Dataloggere og kroppens energiomsetning

Elektronisk datainnsamling kaller vi vanligvis for datalogging, og utstyret vi bruker kaller vi dataloggingsutstyr. Kort fortalt handler datalogging om å samle og lagre data ved hjelp av en datamaskin, ved å anvende en eller flere elektroniske sensorer i det miljøet en ønsker å undersøke.

I læreplan (LK06) for naturfag står det: «Å kunne bruke digitale verktøy i naturfag dreier seg om å kunne benytte slike verktøy til utforskning, måling, visualisering, simulering, registrering, dokumentasjon og publisering ved forsøk og i feltarbeid.» I kompetansemålene etter 7. trinn er kravet at elevene skal kunne «bruke digitale hjelpemidler og naturfaglig utstyr ved eksperimentelt arbeid og feltarbeid». Bruk av digitale hjelpemidler i forbindelse med det praktisk eksperimentelle arbeidet kan være mange ting. For meg er det opplagt å bruke digitale verktøy til innsamling og presentasjon av data. Det finnes nå en rekke produkter som er designet til bruk i grunnskolen.

Nye muligheter med dataloggere

Det er 5 vesentlige tekniske fordeler ved å bruke dataloggingssutstyr i stedet for tradisjonelt utstyr:

• Vi kan måle på parametre som vanskelig lar seg gjøre med tradisjonelt måleutstyr 
• Vi kan foreta mange målinger over meget kort tid, fordi dataregistreringen kan gjøres med meget korte tidsintervaller
• Vi kan gjøre målinger over en lang tidsperiode uten nødvendigvis være tilstede
• Vi kan registrere meget små endringer
• Vi kan få gjengitt de innsamlete dataene på en lettleselig form, for eksempel som graf samtidig som dataregistrering finner sted

Når vi bruker tradisjonelt utstyr i forbindelse med en undersøkelse, vil elevene typisk bruke tid og ressurser på å lese av og manuelt notere ned de avleste dataene med papir og blyant. Når forsøket er over og alle måledataene er notert, vil det være behov for å presentere dataene slik at vi lettere får oversikt over sammenhenger og utvikling i forsøket, kanskje i form av en graf. Det er langt fra alltid at det blir tid til å lage et koordinatsystem, sette inn data og tegne grafer umiddelbart etter at forsøket er avsluttet. Elevene må vanligvis utarbeide grafer seinere, og selve forsøkets avslutning ligger nå litt tilbake i elevenes hukommelse. Når elevene bruker dataloggingsutstyr til å registrere og bearbeide data i et forsøk, kan de oppnå vesentlige fordeler i læringsprosessen:

• Grafen blir vist i sanntid slik at elevene kan følge med i grafens form og utvikling samtidig som forsøket gennomføres 
• Elevene behøver ikke bruke ressurser og tid på å notere data og utarbeide grafer; det ordnes automatisk av dataloggeren. På denne måten blir det frigjort tid og kognitive ressurser hos elevene til i stedet å tolke grafer og hva de innsamlete dataene egentlig uttrykker. Det blir mulig å komme raskere i gang med å drøfte sammenhenger i de innsamlete dataene og knytte relevant teori til de målingene som foretas.

Bruk av dataloggere i undervisningen om mennesketsfysiologi

Datalogging egner seg godt i undervisningen om menneskets fysiologi. Det eksemplet som jeg vil beskrive i fortsettelsen, handler om kroppen og energiomsetningen og er beregnet på de eldste elevene i grunnskolen.

Undervisningstemaet handler om hva som skjer med kroppen når vi utfører fysisk arbeid, for eksempel når vi sykler eller løper. Kroppens fysiske aktivitet krever energi til muskelarbeid. Sentralt i denne prosessen er respirasjonsprosessen i cellene. Det skal tilføres oksygen og energirike organiske forbindelser og fjernes karbondioksid og varmeenergi. Når energiomsetningen i musklene økes, involveres også andre av kroppens funksjoner. I denne sammenhengen er det viktig at elevene forstår sammenhengen mellom det som skjer i kroppen når musklene arbeider.

Figuren under viser hvilke deltemaer som inngår i undervisningsopplegget.

Beskrivelse av undervisningsopplegget om kroppen og energiomsetning og eksempler på aktiviteter som gjør bruk av dataloggere.

I figuren beskrives åtte aktiviteter som kan gjøres med hjelp av dataloggingsutstyr. Med dette undervisningsopplegget er det ikke vår forventning at elevene utelukkende arbeider med øvinger som gjør bruk av datalogging. De foreslåtte aktivitetene skal sees på som en palett av muligheter for forholdsvis enkle øvinger som er utprøvd. De kan supplere med mer "tradisjonelle" aktiviteter som lærere vanligvis gjennomfører når klassen arbeider med dette temaet. Vi kan tenke oss at elevene får muligheter til å arbeide med 2–3 aktiviteter der de gjør bruk av datalogging.

I alle de åtte øvingene kan elevene bruke en rekke forskjellige sensorer:

• Temperatursensor
• Fuktighetssensor
• Karbondioksidsensor og/eller oksygensensor
• Pulssensor

Noen av øvingene gjør bruk av flere sensorer, mens andre bruker bare en. Noen av øvingene er veldig enkle, mens andre er mer krevende. Det er med andre ord noe å velge mellom.

Eksempel på datainnsamling