Simuleringar och virtuella laborationer för naturvetenskaplig undervisning på distans

I en simulering kan man använda autentiska data och interagera vilket gör att man kan utforska hur system påverkas i olika situationer. Elever får då möjlighet att laborera virtuellt via datorn istället för i labbsalen på skolan.

distansundervisning
Konkreta tips

Så fungerar simuleringar i naturvetenskapliga ämnen

Olika typer av simuleringar

En simulering kan ses som en interaktiv laborativ miljö. En del av simuleringarna är utformade så att de efterliknar fysiska laborationer, så kallade virtuella laborationer.
I andra simuleringar kan man studera processer och fenomen i exempelvis ett submikroskopiskt molekylärt system eller solsystemet.

Genom möjligheterna till interaktivitet och manipulation kan man undersöka processer och fenomen i tid och rum. Man kan alltså påverka skeendet genom att ändra parametrar och undersöka vad som händer i den digitala miljön.

Inför undervisningen

Simuleringar kan i vissa fall kräva att insticksprogram som ska installeras och aktiveras för att simuleringarna ska kunna köras. Inför undervisningen är det därför bra att undersöka om elevdatorerna har insticksprogram, ifall sådana behövs.

Virtuella laborationer och simuleringar kan i varierande grad vara självinstruerande, genom instruktioner i simuleringsmiljön. Det är dock bra att studera dessa instruktioner och vid behov komplettera med ytterligare instruktioner, förklaringar och översättningar.

Virtuella laborationer ställer nya krav på lärarna

Forskning visar att eleverna kan ha svårt att koppla naturvetenskapliga begrepp till laborationen de utför. Eleverna kunde till exempel tolka det som den virtuella laborationen visade, men hade svårt att koppla det de såg till begrepp som ingick i uppgiften. Detta visar att en laboration kan hjälpa elever att förstå ett fenomen även om de inte vet vad det naturvetenskapliga begreppet innebär.

Virtuella laborationer har fördelen att de är lätta att starta och genomföra eftersom de inte kräver någon speciell utrustning. Dessutom kan eleverna göra experiment som annars skulle vara för dyra eller farliga. Precis som med praktiska laborationer kan elever utveckla sin kunskap genom att upptäcka samband och fenomen. De kan också lära sig om hur ett vetenskapligt arbetssätt går till. Däremot ger inte virtuella laborationer någon praktisk erfarenhet av laborativt arbete.

Virtuella laborationer ställer nya krav på lärare, forskningsartikel

Simuleringar i Kemi

Webbplatsen PhET Simulations administreras av University of Colorado för simuleringar i naturvetenskapliga ämnen där materialet har genomgått redaktionella granskningar och användartester. Simuleringarna täcker ett stort antal fenomen och processer och ger möjlighet att med enkla interaktioner genomföra undersökningar i kemi, exempelvis av ämnens löslighet.
Simuleringar för löslighet, PhET Simulationslänk till annan webbplats

Även på webbplatsen Environmental science investigation, en webbresurs från Stanforduniversitetet, kan man studera löslighet och koppla iakttagelser till konsekvenser av förändrad koldioxidhalt.
Löslighet, The gas laboratory, Environmental science investigationlänk till annan webbplats

Du kan hitta kvantitativa virtuella laborationer, bland annat för bestämning av koncentrationen hos en syra på webbplatsen Chemcollective, utvecklad på Carnegie Mellon University.
Bestämning av koncentration hos en syra, Chemcollectivelänk till annan webbplats

Simuleringar i fysik

På PhET Simulations webbplats finns simulering som kan användas för att studera krafter som verkar på himlakroppar.
My solar system, PhET Simualtionslänk till annan webbplats

Programvaran Algodoo kan laddas ned kostnadsfritt. Programmet har ett lättillgängligt gränssnitt där användaren bygger system som kan studeras, exempelvis för att studera krafter på föremål som placeras på ett lutande plan.
Programvara för nedladdning, Algodoolänk till annan webbplats

Simuleringar i biologi

Webbplatsen GO-LAB har tagits fram med stöd av EU-medel från programmet Horizon. Den innehåller en samling av virtuella laborationer och simuleringar inom kemi, fysik och biologi.
Simuleringar för att studera biologiska membran och fotosyntesen Fotosyntesen, Photolab, GO-LABlänk till annan webbplats

MIT (Massachusetts Institute of Technology)  har tagit fram en visuell programmeringsmiljö, Scratch, där egna simuleringar kan anpassas efter de aktuella arternas opulationsutvecklingsmönster.
Du behöver först skapa ett konto för att kunna göra egna simuleringar eller använda färdiga simuleringar från projektbiblioteket , som Foxes and rabbits, MITlänk till annan webbplats

Forskning och fördjupning
Senast uppdaterad 09 juni 2020