En interaktiv laboratoriesimulation er en digital brugergrænseflade, der gengiver et naturvidenskabeligt eksperimentelt set-up. I denne er det muligt at tilpasse og justere forskellige variable eller parametre og herefter observere, hvilke konsekvenser ens justering har. En interaktiv laboratoriesimulation kan variere i, hvor stort mulighedsrum den giver lærer og elev for selv at tilpasse det eksperimentelle set-up.
"Et interaktivt laboratorium er en computerbaseret simulering, der gennem en digital brugergrænseflade af naturfaglig relevans giver lærere og elever mulighed for at ændre eller definere parametre for derefter at observere konsekvenserne heraf."
Interaktive laboratorier er ikke kun digitale udgaver af fysiske eller analoge eksperimenter. De giver også nye muligheder og fordele i undervisningen. Disse fordele kan både være pædagogiske, faglige, økonomiske, praktiske og sikkerhedsmæssige.
Fx kan de give mulighed for at observere systemer eller fænomener, der ikke kan ses med egne øjne fordi det er for småt eller går for langsomt i virkeligheden. Det kan fx være en simulation af, hvordan biodiversitet udvikler sig over tid i et lukket økosystem. Det kan også være fænomener, der er er farlige at undersøge – eller blot ressourcemæssigt omkostningstunge. Fx afprøvning af radioaktive stoffers henfaldstid.
En praktisk udfordring er, at en del af de eksisterende simulationer er på engelsk og ofte på et højt fagligt niveau, fordi de er udviklet af internationale universiteter.
Pædagogisk er det en udfordring, at de som oftest er designet som ideale eksperimenter, der ikke giver eleverne indsigt i alle de udfordringer og kilder til målefejl der kan være ved gennemførsel af eksperimenter. Derudover kommer de ofte uden pædagogisk rammesætning. Der tages ikke afsæt i elevernes forestillinger, er ikke formuleret hvad det er for et problem, simulationen kan hjælpe til at løse og sjældent er simulationerne kombineret med teori eller muligheder for støtte til eleverne. Derfor er lærerens didaktisering – dvs. begrundelse for hvorfor, hvordan og hvornår simulationen inddrages i undervisningen – afgørende for, om de også bidrager konstruktivt.
Netop dette er genstandsområdet for InterLab-projektet. Som deltagende skole faciliterer vi arbejdet med målrettet at finde ud af, hvordan forskellige interaktive laboratorier kan inddrages i naturfagsundervisningen.
OLabs indeholder mere end hundrede simulationer, der er inddelt efter fagene fysik, kemi, biologi og matematik. Niveauet svarer til gymnasiale uddannelser. Hver simulation er suppleret med teori, forslag til fremgangsmåde og gennemgang af, hvordan simulationen bruges. OLabs er engelsk-sproget, men udviklet af to indiske universiteter og finansieret af det indiske ministerium for teknologi. Det overordnede formål er at tilgængeliggøre eksperimenter for alle.
PhET er det mest anvendte bibliotek over simulationer. Pt. er der 158 forskellige – alle oversat til dansk. De er inddelt efter fagene: Fysik, biologi, kemi, geografi og matematik. De kan derudover sorteres efter fagligt niveau. Udover de enkelte simulationer indeholder PhET også en database over eksempler på undervisningsforløb med inddragelse af simulationerne, fortrinsvist på engelsk
Indeholder over 100 engelsk-sprogede simulationer fordelt på fagene fysik, kemi, biologi, bioteknologi og nanoteknologi. Afvikling kræver installation af et java-program, hvorfra alle simulationer kan tilgås. Udover modeller og eksperimenter, indeholde Molecular Workbench også en række rammesatte aktiviteter, hvor simulationerne indgår sammen med teori og løbende evalueringsspørgsmål.
Denne samling indeholder omkring 50 forskellige simulationer, spil og aktiviteter indenfor fysik. Niveauet er egnet til grundskole, og flere af simulationerne er enten grafisk eller indholdsmæssigt rammesat, så de foregår i ”real-life”-kontekster (fx drone-levering af pakker) frem for i lukkede laboratorier. ål.
En tysk gymnasielærer, der har udviklet ca. 50 simple simulationer til fysik og matematik-undervisning. De er alle oversat til dansk, og skal hentes ned på computeren for at blive afviklet. De er inddelt i emnerne: Mekanik, svingninger og bølger, elektrodynamik, optik, relativitetsteori, atomfysik og kernefysik.
Dette bibliotek indeholder ca. 20 simulationer biologi-relevante simulationer indenfor emnerne: Økologi, evolution og cellebiologi. Simulationerne har til fælles at været designet op omkring en undersøgelsesbaseret tilgang, hvor eleverne gennem udforskning af de forskellige systemer og logikker, som simulationerne omhandler, får styrket deres nysgerrighed og forståelse. Al data genereret i simulationerne kan eksporteres og gøres til genstand for videre undersøgelse.
NAAP er et bibliotek over både enkeltstående simulationer, hele forløb evalueringsopgaver og refleksionsspørgsmål. Indholdsmæssigt handler simulationerne om astronomi-relaterede emner i fysik og geografi. Alle simulationer kan afvikles online eller downloades ned på computeren. Det faglige niveau spænder fra grundskole til videregående uddannelser.
Labster en af de største kommercielle udbydere af interaktive laboratorier. Der er over 240 simulationer fordelt på underemner indenfor fysik, kemi, engineering, medicin og fysik. De kan både afvikles gennem browser og med virtual reality. Alle simulationer har en indbygget progression, og suppleres med teori og spørgsmål undervejs. Enkelte er oversat til dansk og kan tilgås gratis, mens de øvrige kræver licens og er på engelsk.
GeoGebra er et velkendt redskab i matematik-undervisningen. I modsætning til de øvrige tilbyder GeoGebra mulighed for, at lærere og elever selv kan konsturere og manipulere med den eksperimentelle kontekst. I biblioteket over lærer-skabte forløb findes allerede over 300 simulationer, der kan tages udgangspunkt i. Flere af disse er på dansk.
Seniorkonsulent hos Epinion
