Höfundur: Eiríkur Örn Þorsteinsson
Ritstjóri: Birgir U. Ásgeirsson

Til baka

Markhópur: nemendur í 8.-10. bekk grunnskóla.

Lykilorð: gróðurhúsalofttegundir, koltvíoxíð, gróðurhúsaáhrif, sjálfbær þróun.

Lengd: 6-7 kennslustundir.

Verklegt/vettvangsferð: Nei.

Efnisyfirlit

Markmið
Hæfniviðmið og tengsl við námskrá
Lykilhugtök
Efni

Lesefni og kveikjur
Tenglar og myndbönd
Vinna nemenda
Álitamál, áskoranir og tækifæri

Námsmat

Markmið

Hlýnun jarðar snertir okkur öll. Hún á sér stað í dag og er fyrir löngu orðin að vandamáli.  Sífellt meira koltvíoxíði er dælt út í lofthjúpinn sem veldur hækkandi hitastigi á jörðinni. Það er ekkert leyndarmál að það er einn mikilvægur áhrifavaldur af þessu öllu saman en það erum við sjálf. Eitt þarf þó að passa sem getur valdið misskilningi, að gróðurhúsalofttegund eins og koltvíoxíð er ekki alslæm því án hennar væri hitastig á jörðinni það lágt að við gætum ekki lifað á jörðinni.

Markmið kennsluhugmyndanna er að nemendur

• finni til ábyrgðar á loftslagsmálum.
• nái völdum á mikilvægum hugtökum tengdum loftslagsmálum, s.s. hnattræn hlýnun, gróðurhúsaloftegundir, koltvíoxíð og gróðurhúsaáhrif.
• þekki hugtakið sjálfbær þróun með áherslu á nýtingu auðlinda hér á landi.

Í aðalnámskrá grunnskóla segir:

Íslendingar þurfa, sem hluti af samfélagi þjóða, að vera meðvitaðir um að tækni, mannlegar ákvarðanir og gjörðir hafa áhrif á sameign allra jarðarbúa, nú og til framtíðar. Allir eiga að geta tekið virkan þátt í samfélagi, þar sem umræður og ákvarðanir hversdagsins grundvallast á upplýstum og gagnrýnum viðhorfum. Í náttúrugreinum þarf þekkingu, leikni og hæfni til að svo geti orðið.

Kennsluhugmyndirnar eru fjölbreyttar og bjóða upp á margs konar kennsluaðferðir. Þær henta fyrir unglingastig og þá helst fyrir 10. bekk. Hugsunin er að þær taki sex til sjö kennslustundir en þó eru verkefnin ekki tengd hvert öðru þannig að hægt er að brjóta þau niður í færri kennslustundir. Í aðalnámskrá grunnskóla segir að áhersla sé lögð á að nemendur séu vísindalæsir. Í því felst að nemendur geri sér grein fyrir samspili manns og náttúru en sú hæfni hjálpar þeim að taka skynsamlegar ákvarðarnir sem varða tengsl þessa samspils. Þannig fái nemendur „tækifæri til að taka afstöðu til verndunar og nýtingar náttúruauðlinda og sjálfbærrar þróunar. Rökræða álitamál sem varða umgengni við náttúruna, tækni og nýjustu vísindi. Þannig eflist þekking og skilningur nemenda á grundvallarmarkmiðum sjálfbærrar þróunar, ásamt vilja til að starfa í anda þeirra“ (sbr. Aðalnámskrá grunnskóla).

Kennsluhugmyndirnir byggjast á hópavinnu nemenda. Í hópastarfi verða nemendur oft áhugasamari um efnið heldur en þegar þeir vinna einir og nemendur þjálfast í samræðum, í að leiðbeina, kenna og rökræða. Einnig þjálfast nemendur í lýðræðislegum samskiptum (Ingvar Sigurgeirsson, 2011). Hópverkefnið fjallar um að nemendur eiga að skapa „græna“ fjölskyldu. Hugsunin bak við verkefnið er að nemendur þroski með sér ábyrgðartilfinningu varðandi loftslagsmál og hugsa gagnrýnið um eigin lifnaðarhætti og lifnaðarhætti þeirra sem á heimili þeirra búa. Í kennsluleiðbeiningunum er tilraun sem fjallar um koltvíoxíð. Markmið tilraunarinnar er að nemendur átta sig á tilvist koltvíoxíðs en það getur verið erfitt þar sem lofttegundin er bæði lyktarlaus og ósýnileg.

Hæfniviðmið og tengsl við námskrá

Í náttúrugreinahluta aðalnámskrá grunnskóla eru mörg hæfniviðmið sem tengjast þessu kennsluefni. Hæfniviðmiðin snúa annars vegar að verklagi og hins vegar að viðfangsefnum.

Hæfniviðmið um verklag

Geta til aðgerða

Við lok 10. bekkjar getur nemandi:

• greint stöðu mála í eigin umhverfi og aðdraganda þess, í framhaldi skipulagt þátttöku í aðgerðum sem fela í sér úrbætur
• tekið þátt í og útskýrt reynslu sína og niðurstöðu af þátttöku í aðgerðum sem varða náttúru og samfélag,

Ábyrgð á umhverfinu:

Við lok 10. bekkjar getur nemandi:

• tekið eftir og rætt atriði í umhverfinu sínu, gert grein fyrir áhrifum þeirra á lífsgæði og náttúru, sýnt umhverfinu umhyggju og rökrætt eigin skoðun á því,
• skoðað og skráð atburði eða fyrirbæri sem snerta samspil manns og umhverfis, í framhaldi tekið virkan þátt í gagnrýnni umfjöllun um málið og gert tillögur um aðgerðir til bóta,
• rætt af skilningi eigin lífssýn og ábyrgð innan samfélags og tekið dæmi úr eigin lífi,
• tekið þátt í að skoða og skilgreina stöðu umhverfismála á heimsvísu og rætt um markmið til umbóta.

Hæfniviðmið um viðfangsefni

Heilbrigði umhverfisins

Við lok 10. bekkjar getur nemandi:

• gert grein fyrir verndun og nýtingu náttúruauðlinda í tengslum við sjálfbæra þróun,
• rætt á gagnrýninn hátt framleiðslu, flutning og förgun efna.

(sbr. Aðalnámskrá grunnskóla).

Lykilhugtök

Gróðurhúsalofttegundir: Lofttegundir sem eru í andrúmsloftinu. Þessar lofttegundir gleypa í sig varmageislun frá jörðinni og geisla hluta hennar áfram út í geim, en einnig endurkastast hluti hennar niður til jarðar. Þessi endurgeislun niður til yfirborðs jarðar hitar yfirborðið, sem geislar svo meiri varma (Halldór Björnsson, 2010). Helstu náttúrulegu gróðurhúsalofttegundirnar eru koltvíoxíð (CO₂), metan (CH₄), tví-nituroxíð (N₂O) og vatnsgufa (H₂O). Einnig eru til manngerðar gróðurhúsalofttegundir en þær eru meðal annars vetnisflúorkolefni (svonefnt HFC-efni) og klórflúorkolefni (CFC-11) (Halldór Björnsson, 2010).

Koltvíoxíð (CO₂): Mikilvæg gróðurhúsaloftegund þó hlutfall koltvíoxíðs af rúmmáli lofthjúpsins sé aðeins um 0,037%. Frá iðnbyltingu hefur magn koltvíoxíðs vaxið um 33% en hlýnun jarðar má m.a. rekja til aukins útblásturs koltvíoxíðs (Tómas Jóhannesson, 2002).

Gróðurhúsaáhrif: Jón Már Halldórsson (2004) lýsir gróðurhúsaáhrifum á eftirfarandi hátt:

„Geislar sólar sem ná yfirborði jarðar eru ljós og önnur rafsegulgeislun með stuttri bylgjulengd. Orka þeirra vermir jörðina og sendir þá jörðin frá sér sem varmageislun með talsvert meiri bylgjulengd en upphaflega ljósið. Aðeins brot af síðarnefndu geislunum berst þó út fyrir lofthjúpinn; meirihluti þeirra er fangaður af sameindum í andrúmsloftinu sem við nefnum í daglegu tali gróðurhúsalofttegundir. Geislunin frá yfirborði jarðar hitar sameindir þessara efna í lofthjúpnum og þær endurkasta hitageislum í allar áttir. Allt að 90% þessara geisla berast aftur til jarðar, hita hana og kastast svo aftur út í loftið. Þannig gengur þetta fyrir sig aftur og aftur. Því má segja að lofttegundirnar virki eins og gróðurhús þar sem þær halda varmanum innan lofthjúpsins svipað og loft og gler í gróðurhúsi heldur varmanum inni þó að húsið sé ef til vill ekki hitað upp sérstaklega.“

Sjálfbær þróun: Meginhugmyndin bak við sjálfbæra þróun er að ganga ekki óhóflega á náttúruforða heldur nýta auðlindir náttúrunnar á hóflegan hátt og helst þannig að þær nái að endurnýja sig. Í því felst einnig að náttúruauðlindir skulu ekki vera nýttar á þann hátt að mengun hljótist af eða umhverfinu sé spillt á annan hátt (Ólafur Páll Jónsson, 2001).

Efni

Lesefni og kveikjur

Fræðslumyndin Gróðurhúsaáhrif – loftslagsbreytingar og hlýnun jarðar er fræðslumynd í þremur hlutum.

Í myndinni er fjallað um:

• jöfnur sem sýna fram á hvaða lofttegundir það eru sem valda gróðurhúsaáhrifum
• ískjarnarannsóknir: sýnt er fram á hvernig rannsóknir á ískjörnum leiða til upplýsinga um hitastig á fyrri tímaskeiðum og styrk koltvíoxíðs í andrúmsloftinu niðurstöður rannsókna á sýnum
• hvers vegna koltvíoxíð gleypir innrauða geisla en ekki súrefni og köfnunarefni
• samanburður á losun á CO2 úr gasi, kolum og olíu

Fræðuslumyndina má finna hér (Gróðurhúsaáhrif – loftslagsbreytingar og hlýnun jarðar, 2009).

Vefsíðan Loftslagsbreytingar á jörðinni er tileinkuð þemaheftinu CO₂ – framtíðin í okkar höndum en það fjallar um breytingar á loftslagi á jörðinni. Á síðunni má finna ýmislegt sem tengist loftslagsbreytingum líkt og sýnishorn úr þemaheftinu, kennsluleiðbeiningar, verkefni og fræðslumyndir. Vefsíðuna má finna hér (Loftslagsbreytingar á jörðinni, 2009):

Tenglar og myndbönd

The Carbon Cycle, Carbon Dioxide-cycle (CO₂). Stutt og einföld tölvuteiknuð mynd um kolefnahringrásina og hlýnun jarðar.

Loftslagsverkefni. Hér má finna upplýsingar og verkefni um loftslagsbreytingar og áhrif þeirra á hluti í okkar umhverfi. Verkefnin voru gerð í tilefni Norræna loftslagsdagsins 2010.

What You Can Do. Það sem þú getur gert. Hér má finna upplýsingar um hvaða skref við getum tekið í átt að grænna lífi. Á vefnum eru gefin ráð hvað er hægt að gera á heimili, vinnustað, skóla og þegar fólk er á ferðinni.

Loftslagsbreytingar. Lesefni eftir Halldór Björnsson af vef Veðurstofu Íslands um loftslagsbreytingar.

Vöktun á koltvísýringi – CO₂. Á Stórhöfða í Vestmannaeyjum er fylgst með gróðurhúsaloftegundum. Hér má sjá graf sem sýnir magn koltvíoxíðs í andrúmsloftinu.

Vinna nemenda

1. kennslustund: Kveikja: horfa á fræðslumyndina Gróðurhúsaáhrif – loftlagsbreytingar og hlýnun jarðar

Áður en horft er á myndina er hægt að kanna þekkingu nemenda á hugtakinu hnattræn hlýnun. Dæmi um umræðuefni eru:

• Er loftslagið að breytast?
• Af hverju stafa loftslagsbreytingar?
• Hvað er koltvíoxíð?
• Hvað áhrif hefur aukið koltvíoxíð í lofthjúpnum?
• Hvað eru gróðurhúsalofttegundir?
• Hvað er gróðuhúsaáhrif?
• Hverjar eru afleiðingar hnattrænnar hlýnunnar?
• Er hlýnunin af mannavöldum?
• Hvernig er hægt að sporna við hnattrænni hlýnun?

Heimaverkefni: nemendur skoða heimili sín og lífshætti sína og fjölskyldu sinnar og skrá niður

2. kennslustund: Tilraun um koltvíoxíð.

Markmið tilraunarinnar er að nemendur átti sig á tilvist koltvíoxíðs. Tilraunin er einföld í framkvæmd og tekur ekki langan tíma. Það sem þarf í tilraunina er tóma ½ lítra gosflösku, matarsóda, borðedik og blöðru.

• Rúmlega 100 ml af ediki er hellt ofan í flöskuna. Matskeið af matarsóda er settur í blöðruna og blaðran er svo sett yfir flöskustútinn. Blöðrunni er loks lyft þannig að matarsódinn fer ofan í flöskuna.
• Blaðran blæs út vegna myndunar koltvíoxíðs.
• Myndband af tilrauninni má sjá hér (Coolphysicsvideos Physics, 2009):
• Hægt er að gera aðra tilraun með þurrís og sápukúlur þar sem sápukúlurnar fljóta á koltvíoxíði. Þá tilraun má sjá hér (Evil Mad Scientist, 2007).
• Myndbönd af öðrum tilraunum um koltvíoxíð má sjá annars vegar hér og hins vegar hér.

3.-5. kennslustund: Í hópum eiga nemendur að skapa „græna“ fjölskyldu.

Nemendur ræða sín á milli hvað einkennir fjölskylduna og lifnaðarhætti hennar.

Nemendur skapa græna fjölskyldu og segja frá hefðbundinni viku í lífi þessarar fjölskyldu. Hlutir sem þarf að hafa í huga við gerð fjölskyldunnar er:

• Ferðamátar
• Fæði
• Endurvinnsla
• Hreinsivörur
• Notkun á rafmagni, vatni og hita
• Klæðnaður
• Nýting á vörum heimilisins
• O.fl.

Kynning á fjölskyldunni má vera á hvaða formi sem er. Dæmi um form á kynningu er PowerPoint, veggspjald, Twitter aðgangur, tímarit eða bók, lag, myndband, leikrit o.fl.

Verkefnalýsingu má finna neðst í fylgiskjali 1.

6.-7. kennslustund: Kynning á efninu. Hóparnir kynna sínar fjölskyldur

Álitamál, áskoranir og tækifæri

Álitamálin um gróðurhúsaáhrifin er stundum á baugi í samfélaginu. Sumir draga áhrif koltvíoxíðsútblásturs á hitastig í efa meðan margir telja áhrifin staðreynd. Mikilvægt er að skoða gögn og leyfa nemendum að taka sjálf upplýsta ákvörðun um málið.

Áskoranir felast í því að gera nemendum grein fyrir að koltvíoxíð er nauðsynlegt og að það sé ekki einungis skaðlegt. Ef ekki væri fyrir koltvíoxíð þá væri töluvert kaldara á jörðinni og er í raun forsenda fyrir lífi á jörðinni. Eins getur verið erfitt fyrir nemendur að átta sig á tilvist koltvíoxíðs þar sem lofttegundin er ósýnileg og lyktarlaus. Einnig getur verið áskorun að takast á við jafnflókið og jafnmargþætt viðfangsefni og gróðushúsaáhrifin eru.

Helstu tækifærin við þessa kennslu er hugsanlega að nemendur fari að hugsa betur um lífshætti sína og hugsi betur um umhverfi sitt. Með gagnrýnni hugsun velta nemendur fyrir sér hvernig orkuauðlindir okkar eru nýttar og hverjir séu kostirnir og gallarnir við þá nýtingu. Tækifærin felast einnig í því að þetta efni er mikið í fjölmiðlum og samfélagsumræðunni og því gæti efnið vakið áhuga nemenda.

Námsmat

Unnt er að setja fram skriflega könnun þar sem þekking nemenda og skilningur á efninu og hugtökunum er kannaður.

Einnig er hægt að meta virkni nemenda í umræðum, tilraunum eða hópverkefni.

Á vefsíðunni Loftslagsbreytingar á jörðinni má svo finna verkefnahefti með verkefnum og spurningum úr fræðslumyndinni Gróðurhúsaáhrif – loftslagsbreytingar og hlýnun jarðar.

 

 

Til kennara: Allar ábendingar eru vel þegnar og ef þú betrumbætir þetta námsefni þætti okkur gott að fá nýja útgáfu til birtingar

esteryj@hi.is  eða svavap@hi.is

 

Heimildir

Coolphysicsvideos Physics. (2009, 3. júní). Blowing up a balloon with CO2 – physics experiment. Sótt af: https://www.youtube.com/watch?v=B-PzIgCc0MQ

Elearnin. (2013, 28. mars). Candle and Carbondioxide – Science Experiments for School Kids. Sótt af: https://www.youtube.com/watch?v=V4P2z2RQwWs

Evil Mad Scientist. (2007, 12. janúar). Floating soap bubbles on carbon dioxide. Sótt af: https://www.youtube.com/watch?v=Tr72CHwpdH4

Gróðurhúsaáhrif – loftslagsbreytingar og hlýnun jarðar. (2009a). Námsgagnastofnun. Sótt af: http://vefir.nams.is/co2/video.htm

Gróðurhúsaáhrif – loftslagsbreytingar og hlýnun jarðar. (2009b). Námsgagnastofnun. Sótt af: http://vefir.nams.is/co2/pdf/grodurhusa_net_low.pdf

Halldór Björnsson. (2010a, 12. febrúar). Hvað eru gróðurhúsaáhrif og hvernig geta gróðurhúsalofttegundir hækkað hitastig á jörðinni?. Sótt af: http://www.visindavefur.is/svar.php?id=13190

Halldór Björnsson. (2010b, 15. febrúar). Hvaða lofttegundir valda gróðurhúsaáhrifum? Sótt af http://www.visindavefur.is/svar.php?id=31179

Halldór Björnsson. (e.d.) Loftslagsbreytingar. Sótt af:

http://www.vedur.is/loftslag/oftslagsbreytingar/afleidingar/

Ingvar Sigurgeirsson. (2011). Litróf kennsluaðferðanna. Reykjavík. IÐNÚ

Jón Már Halldórsson. (2004, 29. desember). Hvað veldur gróðurhúsaáhrifum? Sótt af http://www.visindavefur.is/svar.php?id=4686

Loftslagsbreytingar á jörðinni. (2009). Námsgagnastofnun. Sótt af: http://vefir.nams.is/co2/

Loftslagsverkfræði. (2010). Námsgagnastofnun. Sótt af: http://www.nams.is/dagsins/loftslagsdagurinn/index.html

Make me Genius. (2012, 26. október). The Carbon Cycle, Carbon Dioxide-cycle (CO₂). Sótt af:

https://www.youtube.com/watch?v=xFE9o-c_pKg

Mennta- og menningarmálaráðuneyti. (2013). Aðalnámskrá grunnskóla: Almennur hluti 2011: Greinasvið 2013. Sótt af: http://brunnur.stjr.is/mrn/utgafuskra/utgafa.nsf/xsp/.ibmmodres/domino/OpenAttachment/mrn/utgafuskra/utgafa.nsf/7FC6618E765E116300257B2F003C2817/Attachment/grunnskoli_greinanamskrar_netutgafa_2013.pdf

Ólafur Páll Jónsson. (2001, 20. ágúst). Hvað merkja orðin sjálfbær þróun? Sótt af: https://visindavefur.hi.is/svar.php?id=1840

Sick Science. (2009, 5. ágúst). Carbon Dioxide Sandwich – Cool Science Experiment. Sótt af: https://www.youtube.com/watch?v=y4yaUYEfEjQ

Tómas Jóhannesson. (2002, 5. september). Hve mikið er af koltvísýringi kringum jörðina? Sótt af: http://www.visindavefur.is/svar.php?id=352

Vöktun á koltvísýringi – CO₂. (2014). Veðurstofa Íslands. Sótt af: http://brunnur.vedur.is/athuganir/efnavoktun/co2.html

What You Can Do. (2014). EPA – United States Environmental Protection Agency. Sótt af: http://www.epa.gov/climatechange/wycd/