De enkla maskinerna: ett undervisningsmaterial i teknik för

Beteckning:________________
Akademin för teknik och miljö
De enkla maskinerna
- ett undervisningsmaterial i teknik för grundskolans
senare år
Lars-Eric Karlström
Ht-2010
15 hp C-nivå
Lärarprogrammet 270 hp
Examinator: Lars Andersson Handledare: Jan Grenholm
1
SAMMANFATTNING
Trots att ämnet teknik blev ett eget ämne i läroplan för det obligatoriska skolväsendet, 1994
och fick en egen kursplan med mål och betygskriterier år 2000, så är ämnet fortfarande (2010)
generellt sätt eftersatt och har en låg status i den svenska grundskolan.
Med utgångspunkt av ämnets problemställning i grundskolan så har jag skapat ett laborativt
och praktiskt undervisningsmaterial i teknik för grundskolans senare år. Syftet med detta
material är att eleverna ska se nyttan med den enkla tekniken i vardagen och att den ska göras
synlig på ett enkelt och konkret sätt. Detta undervisningsmaterial ska förhoppningsvis
inspirera både elever och lärare till ett ökat teknikintresse och därmed öka ämnets status och
betydelse i grundskolan.
Undervisningsmaterialet har i en undersökning bedömts av fem lärare via en enkät.
Enkätsvaren i undersökningen gav materialet ett gott omdöme och goda vitsord om dess
kunskapsinnehåll och didaktiska upplägg.
Det goda resultatet i undersökningen ger stor inspiration till att använda detta
undervisningsmaterial i min egen undervisning i ett försök att höja ämnets status och att öka
teknikintresset hos eleverna i den svenska grundskolan.
Nyckelord: ”enkla maskiner”, läromedel, teknik, undervisning
2
Innehållsförteckning
1. INLEDNING
1.1 Syfte
1.2 Litteraturgenomgång
1.2.1 Teknik i kursplanerna
1.2.2 Artiklar om teknikämnet i grundskolan samt olika teorier om lärande
1.2.2.1 Artiklar om ämnet teknik i grundskolan
1.2.2.2 Olika filosofers, psykologers och pedagogers teorier om lärande
1.2.3 Teknik i ett genusperspektiv – ”flickor och pojkar”
1.3 Frågeställningar
3
4
5
5
8
8
9
13
14
2. METOD
2.1 Urval
2.2 Datainsamlingsmetod
2.2.1 Enkätfrågornas utformning
2.3 Procedur
15
15
15
16
17
3. RESULTAT
3.1 Sammanställning av enkätfrågor med svar
3.1.1 Är teknik ett eget ämne på schemat
3.1.2 Undervisningsmaterialets kunskapsinnehåll
3.1.3 Undervisningsmaterialets arbetssätt
3.1.4 Undervisningsmaterialets arbetsgång och struktur
3.1.5 Undervisningsmaterialets anpassning till pojkar och flickor
3.1.6 Undervisningsmaterialets inspiration
3.2 Allmän analys av enkätfrågorna
18
18
18
20
22
24
25
26
27
4. DISKUSSION
4.1 Tillförlitlighet
4.2 Analys av litteraturkopplingar till undervisningsmaterialet
4.3 Analys av resultat
4.4 Slutord
4.5 Förslag på fortsatt forskning
30
30
31
34
34
35
5. REFERENSER
36
6. BILAGOR
38
3
1. INLEDNING
Trots att ämnet teknik blev ett eget ämne i läroplan för det obligatoriska skolväsendet, 1994
och fick en egen kursplan med mål och betygskriterier år 2000, så är ämnet fortfarande
generellt sätt eftersatt och har en låg status i den svenska grundskolan. På många skolor så
integreras ämnet framförallt med de naturorienterande ämnena och får på så vis en mycket
liten egen tid på schemat. Det är dock inget fel att integrera olika ämnen i undervisningen om
det sker i en pedagogisk tanke.
Orsakerna är kanske flera som påverkar ämnets problemställning i grundskolan. En anledning
kan vara att lärarna känner en osäkerhet att undervisa i ämnet på grund av bristande
kompetens och utbildning. En annan anledning kan vara att det inte finns inspirerande
läromedel som bygger på ett praktiskt och undersökande arbetssätt. Ett läromedel bör
inspirera både elever eller lärare till att söka kunskap. Kunskapsinnehållet ska ha ett synligt
och vardagligt perspektiv som skapar en nyttoaspekt för ämnet i grundskolan.
Grundskolan och de undervisande lärarna i de naturorienterande ämnena har en skyldighet
enligt (Grundskoleförordning, 1994:1194) att ge ämnet teknik sitt kunskapsinnehåll i
grundskolan.
Hur kan då en bra teknikundervisning se ut?
Teknik måste erbjudas och presenteras för eleverna så att den upplevs nyttig, spännande och
fascinerande. Eleverna måste komma i kontakt med den på ett naturligt sätt och få uppleva
den i sitt rätta sammanhang genom att praktiskt pröva och undersöka den på olika sätt.
Exempel på hur ämnet och arbetsområdet kan introduceras med eleverna utifrån dessa
frågeställningar innan undervisningen startar:
1. Vad är teknik för dem?
2. Vilken teknik kommer de i kontakt med i vardagen?
3. Vilken nytta har de av dagens teknik?
Efter en sådan introduktion, blir kanske eleverna bli mera nyfikna på teknik och motivationen
ökar förhoppningsvis till ämnet i skolan.
Olika Science centers runt om i landet, med teknik som tema, lyckas verkligen att locka
skolklassers nyfikenhet till att springa runt för att praktiskt undersöka de tekniska
anordningarna som finns uppställda. Det går inte att ta miste på den iver och nyfikenhet som
finns att undersöka och pröva hur olika tekniska maskiner och anordningar fungerar. Här
lockas verkligen den genuina nyfikenheten och vetgirigheten fram. Många sinnen blir
stimulerade och en riktig kunskap och förståelse för tekniken grundläggs i sådana
sammanhang.
Teknik har i alla tider funnits i vår närvaro och varit oss behjälplig på olika sätt. Den omger
oss och finns i stort sett i allt vi använder. Dagligen använder vi i våra hem olika maskiner,
apparater, anordningar, redskap och verktyg. Det är självklart att vi måste lära och ta till oss
denna vardagliga teknik.
4
Ett viktigt arbetsområde inom tekniken är ”De enkla maskinerna” eller ”De mäktiga fem”
som de också benämns. Till dessa enkla maskiner räknas: hjulet, (blocket), hävstången,
lutande planet, kilen och skruven. Dessa enkla maskiner eller de mäktiga fem har betytt och
betyder ofantligt mycket för oss människor. De är både enkla och mäktiga, som namnet anger,
och de är helt enkelt oumbärliga för oss. De gigantiska pyramiderna som upprättades tiden
långt före Kristus byggdes med hjälp av de enkla maskinerna och dess princip.
Dagens maskiner, anordningar, redskap och verktyg har givetvis utvecklats och förbättrats,
men deras konstruktion bygger fortfarande på de enkla maskinernas princip enligt mekanikens
gyllene regel: – ”det man vinner i kraft förlorar man i väg”. Utan denna geniala kraftvinning
vid hårda och tunga arbetsmoment, så skulle många arbeten bli nästintill omöjliga att utföra.
För mig är dessa enkla maskiner klassiska och kommer alltid att vara oss behjälpliga på olika
sätt. Därför är näst intill en medborgerlig rättighet att få kunskap i dessa maskiners
konstruktion och användbarhet i dagens samhälle och i ett historiskt perspektiv. Här har
grundskolan en skyldighet att ge denna kunskap till eleverna.
Utifrån det är min avsikt med examensarbetet att skapa ett undervisningsmaterial i teknik vars
innehåll är kunskapsområdet ”De enkla maskinerna”. Upplägget av detta
undervisningsmaterial ska genomsyras mycket med idéer och upplägg från olika Science
centers. Undervisningsmaterialet är framförallt framtaget för grundskolans senare årskurser.
1.1 Syfte
Syftet är att skapa ett konkret och praktiskt undervisningsmaterial som inspirerar både elever
och lärare. Arbetssättet i detta material ska vara laborativt och undersökande och inlärningen
ska vara aktiv och ske i ett samspel mellan eleverna.
Kunskapsinnehållet i undervisningsmaterialet ska ge eleverna: (Se bilaga 2)
o kunskap i vilka de enkla maskinerna är,
o kunskap i de enkla maskinernas konstruktion och funktion, samt att ge en
insikt i deras användningsområden i vår vardag och i vårt samhälle,
o kunskap i de enkla maskinernas utveckling och vad de uträttat för oss
människor i ett historiskt perspektiv.
5
1.2 Litteraturgenomgång
1.2.1 Teknik i kursplanerna
I läroplan för det obligatoriska skolväsendet, 1994 (Lpo94) står det att:
Vår teknik är ett livsvillkor för oss människor och undervisningens syfte i ämnet teknik i
grundskolan måste därför vara att göra vardagstekniken synlig och begriplig för eleverna. Den
teknik som omger oss är alltifrån enkla verktyg och redskap till moderna apparater och
maskiner och olika komplicerade transportsystem. Vi använder teknik på våra arbetsplatser, i
skolan och i hemmet.
I kursplanen för ämnet teknik finns dessa strävansmål (Skolverket, 2000)
Skolan skall i sin undervisning i teknik sträva efter att eleven:
o utvecklar sina insikter i den tekniska kulturens kunskapstraditioner och utveckling och om
hur tekniken påverkat och påverkar människan, samhället och naturen,
o utvecklar förtrogenhet med i hemmet och på arbetsplatser vanligt förekommande redskap
och arbetsmetoder av skilda slag samt kännedom om den teknik som i övrigt omger oss,
o utvecklar förmågan att reflektera över, bedöma och värdera konsekvenserna av olika
teknikval,
o utvecklar förmågan att omsätta sin tekniska kunskap i egna ställningstaganden och
praktisk handling,
o utvecklar intresset för teknik och sin förmåga och sitt omdöme vad gäller att hantera
tekniska frågor.
6
Ämnets karaktär och uppbyggnad i kursplanen (Skolverket, 2000)
Teknik är en livsviktig del av vår vardag. Den har utvecklats och förbättrats av människan i
ett långt tidsperspektiv. Enkel och snillrik teknik omger oss i vardagen och är till stor nytta i
vårt vardagliga liv. Genom att själv praktiskt pröva, undersöka och observera når man en god
kunskap och förståelse av olika tekniska konstruktioner och företeelser. Man får också en god
kunskap och insikt i den tekniska utvecklingen.
Några centrala frågeställningar och perspektiv inom ämnet teknik lyfter fram vad som är
specifikt för tekniken:
o Utveckling
o Vad tekniken gör
o Konstruktion och verkningssätt
o Komponenter och system
o Tekniken, naturen och samhället
Dessa fem centrala nyckelperspektiv genomsyrar kursplanen för teknikämnet.
7
Ny kursplan för ämnet teknik (Skolverket, 2010)
I de nya läroplan- och kursplaneförslagen för grundskolans teknikämne som Skolverket har
redovisat skriver man att den teknik som omger oss människor i vardagen måste göras synlig
och begriplig.
Undervisningens syfte i ämnet teknik ska leda till att eleverna lär sig att använda tekniken i att
lösa olika vardagliga tekniska problem eller behov. Eleverna ska därmed uppmuntras och
stimuleras i att pröva och utveckla egna tekniska lösningar och idéer. Teknikundervisningen
ska också bedrivas i ett historiskt perspektiv för att skapa en förståelse för den ständigt
pågående tekniska utvecklingen i samhället.
Genom undervisningen i ämnet teknik ska eleverna ges förutsättningar att utveckla
förmågan att:
o se olika tekniska lösningars funktion i ett sammanhang,
o se olika tekniska problem eller behov och kunna ge förslag på att lösa dessa,
o se hur olika teknikval påverkar alltifrån den enskilda individen, samhället och
naturen,
o se vad som påverkar och styr den tekniska utvecklingen,
o se hur tekniken har utvecklats och förändrats i ett historiskt perspektiv.
Kunskapskrav
Eleverna skall utifrån olika tekniska problem eller behov kunna förklara och beskriva olika
lösningar med avseende på ändamål och funktion.
Eleverna skall kunna använda riktiga grundläggande tekniska begrepp i ett beskrivet tekniskt
sammanhang. Dessutom kunna se och förklara hur ett tekniskt föremål förändrats i ett
tidsperspektiv och vilka krafter som påverkar detta.
Skolan skall främja och bedriva en undervisning som leder till att eleverna stimuleras i att
söka kunskap. Elevernas genuina nyfikenhet och kreativitet ska uppmuntras och tas tillvara i
undervisningen. De ska uppmuntras i att själva våga pröva och undersöka för att slutligen
kunna lösa olika tekniska problem. Teknikundervisningen ska hela tiden bedrivas ur ett
historiskt perspektiv för att träna eleverna i att förstå dagens teknik och den tekniska
utvecklingen som ständigt pågår.
Detta kräver att grundskolans teknikundervisning ständigt utvärderas i ett samspel med elever,
föräldrar och samhället. Nya metoder i undervisningen måste hela tiden prövas och utvärderas
för att en utveckling ska ske i skolans verksamhet.
8
Skolans mål är att varje elev utvecklar sin förmåga att:
o uttrycka sig rikt och nyanserat både i skrift och tal,
o utföra ett självständigt arbete och kunna arbeta tillsammans med andra och
känna trygghet i det,
o utveckla ett kritiskt tänkande och våga argumentera för sina ståndpunkter,
o kreativt lösa olika problem och kunna omsätta det till handling.
1.2.2 Artiklar om teknikämnet i grundskolan samt olika filosofers, psykologers
och pedagogers teorier om lärande
1.2.2.1 Artiklar om ämnet teknik i grundskolan
Valda citerade delar ur (Teknikdelegationens rapport, 2009:2)
Att teknik utgör en allt större och mer betydelsefull del av allas vår vardag behöver knappast
sägas. Inte heller att grundskolans uppgift är att förse oss med de grundläggande kunskaper vi
behöver för att kunna förstå och ta oss fram i denna vardag. Man skulle därför kunna förvänta
sig att teknikämnet vore ett viktigt ämne i den svenska skolan. Sanningen är att det är precis
tvärtom. Teknik är det minst viktiga skolämnet. Elevernas uppfattning bekräftar bilden
ytterligare. Bland svenska niondeklassare rankas teknikämnet som ett av de allra minst viktiga
i skolan, och skolans teknikkunskaper ses inte nödvändigtvis som nyttiga för deras vardagsliv.
Att ungdomar svarar så, trots att teknik bevisligen utgör en mycket stor del av deras vardag,
tycker vi är mycket anmärkningsvärt då det visar att de inte ser någon koppling mellan skolans
teknikundervisning och den egna teknikanvändningen. Till att börja med visar tre
undersökningar från 2009 med oroväckande tydlighet att teknik som ämne är kraftigt
nedprioriterat i svensk skola (dock varierar detta mellan olika skolor). Ytterligare ett problem
är att teknikämnet idag ser väldigt olika ut från skola till skola. Det finns förvisso en nationell
kursplan med generella mål för undervisningen liksom en timplan som anger minst hur mycket
tid som sammanlagt ska ägnas åt biologi, fysik, kemi och teknik - men hur undervisningen ska
fördelas och organiseras beslutas lokalt. Även om nästan alla elever i vår undersökning säger
sig ha haft teknikundervisning i skolan, har ungefär 30 procent av dem haft teknik som en del
av något annat ämne eller ämnesblock. Det ger knappast bilden av att den svenska skolan
erbjuder en likvärdig utbildning för alla. Vår slutsats är att teknikämnet alltför länge har
behandlats styvmoderligt, och att en nystart därför är nödvändig – både när det kommer till
ämnets innehåll och säkerställandet av att de som undervisar i ämnet ges rätt förutsättningar att
göra ett bra jobb:
• Lyft teknikämnets status och kvalitet genom att uppgradera det från att vara ett praktiskt
orienterat ämne till ett vetenskapligt kunskapsbaserat ämne i paritet med naturvetenskapen:
också teknik bygger på vetenskap och bör inte reduceras till något som ligger utanför de
vetenskapliga förklaringsmodellerna. Teknik bör vara ett skolämne där teori och praktik går
hand i hand, i analogi med andra vetenskapliga skolämnen.
• Starta teknikundervisningen i första klass och säkerställ progression i ämnet längs hela
skolgången.
• Fastställ kursplaner som är begripliga för skolledare och lärare.
• Satsa på gedigen implementeringshjälp av kursplaner, i form av exempelvis pedagogiskt
stödmaterial.
• Krav på att lärare som undervisar har kompetens i teknikämnet, även i tidiga årskurserna.
• Kompetensutveckla lärarna kontinuerligt för att möta kraven om behöriga lärare i teknik.
• Inkludera arbetslivet mer i undervisningen - för att hålla ämnet aktuellt och visa på
tillämpning, sammanhang och förebilder (Teknikdelegationens rapport, 2009:2).
9
CETIS (Centrum för tekniken i skolan) skriver i en artikel, om ämnet teknik, att det finns
minst tre goda skäl för en satsning på teknisk allmänbildning. Som medborgare i en levande
demokrati krävs att vi förstår grunderna för den teknik och de tekniska system som omger oss.
Många av dagens viktiga samhällsfrågor som vi direkt eller indirekt har att ta ställning till
som medborgare handlar om teknikval. Vardagen underlättas av ett gott tekniskt
självförtroende. Att leka med, pröva och utveckla egna tekniska lösningar är ett sätt att göra
sig förtrogen med mycket av den teknik vi dagligen kommer i kontakt med. Vårt samhälle är i
hög grad beroende av att vi utbildar omdömesgilla och kreativa tekniker och naturvetare inom
en lång rad yrkesområden. Rekryteringsbehoven kräver att fler unga intresserar sig för teknik
och teknisk utveckling. Om det är så att Teknik också fungerar som språngbräda mot
naturvetenskapen kan resultatet bli ett ökat intresse också för detta kunskapsområde,
(http://www.liu.se/cetis/omteknik/index_omteknik.shtml).
En kort presentation av CETIS
CETIS är ett nationellt resurscentrum som startade 1993. Deras huvuduppgift är att
tillsammans med förskolans och grundskolans personal, landets lärarutbildare,
näringslivsföreträdare och andra intresserade stimulera och utveckla teknikundervisningen.
Teknisk allmänbildning är viktigt, kanske viktigare idag än någonsin tidigare.
Centrum för tekniken i skolan (CETIS) är placerat vid Linköpings universitet och lokaliserat
till Campus Norrköping.
1.2.2.2 Olika filosofers, psykologers och pedagogers teorier om lärande
John Dewey, professor i filosofi vid Colombia University i New York, kallas den progressiva
pedagogikens fader och förknippas med uttrycket: "learning by doing". En
aktivitetspedagogik där teori och praktik, reflektion och handling hänger ihop. Kunskap måste
kunna bli till nytta och måste ha verklighetsanknytning. Eleverna ska arbeta undersökande,
experimentellt och därmed påverka sin egen inlärning. Nutidens pedagogiska metoder som
temaarbete, problemorienterade studier och projektarbete har utmynnat från Deweys tidiga
idéer och syn på lärprocessen. Det bästa sättet att lära sig menade Dewey var genom praktiska
övningar som i så hög grad som möjligt fjärmade sig från ett konstruerat inlärningssätt.
Han ville att klassrummet skulle vara ett laboratorium där inlärningen skulle vara aktiv.
Kommunikationen mellan eleverna, en undersökande verksamhet och ett experimenterande
skulle genomsyra det pedagogiska arbetet. Uttrycket ”Learning by doing” eller översatt
aktivitetspedagogiken (Imsen, 1999) sammanfattar Deweys uttryck med att barnet måste vara
aktivt och ges möjlighet till att skaffa sig egna erfarenheter, för att lära sig något. Detta kan
ske genom att få tillverka något, undersöka eller experimentera. Utöver de fördelar som
Dewey nämner, ser han positiva effekter såsom exempelvis att eleverna tränas på att lita på
sina egna observationer (Imsen, 1999).
Även Jean Piaget som var en schweizisk pedagog, filosof, kunskapsteoretiker, hade stort
fokus på undervisningsmetodiken. Han förordade liksom Dewey att inlärningen skulle vara en
aktiv process och där barn når sin kunskap genom handling och sina erfarenheter. Man skulle
ta vara på barnets genuina nyfikenhet och kreativitet och låta dem undersöka och
experimentera sig fram till kunskap. Piaget framhåller också att lärostoffet måste ha en
verklighetsförankring. Han menar att skolan ska vara en plats för ett aktivt lärande med
arbetsuppgifter som är direkt kopplat till vardagen (Stensmo, 1994).
10
Lika som Piaget så hävdade Jean Jaacques Rousseau, som var en känd fransk filosof, att
eleverna måste sättas i centrum och att de därtill måste se den praktiska nyttan med uppgiften.
Eleverna skulle arbeta praktiskt i skolan och inte sitta i skolbänkar och läsa i böcker
(Stensmo, 1994). Rousseau räknas till en av reformpedagogerna
Lev Semjonovitj Vygotskij var en Judisk-vitrysk psykolog och pedagog vars banbrytande
teorier har lämnat djupa avtryck i modern utvecklingspsykologi och pedagogik. De största
drivkrafterna till att söka kunskap är enligt Vygotskij en individs intresse och motivation.
Vygotskij menar också att det är viktigt att individen ges tid att bearbeta sitt
kunskapsinhämtande. I skolans värld så är elevernas aktiva diskussion en avgörande roll för
en bra inlärning. Skrivandet tillför ytterligare en dimension eftersom eleverna genom texten
kan studera sina egna tankar genom att läsa sin egen skriftliga dokumentation. Vygotsky
menar att barnen lär genom samspel med varandra (kommunikation och diskussion) (Imsen,
2000). Om man överför Vygotskys teorier till dagens skola innebär det att eleverna ska
diskutera med varandra för att nå en lösning på ett problem istället för att direkt gå till läraren
och få ett svar. Vygotskij, liksom de tidigare nämnda filosoferna, menar att det krävs en aktiv
elev, en aktiv lärare och en aktiv miljö för att skapa en bra inlärningsmiljö. Vygotskij och
Dewey menar att teori, praktik, handling och reflektion hänger ihop. Lärarens huvuduppgift
blir att bjuda på givande och entusiasmerande uppgifter och se till att det finns möjligheter för
interaktion.
En samstämmighet mellan Dewey, Rousseau, Piaget och Vygotskij är att de alla betonar
vikten av ett aktivt lärande och att lärostoffet måste ha en vardaglig förankring. Eleven måste
se en nytta med sitt lärande. Dessutom så är ett samspel mellan eleverna viktigt i själva
lärprocessen.
Vad är då teknik i vardagen?
Mattsson menar att definitionen på teknik är alltifrån avancerad teknik till enkla redskap i
hemmet och att känna till den, använda den och ifrågasätta den hör till en medborgerlig
rättighet. Hon skriver att denna vardagsteknik måste göras synlig för eleverna i
teknikundervisningen. Praktiskt arbete och en diskussion eleverna emellan gynnar en bra
inlärning (en samstämmighet med ovan nämnda teorier). Hon skriver också att lärarnas
didaktiska kompetens, hur teknikundervisningen bedrivs, har betydelse för hur eleverna
utvecklar ett teknikintresse (Mattsson IPD-rapport, Nr 2005:12).
Sjöberg skriver att praktiskt arbete i naturvetenskapliga ämnen kan innefatta så mycket. Det
gemensamma är dock att eleverna inhämtar kunskap genom erfarenheter de får via material
och utrustning. Skolexperiment kan alltså användas i flera syften när det gäller att inhämta
kunskap. Förutom att det vetenskapliga arbetssättet ger en god förståelse, så kan väl
tillrättalagda försök leda eleverna fram till de rätta slutsatserna och därigenom underbygga
och belysa den rätta teorin. Ytterligare ett syfte med lärostoffet i praktiska experiment är att
eleverna blir förtrogna med olika mätinstrument och apparater som används vid dessa försök
(Sjöberg, 2000).
11
Sjöberg leder också det kända ROSE-projektet (Relevance of Science Education). Det är ett
internationellt projekt där 15-åringar i över fyrtio länder tillfrågas om deras upplevelser av
naturvetenskap och teknik både i och utanför skolan. Syftet med det här projektet är att starta
policydiskussioner om vad som är en relevant undervisning i naturventenskap och teknik i
skolan. Intervjuer har gjorts med elever över hela världen för att mäta deras attityd till
naturvetenskap och teknik både i och utanför skolan. Vilka upplevelser har dessa elever om
dessa ämnen (Sjöberg, 2005)?
I Sverige leds detta projekt av Jidesjö som är doktorand i naturvetenskapernas didaktik på
Linköpings universitet. I en enkät som framtagits av ROSE-projektet har 751 utvalda elever
från olika skolor i Sverige deltagit. Utvalda elever är från både större och mindre orter och
från stora och små och kommunala och privata skolor. Resultatet av denna undersökning har
gett en god bild av svenska ungdomars syn på naturvetenskap och teknik. I Sverige är
intresset för skolans undervisning i naturvetenskap och teknik generellt lågt i jämförelse med
ungdomars svar från andra länder. Varför är det så? En teori kan vara att eleverna i
utvecklingsländer kan se större nytta med teknik än vad svenska elever gör. Om
undervisningen i skolan uttrycker eleverna att naturvetenskap och teknik är okej men inte mer
än så. Det finns så mycket annat i skolan som är roligare vilket gör att naturvetenskap och
teknik hamnar långt ner i intresseskalan hos många elever.
Kontentan av dessa elevsvar är att:
Naturvetenskap och teknik uppfattas av många som att bara handla om abstrakta begrepp.
Eleverna hamnar allt för ofta i ett obegripligt sammanhang med en mängd meningslös fakta.
Sådan undervisning blir självfallet tråkig och meningslös för eleverna. Vi borde kanske
istället ha en diskussion med eleverna där de får släppa fram sina egna erfarenheter och tankar
om vad som är relevant inom naturvetenskap och teknik. Eleverna måste se en nytta med vad
de lär sig i skolan. Undervisningens upplägg och arbetssätt bör också vara stimulerande i
skolan (Skolverket ROSE, 2009).
Wickman menar att laborationer har en självklar plats i undervisningen i de
naturvetenskapliga ämnena. Forskning och experimentering ökar tilltron till dessa ämnen.
Experiment, hypoteser och iakttagelser har blivit ett viktigt sätt att lära sig naturvetenskap.
Wickman nämner också andra personer som har skrivit om detta. Genom att pröva och
upptäcka själv så förstår man bättre. Ett undersökande arbetssätt uppmuntrar till en allmänt
kritisk hållning och det är en bra metod att söka kunskap (White, 1996; Weizel med flera,
1998; & Strömdahl, 2002).
Harlen och Symington betonar vikten av att träna upp en god iakttagelseförmåga. Iakttagelser
är den process som får oss att bli uppmärksamma och bli medvetna om saker och händelser.
Ett eller flera sinnen är då aktiverade. Eleverna måste tränas i att upptäcka detaljer i saker och
händelser för att utveckla en god iakttagelseförmåga. Denna teori om vikten av att träna upp
en god iakttagelseförmåga för att våga lita på sina observationer överensstämmer med vad
Dewey nämner. En god iakttagelseförmåga är en viktig del och ett väsentligt hjälpmedel i en
vetenskaplig forskning eller i ett vetenskapligt arbete. Kommunikationen och
dokumentationen är ytterligare viktiga delar i ett vetenskapligt arbete. Att eleverna antecknar
och diskuterar med varandra är också viktiga delar i ett vetenskapligt arbete. Det gäller på alla
nivåer (Harlen, 2004).
12
Thoren förordar, lika som Harlen och Symington, att elevernas iakttagelseförmåga och
observation är viktig att träna. Eleverna lär bäst genom att jobba i grupper och göra
observationer utifrån ett experimenterande och ett undersökande sätt. De bör också stimuleras
att föra anteckningar under tiden de arbetar. Denna undervisningsmetodik lämpar sig i
åldrarna 6 – 16 år och den tränar eleverna att redan från de tidiga skolåren utveckla ett
vetenskapligt förhållningssätt till naturvetenskapen (Thoren, 1999).
En doktorsavhandling i att mäta elevers kunskap och kompetens
Jan Schoultz, professor i pedagogiskt arbete vid Linköpings universitet, har skrivit en
doktorsavhandling i: ”Att samtala i och om naturvetenskap”.
Schoultz har i sin avhandling visat att relativt små förändringar av betingelserna vid prov
leder till helt andra resultat på frågor som använts både i internationella jämförelser av elevers
kunskap TIMSS (trends in Mathematics and Sience Study) avser att mäta elevers kunskaper i
matematik och NO i både årskurs 4 och 8, och i den nationella utvärderingen NUNA
(Nationell Utvärdering Naturvetenskap) av elevers kunskap i naturvetenskap. I Schoultz test
framstår eleverna mycket mera kompetenta. Låga resultat på vanliga traditionella test används
oftast som argument för låg kunskapsnivå hos eleverna. Detta medför i sin tur ett ökat krav på
kunskapsstoffet och mera betyg i skolan. En effekt av detta blir bara en ökad traditionell
undervisning som inte förbättrar elevernas kompetens i ämnet.
I sin studie har Schoultz valt ut ett litet antal uppgifter som alla tidigare är noga utprövade och
utforskade. Betingelserna har sedan ändrats. Först genom att istället för att svara på frågorna
med papper och penna har intervjuer och samtal införts. Sedan genom att i intervjuerna har
eleverna haft tankeredskap (artefakter) framför sig. I en intervju med elever i årskurs 1, 2 och
5 fick eleverna ha en jordglob framför sig under samtalet som handlade om jordens form och
dragningskraft. Flera tidigare forskningsstudier har konstaterat att så små barn inte förstår
gravitationen utan till exempel tror det är omöjligt att bo i Australien utan att ”ramla av”. I
samtalen tyckte barnen däremot att det är självklart att det inte finns ”upp och ner” på ett klot.
När han lägger fram en skriftlig uppgift från (NUNA, 1993) om hur mycket man kan trycka
ihop en sluten kolv och för ett samtal med eleverna händer samma sak. Mångdubbelt fler
elever kan resonera korrekt om resultatet. Vad värre är att de klarar uppgiften utan att använda
sig av de naturvetenskapliga begrepp som uppgiften skulle testa. En viktig slutsats är att man
bör vara mycket försiktig med att dra praktiska slutsatser från traditionella test.
De resultat som Schoultz får i sina studier ligger helt i linje med internationell forskning.
Hans forskning visar också att elever med goda betyg i den traditionella skolmatematiken får
stora problem att göra motsvarande beräkningar i en praktisk situation. Medan då de elever
som har en låg matematisk kunskapsnivå ur skolans traditionella synvinkel klarar avancerade
kalkyler i sitt arbete. De uppfinner helt enkelt fungerande beräkningsmetoder för att lösa
uppgiften utifrån situationens krav. Skriftliga svar är på skriftliga frågor är en kravsituation
som vi främst möter i skolan. Den mäter sällan verklig förståelse och kompetens.
Sociokulturell inspirerad forskning har bidragit till både en uppvärdering av praktisk kunskap
och ett ifrågasättande av värdet av formaliserad utbildning i traditionell skolundervisning.
Schoultz anser att om proven i skolan ska vara ett underlag för att förbättra undervisningen, så
är det bättre om de bygger på samtal även om man då kan ta med färre elever. Man borde
även låta eleverna använda redskap för att hjälpa dem i att förstå olika sammanhang och hur
saker och ting förhåller sig. Uppgifterna måste också utformas så att de hjälper eleverna att
komma in i rätt diskussion eftersom många elever faller platt för vissa ord i frågorna.
13
Schoultz hävdar att proven starkt styr elevernas lärande. Provens utformning i skolan måste
ändras för att en utveckling ska kunna ske. Lärarna har dock en fördel gentemot
konstruktörerna som bygger upp nationella proven. De kan göra bedömningar på andra
intryck av elevernas kunnande och inte bara på de skriftliga svaren. Schoultz tycker att de
skriftliga proven i skolan ska till stor del ersättas med samtal och intervjuer med eleverna.
Dessa samtal och intervjuer ger kunskap om hur eleverna resonerar. Schoultz hävdar att en
avgörande faktor, som undervisande lärare, är att få fram elevernas tänkande. Denna
pedagogik menar Schoultz bygger på Vygotskijs tankar om att alla elever har
utvecklingsmöjligheter (Madsen, 2000).
1.2.3 Teknik i ett genusperspektiv – ”flickor och pojkar”
I Maria Hedlins, Lilla genushäftet, om genus och skolans jämställdhetsmål, betonas vikten av
att det är viktigt att göra sig riktigt införstådd med begreppet genusperspektiv och vad det står
för i dagens debatt. Hur ska vi pedagoger undervisa eleverna i skolan för att verkligen bejaka
detta begrepp?
Hedlin skriver att:
”Det ställs krav på att lärare ska ha ett genusperspektiv i sin undervisning. Ett genusperspektiv
måste utgå från genusvetenskaplig kunskap. Först när man tillägnat sig genuskunskap kan man anlägga ett
genusperspektiv på sin omvärld” (Hedlin s. 1).
Att pojkar har ett generellt större teknikintresse än flickor är väl vida känt. En anledning till
det kan vara samhällets och föräldrarnas uppfostran. Deras åsikter och inverkan styr och
påverkar intresset som skapas hos våra barn. Också leksakerna påverkar våra barns framtida
intressen. Typiska pojkleksaker respektive flickleksaker ger olika stimulans. Att då teknik är
mer intressant för pojkar än för flickor är väl då inte konstigt. Pojkarna leker med bilar och
bygger med Mekano och flickorna leker med sina dockor. Med Mekanobyggsatsen kan
pojkarna bygga och konstruera fordon av olika slag. Här tränas de i att undersöka, konstruera
något som kan rulla och sättas i rörelse på olika sätt. Under leken så tränas och uppmuntras de
i att lösa olika tekniska problem. Redan nu har pojkarna skaffat sig ett större teknikintresse
gentemot flickorna. Detta visar sig sedan i skolan (Steenberg, 1997).
CETIS skriver att på uppdrag av Equal-projektet Kommunal teknikskola, genomfördes under
våren 2003 en studie av hur en grupp kvinnor och flickor tycker och tänker om teknik. Hur
har egentligen vår föreställning och attityd uppkommit till teknik? Var, hur och när formas
dessa? Och vilka konsekvenser får dessa föreställningar för vårt agerande i mötet med
tekniken i vardags- och yrkesliv?
Hur tänker då flickor och kvinnor om teknik?
Enligt studien framkom svaret att de ändå tycker att teknik är viktigt. Även om ämnesområdet
teknik av många uppfattas som främmande och ovant är både flickorna och kvinnorna i
studien eniga om att kunskap i teknik är viktigt. Att kunna hantera tekniken i vardagen
uppfattas av flertalet kvinnor som en nyckel till självständighet och oberoende (Utdrag från
CETIS nyhetsbrev nr 2 maj, 2005).
14
Varje år får kommunerna en möjlighet att ordna sommarkurser i teknik för flickor. Det är
drygt 2000 flickor som varje år går någon av de kurser som erbjuds och anordnas av
kommunerna. Kommunerna får statsbidrag från skolverket att finansiera dessa kurser vars
syfte är att öka flickornas intresse för naturvetenskap och teknik.
I en undersökning som gjorts med de flickor som deltagit i någon av dessa kurser visar att
dessa flickors teknikintresse har ökat. Enligt en utvärdering som skolverket gjort utifrån
denna tekniksatsning visar att många av sommarkurserna sätter tekniken i ett konkret
sammanhang som utgår från ett praktiskt och undersökande perspektiv. Om dessutom
undervisningen kan göras meningsfull både praktiskt och teoretiskt, kan flickornas
teknikintresse växa enligt (Skolverkets rapport, 2004).
Stöd för undervisningsmaterialet: ”De enkla maskinerna” i ett genusperspektiv
Enligt en undersökning av CETIS, så tycker flickor och kvinnor att vardagsteknik är viktigt.
Den anses som en nyckel till självständighet av många kvinnor. I skolverkets undersökning
och utvärdering av den tekniksatsning som gjorts med sommarkurser för flickor visar det sig
att flickornas intresse för teknik har ökat. Arbetssättet har varit praktiskt och undersökande i
ett konkret sammanhang. Undervisningen har känts meningsfull och haft ett vardagligt
innehåll i tekniken och därmed ökat flickornas intresse för teknik. Detta är i linje med mitt
undervisningsmaterial, en vardaglig teknik med ett undersökande och ett praktiskt arbetssätt.
Undervisningen ska vara utmanande för båda könen.
1.3 Frågeställningar
Utifrån denna inledning är syftet att skapa ett inspirerande, laborativt och undersökande
undervisningsmaterial i ämnet teknik. Kunskapsinnehållet ska vara konkret och synbart.
Arbetet med att producera detta undervisningsmaterial ska bygga på dessa frågeställningar:
1. Är undervisningsmaterialet inspirerande?
2. Har undervisningsmaterialet stöd i nuvarande kursplanen och i det nya
kursplaneförslaget för ämnet teknik?
3. Har undervisningsmaterialet stöd i olika filosofers, psykologers och
pedagogers teorier om lärande?
4. Kan undervisningsmaterialet kopplas till en synlig vardaglig nyttoteknik för
eleverna?
15
2. METOD
2.1 Urval
Fem lärare som undervisar i ämnet teknik i grundskolans år 4 - 9 ska delta i
enkätundersökningen av det producerade undervisningsmaterialet i teknik. I urvalet är det
både manliga och kvinnliga lärare. Urvalet av dessa personer är baserat på den inledning och
det syfte och de frågeställningar som är uppsatta.
2.2 Datainsamlingsmetod
Valet av metod för undersökningen av undervisningsmaterialet: ”De enkla maskinerna” har
noggrant övervägts. Efter att ha studerat i litteraturen om olika metoder att göra olika
vetenskapliga mätningar och undersökningar kommer enkätmetoden att användas. I
Johansson och Svedner (2010) beskrivs fyra vetenskapliga metoder man kan använda i olika
mätningar och undersökningar: enkät, kvalitativ intervju, observation och textanalys.
Avsikten är att göra en pedagogisk analys både av kunskapsinnehållet och av det valda
arbetssättet i undervisningsmaterialet. Enkätfrågorna kommer att utformas utifrån den
inledning och det syfte och de ställda frågeställningar som finns presenterade i
examensarbetet.
Enkätmetoden rekommenderas speciellt om det är många personer som ska tillfrågas. Fem
personer har noggrant valts ut som ska delta i en enkätundersökning angående
undervisningsmaterialet: ”De enkla maskinerna”. Johansson och Svedner (2010), redovisar
ett resultat där endast några få personer deltagit i en enkätundersökning men där de svarandes
underlag har gett en mycket värdefull information för en analys av en undervisningsmetod.
Intervjumetoden ger en djupgående men smal information. Till denna metod används två
olika typer av frågekonstruktioner. Den ena bygger på fasta frågor och den andra på friare, så
kallade öppna frågor, som kan varieras på flera olika sätt. Den intervjumetod som bygger på
fasta formulerade frågor kallas för en strukturerad intervju och den andra för kvalitativ
intervju. En fördel med den kvalitativa intervjumetoden, med öppna frågor, är att den ger
möjlighet att få den svarande att ge uttömmande svar. Dock ställs då stora krav på tolkning
och analys under själva intervjun och svåra observationer måste göras. Förutom att tolka
svaren vad som sägs så måste man också väga in på vilket sätt den svarande uttrycker sig i
frågan. Johansson och Svedner (2010), skriver att tonfall och pauseringar och avbrutna
meningar kan ha en viktig innebörd i ett svar. Allt detta måste sammanvägas för att verkligen
förstå vad som sägs och det finns en stor fara med egna personliga misstolkningar av
intervjupersonen.
Varken observations- eller textanalysmetoden kan bli aktuella i den här undersökningen.
Detta framgår av tidigare beskrivning av den undersökning som ska göras att en analys av
undervisningsmaterialet är avsikten och urvalet är fem undervisande lärare i ämnet teknik.
16
Övervägande fördelar med en enkät
Det finns flera fördelar med att använda enkätmetoden med fasta frågor och fasta
svarsalternativ. Om frågorna är väl konstruerade kan det vara en mycket effektiv
frågeställningsform. Ytterligare en styrka och fördel med en enkät är att den svarande får
möjlighet att själv skriva ned sina svar utan att någon som intervjuar är närvarande Trost
(2001). Tiden är också en viktig faktor. Det är viktigt att den svarande inte ska känna stress,
utan kan ge genomtänkta kvalitativa svar i lugn och ro. Med en enkät kan god och tillräcklig
tid ges till den svarande. Den svarande kan också själv välja lämplig tidpunkt för att besvara
enkäten.
Enligt Ejlertsson (2005) betonar att resultatet av en enkät är relativt lätt att tolka eftersom alla
respondenter har utgått från samma frågor och svarsalternativ. Dessa faktorer har inverkan på
undersökningens och svarens kvalitet.
Oavsett val av vetenskaplig metod måste man vara helt klar över vilken metod som är mest
lämpad för undersökningen i fråga. Sedan måste man också värdera metodens styrkor och
enkelhet gentemot svagheter och svårigheter. I valet av metod så är dessa ställningstaganden
noga ställda mot varandra. Johansson och Svedner (2010), beskriver trots att enkätmetoden i
första anblicken verkar enkel och lätt så är den i själva verket nog den svåraste och den mest
krävande av alla metoder.
Författarna skriver också vad en student uttryckte efter att ha använt denna enkätmetod och
utfört en undersökning efter konstens alla regler:
”Hade jag vetat att enkäten krävde så här mycket jobb hade jag aldrig valt den metoden” (Johansson & Svedner,
2010, s. 21).
För att åstadkomma högsta möjliga validitet och reliabilitet så måste frågorna vara mycket
genomtänkta och väl konstruerade. För att kontrollera hur frågorna skulle tolkas har
pilotstudier gjorts av enkäten där de svarande hade möjlighet att kommentera frågorna.
2.2.1 Enkätfrågornas utformning
Johansson och Svedner (2010) beskriver följande värdefulla råd vid utformningen av
enkätfrågor:
o gör enkäten kort, endast undantagsvis längre än tre sidor,
o använd i första hand frågor med fasta svarsalternativ, undvik om möjligt frågor
med öppna svar,
o genomför förförsök, där de som besvarar enkäten även ges tillfälle att
kommentera frågorna.
Vid konstruktionen av frågorna ska man tänka på följande:
Frågorna ska bara ta upp en sak i taget. Språket ska vara enkelt och ord som kan vara
tvetydiga ska ej användas. Använd ej negationer i frågorna. För långa frågeformuleringar
tröttar ut den som ska svara. En tumregel är max 20 ord i en frågeformulering Johansson och
Svedner (2010).
17
Ett bra utformat frågeformulär är avgörande för kvaliteten i svaren till frågorna. Det är viktigt
att den tillfrågade personen är positivt inställd och är villig att delta i undersökningen och att
frågorna är formulerade så att de tolkas på det sätt som undersökaren har tänkt sig. Frågornas
utformning i en enkät kan antingen vara fasta, slutna frågor eller öppna frågor. Till de slutna
frågorna ges två eller flera fasta svarsalternativ. Fördelen med dessa slutna frågor och fasta
svarsalternativ är att de är både relativt lätta att besvara och lätta att koda och analysera
Dahmström (1991, 2005).
Om man söker mer kvalitativa aspekter så ger de öppna frågorna utförligare och mer
nyanserade svar. Svaren på de öppna frågorna är dock alltid svårare att sammanställa och
bearbeta än de fasta alternativen. Öppna frågor ger möjlighet till nyanserade svar uttryckta
med svarandes egna ord. Dahmström skriver också att fasta, slutna frågor kan kombineras
med öppna frågor i en enkät.
Enkäten i undersökningen av undervisningsmaterialet: ”De enkla maskinerna” kommer att
bestå av fasta, slutna frågor med fasta svarsalternativ, där finns möjlighet att göra tillägg med
kommentarer. De fasta, slutna frågorna med fasta svarsalternativ ger inte någon nyansering
men i en kombination av att kunna kommentera sitt svarsalternativ så ges respondenten en
möjlighet att nyansera och utveckla sitt svar.
Svårigheten med att utforma frågorna är att hitta en bestämd relevans mellan frågorna och
syftet med undersökningen. Frågorna måste också utformas så att de bara kan tolkas på ett
och samma sätt av alla respondenter.
När frågeformuleringarna är klara så ska ett antal pilotstudier utföras där de svarande har
möjlighet att kommentera frågorna. När en likvärdig tolkning av frågornas innebörd är
uppnådd kan enkäten delas ut till de respondenter som är utvalda i undersökningen.
2.3 Procedur
En personlig kontakt kommer att tas med de personer som är utvalda i undersökningen för att
få en bekräftelse om de tänker medverka. Förutom att ett följebrev följer med enkäten så
kommer en muntlig beskrivning att göras angående syftet med denna enkät och en förklaring
om frågornas utformning. Dessutom kommer undervisningsmaterialets upplägg att förklaras
hur det är tänkt att användas i undervisningen. Enkäten och undervisningsmaterialet kommer
att överlämnas till de berörda direkt i handen. En personlig kontakt är viktigt med de personer
som deltar i denna undersökning så de känner att deras deltagande är betydelsefull. Tanken
med denna procedur är att åstadkomma ett så stort engagemang som det är möjligt av de
personer som deltar i denna undersökning och därmed få tillförlitliga svar.
Seriösa svar är ett villkor för att resultatet av denna undersökning och den slutliga analysen
ska ha en så hög validitet och reliabilitet som möjligt.
18
3. RESULTAT
3.1 Sammanställning av enkätfrågor med svar
3.1.1 Är ämnet teknik ett eget ämne på schemat eller är det integrerat med andra
ämnen
Den här frågan är ställd för att få veta om teknikämnet är integrerat med andra ämnen på
skolan.
Frågan är:
- ”Är ämnet teknik integrerat med andra ämnen på din skola”?
De fasta svarsalternativen är: ja eller nej
Respondenter
5
4
3
Respondenter
2
3
1
2
0
nej
ja
Diagram 1. Lärarnas totala svar angående frågan:
- ”Är ämnet teknik integrerat med andra ämnen på din skola”?
Tre av två lärare svarar att ämnet teknik är integrerat på något sätt med andra ämnen.
Kommentarer till de fasta svarsalternativen på enkätfrågan
En av lärarna kommenterar att ämnet teknik är till viss del integrerat med andra ämnen och att
ämnet kommer lätt i skymundan. Läraren tillägger också att under åren på skolan har ämnet
teknik bara förekommit mera renodlat de fyra sista veckorna på vårterminen när eleverna
visar alltför stor trötthet att arbeta med teoretiska ämnen. Då passar det bra med praktiska
tekniska moment.
19
En annan lärare kommenterar att teknikämnet ibland samverkar med de samhällsorienterande
och de naturorienterande ämnena. Vid betygsättning så bedöms eleverna utifrån deras totala
prestation både i praktiskt estetiska och i de teoretiska ämnena för att ett teknikbetyg ska
kunna sättas utifrån kursplanens mål och riktlinjer.
20
3.1.2 Hur förhåller sig kunskapsområdet i undervisningsmaterialet till nuvarande
kursplan och det nya kursplaneförslaget för ämnet teknik
(Tisdag den 30 mars 2010 överlämnade Skolverket förslag på nya kursplaner till regeringen)
Den här frågan är ställd för att få lärarnas syn på huruvida de tycker att innehållet i
undervisningsmaterialet överensstämmer med den nuvarande kursplanens strävansmål.
Frågan är:
- ”Kunskapsområdet i undervisningsmaterialet överensstämmer helt med de uppsatta
strävansmålen i den nuvarande kursplanen för ämnet teknik”.
De fasta svarsalternativen är: helt avvikande åsikt, något avvikande åsikt, instämmer i viss
mån och instämmer helt.
Respondenter
5
4
3
Respondenter
4
2
1
1
0
Helt
avvikande
åsikt
Något
avvikande
åsikt
Instämmer
i viss mån
Instämmer
helt
Diagram 2. Lärarnas totala åsikt angående frågan:
- ”Kunskapsområdet i undervisningsmaterialet överensstämmer helt med de uppsatta
strävansmålen i den nuvarande kursplanen för ämnet teknik”.
Kommentarer till de fasta svarsalternativen på enkätfrågan
En av läraren kommenterar att övningarna är undersökande och leder antagligen till ökad
nyfikenhet och engagemang. Men att övningarna tittar ej så mycket på där eleverna får
värdera och ta ställning.
21
Den här frågan är ställd för att få lärarnas syn på huruvida de tycker att innehållet i
undervisningsmaterialet överensstämmer med det nya kursplaneförslaget i ämnet teknik.
Frågan är:
- ”Kunskapsområdet i undervisningsmaterialet överensstämmer helt med det nya
kursplaneförslaget för ämnet teknik”.
De fasta svarsalternativen är: helt avvikande åsikt, något avvikande åsikt, instämmer i viss
mån och instämmer helt.
Respondenter
5
4
3
5
Respondenter
2
1
0
Helt
avvikande
åsikt
Något
avvikande
åsikt
Instämmer
i viss mån
Instämmer
helt
Diagram 3. Lärarnas totala åsikt angående frågan:
- ”Kunskapsområdet i undervisningsmaterialet överensstämmer helt med det nya
kursplaneförslaget för ämnet teknik”.
Inga kommentarer gjordes på denna enkätfråga.
22
3.1.3 Hur förhåller sig arbetssättet i undervisningsmaterialet till nuvarande
kursplan och det nya kursplaneförslaget för ämnet teknik
(Tisdag den 30 mars 2010 överlämnade Skolverket förslag på nya kursplaner till regeringen)
Den här frågan är ställd för att få lärarnas syn på huruvida de tycker att arbetssättet i
undervisningsmaterialet överensstämmer med ämnets karaktär och uppbyggnad för ämnet
teknik i den nuvarande kursplanen.
Frågan är:
- ”Arbetssättet i undervisningsmaterialet överensstämmer helt med ämnets karaktär och
uppbyggnad i den nuvarande kursplanen för ämnet teknik”.
De fasta svarsalternativen är: helt avvikande åsikt, något avvikande åsikt, instämmer i viss
mån och instämmer helt.
Respondenter
5
4
3
Respondenter
4
2
1
1
0
Helt
avvikande
åsikt
Något
avvikande
åsikt
Instämmer
i viss mån
Instämmer
helt
Diagram 4. Lärarnas totala åsikt angående frågan:
- ”Arbetssättet i undervisningsmaterialet överensstämmer helt med ämnets karaktär och
uppbyggnad i den nuvarande kursplanen för ämnet teknik”.
Kommentarer till de fasta svarsalternativen på enkätfrågan
En av lärarna kommenterar att arbetet med undervisningsmaterialet tar mycket upp teknikens
utveckling och vad tekniken gör. Detta gäller också konstruktion och verkningssätt. Arbetet
med undervisningsmaterialet tar mindre upp tekniken i fråga om olika tekniska system och
hur den påverkar naturen och samhället.
23
Den här frågan är ställd för att få lärarnas syn på huruvida de tycker att arbetssättet i
undervisningsmaterialet överensstämmer med det nya kursplaneförslaget för ämnet teknik.
Frågan är:
- ”Arbetssättet i undervisningsmaterialet överensstämmer helt med det nya kursplaneförslaget
för ämnet teknik”.
De fasta svarsalternativen är: helt avvikande åsikt, något avvikande åsikt, instämmer i viss
mån och instämmer helt.
Respondenter
5
4
3
5
Respondenter
2
1
0
Helt
avvikande
åsikt
Något
avvikande
åsikt
Instämmer
i viss mån
Instämmer
helt
Diagram 5. Lärarnas totala åsikt angående frågan:
- ”Arbetssättet i undervisningsmaterialet överensstämmer
kursplaneförslaget för ämnet teknik”.
helt
med
det
nya
Kommentarer till de fasta svarsalternativen på enkätfrågan
En av lärarna kommenterar att undervisningsmaterialet är bra för det innehåller ett praktiskt
arbetssätt. Det är också enkelt att följa.
24
3.1.4 Har undervisningsmaterialet en tydlig och strukturerad arbetsgång
Den här frågan är ställd för att få lärarnas syn på huruvida de tycker om
undervisningsmaterialet har en tydlig och strukturerad arbetsgång som är lätt att följa.
Frågan är:
- ”Undervisningsmaterialet har en tydlig och strukturerad arbetsgång som är lätt att följa”.
De fasta svarsalternativen är: helt avvikande åsikt, något avvikande åsikt, instämmer i viss
mån och instämmer helt.
Respondenter
5
4
3
Respondenter
2
3
1
2
0
Helt
avvikande
åsikt
Något
avvikande
åsikt
Instämmer
i viss mån
Instämmer
helt
Diagram 6. Lärarnas totala åsikt angående frågan:
- ”Undervisningsmaterialet har en tydlig och strukturerad arbetsgång som är lätt att följa”.
Kommentarer till de fasta svarsalternativen på enkätfrågan
En av lärarna kommenterar att undervisningsmaterialet har ett strukturerat upplägg och att det
är lätt att följa.
Däremot finns det mycket text på en del ställen där det kan finnas en risk för att eleverna kan
tappa ork, motivation och struktur. En annan lärare uttrycker att textmassan på vissa ställen
kan upplevas svårt för lässvaga elever.
25
3.1.5 Hur är undervisningsmaterialet anpassat för pojkar och flickor
Den här frågan är ställd för att få lärarnas syn på huruvida de tycker undervisningsmaterialet
är lika bra anpassat för pojkar och flickor.
Frågan är:
- ”Undervisningsmaterialet är lika bra anpassat för pojkar och flickor”.
De fasta svarsalternativen är: helt avvikande åsikt, något avvikande åsikt, instämmer i viss
mån och instämmer helt.
Respondenter
5
4
3
5
Respondenter
2
1
0
Helt
avvikande
åsikt
Något
avvikande
åsikt
Instämmer
i viss mån
Instämmer
helt
Diagram 7. Lärarnas totala åsikt angående frågan:
- ”Undervisningsmaterialet är lika bra anpassat för pojkar och flickor”.
Kommentarer till de fasta svarsalternativen på enkätfrågan
En av lärarna kommenterar att undervisningsmaterialet är lika anpassat för pojkar och flickor
om de har fått en lika kunskap och upplevelse av teknik från barndomen.
En annan lärare uttrycker att det egentligen inte ska behöva skilja på vad tekniken används
till. Vi ska inte förstärka några könsroller genom att till exempel ge flickorna en dammsugare
att undersöka. Däremot har nog kvinnor ett annorlunda sätt att närma sig tekniken. De vill
gärna veta innan vad som ska göras; gärna detaljer, hur? och varför? Män har en tendens att
prova sig fram.
Arbetet med undervisningsmaterialet bygger på undersökande metoder vilket eventuellt
killarna har lättare för än tjejer. Däremot kan tjejerna behöva träna just detta med
undersökande metoder. Viktigt att våga misslyckas. Detta påpekar den svarande läraren att
detta är utifrån dennes egna erfarenheter och eventuella fördomar.
26
3.1.6 Hur undervisningsmaterialet inspirerar dig som lärare
Den här frågan är ställd för att få lärarnas syn på huruvida undervisningsmaterialet inspirerar
dig som lärare.
Frågan är:
- ”Undervisningsmaterialet inspirerar dig som lärare”.
De fasta svarsalternativen är: helt avvikande åsikt, något avvikande åsikt, instämmer i viss
mån och instämmer helt.
Respondenter
5
4
3
Respondenter
2
3
1
2
0
Helt
avvikande
åsikt
Något
avvikande
åsikt
Instämmer
i viss mån
Instämmer
helt
Diagram 8. Lärarnas totala åsikt angående frågan:
- ”Undervisningsmaterialet inspirerar dig som lärare”.
Kommentarer till de fasta svarsalternativen på enkätfrågan
En av lärarna kommenterar att undervisningsmaterialet är mycket genomtänkt och bearbetat.
Det är bra bilder som förklarar för de lässvaga eleverna. Jag ser fram emot att få använda
materialet i min undervisning.
En annan lärare uttrycker att undervisningsmaterialet är inspirerande, men att det är
omfattande. Materialet känns tidskrävande, men att man kan använda delar av det och inte
hela på en gång.
27
3.2 Allmän analys av enkätfrågorna
Respondenter
Av de lärare som svarade på enkäten är tre manliga och två kvinnliga.
Två lärare är mellan 30 – 39 år, två lärare är mellan 40 – 49 år och en lärare är över 50 år.
Alla svarande lärare undervisar i ämnet teknik i årskurserna 7, 8 och 9.
Fyra lärare har undervisat i ämnet teknik i mer än 10 år och en av lärarna har undervisat i
ämnet teknik mellan 5 – 9 år.
Fyra lärare är utbildade för åren 4 - 9 med inriktning ma-no och en lärare är utbildad för åren
1 - 7 med inriktning ma-no.
Enkätfråga 6:
- Är ämnet teknik integrerat med andra ämnen på din skola?
I de läromedelsförlag som undersökts är utbudet på bra inspirerande läroböcker i ämnet teknik
mycket litet i jämförelse med de naturvetenskapliga ämnena. I en del läromedel i de
naturorienterande ämnena behandlas, lite lösryckt, olika teknikmoment och dess princip. I en
jämförelse med dessa läromedel kan kanske detta undervisningsmaterial i ämnet teknik
inspirera till att som lärare våga pröva nya didaktiska metoder i teknikundervisningen.
I undervisningsmaterialet jobbar eleverna med en påtaglig vardagsteknik. Enkelheten, det
praktiska upplägget och den röda tråden i undervisningsmaterialet kan ge inspiration att våga
utveckla teknikundervisningen mera renodlat som ett eget ämne. Det är svårt att mäta i vilket
avseende en sådan inspiration skulle betyda för hur man svarar på enkätfrågorna 7 – 13. Men
om en positiv attityd till teknikämnet stärks av undervisningsmaterialet kan det ge en styrka
till resultatet i denna undersökning.
Har könet någon betydelse för vilket svar som ges i enkätfrågorna 7 – 13?
I enkätfrågorna 7, 8, 9 och 10, så är dessa frågor är ställda utifrån huruvida
undervisningsmaterialet överensstämmer med kursplanerna för ämnet teknik. Att tolka
kursplanerna för ämnet teknik och se hur innehållet i undervisningsmaterialet uppfyller
kursplanernas mål och riktlinjer bör inte påverkas av vilket kön man tillhör. I detta avseende i
att tolka kursplanernas mål och riktlinjer är det lärarens kompetens och utbildning som är
relevant i sammanhanget.
28
Däremot de svar som ges på enkätfrågorna 11, 12 och 13 kan påverkas av vilket kön man
tillhör
I enkätfråga 11:
- Har undervisningsmaterialet en tydlig och strukturerad arbetsgång som är lätt att följa?
Hur individen svarar här kan påverkas av vilka tidigare erfarenheter och uppfattningar denne
har om teknik. Det är allmänt bekant att teknik är mera serverat och upplagt för pojkar än för
flickor. Undersökningar som gjorts om detta visar generellt att pojkar har ett större intresse
för teknik än flickor och därmed tycker mera om ämnet. Beroende på kön kan då individen
utveckla olika attityder till ämnet och det kan påverka hur undervisningsmaterialet allmänt
uppfattas.
I enkätfråga 12:
- Är undervisningsmaterialet är lika bra anpassat för pojkar och flickor?
Även i den här frågan så kan svaret påverkas av tidigare erfarenheter och uppfattningar
individen har av teknik. Pojkar och flickor har som tidigare nämnts generellt sett olika
förutsättningar för att utveckla ett intresse för teknik. Flickor och pojkar bär med sig attityder
till teknik från uppfostran och samhället. De lär tidigt vad som är kvinnligt och manligt och
det kan sätta sin prägel ända upp i vuxen ålder. Dessa attityder kan påverka hur individen
uppfattar teknikinnehållet i undervisningsmaterialet.
I enkätfråga 13:
- Inspirerar undervisningsmaterialet dig som lärare?
Här kan också svaret på enkätfrågan påverkas av vilket kön individen tillhör. Återigen så
påverkar tidigare erfarenheter och upplevelser av teknik vilken attityd individen intar.
Negativa uppfattningar och erfarenheter gör att det blir svårare att inspireras av
undervisningsmaterialet.
Sammanfattning av enkätfrågorna: 6 – 13
De utvalda lärarna har alla i något avseende olika bakgrund till ämnet teknik.
Erfarenheter, attityder, kompetens, utbildning och hur många års erfarenhet av undervisning i
ämnet teknik man har påverkar svaren. Att mäta denna påverkan är givetvis mycket svårt,
nästintill omöjligt.
29
Viktigt är dock att man är medveten om dessa faktorer i en analys och i en tolkning av
resultatet. I en tolkning av kursplanernas mål och riktlinjer i ämnet teknik krävs en god
kompetens och utbildning i ämnet. Det är dock varje lärares skyldighet att känna till de mål
och riktlinjer som står i kursplanerna och kunna överföra detta i undervisningen.
Undervisningsmaterialet är enkelt, konkret och arbetssättet är mycket laborativt och praktiskt.
Men för att kunna se de didaktiska möjligheterna med materialet så optimalt som möjligt
krävs det att läraren har en god didaktisk kompetens och kunskap i ämnet.
Denna allmänna analys av enkätfrågorna beaktas i en slutlig resultatanalys i diskussionen.
30
4. DISKUSSION
4.1 Tillförlitlighet (validitet och reliabilitet)
En analys av validiteten och reliabiliteten i denna undersökning
Fem utvalda lärare deltog i denna enkätundersökning av undervisningsmaterialet: ”De enkla
maskinerna”.
Det huvudsakliga syftet med undersökningen tillsammans med den litteraturbakgrund som
gjorts var att få svar på dessa frågeställningar:
1. Är undervisningsmaterialet inspirerande?
2. Har undervisningsmaterialet stöd i nuvarande kursplanen och i det nya
kursplaneförslaget för ämnet teknik?
3. Har undervisningsmaterialet stöd i olika filosofers, psykologers och pedagogers teorier
om lärande?
4. Kan undervisningsmaterialet kopplas till en synlig vardaglig nyttoteknik för eleverna?
Validitet och reliabilitet i en undersökning ska alltid eftersträvas att vara så höga som möjligt.
Därför är det viktigt att i diskussionen av denna undersökning värdera och analysera dessa
viktiga begrepp.
Analys av brister i undersökningen
De få antalet tillfrågade lärare i denna undersökning ger inte en heltäckande uppfattning av
alla de lärare i Sverige som undervisar i grundskolans år 7 – 9 i teknik. Detta är en
otillförlitlighet i undersökningen att antalet tillfrågade lärare är så få.
Eftersom de svarande lärarna är få så ger deras bakgrund och tidigare erfarenheter till teknik
också en osäkerhet i resultatet. Ett större antal tillfrågade lärare skulle ge en minskad felkälla i
detta avseende i resultatanalysen av detta undervisningsmaterial.
Analys av trovärdighet i undersökningen
I stort sett all forskning och studier som gjorts kring elevers inlärning så sker det bästa
lärandet i ett vardagligt, praktiskt och konkret sammanhang. Att sådan lärandemiljö ger den
bästa förståelsen och befäster kunskapen bäst är ett gängse tyckande hos majoriteten av de
lärare som finns i Sverige. Utifrån det, trots att så få lärare har tillfrågats i denna
undersökning, är det ändå en majoritet i uppfattning om elevers lärande bland hela lärarkåren.
Resultatet av mätningen är också relevant med undersökningens syfte vilket var att få svar på
de redovisade frågeställningarna.
Detta sammantaget ger resultatet av undersökningen en relativt tillfredsställande validitet och
reliabilitet.
31
4.2 Analys av litteraturkopplingar till undervisningsmaterialet
I kursplanen (inrättad 2000-07), står fem nyckelperspektiv beskrivet: ”utveckling”,
”vad tekniken gör”, ”konstruktion och verkningssätt”, ”komponenter och system” och
”tekniken, naturen och samhället”. Dessa fem perspektiv speglar verkligen närvaron av de
enkla maskinernas teknik och användbarhet för oss människor både i nuet och i ett historiskt
perspektiv.
Syftet med skolans teknikämne är att göra vardagstekniken synlig och begriplig. Det handlar
om allt från de enklaste redskapen i hemmet till mer komplicerade apparater runt omkring
oss.
Kursplanen framhäver också att praktiskt arbete och ett undersökande arbetssätt ger det bästa
resultatet för den tekniska förståelsen.
I det nya kursplaneförslaget (2010-03), står det:
För att förstå teknikens roll för individen, samhället och naturen behöver den teknik som
omger oss göras synlig och begriplig. Teknikundervisningen ska utveckla kunskaper om
teknikens historiska utveckling för att ge eleverna en god förståelse för dagens komplicerade
tekniska företeelser och sammanhang.
Eleverna ska utveckla kunskap i att:
o
o
o
o
se och analysera tekniska lösningar utifrån ett ändamål och funktion,
se problem och behov som kan lösas med teknik,
värdera olika teknikval för individ, samhälle och natur,
analysera drivkrafter bakom den tekniska utvecklingen över tid.
Undervisningsmaterialet: ”De enkla maskinernas” kunskapsområde innefattar den enkla
vardagliga tekniken i våra hem. Denna teknik kan också överföras i ett större sammanhang.
I materialets teoretiska del så får eleverna kunskap om de enkla maskinernas betydelse i ett
historiskt perspektiv. Redan tiden före Kristus födelse när de mäktiga pyramiderna byggdes
användes de enkla maskinerna. Utan dessa enkla maskiner skulle inte dessa gigantiska
byggnadsverk kunna byggas. De enkla maskinernas konstruktion och princip används
fortfarande i dag men i nya moderna maskiner, anordningar, redskap och verktyg.
Med ett praktiskt och undersökande arbetssätt i undervisningsmaterialet så tränas eleverna att
använda olika tekniska redskap för olika behov. I detta sammanhang används och tränas
eleverna i att använda riktiga grundläggande tekniska begrepp. Detta ger träning och färdighet
i att använda rätt metod för att lösa olika tekniska problem eller utföra olika behov som kan
lösas med teknik.
32
Dessutom ska eleverna utveckla att träna sig i att använda det svenska språket i tal och skrift
på ett rikt och nyanserat sätt. Under arbetet med de olika uppdragen i undervisningsmaterialet
så diskuterar och antecknar eleverna sina iakttagelser och resultat. Arbetet avslutas med att de
skriver en utförlig rapport över varje slutfört uppdrag.
I (Teknikdelegationens rapport, 2009:2) skriver man att trots att teknik utgör en mycket stor
del av elevernas vardag, så ser de ingen nytta eller koppling mellan skolans
teknikundervisning och den egna teknikanvändningen.
I CETIS artikel skriver man att vardagen underlättas av ett gott "tekniskt självförtroende".
Att leka med, pröva och utveckla egna tekniska lösningar är ett sätt att göra sig förtrogen med
mycket av den teknik vi dagligen kommer i kontakt med.
I undervisningsmaterialet får eleverna pröva och undersöka mycket av den teknik vi dagligen
kommer i kontakt med.
Exempel på vardagliga ting vars princip bygger på de enkla maskinerna:
o hammare; bygger på ”hävstångsprincipen”,
o avbitartången; bygger både på ”hävstångsprincipen” och ”kilen”,
o en skruv; bygger både på ”skruven” och ”lutande planet”.
Dessa vardagliga ting kopplas ihop med de enkla maskinernas princip
undervisningsmaterialet. Det är ett sätt att bli förtrogen med den vardagliga tekniken.
i
Forskning och teorier om lärandet
Dewey menar i sin teori att pedagogiken måste vara aktiv där teori och praktik, reflektion och
handling hänger ihop. Kunskap måste kunna bli till nytta och måste ha verklighetsanknytning.
Eleverna ska arbeta undersökande, experimentellt och därmed påverka sin egen inlärning
(Imsen, 1999).
Piaget framhåller också att lärostoffet måste ha en verklighetsförankring. Han menar att
skolan ska vara en plats för ett aktivt lärande med arbetsuppgifter som är direkt kopplat till
vardagen. Han betonar vikten av att ta vara på barnets genuina nyfikenhet och kreativitet och
låta dem undersöka och experimentera sig fram till kunskap (Stensmo, 1994).
Vygotskij utvecklar dessa teorier och säger att det krävs en aktiv elev, en aktiv lärare och en
aktiv miljö för att skapa en bra inlärningsmiljö. Lärandet sker i huvudsak i ett samspel mellan
människor. Vygotskij menar också att skrivandet tillför ytterligare en dimension eftersom
eleverna genom texten kan "studera sina egna tankar genom att läsa sin egen skriftliga
dokumentation" (Imsen, 2000).
Harlen och Symington betonar vikten av att träna upp en god iakttagelseförmåga. Iakttagelser
är en process som får oss att bli uppmärksamma och bli medvetna om saker och händelser. Ett
eller flera sinnen är då aktiverade. För att eleverna ska upptäcka detaljer måste de tränas i det.
33
I en vetenskaplig forskning eller i ett vetenskapligt arbete är en god iakttagelseförmåga är en
viktig del. Kommunikationen och dokumentationen är ytterligare viktiga delar och viktiga
hjälpmedel i ett vetenskapligt arbete. Eleverna bör tidigt skolas in i att använda dessa viktiga
redskap i sitt skolarbete. Det gäller på alla nivåer i skolan (Harlen, 2004).
(Mattsson, 2005) skriver att kunna använda och ifrågasätta dagens vardagsteknik, alltifrån den
mest avancerade till de enklaste tekniska redskapen i våra hem hör till en medborgerlig
rättighet. Hon uttrycker att denna vardagsteknik måste göras synlig för eleverna i
teknikundervisningen. Hon förordar praktiskt arbete och en diskussion eleverna emellan för
en bra inlärning. Hon skriver också att lärarnas didaktiska kompetens, hur
teknikundervisningen bedrivs, har betydelse för hur eleverna utvecklar ett teknikintresse.
(Sjöberg, 2000) menar att praktiskt arbete i naturvetenskapliga ämnen kan innefatta så
mycket. Skolexperiment kan alltså användas i flera syften när det gäller att ta in kunskap.
Förutom att det vetenskapliga arbetssättet som ger en god förståelse, så kan väl tillrättalagda
försök leda eleverna fram till de rätta slutsatserna och därigenom ge en förståelse för den rätta
teorin. Ytterligare ett syfte med lärostoffet i praktiska experiment är att eleverna blir förtrogna
med olika mätinstrument och apparater som används vid dessa försök.
(Strömdahl, 2002) där skriver Wickman att laborationer har en självklar plats i
undervisningen i de naturvetenskapliga ämnena. Han skriver också att experiment, hypoteser
och iakttagelser har blivit ett viktigt sätt att lära sig naturvetenskap. Detta arbetssätt liknar vad
forskarna gör i sina laboratorier.
Wickman nämner även White och Weizel med flera, som också skrivit om detta ämne, att
genom att pröva och upptäcka själv så förstår man bättre. Ett undersökande arbetssätt
uppmuntrar till en allmänt kritisk hållning och det är en bra metod att söka kunskap
(Thoren, 1999) förordar att eleverna bör jobba i grupper och göra observationer utifrån ett
experimenterande och ett undersökande sätt. De bör också stimuleras att föra anteckningar
under tiden de arbetar. Detta arbetssätt utvecklar eleverna bäst i naturvetenskap i grundskolan.
Sammanfattning av dessa teorier om lärandet
I litteraturstudierna om den forskning som gjorts om lärandet och de faktorer som påverkar
och bidrar till en bra inlärningsmiljö så finns en klar och tydlig gemensam nämnare till
undervisningsmaterialet. Både när det gäller kunskapsinnehåll och arbetssätt. Undervisningen
i de naturvetenskapliga ämnena måste till stora delar vara praktisk med ett aktivt
undersökande och experimenterande arbetssätt. Kunskapsinnehållet måste vara vardagligt och
synligt och en nytta måste påvisas med kunskapen. Lärprocessen sker bäst i ett samspel i en
social miljö och där en diskussion mellan eleverna ständigt pågår under arbetets gång.
Dessa teorier kan direkt överföras på undervisningsmaterialet.
34
4.3 Analys av resultat
Det sammantagna resultatet av enkätsvaren ger undervisningsmaterialet: ”De enkla
maskinerna” ett relativt gott betyg. Glädjande är att kommentarerna till de fasta
svarsalternativen gav mycket kompletterande och konstruktiva åsikter om
undervisningsmaterialet. Dessa kommentarer ger enkätsvaren ett ökat kvalitativt innehåll och
en ökad trovärdighet. De svarande lärarna ger ett ambitiöst och seriöst intryck i deras
bedömning av detta undervisningsmaterial.
Den konstruktiva kritiken om att textmassan på en del ställen i undervisningsmaterialet kan
upplevas svår för de lässvaga eleverna är givetvis något som kan förbättras. En del av texten
kan eventuellt ersättas med illustrativa bilder eller att textmassan delas upp i mindre avsnitt.
Enkätsvaren på de fasta svarsalternativen är: ”instämmer helt” eller ”instämmer i viss mån”.
Ingen fråga besvaras med: ”något avvikande åsikt” eller ”helt avvikande åsikt”.
Analysen av resultatet i en helhet stärker iden om att ämnet teknik måste göras konkret och
synbar. Arbetssättet måste vara praktiskt där eleverna hela tiden får pröva och undersöka. Ett
sådant arbetssätt leder till ett aktivt lärande i ett socialt samspel mellan eleverna.
De genomgångna litteraturstudierna om olika lärandeteorier i framförallt de
naturvetenskapliga ämnena stärker också undervisningsmaterialets didaktiska upplägg.
Praktiskt och ett undersökande arbetssätt i ett samspel hör ihop med de vetenskapliga
arbetsmetoderna. Teknik hör definitivt hemma i ett naturvetenskapligt sammanhang.
Undervisningsmaterialet är också väl förankrat i kursplanernas mål och riktlinjer för ämnet
teknik. Där förordas också ett praktiskt och undersökande arbetssätt i ett vardagligt
sammanhang. Nyttan med den vardagliga tekniken måste göras synbar står det skrivet.
4.4 Slutord
Teknik måste få lika stor betydelse och lika hög status som alla andra ämnen i grundskolan.
Kanske är det ett av de viktigare ämnena eftersom tekniken utgör en stor del av vår vardag. Vi
måste oavsett om vi vill eller inte ta till oss och lära oss att använda den.
Min förhoppning att riktiga teknikutrustade undervisningssalar inrättas i alla grundskolor och
att dessa ska liknas ett Science center där eleverna söker kunskap genom att praktiskt
undersöka hur teknik fungerar i sitt rätta sammanhang. Sådana laborativa arbetsmetoder liknar
vad vetenskapsmännen gör i sina laboratorier när de forskar. Eleverna tränas därmed tidigt i
att använda riktiga vetenskapliga arbetsmetoder.
35
Teknikens utveckling rusar som alla vet med en enorm fart och drivkraft framåt och vårt
behov av ny teknisk kunskap kommer därmed också att öka. Oavsett detta kommer de enkla
maskinerna alltid att vara oss människor behjälpliga i vår vardag och i vårt samhälle.
Dagens moderna maskiner, anordningar, redskap och verktyg bygger fortfarande på samma
snillrika princip som de gamla motsvarande anordningarna och redskapen gjorde från tiden
långt före Kristus Födelse. Detta bevisar de enkla maskinernas oumbärlighet över tid och rum
för oss människor. I och med detta är självklart att de enkla maskinerna har och kommer att
ha en central plats i grundskolans teknikundervisning.
4.5 Förslag till fortsatt forskning
I en framtida utveckling av detta undervisningsmaterial så skulle det vara av stort intresse att
undersöka vidare om detta material utvecklar ett ökat teknikintresse och även ökar ämnets
betydelse och status i den svenska grundskolan. Materialet måste givetvis användas och
utvärderas i ett längre undervisningsperspektiv i olika elevgrupper och med olika
undervisande lärare. Det optimala är om en jämförelse görs både mellan olika elevgrupper
som använt detta undervisningsmaterial och med elever som haft en mera traditionell
undervisning i teknikämnet.
36
5. REFERENSER
Andersson, C. (2000). Kunskapssyn och lärande – i samhälle och arbetsliv.
Lund: Studentlitteratur
Arfwedson, G. & Arfwedson, G. (2002). Didaktik för lärare, en bok om lärares yrke i teori
och praktik. Stockholm HLS
Arfwedson, G. & Arfwedson, G. (1998, 2001). Intervjumetoder och intervjutolkning.
Stockholm: HLS Förlag
Björklid, P. & Fischbein, S. (1996). Det pedagogiska samspelet. Lund: Studentlitteratur
CETIS (Centrum för tekniken i skolan), http://www.liu.se/cetis/omteknik/index
omteknik.shtml (Hämtad 2010-07-23)
CETIS (Centrum för tekniken i skolan), Utdrag från CETIS nyhetsbrev nr 2 maj 2005
http://www.liu.se/cetis/nyhetsbrev/ny brev 2005 2 hur tanker flickor.shtml. (Hämtad 201007-25)
Dahmström, K. (1991, 2005). Från datainsamling till rapport – att göra en statisisk
undersökning. Lund: Studentlitteratur
http://www.ipd.gu.se/utbildning/student/Litteratur/rapporter/för grundskolan, förskoleklassen
och fritidshemmet (Hämtad 2010-07-23)
Dewey, J. (1980). Individ, skola och samhälle. Stockholm: Natur och Kultur
http://www.naturfagsenteret.no/tidsskrift (Hämtad 2010-07-25)
Egidius, H. (2009). Pedagogik för 2000-talet. ”Pedagogik är inte att fylla ett ämbar, utan att
tända en eld”. Natur och Kultur
Ejlertsson, G. (2005). Enkäten i praktiken - En handbok i enkätmetodik Andra upplagan.
Lund: Studentlitteratur.
Elfström, I., Nilsson, B., Sterner, L. & Wehner-Godee, (2008). Barn och naturvetenskap upptäcka, utforska, lära. Stockholm: Liber AB
Forssell, A. (2005). Boken om pedagogerna. Stockholm: Liber AB
Harlen, W. (red.) (2004). Våga språnget! Om att undervisa barn i naturvetenskapliga
ämnen. Stockholm: Liber AB
Hedlin, M. (2004). lilla genushäftet. Om genus och skolans jämställdhetsmål.
Högskolan Kalmar
Imsen, G. (1999). Lärarens värld, Introduktion till allmän didaktik. Lund: Studentlitteratur
Johansson, B. & Svedner, P-O. (2010). Examensarbetet i lärarutbildningen. Uppsala:
Kunskapsföretaget AB
37
Kroksmark, T. (red) (2003). Den tidlösa pedagogiken. Lund: Studentlitteratur
Mattsson, G. (2005). Teknikämnet i skolan. Elevers uppfattningar och intresse av teknikämnet
och lärares teknikdidaktiska kompetens. IPD-rappporter, Nr 2005:12. Göteborg: Göteborgs
universitet, Institutionen för pedagogik och didaktik
Ny Teknik, http://www.nyteknik.se/asikter/debatt/article723886.ece
Ny Teknik (Publicerad 9 februari 2010 11:02) (Hämtad 2010-07-18)
Schoultz, J. Avhandling: Att samtala i/om naturvetenskap. Kommunikation, kontext och
artefakt. Linköping Studies in Education and Psychology No 67, Linköping 2000.
http://www.lararforbundet.se/web/papers.nsf/Documents/0032ADE7. (Hämtad 2010-0728)
Sjöberg, S. (2000). Naturvetenskap som allmänbildning – en kritisk ämnesdidaktik.
Lund: Studentlitteratur
Skolverket. (2000). Kursplanen i teknik Inrättad 2000-07
(SKOLFS: 2000:135), http://www.skolverket.se. (Hämtad 2010-07-23)
Skolverket. Här kan flickornas teknikintresse växa
http://www.skolverket.se/publikationer?id=1481 (Hämtad 2010-07-23)
Skolverket. Förordning (SKOLFS 2010:xx) om nya kursplaner för grundskolan,
http://www.skolverket.se/sb/d/3719/a/19774 (Hämtad 2010-07-23)
Skolverket. Förordning (SKOLFS 2010:xx) om ny läroplan,
http://www.skolverket.se/sb/d/3719/a/19774 (Hämtad 2010-07-23)
Skolverket. (2009). ROSE-projektet, Jidesjö, A. - ett sätt att lyfta naturvetenskap och teknik
http://www.skolverket.se/sb/d/2818 (Hämtad 2010-07-28)
Steenberg, A. (1997). Flickor och pojkar i samma skola. Solna: Ekelunds Förlag
Stensmo, C. (1994). Pedagogisk filosofi. Lund: Studentlitteratur
Strömdahl, H. (red.) (2002). Kommunicera naturvetenskap i skolan – några
Forskningsresultat. Lund: Studentlitteratur
Teknikdelegationen,
http://www.teknikdelegationen.se/bazment/teknikdelegationen/sv/publikationer.aspx
(Teknikdelegationens rapport 2009:2). (Hämtad 2010-07-23)
Thorén, I. (1999). Att utvecklas i naturvetenskap. Kalmar: Ekelunds förlag AB
Thorén, I. (1997). Teknik i flera perspektiv. Kalmar: Ekelunds förlag AB
Trost, J. (2001). Enkätboken, Andra upplagan. Lund: Studentlitteratur.
38
6. BILAGOR
Förteckning över bilagorna i denna rapport
BILAGA 1: Enkät (denna bilaga har en egen numrering)
BILAGA 2: Undervisningsmaterialet: ”De enkla maskinerna” (denna bilaga har en egen
numrering)
1
BILAGA 1
Enkätfrågor till lärare
Följebrev (missivbrev)
Hej!
Mitt namn är Lars-Eric Karlström och jag skriver under höstterminen - 2010 ett
examensarbete vid Högskolan i Gävle. Jag har valt att i mitt examensarbete göra ett eget
undervisningsmaterial i ämnet TEKNIK. Temat är: - ”De enkla maskinerna”.
Materialet är framförallt riktat till elever i grundskolans år 7-9.
I arbetet med detta material så löser eleverna olika uppdrag tillsammans. Allt arbete sker i ett
grupparbete. Undervisningsmaterialet består till större delen av praktiska moment.
Resultatet av denna enkätundersökning kommer att bli ett underlag för en pedagogisk
utvärdering av mitt undervisningsmaterial.
Du som lärare med värdefull erfarenhet av teknikundervisningen i grundskolan är utvald till
att medverka i denna enkätundersökning. Med din utbildning och de erfarenheter du har i
grundskolans undervisning är dina åsikter av högt värde och relevans i denna undersökning.
Andra personer som deltar i enkäten är lärare som också har någon form av erfarenhet i
grundskolans teknikundervisning.
Det är naturligtvis frivilligt att delta. Men med din kunskap och kompetens i inom detta
område så är din medverkan betydelsefull för mig i denna undersökning.
Dina svar behandlas givetvis med full konfidentialitet, vilket innebär att enkäten kommer att
besvaras anonymt och behandlas med sedvanlig sekretess. I min redovisning kommer inga
enskilda personer att kunna identifieras.
Om svårigheter uppstår med att besvara frågorna eller om du har synpunkter på formuläret
kontakta Lars-Eric Karlström, Arbråskolan, tfn: 0278 – 62 62 00 eller mobilnr: 070-318 55 56
Tack på förhand för din värdefulla medverkan.
Med vänliga hälsningar!
Lars-Eric Karlström
2
Ditt kön
man
( )
kvinna
( )
1. Din ålder
20 – 29 år
( )
30 – 39 år
( )
40- 49 år
( )
50 år - mer
( )
2. Vilka årskurser undervisar du i ämnet teknik?
år 4
( )
år 5
( )
år 6
( )
år 7
( )
år 8
( )
år 9
( )
3. Hur många år har du undervisat i ämnet teknik?
0 – 4 år
( )
5 - 9 år
( )
10 år eller mer
( )
4. Din utbildning:
Tidigarelärare med inriktning ma-no
( )
Senarelärare med inriktning ma-no
( )
Annan utbildning:
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
3
5. Är ämnet teknik integrerat med andra ämnen på din skola?
ja
( )
nej
( )
Kommentar__________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
4
Enkätfrågor
Undervisningsmaterialet: ”De enkla maskinerna”
6. Kunskapsområdet i undervisningsmaterialet överensstämmer helt med de uppsatta
strävansmålen för ämnet teknik.
Svarsalternativ:
Helt avvikande åsikt ( )
Något avvikande åsikt ( )
Instämmer i viss mån ( )
Instämmer helt ( )
Kommentar__________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
7. Kunskapsområdet i undervisningsmaterialet överensstämmer helt med det nya
kursplaneförslaget för ämnet teknik.
Svarsalternativ:
Helt avvikande åsikt ( )
Något avvikande åsikt ( )
Instämmer i viss mån ( )
Instämmer helt ( )
Kommentar__________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
5
Arbetssättet i undervisningsmaterialet överensstämmer helt med ämnets karaktär och
uppbyggnad för ämnet teknik i kursplanen.
Svarsalternativ:
Helt avvikande åsikt ( )
Något avvikande åsikt ( )
Instämmer i viss mån ( )
Instämmer helt ( )
Kommentar__________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
8. Arbetssättet i undervisningsmaterialet överensstämmer helt med det nya
kursplaneförslaget för ämnet teknik.
Svarsalternativ:
Helt avvikande åsikt ( )
Något avvikande åsikt ( )
Instämmer i viss mån ( )
Instämmer helt ( )
Kommentar__________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
6
Undervisningsmaterialet har en tydlig och strukturerad arbetsgång som är lätt att följa.
Svarsalternativ:
Helt avvikande åsikt ( )
Något avvikande åsikt ( )
Instämmer i viss mån ( )
Instämmer helt ( )
Kommentar__________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
9. Undervisningsmaterialet är lika bra anpassat för pojkar och flickor.
Svarsalternativ:
Helt avvikande åsikt ( )
Något avvikande åsikt ( )
Instämmer i viss mån ( )
Instämmer helt ( )
Kommentar__________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
7
Undervisningsmaterialet inspirerar dig som lärare.
Svarsalternativ:
Helt avvikande åsikt ( )
Något avvikande åsikt ( )
Instämmer i viss mån ( )
Instämmer helt ( )
Kommentar__________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
URL-Adresser till kursplanerna för ämnet teknik
Kursplan för Teknik, Inrättad 2000-07 SKOLFS: 2000:135:
(http://www.skolverket.se/sb/d/2412/a/16140/func/kursplan/id/2089/titleId/TK1010%20%20Teknik)
Nytt kursplaneförslag för grundskolans teknikämne, 2010-03-30:
(http://www.skolverket.se/content/1/c6/01/97/74/Teknik.pdf)
BILAGA 2
DE ENKLA MASKINERNA
- ett laborativt undervisningsmaterial
i
TEKNIK
för grundskolans senare år
FÖRFATTARE:
Lars-Eric Karlström
2
INNEHÅLL
INLEDNING
3
SYFTE
3
TILL ELEVEN
4
NUVARANDE KURSPLANEN FÖR ÄMNET TEKNIK
5
NYA KURSPLANEN FÖR ÄMNET TEKNIK
8
ARBETSOMRÅDE: ”DE ENKLA MASKINERNA”
9
HJULET
16
BLOCKET
23
HÄVSTÅNGEN
28
LUTANDE PLANET
37
KILEN
42
SKRUVEN
47
SLUTUPPGIFT
54
LITTERATURFÖRTECKNING
56
3
INLEDNING
Detta arbetsmaterial i ämnet TEKNIK är speciellt framtaget för elever i
grundskolans senare årskurser.
Arbetsmaterialet består av olika arbetsområden där:
DE ENKLA MASKINERNA ingår.
I varje arbetsområde arbetar eleverna med ett UPPDRAG.
Efter varje slutfört uppdrag ska eleverna skriva en utförlig RAPPORT.
Arbetet med arbetsmaterialet utförs i GRUPPARBETEN.
I ARBETET MED DETTA ARBETSMATERIAL INGÅR ATT ELEVERNA:
•
PRAKTISKT UTFÖR OLIKA UPPGIFTER TILLSAMMANS
•
UNDERSÖKER
•
OBSERVERAR
•
DISKUTERAR
•
ANTECKNAR
INNEHÅLL och ARBETSSÄTT är kopplat till nuvarande och den nya
kursplanen för ämnet TEKNIK.
SYFTE
Syftet med detta arbetsmaterial är att göra den enkla vardagstekniken synlig för
eleverna i ett praktiskt sammanhang.
Detta arbetsmaterial kanske kan motivera och hjälpa eleverna att se en nytta med
det man lär.
Arbetet med arbetsmaterialet har ett didaktiskt och pedagogiskt syfte vars
upplägg är att ge förutsättningar för ett aktivt lärande.
Efter arbetet med arbetsmaterialet har förhoppningsvis teknikintresset ökat hos
både flickor och pojkar.
4
TILL ELEVEN
Här får du instruktioner om hur du ska arbeta tillsammans med dina kamrater i
detta arbetsmaterial.
I arbetsmaterialet ska du arbeta i grupp och utföra olika UPPDRAG tillsammans
med dina kamrater.
De olika UPPDRAGEN handlar om:
HJULET, BLOCKET, HÄVSTÅNGEN, LUTANDE PLANET, KILEN och
SKRUVEN
(Dessa sex anordningar räknas till: DE ENKLA MASKINERNA)
Arbetssättet är till största delen praktiskt där du ska undersöka konstruktionen
och funktionen hos DE ENKLA MASKINERNA med hjälp av olika
anordningar, redskap och verktyg.
Syftet är att du ska få kunskap och vetskap om de enkla maskinernas närvaro i
den teknik du använder dagligen. Du ska upptäcka dessa enkla maskiner både i
hemmet och i samhället och se dess användbarhet i olika sammanhang.
Du får kunskap och vetskap om hur dessa enkla maskiner använts och betytt för
människan i ett historiskt perspektiv.
Under arbetes gång ska du tillsammans med dina kamrater utföra olika uppgifter
i uppdragen. Det är viktigt att du antecknar i din anteckningsbok och diskuterar
med dina kamrater under arbetets gång.
Efter varje slutfört UPPDRAG ska du skriva en RAPPORT.
Tänk på att!
Det viktigt att för noggranna anteckningar om dina uppdrag.
Rapporten ska bestå av en:
Ø RUBRIK
Ø SYFTE
Ø MATERIALBESKRIVNING
Ø UTFÖRANDE
Ø RESULTAT OCH SLUTSATS
HUR DU SKA SKRIVA RAPPORTEN FÅR DU HJÄLP MED I
UPPDRAGET.
5
I NUVARANDE KURSPLANEN FÖR ÄMNET TEKNIK STÅR
DET SKRIVET
Mål att sträva mot i kursplanen för ämnet TEKNIK
Skolan skall i sin undervisning i teknik sträva efter att:
ELEVEN utvecklar sina insikter i den
tekniska kulturens kunskapstraditioner och utveckling
och om hur tekniken påverkat och påverkar
människan, samhället och naturen.
I arbetet med UNDERVISNINGSMATERIALET
får:
ELEVEN kunskap om de enkla maskinernas
närvaro förr och nu. Hur de mäktiga pyramiderna
kunde byggas med hjälp av dessa enkla maskiner och
anordningar.
Mål att sträva mot i kursplanen för ämnet TEKNIK
Skolan skall i sin undervisning i teknik sträva efter att:
ELEVEN utvecklar förtrogenhet med i hemmet och på
arbetsplatser vanligt förekommande redskap och
arbetsmetoder av skilda slag samt kännedom om den
teknik som i övrigt omger oss.
I arbetet med UNDERVISNINGSMATERIALET
får:
ELEVEN kunskap om konstruktionen och
användningen av våra vanligast förekommande
maskiner, redskap och verktyg både i hemmet och i
samhället. De får insikt hur dessa maskiner, redskap
och verktyg bygger på de enkla maskinernas princip.
6
I NUVARANDE KURSPLANEN FÖR ÄMNET TEKNIK STÅR
DET SKRIVET
Mål att sträva mot i kursplanen för ämnet TEKNIK
Skolan skall i sin undervisning i teknik sträva efter att:
ELEVEN utvecklar förmågan att reflektera över,
bedöma och värdera konsekvenserna av olika
teknikval.
I arbetet med UNDERVISNINGSMATERIALET
får:
ELEVEN kunskap om vilka redskap och verktyg man
använder beroende på situation och vilket arbete som
ska utföras.
Mål att sträva mot i kursplanen för ämnet TEKNIK
Skolan skall i sin undervisning i teknik sträva efter att:
ELEVEN utvecklar förmågan att omsätta sin tekniska
kunskap i egna ställningstaganden och praktisk
handling.
I arbetet med UNDERVISNINGSMATERIALET
får:
ELEVEN kunskap om de vardagliga redskapens och
verktygens ändamål och kan använda dessa praktiskt i
sitt rätta sammanhang.
7
I NUVARANDE KURSPLANEN FÖR ÄMNET TEKNIK STÅR
DET SKRIVET
Mål att sträva mot i kursplanen för ämnet TEKNIK
Skolan skall i sin undervisning i teknik sträva efter att:
ELEVEN utvecklar intresset för teknik och sin
förmåga och sitt omdöme vad gäller att hantera
tekniska frågor.
I arbetet med UNDERVISNINGSMATERIALET
får:
ELEVEN en kunskap och en förtrogenhet med den
vardagliga tekniken som omger oss. Detta skapar ett
intresse för, förmåga och ett omdöme att hantera
tekniska frågor.
I kursplanen beskrivs ämnets karaktär och
uppbyggnad så här:
Genom att följa teknikens historiska utveckling ökar
ämnet möjligheterna att förstå dagens komplicerade
tekniska företeelser och sammanhang. Att själv
praktiskt pröva, observera och konstruera är ett
fruktbart sätt att närma sig teknikens primära frågor
om mål och möjligheter och att erövra en förståelse som
är svår att nå på annat sätt.
Sådana aktiviteter tillför också en känslomässig
dimension som knyter an till andra former av kreativ
verksamhet.
I arbetet med UNDERVISNINGSMATERIALET
får:
ELEVEN en kunskap om vad de enkla maskinerna
gjort för människan i ett historiskt perspektiv. Deras
användbarhet genom tiderna. Arbetet i materialet är
praktiskt och undersökande. Detta arbetssätt är
fruktbart står det i kursplanen för ämnet teknik.
8
I NYA KURSPLANEFÖRSLAGET FÖR ÄMNET TEKNIK STÅR
DET SKRIVET (SKOLVERKET, 2010)
I nya kursplaneförslaget för ämnet teknik står det:
Den teknik som omger oss dagligen måste göras synlig
och begriplig för eleverna.
Eleverna ska uppmuntras i att praktiskt pröva och
undersöka den vardagliga tekniken.
Eleverna ska utveckla en förmåga i att se olika tekniska
konstruktioner och se dess funktion i ett sammanhang.
Eleverna ska kunna använda riktiga tekniska begrepp i
ett beskrivet tekniskt sammanhang.
Teknikundervisningen ska ha ett historiskt perspektiv.
Dessutom ska eleven utveckla ett rikt och nyanserat
skrift- och talspråk.
I arbetet med UNDERVISNINGSMATERIALET
får:
ELEVEN arbeta praktiskt genom att pröva och
undersöka olika tekniska vardagliga redskap och
anordningar.
Eleven får tränas i se olika tekniska redskap och dess
konstruktion och funktion i ett tekniskt sammanhang.
Eleven lär sig olika tekniska begrepp i arbetet med
undervisningsmaterialet.
Eleven får ett historiskt perspektiv i de enkla
maskinernas användbarhet genom tiderna.
Eleverna tränas i skrift- och talspråk genom att
diskutera med varandra och skriva en rapport efter
varje slutfört uppdrag.
9
ARBETSOMRÅDE: DE ENKLA MASKINERNA
Detta arbetsområde handlar om: DE ENKLA MASKINERNA
Dessa maskiner eller anordningar har använts ända sedan antiken och används
än i dag inom mekaniken. De har hjälpt och hjälper oss människor att bespara
mycket kraft vid tungt arbete.
Till de ENKLA MASKINERNA räknas:
o HJULET
o BLOCKET
o HÄVSTÅNGEN
o LUTANDE PLANET
o KILEN
o SKRUVEN
Principen för dessa enkla maskiner är att det som:
SPARAS I KRAFT FÖRLORAS I VÄG.
Denna princip kallas för:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL.
Det betyder att kraften måste verka över en längre sträcka än den som lasten rör
sig.
En ENKEL MASKIN är inom fysik en anordning som bara behöver en
ENKEL KRAFT FÖR ATT ARBETA.
I huvudsak är deras syfte att åstadkomma samma MEKANISKA ARBETE med
en MINDRE KRAFT som verkar över en LÄNGRE VÄG.
Enligt principen:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
10
ARBETSOMRÅDE: DE ENKLA MASKINERNA
Det krävs exempelvis mindre kraft om ett föremål förs uppför ett
LUTANDE PLAN till en viss höjd än om det lyfts rakt upp till samma höjd.
I stället måste föremålet fraktas längre väg.
JOBBIGT
LÄNGRE
VÄG
LÄTT
KORTARE
VÄG
Ett exempel på det är i kuperad och bergig terräng så bygger man inte vägarna rakt uppför
berget utan man låter de istället slingra sig uppåt mot toppen av berget. Sådana vägar kallas
för serpentinvägar. Detta sätt att ta sig upp för berget kräver visserligen en längre väg men i
gengäld behövs det betydligt mindre kraft.
Även när du cyklar nyttjar du MEKANIKENS GYLLENE REGEL.
När du ska cykla upp för en brant backe så lägger du i en lägre växel för att kunna använda
mindre kraft när du trampar.
Vid en låg växel ligger kedjan på ett litet kugghjul vid trampan och ett stort
kugghjul bak vid bakhjulet. Därför kan man driva bakhjulet med en större kraft.
Men som du då märker är att du behöver trampa fler varv på pedalerna för att
förflytta dig en viss sträcka.
Det är tyngre att trampa på en hög växel än om man har en låg vid samma
förhållanden.
Detta beror helt enkel på att det behövs en större kraft att driva lika mycket av
trampan eftersom man vrider en större del av hjulet.
Enligt principen:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
11
ARBETSOMRÅDE: DE ENKLA MASKINERNA
På en SKRUV så har gängorna en viss lutning eller stigning.
Gängans
lutning
(stigning)
Gängans
lutning
(stigning)
Ju mindre stigning skruvens gängor har desto mindre kraft behövs för att skruva
in skruven men man måste skruva fler varv.
Det kan liknas en serpentinväg som slingrar sig uppför en bergssluttning.
Skruvens gängor och serpentinvägen följer samma princip som ett LUTANDE
PLAN.
Serpentinväg
Skruvens
gängor
Enligt principen:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
12
ARBETSOMRÅDE: DE ENKLA MASKINERNA
Själva konstruktionen för ett BLOCK är att det består av ett fast blockhus, i vilket ett eller
flera hjul är parallellt upphängda. Ett rep eller en vajer fästs vid det ena blocket och får sedan
löpa fram och tillbaka mellan blocken, turvis runt blockets alla hjul.
Hur mycket ett block ökar dragkraften eller kraften för att lyfta en tyngd beror
på hur många hjul det har.
Snäckhjul
och
kugghjul
Blockanordning
Här fås en kraftvinning med hjälp en blockanordning med flera blockhjul som är
ihopkopplat med ett snäckhjul och ett kugghjul. I stället måste du veva en längre
väg för att förflytta lasten en viss sträcka.
Enligt principen:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
13
ARBETSOMRÅDE: DE ENKLA MASKINERNA
Med en KIL kan man också spräcka en trästock.
Ju spetsigare vinkel kilen har, desto mindre kraft
behövs det för att slå i den i någon annan kropp.
En trubbig kil kräver att en större kraft anbringas
när den ska slås in men i gengäld gör den jobbet
snabbare än en spetsig kil.
En spetsig kil kräver en mindre anbringande kraft
men måste i stället gå en längre väg genom materialet för att
utföra samma arbete.
KILEN liknar och fungerar egentligen som ett LUTANDE PLAN.
Enligt principen:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
14
ARBETSOMRÅDE: DE ENKLA MASKINERNA
HÄVSTÅNGEN som också tillhör de enkla maskinerna, utnyttjar sin HÄVARM för att
minska kraften som behövs för att lyfta ett föremål.
Ju längre hävarm desto mindre kraft behöver man tillföra, men man måste
istället föra hävarmen en längre väg för att lyfta föremålet en viss sträcka.
HÄVARM
De enkla maskinernas teori och funktionssätt systematiserades av Arkimedes
redan på 200-talet f.Kr. men de hade varit i praktiskt bruk långt dessförinnan.
Alla forntidens mäktiga byggnadsverk, exempelvis Egyptens pyramider byggdes
i princip enbart med hjälp av DE ENKLA MASKINERNA. Det var sålunda med
hjälp av KILEN som pyramidernas stenblock bröts loss från berget. De tunga blocken fördes
sannolikt till byggnadens topp på stora sandramper med hjälp av LUTANDE PLANETS
princip och lyftes på plats med hjälp av BLOCKANORDNINGAR och
HÄVSTÄNGER i form av primitiva byggkranar.
Enligt principen:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
15
ARBETSOMRÅDE: DE ENKLA MASKINERNA
De enkla maskinernas princip finns och nyttjas även i dagens maskiner och
verktyg på olika sätt och är ett stort hjälpmedel än idag för oss människor i
vardagen.
Till de ENKLA MASKINERNA räknas alltså:
HJULET, BLOCKET, HÄVSTÅNGEN, LUTANDE PLANET, KILEN, och SKRUVEN.
De är alla enkla maskiner som vi dagligen använder på något vis utan att vi
kanske tänker på det.
Två enkla verktyg i hemmet som bygger på mekanikens gyllene regel är:
AVBITARTÅNG
Avbitartången vars käkar bygger på
kilens princip och skaftet på tången
fungerar som en hävstång.
SKIFTNYCKEL
Skiftnyckelns skaft är en hävarm, ju
längre skaft desto större kraft kan man
utföra med skiftnyckeln, men i stället
måste skaftet föras en längre väg för
samma arbete.
Enligt principen:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
16
HJULET
Fakta
Ett HJUL är en cirkelformad konstruktion som är till för att underlätta en linjär
rörelse. Man kan även säga att hjulet omvandlar en rotationsrörelse till en linjär
rörelse och vice versa.
Hjulet används för att sätta ett fordon i rörelse vagnshjul, överföra krafter
kugghjul, bevara energi svänghjul, med mera.
Hjulet brukar anses som en av mänsklighetens äldsta
uppfinningar och räknas till en av DE SEX ENKLA
MASKINERNA.
Alla arkeologiska fynd av tidiga hjul vittnar om att de första hjulen var
skivhjul. Ett skivhjul tillverkades så att man högg ut en bred planka
ur en trädstock. Ur plankan högg man sedan ut en rund skiva i
vilken man borrade eller mejslade fram ett hål i mitten. Flera
av de äldsta hjulfynden har ett fyrkantigt hål genom vilket det
löpt en hjulaxel. Hjulaxeln var fyrkantig i navet men rund i
övrigt. Då vagnen försattes i rörelse roterade båda hjulen och
hjulaxeln som om de bestod av ett enda trästycke.
I Egypten tror man att hjulet var uppfunnet i någon form under tiden då de stora pyramiderna
uppfördes, men troligen användes inga hjulförsedda vagnar vid dessa byggen. I stället
använde man slädar och stockar.
När hjulet hade funnits i drygt tusen år kom en revolutionerande
utveckling EKRARNA.
17
HJULET
Med hjälp av ekrar blev hjulen lätta
och starka något som gav en stor
fördel på slagfältet där de tvåhjuliga
hästdragna stridsvagnarna var ett
viktigt vapen. De första
ekerförsedda hjulen tycks ha
utvecklats i Mesopotamien omkring
2000 år före vår tideräknings
början.
Hjulförsedda fordon var från början obekväma tingestar som
skakade sig fram på ojämna vägar. Så småningom uppfann
man luftfyllda gummidäck som gjorde att man kunde färdas
relativt bekvämt på även på ett ojämnt underlag. Detta gav
hjulets utveckling en ordentlig skjuts framåt.
Hjul lämpar sig bäst för transporter på
land men även till sjöss spelade hjulet en
viktig roll innan propellern uppfanns. Den
här flotten drivs av två skovelhjul.
Den första hjulångaren (ett
passagerarfartyg) byggdes i Frankrike
1783 och drevs av ett jättelikt
skovelhjul.
18
HJULET
Cykelns utveckling från 1865 och fram till i dag.
Höghjulingen
År 1865-1870 kom en nykonstruktion av en cykel för att öka hastigheten (det tävlades ofta i
både hastighet och sträcka) där framhjulet gjordes allt större. Stålet fick en stor betydelse i
tillverkningen av de första cyklarna.
I England vann cykeln i popularitet och år 1870 började den första serietillverkade
höghjulingen helt i metall att produceras. James Starley fick den 11 augusti 1870 patent på sin
"Ariel". Den vägde 22,5 kg. Detta var den första cykeln med normalt ekrade hjul.
För att få cyklarna att gå lite snabbare och för att få dem att
komma längre i varje trampvarv så byggde man alltså en
cykel med ett gigantiskt framhjul och en sadel högst upp. Det
som begränsade hjulets storlek var benlängden på den som
skulle trampa. Höghjulingen blev riktigt modern i slutet av
1800-talet. Tyvärr så var det bara män med långa och framför
allt starka ben som hade möjlighet att cykla.
Det var stora fallrisker att cykla på höghjulingen. Det var en stor
olycksrisk att cykla både i uppför- och nedförsbackar. Eftersom
cyklisten sitter rakt ovanpå hjulet så sitter han alltså bakom hjulets
mittpunkt när det går uppför. Det är stor risk att han ramlar baklänges.
Men det som är ännu värre är att cyklisten hamnar framför
mittpunkten, när det går nerför. Då är det risk att han ramlar med näsan
före i marken. Minsta lilla sten eller ojämnhet i marken kunde få
förödande konsekvenser för cyklisten eftersom hans fall blev väldigt
högt. Vanligt var att ett framhjul var ca 1,5 m i diameter.
19
HJULET
Kugghjul
Kugghjul används för att överföra RÖRELSE och KRAFT mellan olika delar i en anordning
eller maskin och för att ändra en ROTATIONSRIKTNING.
Om kugghjul med olika antal kuggar sätts ihop, får vi en utväxling.
Här har det vänstra hjulet 12 kuggar och det högra 36.
Det lilla hjulet måste snurra tre varv för att det stora ska snurra ett varv.
Om det LILLA HJULET är det som driver så ökar vi
KRAFTEN.
Om det STORA HJULET är det drivande så ökar vi i
stället HASTIGHETEN.
ROTATIONSRIKTNINGEN hos de båda hjulen är olika.
Om kugghjul med lika antal kuggar sätts ihop, ändras varken
kraften eller hastigheten.
Den enda anledningen att sätta ihop två hjul på detta sätt
är, om man vill ändra rotationsriktningen.
Dagens cykel och dess kugghjul och konstruktion
Kuggkrans är en speciell typ av kugghjul som används på cyklar.
Kugghjulen hakar inte i varandra, utan överföringen sker med en
kedja. När det är viktigt att undvika att det slirar, är kedjeöverföring
överlägset remöverföring. Kedjeöverföring finns på cyklar, men
också i andra produkter.
Med hjälp av flera kuggkransar kan man få olika utväxlingar
hos en modern växelcykel.
Fem kransar bak och två kransar fram ger 10 växlar.
20
HJULET
Kedjeväxlar
Kedjeväxlar på cykeln är helt enkelt flera olika kugghjul till kedjan.
(Man kan välja på vilket kugghjul som kedjan ska ligga)
Väljer man en högre växel kommer cykeln längre fram per trampvarv än om
man väljer en lägre.
Vid en hög växel ligger kedjan på ett stort kugghjul vid trampan och ett litet
kugghjul bak vid bakhjulet därför kan man driva bakhjulet med en större
hastighet.
Det är tyngre att trampa på en hög växel än om man har en låg vid samma
förhållanden. Detta beror helt enkel på att det behövs en större kraft att driva
lika mycket av trampan eftersom man vrider en större del av hjulet.
För att få fler växlar på cykeln så har den kugghjul både fram vid trampan och
bak vid bakhjulet.
Kugghjulen på bakhjulet fungerar på samma sätt fast tvärt om, där är det minsta kugghjulet
som gör att cykeln går fortare och att det blir tyngre att trampa. Det kan verka lite förvirrande
i början, men tänker man efter så är det inte så invecklat att förstå. Ett litet kugghjul har färre
kuggar på ett varv, än ett större kugghjul. Det krävs alltså en mindre bit av kedjan för att
rotera bakhjulet ett helt varv. Tvärtom blir det i motsatta förhållandet. Det betyder att cykeln
alltså går långsammare när man trampar med samma hastighet på en lägre växel. Ett större
kugghjul vid bakhjulet kräver en större bit av kedjan för att rotera bakhjulet ett varv men det
blir i gengäld lättare att trampa.
Kraft och väg följer enligt:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
Studera även hjulet på:
(http://www.technichus.se/maktigafem/experiment/experiment.htm)
(En mycket bra internetsida med illustrativa och virtuella experiment om de mäktiga fem)
Sök också fakta om hjulet på skolans bibliotek och i de läroböcker du använder i
teknik- och fysikämnet.
21
HJULET
Uppdrag
Titta gärna på Tipsrutan om du behöver hjälp med att lösa uppdraget som handlar om
HJULET.
Vad händer när du trampar?
På en cykel utan växel finns ett stort kugghjul fram vid tramporna och ett litet kugghjul bak
vid bakhjulet.
Varför är det så och inte tvärtom? Vänd cykeln upp och ner och veva runt tramporna på
cykeln och försök att komma på varför det är så.
Undersök
1. Hur många kuggar har:
a) det större kugghjulet vid tramporna?
b) det mindre kugghjulet vid bakhjulet?
2. Hur många varv går det mindre kugghjulet när det stora har gått ett varv?
3. Hittar du något samband mellan antalet kuggar på kugghjulen och antalet varv som
trampor och bakhjul gör?
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
På en cykel med växel är det ganska vanligt med två kugghjul fram vid
pedalerna och fem kugghjul bak vid bakhjulet. Detta ger tio olika växlar.
4. Vänd upp och ner på cykeln och veva runt pedalerna och försök förklara hur växeln
fungerar.
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Om du ska cykla uppför en brant backe.
5. Ge förslag på vilka kugghjul fram vid pedalerna och bak vid bakhjulet som är bäst
lämpade att använda för att din benkraft ska vara så liten som möjligt.
Förklara gärna varför!
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Om du ska cykla nedför en brant backe.
6. Ge förslag på vilka kugghjul fram vid pedalerna och bak vid bakhjulet som är bäst
lämpade att använda för att få så hög fart på cykeln som möjligt.
Förklara gärna varför!
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Skriv svaren i din anteckningsbok.
22
HJULET
Tipsruta!
Prova den lägsta respektive högsta växeln på cykeln. Vilka
kugghjul ska då kombineras ihop fram och bak för att få dessa
växlar? En i gruppen vevar runt pedalerna ett varv (notera att
kugghjulen fram följer pedalernas rotation varvet runt), samtidigt
hjälps två andra i gruppen åt att räkna varven på kugghjulen bak
och själva bakhjulet.
Räkna gärna högt för varandra!
Gör så för den lägsta respektive högsta växeln och skriv ner
resultatet i din laborationsrapport.
Reflektera också över trögheten hos pedalerna för den lägsta
respektive högsta växeln. Är det någon skillnad vilken kraft ni
måste använda för att veva pedalerna ett varv?
Vilka slutsatser gör ni av resultaten som ni får?
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Detta uppdrag har handlat om HJULET.
Skriv och förklara i din laborationsrapport hur olika kugghjul som kombineras
ger olika utväxlingar (växlar) och därmed följer:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
Nu ska du skriva en laborationsrapport om detta uppdrag som handlat om
HJULET.
Rapporten ska innehålla:
o
o
o
o
o
Rubrik (Där ska det tydligt framgå vilket uppdrag du gjort).
Syfte (Vad var syftet med detta uppdrag)? (Vad skulle du lära dig)?
Material/Materiel (Vilka anordningar har du använt i detta uppdrag)?
Utförande (Hur utförde du dina undersökningar)?
Resultat/Slutsatser (DISKUTERA era RESULTAT och SLUTSATSER med
varandra i gruppen, som ni fått och kommit fram till under uppdraget med
hjulet). Vad har ni skrivit era anteckningsböcker?
Sist i din laborationsrapport som handlat om HJULET, så ska du ta reda på någon
maskin, anordning eller något redskap där hjulet har en funktion.
Förklara hjulets funktion i detta sammanhang.
Du kanske har någon maskin, anordning eller något redskap HEMMA där hjulet har en
funktion?
LYCKA TILL!
23
BLOCKET
Fakta
BLOCKET är en anordning som räknas till de enkla maskinerna. Blocket användes av
Archimedes men man är säker på att det även användes i någon form långt tidigare.
Anordningen kan användas ensamt för att hissa upp tyngre föremål. Block kan också ändra
riktningen på en dragkraft. Om man kopplar ihop två eller flera block som samverkar får man
en så kallad talja. Den kan den användas som en hissanordning som ger utväxling mellan
kraft och väg.
I ett dubbelblock, som i figur 2, halveras dragkraften till 50 N för lyfta samma
tyngd på 100 N 10 cm jämfört med blocket i figur 1. I gengäld måste linan
(sträckan som måste dras) dubblas från 10 cm till 20 cm.
Kraft och väg följer enligt:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
Själva konstruktionen för ett block är att det består av ett fast blockhus, i vilket ett eller flera
hjul är parallellt upphängda. Ett rep eller en vajer fästs vid det ena blocket och får sedan löpa
fram och tillbaka mellan blocken, turvis runt blockets alla hjul. Hur mycket ett block ökar
dragkraften eller kraften för att lyfta en tyngd beror på hur många hjul det har.
Som tidigare nämnts så bildar flera block som samverkar en så kallad talja eller ett hissverk.
I figur 4 nedan lyfts tyngden av fyra blockhjul, så denna talja eller hissverk ökar kraften fyra
gånger. Det innebär att dragkraften blir 25 N för att lyfta en tyngd på 100 N. Sträckan som
man måste dra linan ökar däremot fyra gånger från 10 cm till 40 cm för att lyfta tyngden på
100 N 10 cm.
Det man vinner i lyftkraft får tas igen i ökad längd lina att dra hem.
Sök också fakta om blocket på skolans bibliotek och i de läroböcker du
använder i teknik- och fysikämnet.
24
BLOCKET
Uppdrag
Titta gärna på Tipsrutan om du behöver hjälp med att lösa uppdraget som handlar om
BLOCKET.
Du skall tillverka ett lyftblock med tre blockhjul.
Bilden nedan visar hur det kan se ut. Syftet med ett sådant här lyftblock är att
öka den mänskliga kraften. När du är klar, häng på en tyngd på 60 N.
Du ska använda en dynamometer (kraftmätare) och mäta den dragkraft som du
måste använda.
1. Hur mycket dragkraft måste du använda för att lyfta tyngden på 60 N 10 cm?
2. Hur långt måste du dra linan för att tyngden på 60 N ska lyftas 10 cm?
3. Hur fördelas lyftkraften över blocken?
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Skriv svaren i din anteckningsbok.
OBS!
Denna hissanordning
har tre blockhjul
Din dragkraft
F=?N
Lyftkraft i
varje lina
F=?N
Den sträcka du
måste dra linan för
att tyngden ska
lyftas 10 cm från
marken
Sträcka = ? cm
TYNGD
F = 60 N
25
BLOCKET
Nu skall du tillverka ett lyftblock med två blockhjul.
Bilden nedan visar hur det kan se ut. Syftet med ett sådant här lyftblock är att
öka den mänskliga kraften. När du är klar, häng på en tyngd på 60 N.
Du ska använda en dynamometer (kraftmätare) och mäta den dragkraft som du
måste använda.
4. Hur mycket dragkraft måste du använda för att lyfta tyngden på 60 N 10 cm?
5. Hur långt måste du dra linan för att tyngden på 60 N ska lyftas 10 cm?
6. Hur fördelas lyftkraften över blockhjulen?
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Skriv svaren i din anteckningsbok.
OBS!
Denna hissanordning
har två blockhjul
Din dragkraft
F=?N
Lyftkraft i
varje lina
F=?N
Den sträcka du
måste dra linan för
att tyngden ska
lyftas 10 cm från
marken
Sträcka = ? cm
TYNGD
F = 60 N
26
BLOCKET
Om du bara skulle använda ett blockhjul som i figur 1 nedan, där linan bara
linan bara löper över ett hjul för att sedan fästa i tyngden på 60 N.
Fundera över vad som då händer i förhållandet lyftkraft och väg.
Svara på frågorna 7 och 8 nedan utifrån dina kunskaper om hur olika
blockkonstruktioner fungerar.
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Din dragkraft
F=?N
Den sträcka du
måste dra linan för
att tyngden ska
lyftas 10 cm från
marken
Sträcka = ? cm
OBS!
Denna hissanordning
har ett blockhjul
Lyftkraft i
linan
F=?N
TYNGD
F = 60 N
OBSERVERA! Denna anordning innehåller bara ett blockhjul.
7. Hur mycket dragkraft måste du använda för att lyfta tyngden på 60 N 10 cm?
8. Hur långt måste du dra linan för att tyngden på 60 N ska lyftas 10 cm?
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Skriv svaren i din anteckningsbok.
27
BLOCKET
Tipsruta!
Studera noga figurerna 1–4. Titta på förhållandet mellan
”lyftkraft” och ”vägen” som linan måste dras för att tyngden
på 100 N ska lyftas lika mycket, d.v.s. 10 cm.
Studera även dina egna resultat som du fick i dina egna
undersökningar.
Ser du sambandet mellan kraft och väg beroende på hur
många blockhjul lyftblocket består av? Hur fördelas
lyftkraften över de block som samarbetar? Hur påverkas
linans väg som måste dras för att lyfta tyngden en viss
sträcka?
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Detta uppdrag har handlat om BLOCKET.
Skriv och förklara i din laborationsrapport hur flera blockhjul som samarbetar
påverkar lyftkraft och linans väg och därmed följer:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
Nu ska du skriva en laborationsrapport om detta uppdrag som handlat om
BLOCKET.
Laborationsrapporten om BLOCKET ska innehålla:
o
o
o
o
o
Rubrik (Där ska det tydligt framgå vilket uppdrag du gjort).
Syfte (Vad var syftet med detta uppdrag)? (Vad skulle du lära dig)?
Material/Materiel (Vilka anordningar har du använt i detta uppdrag)?
Utförande (Hur utförde du dina undersökningar)?
Resultat/Slutsatser. (DISKUTERA era RESULTAT och SLUTSATSER med
varandra i gruppen, som ni fått och kommit fram till under uppdraget med
blocket). Vad har ni skrivit era anteckningsböcker?
Sist i din laborationsrapport som handlat om BLOCKET, så ska du reda på någon
maskin, (hiss)anordning eller något redskap som en blockanordning finns med.
Förklara blockets funktion i detta sammanhang (förklara även orden block och talja).
Du kanske har någon maskin, anordning eller något verktyg HEMMA där blocket har en
funktion?
LYCKA TILL!
28
HÄVSTÅNGEN
Fakta
HÄVSTÅNGEN är en av de sex enkla maskinerna.
Det är en anordning som gör det lättare att lyfta eller flytta tunga saker. Den
består av en stång som kan vridas kring en fast punkt, en så kallad
vridningspunkt.
Hävstångsprincipen utnyttjas i många av dagens verktyg och maskiner och kanske är
hävstången vårt viktigaste mekaniska hjälpmedel.
Spettet som vi använder när vi ska lyfta stora tyngder fungerar som ett slags hävstång.
Tyngden i ena änden övervinns av kraften som verkar i den andra änden.
Kraft och väg följer enligt:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
Det betyder att kraften måste verka över en längre sträcka än den som lasten rör
sig.
Alla handtag och skaft på olika anordningar fungerar ofta som hävstänger utan
att vi kanske tänker på det.
Hävstången går igen i många mekaniska tillämpningar och användes som ett
viktigt verktyg för kraftutväxling redan under forntiden.
Man skiljer på enarmade hävstänger och tvåarmade hävstänger.
På en enarmad hävstång finns den påverkande och den resulterande kraften på
samma sida om vridningspunkten.
På en tvåarmad hävstång finns den påverkande och den resulterande kraften på
olika sidor.
En hävstång kan alltså vara en stav, ett handtag eller liknande som är vridbar kring en punkt.
Med en hävstång kan man öka eller minska kraften. Om kraften ökar, minskar rörelsen och
tvärt om. En hävstång kan vara en del av en mekanism. Vid hävstänger är det oftast två
krafter som är viktiga för funktionen.
Den ena kan vi kalla den påverkande kraften och den andra den resulterande kraften.
Den påverkande kraften kommer ofta från en människas muskler.
Den resulterade kraften är den som uträttar det önskade arbetet till exempel att
klippa av en tråd eller lyfta en sten.
29
HÄVSTÅNGEN
ENARMAD HÄVSTÅNG
RESULTERANDE KRAFT
VRIDNINGSPUNKT
STÖD
PÅVERKANDE KRAFT
Figuren ovan visar en enarmad hävstång med den påverkande kraften i ena änden och
den resulterande kraften i mitten.
Vid enarmade hävstänger finns den påverkande kraften och den resulterande kraften
på samma sida om vridningspunkten.
Den påverkande kraften kommer ofta från en människas muskler.
Den resulterade kraften är den som uträttar det önskade arbetet
I detta slags hävstänger så är kraftinsatsen (den påverkande kraften) alltid på större avstånd
från stödet och vridningspunkten än själva tyngden som ska lyftas.
Ju närmare tyngden befinner sig stödet innebär en ökad längd på hävarmen och därmed en
mindre kraft behövs för att lyfta densamma. I gengäld så minskar höjden som tyngden
kommer att lyftas upp.
De vanligaste skottkärrorna är exempel på enarmade hävstänger.
Vridningspunkt
(hjulets axel)
Last
Hävarm
Handtag på
hävarmen
Vilostöd
Observa att den påverkande kraften och den resulterande kraften är på samma
sida om vridningspunkten.
30
HÄVSTÅNGEN
TVÅARMAD HÄVSTÅNG
RESULTERANDE
KRAFT
PÅVERKANDE
KRAFT
VRIDNINGSPUNKT
Vid tvåarmade hävstänger finns den påverkande kraften och resulterande kraften
på vardera sida om vridningspunkten.
(Titta och jämför med figuren på enarmad hävstång på föregående sida)
Dessa två krafter är oftast de som är viktiga för funktionen.
Den ena kan vi kalla den påverkande kraften och den andra den resulterande kraften.
Den påverkande kraften kommer ofta från en människas muskler.
Den resulterade kraften är den som uträttar det önskade arbetet.
(Dessa två krafter är desamma som funktionen på den enarmade hävstången och har
beskrivits tidigare).
Figuren ovan visar att den resulterande kraften lyfter en sten.
När hävarmen pressas ned av den påverkande kraften skjuts den andra änden
upp av den resulterande kraften och lyfter föremålet.
31
HÄVSTÅNGEN
Hur man placerar en hävstång har stor betydelse för den kraft man behöver tillföra. Mindre
kraft kan lyfta samma tyngd förutsatt att den sätts in på ett längre avstånd från
vridningspunkten. Det betyder att hävarmen blir längre och mindre muskelkraft
behöver sättas in för att utföra samma arbete men den påverkande kraften måste
röra sig en längre väg för att lyfta tyngden lika mycket.
En balansbräda är ytterligare ett exempel på en tvåarmad hävstång. En elefants
vikt motsvarar enligt balansbrädan tio människors vikt.
Elefantens
vikt
Tio människors
vikt
Stödet i
mitten
Elefanten och människorna är på samma avstånd från stödet. Jämvikt råder.
Om stödet inte placeras i mitten som i figuren nedan.
I detta fall befinner sig människorna på dubbelt avstånd från stödet som
elefanten. Detta innebär att elefanten och de tio människorna väger lika mycket det vill säga
2 x 5 människor. Dubbelt så lång väg på denna sida om stödet resulterar i halverad påverkad
kraft för att jämvikt ska råda. Om människorna skulle befinna sig på tre gånger så långt
avstånd från stödet som elefanten skulle det endast behövas en tredjedel av dessa tio
människor för att väga upp elefantens vikt. Hävstången förstorar alltså den påverkande
kraften. Balansvågar är uppbyggda enligt denna hävstångsprincip.
Fem människors
vikt
Elefantens
vikt
Stödet inte i
mitten
32
HÄVSTÅNGEN
BALANSVÅG
Vridningspunkt
Känd vikt
Föremål
Föremålets vikt balanseras med kända vikter. På så vis kan ett föremål vägas.
BESMAN
Känd vikt
Besman är också en typ av balansvåg som bygger på en känd vikt som flyttas
utmed stången som fungerar som en hävstång.
Studera även hävstången på:
http://www.technichus.se/maktigafem/experiment/experiment.htm
(En mycket bra internetsida med illustrativa och virtuella experiment om de mäktiga fem)
Sök också fakta om hävstången på skolans bibliotek och i de läroböcker du
använder i teknik- och fysikämnet.
33
HÄVSTÅNGEN
Uppdrag
Titta gärna på Tipsrutan om du behöver hjälp med att lösa uppdraget som handlar om
HÄVSTÅNGEN.
Du skall i det här uppdraget undersöka hur en hävstång fungerar.
Bilden nedan visar att en vanlig gungbräda som ni säkert prövat med någon kompis. Trots att
man har olika vikt så kan man hitta jämvikt mellan varandra genom att sitta på olika avstånd
från stödet (vridningspunkten) på gungbrädan.
Detta råder enligt hävstångsprincipen.
Diskutera med varandra i gruppen!
STÖD
Bygg ihop en gungbräda med en planka och ett stöd på mitten.
1. Sätt er på var sin sida på gungbrädan enligt bilden och försök att hitta jämvikt genom
att förflytta er på olika avstånd från stödet. Vilka resultat får ni i gruppen? Kan man
med hjälp av gungbrädan ta reda på hur mycket något väger eller om något väger mer
än något annat?
2. Finns det någon likhet med hur en balansvåg fungerar. Förklara med några ord
likheten.
Diskutera med varandra i gruppen!
Skriv svaren i din anteckningsbok.
34
HÄVSTÅNGEN
När man använder ett spett så utnyttjar man också hävstångsprincipen enligt:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
Ju längre hävarm spettet har desto längre kommer hävarmens förflyttning också
att bli för att stenen ska lyftas en viss sträcka.
Men i gengäld så minskar den kraft du måste tillföra själva lytet.
STÖD
Nu ska du använda ett kort och ett långt spett med ett stöd enligt figuren ovan.
3. Prova det korta spettet med ett stöd enligt figuren ovan. Lyft tyngden med hjälp av
spettet som vilar på stödet. Känn efter hur mycket kraft du måste tillföra för att stenen
ska lyftas.
4. Prova det långa spettet på samma sätt i uppgiften ovan. Känn efter hur mycket kraft
du måste tillföra för att stenen ska lyftas.
5. Jämför kraften du måste tillföra när du använde det korta respektive det långa
spettet. Vad upptäcker du?
Diskutera med varandra i gruppen!
Nu ska du flytta stödet så att spettets fot blir längre och därmed blir spettets
hävarm kortare.
6. Hur påverkar det kraften som du måste tillföra för att lyfta stenen?
7. Hur påverkas hävarmens väg för att stenen ska lyftas en viss sträcka?
Diskutera med varandra i gruppen!
Skriv svaren i din anteckningsbok.
35
HÄVSTÅNGEN
Lägg en lång planka på ett stöd enligt figuren nedan.
PLANKA
1
3
2
STÖD
Mät plankans längd och dela in den i tre lika längder. Gör tydliga markeringar
(som i figuren ovan) på plankan så att du kan placera en tyngd på dessa ställen.
8. Lägg ner plankan på golvet och placera tyngden vid första markeringen (1).
Lyft plankan rakt upp med tyngden placerad som figuren nedan visar. Notera vilken
kraft du behöver använda för lyfta upp tyngden med plankan och hur lång sträcka
som tyngden lyftes.
Se figur nedan!
1
9. Gör på samma sätt som i uppgift 1, men tyngden ska nu vara placerad vid den andra
markeringen (2). på plankan Notera din kraft och den sträcka som tyngden nu lyftes.
Se figur nedan!
2
36
HÄVSTÅNGEN
10. Nu ska du placera tyngden vid den tredje markeringen (3) på plankan och göra om
samma sak. Notera din kraft och den sträcka som tyngden nu lyftes.
33
Notera att din lyftväg var lika lång vid alla lyfttillfällen med plankan men
sträckan som tyngden lyftes blev kortare. Hur kan du förklara det med hjälp av:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
Diskutera med varandra i gruppen!
Skriv svaren i din anteckningsbok.
Tipsruta!
Studera noga alla figurerna som visar olika hävstänger. Den
enarmade hävstången (en planka som vilar på ett stöd),
tvåarmade hävstänger som spettet och balansbrädan med
elefanten och människorna. De figurerna beskriver mycket
bra förhållandet kraft och väg enligt mekanikens gyllene
regel: - det man vinner i kraft förlorar man i väg
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Nu ska du skriva en laborationsrapport om detta uppdrag som handlat om
HÄVSTÅNGEN.
Rapporten ska innehålla:
o
o
o
o
o
Rubrik (Där ska det tydligt framgå vilket uppdrag du gjort).
Syfte (Vad var syftet med detta uppdrag)? (Vad skulle du lära dig)?
Material/Materiel (Vilka anordningar har du använt i detta uppdrag)?
Utförande Hur utförde du dina undersökningar)?
Resultat/Slutsatser (DISKUTERA era RESULTAT och SLUTSATSER med
varandra i gruppen, som ni fått och kommit fram till under uppdraget med
hävstången). Vad har ni skrivit era anteckningsböcker?
Sist i din laborationsrapport som handlat om HÄVSTÅNGEN, så ska du reda på någon
maskin, anordning eller något redskap som en hävstång har en funktion idag.
Förklara hävstångens funktion i detta sammanhang.
Du kanske har någon maskin, anordning eller något verktyg HEMMA där hävstången har
en funktion?
LYCKA TILL!
37
LUTANDE PLANET
Fakta
LUTANDE PLANET utgör en mycket enkel anordning som tillhör de enkla
maskinerna. Denna enkla maskin består av en plan yta som har en viss lutning
mot horisontellplanet (marken).
LUTANDE PLAN
MARKPLAN
Lutande planprincipen bygger på att i stället för att lyfta en tyngd rakt upp, en så kallad
vertikal förflyttning så kan förflyttningen ske på ett lutande plan till exempel en ramp.
Kraften som behövs för detta arbete blir betydligt mindre beroende på lutande planets
lutning. Men i stället så krävs det en längre väg för tyngden att nå en viss höjd.
Kraft och väg följer enligt:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
Praktiskt betyder det att arbetet man utför vid en förflyttning av en tyngd är lika
med den tillförande kraften (prestationen) och den väg som prestationen varar.
Antingen om kraften (prestationen) ökar så måste vägen minska och tvärtom.
Det vill säga om kraften (prestationen) minskar så måste vägen öka.
Om du jämför med att klättra uppför en kulle. Där det är som brantast kräver den största
ansträngningen men sträckan du avverkar blir den kortaste. Tvärtom om du klättrar uppför
den minst branta sluttningen så krävs den minsta ansträngningen men sträckan blir den
längsta.
Ett annat exempel är om du ska lyfta upp en cykel på en
släpvagn, som är en meter hög, så måste lyftet ske rakt
upp just den sträckan. Men om du till din hjälp använder
en planka som är två meter lång och rullar cykeln på den
upp på släpvagnen blir sträckan dubbelt så lång, men i
gengäld behöver du bara använda hälften så stor kraft för
förflyttningen. Se figuren till höger!
38
LUTANDE PLANET
Ytterligare exempel på lutande planets princip är att i kuperad och bergig terräng så bygger
man inte vägarna rakt uppför bergväggen.
I stället låter man vägarna slingra sig uppför bergssluttningarna.
Därmed behövs det betydligt mindre kraft att ta sig upp, men man måste färdas
en längre väg för att nå målet. Sådana vägar kallas för serpentinvägar.
Slingrande
serpentinväg
Redan under de gamla egyptiernas tid då
pyramiderna byggdes så användes lutande planets
princip.
De tunga stenblocken man använde till att bygga
dessa stora byggnadsverk drogs en längre väg uppför
sluttningarna. Då slapp man lyfta de tunga stenblocken
rakt upp
39
LUTANDE PLANET
JOBBIGT
LÄNGRE
VÄG
LÄTT
KORTARE
VÄG
HALV KRAFT
DUBBEL VÄG
(lutande väg)
FULL KRAFT
KORTAST VÄG
(vertikal väg)
Studera även lutande planet på:
http://www.technichus.se/maktigafem/experiment/experiment.htm
(En mycket bra internetsida med illustrativa och virtuella experiment om de mäktiga fem)
Sök också fakta om lutande planet på skolans bibliotek och i de läroböcker du
använder i teknik- och fysikämnet.
40
LUTANDE PLANET
Uppdrag
Titta gärna på Tipsrutan om du behöver hjälp med att lösa uppdraget som handlar om
LUTANDE PLANET.
Ditt uppdrag är att undersöka lutande planets kraftvinning.
Du känner ju till:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
LÄTT
TUNGT
1. Du ska lyfta en vagn upp på en låda som är en meter hög. Lyftet ska uträttas rakt upp
som på bilden ovan. Känn efter vilken ansträngning (kraft) som behövs för lyftet.
Pröva flera gånger.
2. Nu ska du använda en planka som är två meter lång. Lägg den på lådans överkant som
på bilden ovan och rulla upp vagnen. Känn efter vilken ansträngning (kraft) som
behövs för att rulla vagnen uppför plankan. Pröva flera gånger.
3. Nu ska du använda en planka som är tre meter lång. Lägg den på lådans överkant som
på bilden ovan och rulla upp vagnen. Känn efter vilken ansträngning (kraft) som
behövs för att rulla vagnen uppför plankan. Pröva flera gånger.
Jämför kraft och väg i uppgift 1, 2 och 3. Vad visar dessa försök?
Diskutera med varandra i gruppen!
Skriv svaren i din anteckningsbok.
Tipsruta!
Studera noga alla figurerna som visar lutande planets
kraftvinning. De är alla mycket beskrivande och visar
mekanikens gyllene regel: - det man vinner i kraft
förlorar man i väg. Kanske har du själv någon gång använt
en planka eller dylikt för att förflytta något tungt upp på
någon vagn eller låda. Då har du använt ett lutande plan för
att minska din ansträngning i ditt arbete.
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
41
LUTANDE PLANET
Nu ska du skriva en laborationsrapport om detta uppdrag som handlat om
LUTANDE PLANET.
Rapporten ska innehålla:
o
o
o
o
o
Rubrik (Där ska det tydligt framgå vilket uppdrag du gjort).
Syfte (Vad var syftet med detta uppdrag)? (Vad skulle du lära dig)?
Material/Materiel (Vilka anordningar har du använt i detta uppdrag)?
Utförande (Hur utförde du dina undersökningar)?
Resultat/Slutsatser (DISKUTERA era RESULTAT och SLUTSATSER med
varandra i gruppen, som ni fått och kommit fram till under uppdraget med
lutande planet). Vad har ni skrivit era anteckningsböcker?
Sist i din laborationsrapport som handlat om LUTANDE PLANET, så ska du reda på
någon maskin, anordning eller något redskap där ett lutande plan används på något sätt idag.
Förklara lutande planets funktion i detta sammanhang.
Du kanske har någon maskin, anordning eller något verktyg HEMMA där lutande planet
har en funktion?
LYCKA TILL!
42
KILEN
Fakta
KILEN är en av de sex enkla maskinerna som tekniskt sett är ett dubbelt lutande
plan.
Kilar kan man använda till att klämma fast olika saker med. Till exempel kan man klämma
fast en dörr med en kil, ett så kallat dörrstopp. Med en kil kan man också spräcka en trästock.
Ju spetsigare vinkel kilen har, desto mindre kraft behövs det för att slå i den i
någon annan kropp.
I forna Egypten, då pyramiderna byggdes, så kunde stora stenblock spräckas med hjälp av
kilar. Dessa stenblock kunde sedan användas som byggnadsmaterial till pyramiderna.
Tekniskt sätt kan man säga att kilen fungerar som ett rörligt lutande plan.
När kilen slås med en kraft in i ett vedträ eller i något annat material så skapas starka
sidokrafter som spräcker eller klyver veden. Hur stor kraft som måste anbringas på kilen
beror på förhållandet mellan kilens längd och dess tjocklek.
En trubbig kil kräver att en större kraft anbringas när den ska slås in men i
gengäld gör den jobbet snabbare än en spetsig kil.
En spetsig kil kräver en mindre anbringande kraft men i stället måste gå en
längre väg genom materialet för att utföra samma arbete.
KILEN liknar och fungerar egentligen
som ett LUTANDE PLAN.
Den vertikala kraften (nedåtkraften) på en kil omvandlas till horisontella krafter
(sidokrafter) på objektet.
En avbitartång har två armar (hävstänger) och kilformade vassa käftar (kilar).
Dess funktion använder principen för både hävstänger och kilar. Tångens
handtag ger kraftvinning i knipet och de kilformade käftarna skär i materialet
från var sitt håll.
43
KILEN
ÅRDER
Studera den kilformade delen på årdret som plöjer upp jorden.
Ett årder var ett gammalt jordbruksredskap som användes när jorden skulle plöjas.
Årdret/plogen är ett av människans äldsta redskap. Man har funnit att träplogar har använts av
människan i ungefär femtusen år. Under senare tid har träplogarna ersatts med metallplogar.
Plogen fungerar som en KIL, ett rörligt LUTANDE PLAN, som utvecklar en
stor kraft för att plöja upp den hårda tunga jorden.
Studera även kilen på:
http://www.technichus.se/maktigafem/experiment/experiment.htm
(En mycket bra internetsida med illustrativa och virtuella experiment om de mäktiga fem)
Sök också fakta om kilen på skolans bibliotek och i de läroböcker du använder i
teknik- och fysikämnet.
44
KILEN
Uppdrag
Titta gärna på Tipsrutan om du behöver hjälp med att lösa uppdraget som handlar om
KILEN.
Ditt uppdrag är att undersöka kilens kraftvinning. Du känner ju till:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
Du ska pröva att spräcka ett trästycke med hjälp av en slägga och tre olika kilar.
Kilarna har olika vinklar. Se på figurerna till
höger!
Observera att kilarna har lika bredd, så träets väg
(horisontell väg) är lika. Däremot är kilarnas
längd olika, som motsvarar dess väg genom träet
(vertikal väg). Här fås en kraftvinning.
Träet (föremålet) där kilen slås
in går en kortare väg
Kilen går den längre sträckan,
nedåt genom träet
Eftersom kilens väg nedåt (vertikal väg)
genom träbiten är längre än själva träets
väg
(horisontell
väg)
fås
en
kraftvinning. Den vertikala kraften som
fås av kilens längre väg genom träet
omvandlas till sidokrafter som kommer
att spräcka träbiten.
45
KILEN
Använd skyddsglasögon för detta uppdrag!
1. Börja med att försöka spräcka träbiten med den trubbigaste kilen. Slå försiktigt med
släggan in kilen i träet med släggan. Försök att hitta precis den kraft med släggan som
behövs för att kilen sakta ska åka in i träet och spräcka träbiten.
2. Gör samma sak med den näst trubbigaste kilen. Försök att hitta den precisa
slagkraften med släggan för att kilen sakta ska åka in och spräcka träet.
3. Gör nu samma sak även med den spetsigaste kilen. Försök att hitta den precisa
slagkraften med släggan för att kilen sakta ska åka in och spräcka träet
4. Vilken av kilarna behövde den minsta slagkraften för att spräcka träet?
5. Vilken av kilarna behövde gå den längsta vägen för att spräcka träet?
6. Vilken av kilarna behövde den största slagkraften för att spräcka träet?
7. Vilken av kilarna behövde gå den kortaste vägen för att spräcka träet?
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Nu ska du använda två träplattor, en tyngd och en slägga. Du ska använda
samma kilar fast i dubbel uppsättning.
Du ska pröva att lyfta tyngden med hjälp av kilarna. Se figur nedan!
8. Slå långsamt och försiktigt med släggan in de trubbigaste kilarna mellan träplattorna.
Känn efter vilken slagkraft du behöver tillföra för att kilarna ska åka in mellan
träplattorna och lyfta tyngden.
9. Gör samma sak med de näst trubbigaste kilarna. Känn efter vilken slagkraft som
behövs för att de ska åka in mellan träplattorna och lyfta tyngden.
10. Gör samma sak med de spetsigaste kilarna. Känn efter vilken slagkraft som behövs
för att lyfta tyngden.
Diskutera med varandra i gruppen!
Skriv svaren i din anteckningsbok.
46
KILEN
Tipsruta!
Studera noga alla figurerna som visar kilens kraftvinning.
De är alla mycket beskrivande och visar mekanikens gyllene
regel: - ”det man vinner i kraft förlorar man i väg”. Kilen
har ju formen som ett lutande plan och dess princip för
kraftvinning är densamma som lutande planets. Skillnaden
är att kilen fungerar som ett rörligt lutande plan medan det
lutande planet är fast. Det betyder att i stället för att förflytta
föremålet på lutande planet, så kan man förflytta kilen och
därigenom åstadkomma en kraftvinning. Jämför med ditt
föregående arbete som handlade om lutande planet.
Kommer du ihåg exemplet med en moped, som rullades
uppför en ramp – ett fast lutande plan med ett rörligt
föremål.
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Nu ska du skriva en laborationsrapport om detta uppdrag som handlat om
KILEN.
Rapporten ska innehålla:
o
o
o
o
o
Rubrik (Där ska det tydligt framgå vilket uppdrag du gjort).
Syfte (Vad var syftet med detta uppdrag)? (Vad skulle du lära dig)?
Material/Materiel (Vilka anordningar har du använt i detta uppdrag)?
Utförande (Hur utförde du dina undersökningar)?
Resultat/Slutsatser (DISKUTERA era RESULTAT och SLUTSATSER med
varandra i gruppen, som ni fått och kommit fram till under uppdraget med
kilen). Vad har ni skrivit era anteckningsböcker?
Sist i din laborationsrapport som handlat om KILEN, så ska du reda på någon maskin,
anordning eller något redskap där kilen används på något sätt idag.
Förklara kilens funktion i detta sammanhang.
Du kanske har någon maskin, anordning eller något verktyg HEMMA där kilen har en
funktion?
LYCKA TILL!
47
SKRUVEN
Fakta
SKRUV är en av de enkla maskinerna.
På en skruv har gängan en viss lutning. Man kan också säga att gängan har en
viss stigning.
Denna lutning eller stigning hos gängan på en skruv kan liknas som ett LUTANDE PLAN.
Detta betyder att ju mindre lutning gängan har på en skruv desto mindre kraft
behövs för att skruva in skruven (men man måste skruva flera varv).
Skruvens gänga fungerar således som det lutande planet - kraftvinningen fås av
en mindre stigning men vägen blir längre.
En annan jämförelse är att gängan på en skruv kan också liknas som en spiraltrappa. Ju
mindre brant trappa ju mindre kraft behöver man använda för att gå uppför trappan. Men man
får gå en längre väg. Jämför med serpentinvägarna, när du studerade det lutande planet.
Kraft och väg följer enligt:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
Arkimedes konstruerade flera maskiner som var mycket före sin egen tid. Den mest kända av
hans maskiner är Arkimedes skruv - en anordning för att förflytta en viss mängd vatten till en
högre höjd. Arkimedes skruv är en populär pumpanordning i stora delar av världen eftersom
det är en enkel och billig konstruktion. Den har en stor kapacitet och är mycket användbar och
tålig med få delar som kan gå sönder. Den kräver inte heller att vattnet ska vara rent vilket de
flesta andra typer avpumpar gör. Arkimedesskruvar kan även användas till att transportera fast
material till exempel spannmål i silor eller flis och pellets i förbränningsanläggningar.
Denna teknik som bygger på den arkimediska skruven har fått en stor betydelse
och används i många hjälpmedel och i många olika mekaniska anordningar idag.
Den arkimediska skruven
eller vattensnäckan.
För varje varv veven dras runt förs
en mängd vatten in i snäckan vars
spiral lyfter vattnet hela tiden upp
till en högre höjd till en bassäng
eller liknande. Den nedsänkta
delen är fylld med vatten. Vattnet
tvingas uppåt genom röret, av
spiralen som roterar. Arkimedes
skruv används vid konstbevattning
bland annat i Egypten.
48
SKRUVEN
Den här figuren på en skruv
visar
lutningen
eller
stigningen hos gängorna. Här
kan man se att, tack vare en
mindre lutning eller stigning,
fås en kraftvinning. Men å
andra sidan så ökar antalet
gängvarv
på
skruven.
Kraftvinningen betyder längre
väg för skruven att skruvas in.
Kraft och väg följer
enligt:
MEKANIKENS
GYLLENE REGEL.
SKRUVSTÄD
Gänga på
skruven
Det är just tack vare gängan på skruven i
ett skruvstäd man kan spänna fast
föremål med stor kraft. Ju mindre lutning
gängorna har ju fler varv får man skruva.
Men detta ger i gengäld en kraftvinning.
Kraft och väg följer enligt:
MEKANIKENS
GYLLENE REGEL.
49
SKRUVEN
TVING
Skruv med
gänga
Tvingar, som i figuren till höger,
fungerar precis som skruvstäd.
Med dem kan man också spänna
fast föremål med stor kraft tack
vare gängans långa väg.
BORR
Borrar är spiralformade. När
borren borrar upp bildas det
spån. Spiralformen hos borren
skruvar upp spånorna i träet.
Man kan säga att borren skruvar
sig igenom träet. Lutningen hos
borrens spiralform avgör hur
många varv den måste gå för att
borra sig igenom träbiten. Det
bestämmer sedan i sin tur vilken
kraft som måste tillföras borren
Spiralformad
borr
Åter igen kraft och väg enligt:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
Studera även skruven på:
http://www.technichus.se/maktigafem/experiment/experiment.htm
(En mycket bra internetsida med illustrativa och virtuella experiment om de mäktiga fem)
Sök också fakta om skruven på skolans bibliotek och i de läroböcker du
använder i teknik- och fysikämnet.
50
SKRUVEN
Uppdrag
Titta gärna på Tipsrutan om du behöver hjälp med att lösa uppdraget som
handlar om SKRUVEN.
Du ska pröva att skruva i skruvar som har olika lutning (stigning) på sina gängor
i ett trästycke. Du ska undersöka skillnaden i hur stor kraft och antal varv som
behövs för att skruva in hela skruven.
Skruvarna har samma längd och diameter.
Studera gängornas lutning (stigning) på skruvarna. Ju mindre lutning ju längre väg måste
skruven gå genom trästycket. Det betyder att du måste skruva fler varv för att skruva in
skruven. Men i gengäld behöver du använda mindre kraft för att skruva.
Studera figuren nedan!
GÄNGANS
LUTNING
(STIGNING)
51
SKRUVEN
Du ska undersöka två olika skruvar som visas i figuren nedan.
GÄNGANS
LUTNING
(STIGNING)
GÄNGANS
LUTNING
(STIGNING)
1. Skruva i den skruv som har störst lutning
(stigning) på gängorna.
Känn på motståndet när du skruvar i skruven och
räkna antal varv som du måste skruva.
2. Skruva nu i den andra skruven vars gängor som har
minst lutning (stigning). Känn på motståndet
och räkna antal varv som du måste skruva.
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Skriv svaren i din anteckningsbok.
52
SKRUVEN
Du ska nu undersöka klämkraften i ett metallskruvstycke och ett skruvstäd i en
slöjdbänk.
Detta gör du genom att klämma fast ett trästycke.
Studera deras gängor. Du kommer att upptäcka en skillnad på lutningen
(stigningen) på gängorna.
Vilken har störst klämkraft METALLSKRUVSTYCKET eller
SLÖJDBÄNKENS SKRUVSTÄD?
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN.
Gissa innan du undersöker.
Gänga på
skruven
1. Kläm fast ett trästycke så hårt du kan i slöjdbänkens skruvstäd. Försök att rubba
träbiten. Går det att röra träbiten åt något håll?
Känn på kraften som skruvstädet håller fast träbiten.
2. Gör nu samma undersökning med metallskruvstycket. Kläm fast trästycket på samma
sätt som du gjorde i slöjdbänken. Känn på kraften som skruvstädet håller fast
träbiten.
Känner du någon skillnad på klämkraften mellan metallskruvstycket och
slöjdbänkens skruvstäd?
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Skriv svaren i din anteckningsbok.
53
SKRUVEN
Tipsruta!
Studera noga lutningen eller stigningen på skruvens gänga.
Denna lutning (stigning) hos gängan på en skruv kan liknas
som ett lutande plan. Detta betyder att ju mindre lutning
gängorna har på en skruv desto mindre kraft behövs för att
skruva in skruven. Men man måste skruva flera varv.
Skruvens gänga fungerar således som det lutande planet,
kraftvinningen fås av en mindre stigning, men vägen blir
längre.
För skruvens gänga gäller således mekanikens gyllene
regel: - det man vinner i kraft förlorar man i väg.
DISKUTERA MED VARANDRA I GRUPPEN!
Nu ska du skriva en laborationsrapport om detta uppdrag som handlat om
SKRUVEN.
Rapporten ska innehålla:
o
o
o
o
o
Rubrik (Där ska det tydligt framgå vilket uppdrag du gjort).
Syfte (Vad var syftet med detta uppdrag)? (Vad skulle du lära dig)?
Material/Materiel (Vilka anordningar har du använt i detta uppdrag)?
Utförande (Hur utförde du dina undersökningar)?
Resultat/Slutsatser (DISKUTERA era RESULTAT och SLUTSATSER med
varandra i gruppen, som ni fått och kommit fram till under uppdraget med
skruven). Vad har ni skrivit era anteckningsböcker?
Sist i din laborationsrapport som handlat om SKRUVEN, så ska du reda på någon
maskin, anordning eller något redskap som skruven används på något sätt idag.
Förklara skruvens funktion i detta sammanhang.
Du kanske har någon maskin, anordning eller något verktyg HEMMA där skruven har en
funktion?
LYCKA TILL!
54
SLUTUPPGIFT
Nu har du studerat och arbetat med de enkla maskinerna:
o HJULET
o BLOCKET
o HÄVSTÅNGEN
o LUTANDE PLANET
o KILEN
o SKRUVEN
Jag hoppas att du har tyckt att arbetsområdet:
- DE ENKLA MASKINERNA har varit inspirerande, lärorikt och roligt.
PRINCIPEN med dessa enkla maskiner som du upptäckt och lärt dig är att de
alla följer:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
Det fantastiska med dessa enkla maskiner är att de fortfarande är viktiga
mekaniska hjälpmedel för oss människor i vår vardag.
I stort sett varje mekanisk maskin, anordning eller verktyg som vi använder idag
så finns dessa enkla maskiner representerade på något sett. Utan deras
kraftvinning skulle många arbeten bli omöjliga att utföra.
Dagens maskiner, anordningar och verktyg har givetvis utvecklats i sin
konstruktion, men deras kraftvinning bygger ändå på de enkla maskinernas
princip.
Varje gång du använder någon maskin, mekanisk anordning, verktyg eller något
köksredskap hemma ska du tänka på dess konstruktion.
Säkerligen kommer du att upptäcka en kraftvinning som bygger på principen:
MEKANIKENS GYLLENE REGEL: - DET MAN VINNER I KRAFT
FÖRLORAR MAN I VÄG.
55
SLUTUPPGIFT
Till sist ska ni tävla i din grupp ”två mot en” i en dragkamp.
Tävla så att alla i gruppen får vara ensam.
Så här går det till:
TVÅ PERSONER HÅLLER I STAVARNA OCH DRAR DEM ISÄR.
EN HÅLLER I REPET OCH DRAR STAVARNA IHOP.
Vem får en kraftvinning enligt: MEKANIKENS GYLLENE REGEL?
Tips! (Repet går den längre vägen - vad betyder det för kraften)?
Stavarna dras isär
Stavarna dras isär
Stavarna dras isär
Stavarna dras ihop.
VEM VANN DRAGKAMPEN…!?
Skriv och förklara VARFÖR i din anteckningsbok.
Stavarna dras isär
56
LITTERATURFÖRTECKNING
Internetsidor:
http://www.alltomvetenskap.se/index.aspx?article=1291
(www.edu.helsinki.fi/.../lutande_planet.htm)
http://etc.usf.edu/clipart/
http://www.skolverket.se/sb/d/2412/a/16140/func/kursplan/id/2089/titleId/TK1010%20%20Teknik
http://sv.wikipedia.org/wiki/Enkel maskin
http://www.technichus.se/maktigafem/experiment/experiment.htm
(mycket illustrativa virtuella experiment)
Litteratur:
Macaulay, D. (1988, 1998). Så funkar det. Stockholm: BonnierCarlsen Bokförlag AB
Paulsen, B. (1997). Fysik för grundskolans senare del, Tefy. Helsingborg: Bjäre Grafiska
Sjöberg, S. (1997). Teknik för grundskolans senare del. Första upplagan. Stockholm:
Natur och kultur