett stöd till lärarens eget utvecklingsprojekt.

Terminsprojekt

Under hösten görs ett terminsprojekt som syftar till att kritiskt granska styrdokument för undervisning i ämnet/ämnena i skolan i relation till lärande för hållbar utveckling. Här ingår även att titta på hur undervisningen faktiskt utförs på skolan och hur detta skulle kunna förbättras. Redovisning sker vid sista kurstillfället före jul, både skriftligt och muntligt.

Vårtermin

Kursdeltagarna ska utveckla kunskap om fysikens betydelse för samhälle och kultur. Fysik tillhör de äldsta vetenskaperna och är en grundsten som andra vetenskaper bygger på. Fysik är den vetenskap som förmodligen har haft det största inflytande på vår världsuppfattning, vårt samhälles framväxt och på vår kultur, även om man i allmänhet inte är varse om detta direkt. Fysik och teknik är tätt förknippade med varandra, upptäckter i fysik ger oss nya teknologier, fysik ger förklaring till naturfenomen och idéer som stimulerar teknikens utveckling och förändringar. Grundläggande kunskaper i fysik är oumbärliga för förståelsen av sambandet: energi-material-teknik-miljö, och för uppbyggnaden av det hållbara samhället i en värld med en ökande befolkning. Vårterminen ägnas åt fysik och betydelsen av att ha goda grundkunskaper i fysik för att förstå klimatförändringar, energifrågor och basen för ett hållbart samhälle. Sex campussammankomster är planerade. Vid varje sammankomst avhandlas ett fysikområde och dess betydelse för utvecklingen av nuvarande samhälle och kultur och för ett hållbart samhälle. En eller flera kortare inlämningsuppgifter med anknytning till det avhandlade området delas ut vid varje tillfälle.

Kursmoment vårtermin

Tänkta teman, av vilka ett mindre urval görs för varje kurstillfälle under vårterminen, är:
1. Fysikens historia, tänkesätt och utveckling Fysik – människans ständiga ledsagare. Fysikens tvåtusenåriga historia som vetenskap, dess betydelse för teknik (med anknytning till teknikhistoria presenterad i första delen av kursen) och för människors världsåskådning. Milstenar, betydelsefulla upptäckter och experiment i klassik fysik analyseras, och dess betydelse för samhälle och kultur diskuteras. Syftet är att ge kursdeltagarna djupare kunskap i utvecklingen av fysikens tänkesätt – att lära fysik genom fysikhistoria, samt att visa fysikens ständiga närvaro. Är fysiken verkligen så svår? Projekt Under vårterminen görs ett pedagogiskt utvecklingsprojekt där erfarenheter från kursen omsätts i praktiken i skolan. Redovisning sker vid sista kurstillfället före sommaren, både muntligt och skriftligt.
I arbetet med projekt fördjupar kursdeltagarna sina kunskaper i fysik och om fysikens växelverkan med teknik och samhälle, samt får idéer och material som de kan använda i sin undervisning. Vid första sammankomsten presenteras och diskuteras projekten. Projekten skall innehålla momenten: fysikaliska grunder, energianalys, betydelse för framväxten av nuvarande samhälle och miljö, klimatpåverkan, betydelse för ett hållbart samhälle. Projekten kan göras inom följande områden: - Fysik i vardagen: man utgår från företeelser som eleven (grundskolan och gymnasium) möter i sitt dagliga liv, t.ex., cykel, elektriska apparater i hemmet, matlagning, hemteknik etc. - Fysik: något område inom fysik, dess historia och framväxt. - Fysik och kemi: växelverkan mellan kemi och fysik, t.ex. ett område av syntes av kemi och fysik. - Hemort: kursdeltagarna inverterar sin ort med avseende på industrier och verksamheter, analyserar deras betydelse för närsamhällets utveckling, miljön, klimatpåverkan och förhållandet till det hållbara samhälle - Energi: en energikälla t.ex. ett batteri, bränslecell, vindkraft, kärnkraft, etc. eller ett energisystem, analyseras. - Deltagarna föreslår själva ett projekt med anknytning till tema fysik – samhälle – det hållbara samhället. 2. Klassisk fysik, fysik och teknik, fysik och kemi Mekanik, ellära och värmelära. Klassiska fysikens upptäckter och tankeutveckling och dess betydelse för framväxten av nuvarande samhälle och kultur. Experiment och laborationer i klassisk fysik. Sambandet mellan fysik och kemi, teknik, material och samhälle. 3. 1900-tals fysik De omvälvande upptäckterna. Den moderna fysikens upptäckter, och dess betydelse för nutidens teknik- och samhällsutveckling. 4. Energi – material – teknik – samhälle Energi - en kritisk faktor för människan. Samband mellan energi – material – teknik avgörande faktorer för ett samhälle. Energikällor analyseras från olika aspekter. Demonstrationer och laborationer med energikällor, t.ex. bränslecell, solceller, varmluftsmotor, mätning av energiförbrukning i vardagliga situationer. 5. Samtida fysikforskning och utmaningar inom fysik Nano-, bio-, energifysik, fysisk resursteori, materialvetenskap – dess forskning och betydelse för ett framtida hållbart samhälles utveckling. Utmaningar inom fysik, olösta problem, fysikens roll i framtiden, fysikundervisningens betydelse i utvecklingen av ett hållbart samhälle. 6. Avslutande seminarium med redovisning Sammanfattning och utvärdering av kursen. Presentation av projekt.

Förväntade effekter av kursen

Det övergripande målet är att ge kursdeltagare en fördjupning och breddning av ämneskunskaper, att få konkreta exempel att föra in i sin undervisning samtatt få kunskap om hur innehållsmålen skall kunna omsättas i praktisk undervisning. Det samhälle som dagens elever kommer att möta efter sina studier kommer med nödvändighet att i hög grad präglas av en helt ny syn på energiförsörjning, hållbarhet, resursfördelning och -användning samt miljöhänsyn. Goda grundkunskaper i fysik är förutsättningen för att förstå nödvändigheten av denna nya syn och för att kunna arbeta för att samhället skall präglas av denna syn. I detta sammanhang spelar lärare på grundskolan och gymnasier en avgörande roll i uppbyggnaden av elevernas kunskaper i fysik och teknik för att de skall kunna utveckla vidare samhället i hållbar riktning.

Kursen förväntas ge deltagande lärare en fördjupning och breddning av sina ämneskunskaper inom fysik. Syftet är att ge ökad förmåga att koppla skolämnenas mål till komplexa vardagliga fenomen som är relevanta för utformandet av ett mer uthålligt samhälle.

Många, både vuxna och skolbarn, känner en stor oro för hur vår framtid kommer att påverkas av sådant som klimatförändringen, lidandet i tredje världen och människlig rovdrift på resurser. Vi önskar därför, tillsammans med deltagarna, att skapa pedagogiska metoder och verktyg för att ge en saklig och nyanserad beskrivning av problemen samt av samhällets möjlighet att med teknikens hjälp skapa en hållbar och rättvis värld.

Examination

Examination sker genom inlämningsuppgifter i grupp samt muntlig tentamen. För godkänt krävs också deltagande i obligatoriska moment som även inkluderar moment i den egna undervisningen. Deltagarna presenterar sitt arbete vid en avslutande konferens. Betygsskalan är Underkänd och Godkänd

Kurslitteratur

Förslag till kurslitteratur för VT2011. Denna litteratur utgör bakgrundslitteratur från vilken delar skall väljas: Fysik Paul G. Hewitt: ”Conceptual Physics, Little, Brown & Company, Canada (Mycket bra bok om fysik fysikaliska fenomen för nivåer från grundskolan till introduktion på universitet) J.D. Cutnell & K.W. Johnson: “Physics”, John Wiley & Sons, 2001, USA (Physics for College, Introduktion till fysik, en bra bakgrundsbok i fysik som täcker både klassisk och modern fysik) Handledningar för laborationer och experimentell problemlösning i fysik, samt miniforskningsprojekt i fysik, Institution för teknisk fysik, Chalmers Föreläsningsdemonstrationer och experiment i fysik, Institution för teknisk fysik, Chalmers Teknik Bosse Sundin: ”Den kupade handen – Människan och tekniken”, Carlssons Bokförlag, 2006, Sverige Didaktik Svein Sjöberg: ”Naturvetenskap som allmänbildning – en kritisk ämnesdidaktik”, Studentlitteratur, 2000, Sverige J. Jelen: ”Technology, Science, Physics and Culture”, European Journal of Engineering Education, Vol.22, No.4, 1977

Experiment
Experiments and demonstrations in physics, Yaakov Kratfmakher, World Scientific, 2007.
Physics demonstrations, J C Sprott, University of Wisconsin Press.

Kursvärdering

Kursutvärdering kommer att ske enligt Chalmers process för kursutvärdering, vilket innebär tre möten med studentrepresentanter samt en kursenkät till alla studenter. Protokoll från kursutvärderingen arkiveras i Chalmers dokumenthanteringssystem. Föregående protokoll skall diskuteras med de nya kursdeltagarna vid nästa kurstillfälle.

Kursansvariga lärare och examinator

Kursens lärare

• Forskningsingenjör Milan Friesel, Teknisk fysik, kursansvarig
• Foass Peter Forkman, global miljömätteknik
• Doktor Samuel Brohede, global miljömätteknik
• Docent Magdalena Svanström, kemisk miljövetenskap

Examinator är Magdalena Svanström.

Särskild behörighet

Lärare med pedagogisk högskoleexamen. Kunskaper inom det naturvetenskapliga ämnesområdet. Datorvana.

Målgrupp
Lärare i grundskolans senare del och gymnasiet i naturorienterande ämnen, fysik, teknik och naturkunskap.

Studietakt
Halvfart (15 hp/termin)

Start- och slutdatum
Augusti 2010 till juni 2011

Studieplats Lindholmen Kontakt Om du vill veta mer kan du kontakta Marie Arehag.
tel 031-772 1115 
marie dot arehag at chalmers dot se