Mer kjemididaktikk – ikke pedagogikk

Lærere som behersker kjemi, og som kan videreformidle faget til elevene, rekrutterer kjemistudenter! Hvor kommer slike lærerene fra?

Universitetet har utdannet realfagslærere for både skole og universitet i 160 år. Lærer (lektor) var hovedmålet for studentene de først 100 år, men fra 1950 har målet for de fleste studentene, og universitetslærerene som underviser dem, ikke vært lektor, men forsker. Krav til faglig bredde hos studentene har blitt redusert, og krav til spesialisering har økt. En student som tar mastergraden i dag har fordypning i ett fag og maksimalt ett fag ved siden av mens de første realfagslærere universitetet utdannet måtte ta eksamen i alle (den gang 11) realfagene.

Dette er min kjemilærer, lektor og rektor på Riis skole Hans Oskar Andersen (1885-1967). Han ble cand. real. i 1911 med kjemi hovedfag og bifagene matematikk, botanikk, fysikk og geografi med astronomi. Professor Heinrich Goldschmidt, som den gang studerte esterdannelse, var hans veileder. Bildet er et utsnitt av et maleri av Hans Finne-Grønn, og det henger fortsatt på skolen.

I tillegg til å studere realfag må en lektor ta tilleggsutdanning i pedagogikk for fast stilling i skolen (men ikke på universitetet). Fra 1907 ble den utdanningen gitt ved Pedagogisk seminar som et halvårig studium med pedagogisk teori og praktisk opplæring i undervisning. I 1988 fusjonerte Pedagogisk seminar med Universitetet i Oslo. Fem år senere utvidet Stortinget utdanningen til ett år, og i dag er det Institutt for lærerutdanning og skoleutvikling (ILS) ved Det utdanningsvitenskapelige fakultet som har ansvaret for den praktisk-pedagogiske utdanning (PPU).

Pedagogikk har aldri vært populært blant realfagsstudentene, ei heller hos universitetslærerene. Begge synes den har vært a waste of time and energy. Universitetet var i mot at PPU skulle utvides fra et halvt år til ett år, Stortinget trodde at mer pedagogikk ga bedre lærere. Man så ikke at noe som var dårlig neppe ble bedre ved å bli forlenget.


Fra 2003 har universitetet tilbudt et eget Lektor- og adjunktprogram (LAP) hvor PPU er inkludert i masterstudiet. Det betyr at studiet av realfagene blir ett år kortere. For den som tar mastergraden først, blir normert studietid 6 år (og mange bruker i praksis mer enn 6 år).

Jeg tror alle er enige at praktisk opplæring i å undervise er nyttig, men jeg tror det ville være best om det ble gjort i de første årene som lærer. Slik skjer i mange andre stillinger en nyutdannet realist blir ansatt i. En nyansatte gjennomgår et internt opplæringsprogram i bedriften de første årene. Det burde også bli modellen før lærere.

Det er læreren som bestemmer hva det skal undervises i. Læreren må følge læreplanen for kjemi 1 og kjemi 2 som Undervisningsdirektoratet har fastsatt, men hvordan undervisningen legges opp er lærerens ansvar. Fagets hva og hvordan kalles fagdidaktikk, men kjemididaktikken ved ILS har blitt svekket de siste årene, Siden 2004, da Vivi Ringnes sluttet, har det ikke vært noen lærer i kjemididaktikk  ved ILS.


En faglig solid mastergrad i kjemi, og skolering i fagdidaktikk under veiledning som lærer, er etter min mening, nødvendige betingelser for å skape en god lærer. Og gode lærere i skolen trenger vi for å få flere til å velge fordypning i kjemi!
Bjørn 

Hvor små er atomer og molekyler?

Atomer er bittesmå, det er greit. Men hvor små er de? Som en plantecelle? En tidels millimeter? "Som en liten prikk"? Vi klarer kanskje å fatte at jordkloden er mye mye større enn ei høyblokk (som også er "kjempestor"). Men har du tenkt over at størrelsesforskjellene i den mikroskopiske verden er langt større enn forskjellen på ei høyblokk og jordkloden?

Størrelsesforskjeller i den mikroskopiske verden er like store som forskjellene mellom "store ting". Vi klarer på et vis å fatte at jorda er veldig stor men at sola er enda mye større hvis vi blir fortalt at vi må legge over hundre jordkloder på rekke og rad for at de skal nå tvers over solas bredde. Hvor små de minste tingene vi omgir oss med (og selv er bygget opp av) synes imidlertid å være vanskeligere å fatte; ting er bare "veldig små" for oss.

Forskning på folks (les: elevers) begreper og forestillinger omkring størrelsesorden i den mikroskopiske verden viser at vi har større problemer med å forstå hvor små de virkelig små tingene i verden er, enn å gripe hvor store de virkelig store tingene er. En måte å forsøke å gripe hvor små ting er, kan være ved å sammenligne størrelsesforskjeller på mikronivå med størrrelsesforskjeller på makronivå.

Nettstedet "Secret worlds: The Universe within" er inspirert av filmen Powers of Ten der man kan zoome inn og ut av et bilde. Helt opp til at en ser melkeveien som en liten flekk midt i bildet, og helt ned til det indre av en kjernepartikkel! Dette er en fascinerende måte å gripe an størrelsesforskjeller og kan samtidig hjelpe en til å forstå begrepet tierpotenser som er helt sentralt i kjemi og naturvitenskap.

En ekstra dimensjon oppnår man dersom man sammenstiller disse to ved siden av hverandre ("hvor smått" sammenlignet med "hvor stort"). Man kan altså bruke den nevnte nettssida til å zoome ut samtidig som man zoomer inn på ett og samme bilde (ved å åpne to nettleservinduer ved siden av hverandre). Dette kan brukes til å formidle, eller kanskje selv få et bilde av hvor store/små ting er.

Et par eksempler kan sees nedenfor, og nærmere forklaring er å finne i blogginnlegget "How small are actually the things food is made of?" på bloggen fooducation.org.

Med utganspunkt i ett og samme bilde er det her zoomet fem
tierpotenser hhv inn (venstre) og ut (høyre). Venstre side tilsvarer 1/100 mm
og viser enkeltceller på et eikeblad. Høyre side er sattelittbilde av to fylker i Florida.
(bilder brukt med tillatelse)

Her zoomet ytterligere tre tierpotenser hhv. inn og ut, nå i nanometerområdet.
Husk at that DNA-molekyler er blant de største molekylene som finnes, men likevel er dette
bildet 1/1000 av det forrige. Dette illustrerer at cellene er mye større enn disse "gigant"-molekylene

Fosfat i fisk

NRK har de siste dagene publisert skremselspropaganda om tilsetning av fosfat til fisk i beste sendetid (Dagsrevyen klokken 19). Hvorfor opplyser de ikke at alle cellene i alle planter og dyr inneholder kjemisk bundet fosfor? Et voksent menneske inneholder ca 1,5 kg fosfor regnet som fosforpentoksid. Tenk på nukleinsyrene DNA og RNA hvor fosfatgrupper er en essentiell byggesten. Tenk også på energibæreren ATP: adenosintrifosfat. De samme stoffene finnes i maten vi spiser. Når den er fordøyet utskilles fosfaten  i urinen. (Og i urin ble fosfor en gang på 1600-tallet oppdaget og fremstilt.)

Det er tillatt å tilsette fosfat etter dagens regler og ikke bare til fisk, men også til kjøtt og kaker.  Fosfatene fungerer som et vannbindende middel og mengden er max 5 g per kg vare (regnet som fosforpentoksid). Det er ikke mengden fosfat man ønsker å begrense. Vi tåler godt fosfat. Som påpekt ovenfor produserer vi det selv i kroppen, og det som kommer fra tilsetningsstoff i maten er lite i forhold til det.  Det vi ønsker å begrense er mengden vann produsenten kan få inn i fisken. Vann tåler vi også godt, men da vi kjøper fisk (og kjøtt) etter vekt, ønsker vi ikke å kjøpe store mengder vann!
Bjørn

Hvorfor har vi ikke flere biler med elektromotor?

I min farfars 6 binds leksikon fra 1907 står ikke ordet bil, men automobil. Etter en historisk innledning beskrives fremtiden slik: "Udviklingen gaar derfor i retning af at anvende eksplosjonsmotor i landdistrikterne og for længere ruter, men derimod elektriske vogne i byerne med deres omgivelser. I Tyskland har man søgt at erstatte benzinen med denatureret alkohol, og det synes, som alkohol-a. har en fremtid for sig."

Elektrisiteten kom den gang fra blybatterier som fortsatt i mange elektriske biler i dag. Det er ikke vanskelig å lage en bil med elektromotor. Utfordringen er å lage et billigere og lettere batteri med større kapasitet og som tåler mange oppladninger. Det har vist seg å være en større utfordring enn man den gang forutså.

Den første brenselcellen ble laget i 1839 og første utgave av blybatteriet kom i 1859. Siden har det blitt brukt store summer på å finne opp bedre batterier, og både brenselcellen og blybatteriet har blitt bedre. Men kanskje mangler det grunnleggende kunnskaper for å komme videre? Kanskje det som trenges er basale kunnskaper i redoksreaksjoner og om materialer, kort sagt bedre kunnskaper i kjemi? Konklusjon: støtt grunnforskningen!

Rødt slam (red mud)

Aluminiumoksid (Al₂O₃, alumina) fremstilles fra bauxitt.  Det som blir igjen av bauxitten kalles rødt slam. Bergarten bauxitt er et forvitringsprodukt av forskjellige alumiumholdig mineraler.

Bildet viser et åpent dagbrudd av bauxitt i Ungarn. Bauxitten knuses og behandles med varm ca 40% (17 mol/L) natronlut under trykk i en prosess oppfunnet  i 1887 av østerrikeren Karl Bayer (1847-1904). I prosessen løses aluminiumoksidet som aluminat (Al(OH)₄^-). Det som ikke løses filtreres fra og deponeres. Det var demningen rundt et slikt deponi med rødt slam som brast i Ungarn.

Den røde fargen skyldes jernhydroksider/silikater i slammet. Slammet, som er sterkt basisk, inneholder også andre silikater med forskjellige metallkationer i variable mengder avhengig av den lokale bauxitten. Dessverre er det ingen bruk for det røde slammet så det blir liggende der aluminiumoksidet fremstilles. Hvis produsenten må gjøre noe med det, vil prisen på aluminiumoksidet bli høyere. Jeg vil tro at en opprensning etter hvert vil tvinge seg frem over hele verden.

Det finnes mange andre bergarter/mineraler som inneholder aluminium, men aluminiuminnholdet er mindre og fremstilling av alumina fra dem dyrere. Blir utgiftene med å fremstille alumina fra bauxitt høyere, kan det gjøre andre råstoff og andre fremstillingsmetoder aktuelle. En grønn, økonomisk fremstillingsmetode av aluminium mangler.
Bjørn

Emaljering: glass på metall

Emaljekunstneren Grete Prytz Kittelsen døde i slutten av september, 93 år gammel. Hun vokste opp i Apalveien 42 og må ha sett Fysikk-kjemi-bygningen bli reist rett over gaten. Bygningen ble åpnet i 1934 da hun var 17 år.
Emaljering er et håndverk med hundreårige tradisjoner. Emalje er et uorganisk glass tilsatt små mengder av fargede uorganiske oksider. Glasset knuses til et fint pulver som vaskes med rent vann før bruk. Da glass og metall utvider seg forskjellig ved temperaturendring er det vanskelig å få emaljen til å holde.
Hennes far var sjefen for J. Tostrups gullsmedforretning. Firmaet finansierte et prosjekt på Sentralinstitutt for industriell forskning (SI) i oppstartårene for SI tidlig i 1950-årene da staben holdt til i universitetets bygninger på Nedre Blindern. Gretes svoger, diplomingeniør Bjarne Andvord Tønnesen (1918-78), var leder av kjemiseksjonen. I prosjektet ble det laget ca 600 kg råstoff til emalje med flere nye farger. Grete, som den gang var gift med arkitekten Arne Korsmo, utviklet nye teknikker for emaljering med de nye fargene.

Glasset i form av et fuktet pulver ble smurt på metalloverflaten i et tynt lag som så ble smeltet ved oppvarming. Laget måtte være svært tynt, og hun la ofte på flere lag. De emaljerte skålene i sølv, kobber og rustfritt stål hun laget ble svært populære. Senere inngikk J. Tostrup i et samarbeid med Cathrineholm emaljeverk for produksjon av emaljert kjøkkentøy. Cathrineholm var på 1800-tallet et jernverk nær Halden. Ingen av firmaene eksisterer lenger: Cathrineholm ble nedlagt i 1972 og J. Tostrup  i 1984. SI forsvant inn i SINTEF i 1992.
Bjørn

Hvorfor er det for få kjemistudenter 2

I skolen gis en nasjonal eksamen i Kjemi 2 av Utdanningsdirektoratet. Etter min mening er oppgavene stort sett for vanskelige og kronglete, og det foreligger ikke løsningsforslag. Det oppmuntrer verken elever eller lærere til å velge kjemi.

Første kull elever som hadde fulgt læreplanen fra 1.8.2006 tok eksamen vår og høst 2009. Eksamen er todelt og til den andre delen kan elevene ta med hjelpemidler. Oppgavene utformes av en oppgavenemd, men den gir ikke ut løsningsforslag bare en sensorveiledning. Oppgavene er gitt på hjemmesiden til udir. Oppgavene for 2010 er ennå ikke offentliggjort. Hvorfor ble de ikke publisert på Internett umiddelbart etter eksamen og med løsningsforslag? Det ville ha økt læringsutbytte for både elev og lærer.

I bladet Utdanning 14(2010)42 påpeker lektor Kari Larsson ved Bergen katedralskole at en av oppgavene gitt til eksamen høsten 2009 er uløselig (5c). Forfatterne av læreverket Kjemien stemmer har publisert forslag til løsninger med kommentarer på verkets hjemmeside (passordbeskyttet). Vi finner flere av oppgavene uklare og krevende å løse.

Lektor Larsson har meldt feilen til Utdanningsdirektoratet uten å få et konkret svar. Det eneste U-dir har gjort er å endre eksamensoppgaven! Det må grense til dokumentfalsk å skjule en feil på den måten!

Karakterene er viktig for både lærer og elev. Læreren ønsker å forberede elevene best mulig til eksamen slik at de kan få så god karakter som mulig. Tidligere eksamenssett blir studert av lærere og elever, og undersøkelser har vist at oppgavene er styrende for undervisningen i skolen. Vil kjemilærere i skolen oppmuntre elever til å velge Kjemi 2 når oppgaver er så vanskelig at de selv ikke greier å løse dem? Jeg tror slike oppgaver vil gjøre at universiteter og høyskoler får enda færre studenter i fremtiden om U-dir får ture frem på denne måten.

Bjørn