Denne uken kom den store PISA-rapporten om IT i skolen og læringseffekter. Rapporten er basert på PISA-undersøkelsen fra 2012, hvor 15-årige elever i alle OECD-landene har blitt testet i blant annet digital lesing, bruk av data i matematikk og hvordan man skal finne fram på nettsider.

Det viste seg at resultatene ikke ble bedre i land som har hatt store investeringer i IT i skolen, som for eksempel Norge. De ble heller verre.

Elevene ble stort sett ikke bedre til å lese på skjerm, regne eller bruke nettsider, selv om de hadde svært god tilgang på datamaskiner, både på skolen og hjemme. Stort sett var det de som hadde moderat tilgang på datamaskiner på skolen som gjorde det best på prøvene.

• Les mer om rapporten her: Elever blir ikke flinkere av økt databruk

forskning.no har snakket med to norske skoleforskere om den nye PISA-rapporten.

– Ikke overraskende

– Jeg synes ikke funnene i denne rapporten er overraskende i det hele tatt, sier Geir Haugsbakk til forskning.no etter at han har sett på rapporten. Han er førsteamanuensis i pedagogikk ved Høgskolen i Lillehammer.

Norge er et av landene som har aller høyest dekning av datamaskiner. Nesten 92 prosent av 15-åringene brukte datamaskin på skolen, mens hele 84 prosent hadde tre eller flere datamaskiner hjemme.

Haugsbakk mener at det ikke finnes forskning som faktisk viser at mye databruk gir økt læringsutbytte.

– Jeg tror mange har misforstått hvilken effekt den nye teknologien har i klasserommet.

• Les også: Slakter digital skolesatsing

– Man kan lett se bort fra dobbeltheten ved teknologien. Datamaskiner kan åpne for nye muligheter og forenkle mye arbeid for oss, også i skolesammenheng, men samtidig gjør de undervisningen mer kompleks og uhåndterlig for læreren, tror Haugsbakk.

Distraksjoner

PISA-undersøkelsen har ikke undersøkt årsakene til at mye databruk henger sammen med dårligere resultater, men forfatterne tror noe av grunnen er at utstyret blir brukt på feil måte i undervisningen.

Rune Johan Krumsvik er professor i pedagogikk ved Universitetet i Bergen. Han har også sett litt på den nye PISA-rapporten.

– Som rapporten selv antyder, er det ting som tyder på at manglende digital kompetanse både blant lærere og elever i PISA-undersøkelsen, gjør at teknologien blir brukt for lite til faglige formål.

– Dermed kan det bli for mye utenomfaglig og for mange digitale distraksjoner teknologien blir brukt til, sier Krumsvik til forskning.no.

Dette skjer også på bakgrunn av at elevene i OECD-landene har veldig god tilgang på datamaskiner og mobiltelefoni, og de har mange muligheter for å sitte på Facebook eller lignende i undervisningen – det samme de bruker det til på fritiden.

• Les også: Omvendt undervising

Krumsvik var med på å lede studien «Sammenhengen mellom IKT-bruk og læringsutbytte i skolen», hvor nesten 20 000 elever og lærere deltok.

Han er forsiktig med å si at distraksjonene er årsaken til resultatene i PISA-undersøkelsen, men har i sin egen forskning sett at distraksjonene kan bli ganske dominerende på videregående skole.

Elevene var vesentlig mer fokuserte i timer med lærere som både var gode klasseledere, digitalt kompetente og flinke til å planlegge databruk i timene.

– IKT kan derfor være et verktøy for bedre læring, men forutsetter en digital kompetanse som ikke ser ut til å være helt på plass i skolen i OECD-landene ennå.

– I tillegg må lærerutdanningen ta tak i dette i langt større grad enn det som er tilfelle i dag dersom man forventer noen forbedring på dette området.

De dårlige elevene ble dårligere

Geir Haugsbakk trekker fram et annet eksempel fra rapporten. Resultatene for de dårligste elevene i 2009 ble enda dårligere i 2012. Samtidig ble de beste elevene enda bedre i den samme perioden.

– Faglig svake elever kan lett bli distrahert mens de sitter med PC-ene i timene, mens flinke elever lærer seg å bruke verktøyene på en god måte, sier Haugsbakk.

Han tror at løsningen er å gi læreren full tillitt til å utforme timene for sine elever.

– Jeg tror mange vanlige lærere føler et press på å bruke mye IKT. Det er en slags forventning om at digital teknologi skal brukes veldig ofte.

Haugsbakk mener at lærerne må få tillit til å utforme undervisningen på sin egen måte og selv bestemme når det er hensiktsmessig å bruke IKT i klasserommet.

De beste landene i klassen

– Mye IKT-bruk trenger ikke nødvendigvis å være negativt. Det er helt avhengig av hvordan den brukes av elever og lærere og hvor forankret IKT er i lokal læreplan, til fagene og til vurderingsformer, sier Rune Johan Krumsvik.

Han trekker fram blant annet Australia som eksempel. I undersøkelsen gjør australske elever det veldig godt på nettnavigasjonsoppgaven, hvor elevene skulle gjøre oppgaver knyttet til en nettside for en fiktiv by.

Australia er også et av landene med mest databruk i skolen, og Krumsvik tror dette skyldes gode lærere som følger en tydelig læreplan.

Resultatene fra Norge, Belgia og Danmark viser også et unntak når det kommer til matematikkresultatene av PISA-prøven. De fant en sammenheng mellom mer databruk i matteundervisning og bedre resultater i prøven. 

Referanse:

Krumsvik mfl: Sammenhengen mellom IKT-bruk og læringsutbytte i videregående opplæring (SMIL). Sammendrag

PISA-OECD: Students, Computers and Learning. September, 2015, doi: 10.1787/9789264239555-en.

Vi må ha høye ambisjoner for universiteter og høgskoler, sa Hydros konsernsjef og styreleder ved NTNU, Svein Richard Brandtzæg, under åpningen av Energirikekonferansen i Haugesund nylig. Jeg er udelt enig.

Teknologi har dramatisk endret hverdagen for de fleste mennesker i verden, og vil fortsette å gjøre det. Det er vanskelig å se for seg hvordan verdens matvaresituasjon, klimaendringer og energibehov, samt fremtidige helse- og omsorgsbehov skal finne sin løsning uten at ny teknologi er en del av svaret.

Den nye teknologien vil også prege omstillingene i vårt hjemlige arbeidsmarked. Norsk teknologisk forskning vil være helt avgjørende for omstilling i industrien og for fortsatt høy verdiskapning, men da må forskningen holde høy kvalitet.

Noe over gjennomsnittelig kvalitet

Der er vi ikke helt ennå. Det internasjonale fagpanelet som står bak Forskningsrådets evaluering av norsk teknologisk forskning, slår fast at forskningen har god relevans og noe over gjennomsnittlig kvalitet. Samtidig mener de kvaliteten kunne forventes å være høyere gitt våre fordelaktige finansieringsvilkår, vår gode ressurstilgang og en betydelig industriell interesse.

Spesielt etterlyser panelet flere fremragende forskningsmiljøer og en tydeligere prioritering av grunnleggende teknologiforskning. Av de 64 forskningsmiljøene som er evaluert, er det kun to miljøer som kan sies å tilhøre den øverste divisjonen. Begge gruppene finner vi ved NTNU og innen materialforskning marine strukturer.

Petroleumsforskning trekkes naturlig nok frem som et område av stor betydning for norsk industri og hvor norske miljøer er internasjonalt synlige. Petroleumsmiljøet ved Universitetet i Bergen leverer forskning med kvalitet og omfang over det som forventes internasjonalt, tett fulgt av miljøene ved IRIS i Stavanger, petroleumsteknologi ved NTNU og deretter Universitetet i Stavanger som skårer noe under et internasjonalt forventet nivå for denne type forskning.

Den grunnleggende teknologiforskningen på dette området, mener panelet ligger under det vi finner hos de ledende forskningsnasjonene. Det lover dårlig for fremtiden for det norske kunnskapssamfunnet.

Mangler det grunnleggende

Evalueringen utfordrer både fagmiljøene og institusjonsledelsene. Den etterlyser klarere fagstrategiske prioriteringer, internasjonal og europeisk deltakelse og engasjement, tydeligere satsing på grunnleggende teknologisk forskning, kvalitetssikring og formidling av forskning gjennom publisering i internasjonalt anerkjente fagfellevurderte tidsskrifter. Evalueringen er også kritisk til at norske forskningsmiljøer har for liten tanke for patentering og kommersialisering.

Fagpanelet mener dessuten at det må satses djervere på fremvoksende teknologier, som 3D printing og nanoteknologi. Dette ble påpekt i den forrige evalueringen av teknologisk forskning uten at dette i særlig grad har blitt fulgt opp, ifølge evalueringspanelet. Forskningsmiljøene får ros for godt samarbeid med industri og næringsliv, men kritikk for å ikke satse tilstrekkelig på grunnleggende teknologiske forskning.

Dette er ikke en uvesentlig kritikk ettersom solid grunnleggende teknologisk forskning er viktig for radikal og disruptiv innovasjon og dermed også for næringslivets og industriens forutsetning for omstilling og fremtidig verdiskapning. 

Høyere ambisjoner

Evalueringen gir ikke grunnlag for å si at norsk teknologisk forskning gjør det dårligere internasjonalt sammenlignet med andre forskningsfelt i Norge, men viser at vi har klart færre forskningsmiljøer i det internasjonale toppsjiktet enn innen andre forskningsfelt som også er evaluert av Forskningsrådet.

Denne høsten vil regjeringen sette fortgang i arbeidet med ny struktur i universitets- og høgskolesektoren. Regjeringen skal også legge frem forslag til ny finansieringsmodell for sektoren for Stortinget. Forskningsrådets evaluering av norsk teknologisk forskning gir nyttige anbefalinger i dette arbeidet. Den største jobben er det likevel fagmiljøene, og ikke minst institusjonsledelsene som må gjøre.

Prioritering nummer én må være å heve ambisjonsnivået.  

En fersk rapport fra Organisasjonen for økonomisk samarbeid og utvikling (OECD) sammenligner de digitale ferdighetene hos 15-åringer 64 land i 2009 og 2012.

Rapporten viser tilgang på og bruk av datamaskiner og internett hjemme og på skolen og ser dette i sammenheng med PISA-resultater for digitale ferdigheter i matematikk og lesing.

– Resultatene viser ingen forbedring i elevenes resultater i land som har investert kraftig i IKT til undervisning, er en av hovedkonklusjonene.

Mye bruk

Norge ligger i toppsjiktet når det gjelder tilgang på datautstyr og bruk av data og internett. Hele 92 prosent bruker datamaskiner på skolen, 84 prosent har tilgang på tre eller flere datamaskiner privat, og 69 prosent bruker internett til skolearbeid, både på skolen og hjemme.

Tre av fire norske elever brukte datamaskin i mattetimene måneden før PISA-prøven. Ingen andre land var i nærheten av så høy bruk. Likevel scorer Norge fremdeles, i likhet med Sverige og Danmark, litt under gjennomsnittet for OECD-landene på PISA-testene.

Det poengteres imidlertid at de uendrede norske snittresultatene fra 2009 til 2012 skjuler en betraktelig endring. Elevene som gjorde det dårligst i 2009, er blitt dårligere, mens de flinkeste elevene gjorde det enda bedre i 2012.

• Les også: – Nesten ingen har digital kompetanse

Usmart

OECD mener en hovedårsak til at resultatene uteblir, er feil eller dårlig bruk av den tilgjengelige teknologien:

– Hvis elevene bare klipper ut ferdige svar med smarttelefonen og limer inn et annet sted, er dette en prosess som neppe gjør dem smartere.

I noen land ser det ut som digitale kunnskaper blir dårligere med høy tilgang på teknologisk utstyr:

– Å bygge opp begrepsforståelse og tenkning på høyere nivå krever tett samspill mellom lærer og elev, og teknologi vil i noen tilfeller distrahere denne verdifulle menneskelige kontakten.

Norge, Belgia og Danmark nevnes som unntak. Der finner forskerne en positiv sammenheng mellom mye bruk av datautstyr i mattetimene og gode resultater i digital matematikk.

Lite brukt

Til tross for at norske elever sier de har tilgang til internett og utstyr på skolen, ligger Norge oppsiktsvekkende langt nede på lista over antall minutter 15-åringene faktisk bruker muligheten. I Australia bruker elevene daglig i snitt 58 minutter på internett på skolen. Danmark ligger på andreplass med 46 minutter, Sverige på 4 plass med 39 minutter.

Norge kommer på delt 15. plass med 24 minutter internett i skolen i snitt hver dag. Det er etter land som Costa Rica og Mexico, som har langt lavere tilgang til utstyr. Det er altså ikke noen automatikk i tilgang på utstyr og bedring i resultater.

Her ligger også den største skuffelsen, ifølge forskerne:

– Tilføring av teknologi er ikke til særlig hjelp når skillet mellom bemidlede og ubemidlede elever skal utjevnes. Å sørge for grunnleggende ferdigheter i lesing og matematikk synes å gjøre mer for å skape like muligheter i en digital verden enn det som kan oppnås ved å utvide tilgang til avansert teknisk utstyr.

OECD mener er utdanningsinstitusjonene generelt ikke har knekt koden for hvordan dagens teknologi best kan nyttiggjøres i klasserommet.

– Teknologi fra det 21. århundret er lagt inn i pedagogisk praksis fra det 20. århundre, påpekes det.

Strimler av solceller bøyer seg og følger solas gang over himmelen. Japansk klippekunst kan erstatte tung mekanikk, viser en gruppe amerikanske forskere.

– Jeg er veldig fascinert av dette tilsynelatende enkle konseptet, skriver Erik Stensrud Marstein i en e-post til forskning.no. Han er forskningsleder ved Sollaboratoriet på Institutt for energiteknikk.

– Det er lett å se for seg flere løsninger der det å kunne vinkle paneler samtidig som det kommer frem åpninger for lys kan skape veldig spennende muligheter for både fasade- og takmonterte anlegg, fortsetter han.

• Les også: Slik virker en solcelle

Øker effekten

Solceller lager mest strøm hvis peker rett mot sola. Slike paneler finnes. De har motorer som vrir dem i riktig retning.

En slik mekanisme kan øke effektiviteten med mellom en femtedel og nesten en halv gang, ifølge studien som forskerne har publisert i Nature Communications. Likevel er ikke slike motoriserte paneler så vanlige.

Dyre og tunge

Bevegelige deler gjør panelene dyrere å installere og drifte. Panelet må heves over underlaget for å gi plass til aksling og motor.

– Et solcellepanel løftet opp fra underlaget kan i sterk vind fungere som et seil og røske grundig i eventuelt oppheng, skriver Marstein.

– Derfor må man ta i litt når man lager aksler og motorsystemer. Dette øker vekt og kostnad, fortsetter han.

Dreibare paneler må monteres med avstand imellom og er dominerende estetisk. Derfor finnes de knapt på hustak i dag, ifølge Marstein.

• Les også: Lys framtid for solkraft i nord

Strekk og vri

Forskerne fra University of Michigan har latt seg inspirere av kirigami. Dette er japansk papirkunst.

Kirigami ligner på origami, men origami er brettekunst. I kirigami blir papiret også klippet.

Forskerne monterte bøyelige solceller av galliumarsenid på et underlag av plaststoffet Kapton. Dette arket hadde flettede, parallelle spalter. Når arket ble strukket, vred båndene med solceller seg.

Slik virker kirigami-arket med solceller. Solcellene vris til den siden du løfter arket. Slik kan vinkelen mot sola varieres. Last ned arket og prøv selv, enten som pdf eller som Word-dokument!

Forskerne kunne til og med styre hvilken vei båndene vred seg ved å heve den ene eller den andre enden av arket før de dro. Slik kunne båndene vri seg over en dobbelt så stor vinkel og dekke mange forskjellige solhøyder over horisonten.

Å følge solas ferd fra øst mot vest var da bare et spørsmål om å rotere hele arket langs arkflaten.

Tåler tusen bøy og tøy

Forskerne prøvde ut systemet i laboratoriet med en standard lyskilde, og regnet ut hvor effektiv en slik bøyelig solcelle er sammenlignet med et dreibart, flatt panel.

De fant at de bøyelige panelene var nesten like gode til å følge sola som de flate panelene. Årsaken til at de ikke var helt like gode, var blant annet at de forskjellige båndene skygget litt for hverandre.

• Les også: Nytt stoff i solcellene

Forskerne undersøkte også om gjentatte bøyninger av solcellene slet på materialet. De fant ut at ved å justere avstanden mellom spaltene og lengden av dem, kunne de beholde nesten all bøyeligheten selv etter tusen gangers bøyning.

Med andre underlag enn Kapton kan dette forbedres enda mer, skriver forskerne i studien.

Kirigami-solpaneler kan ikke bare bygges billigere og lettere på skråtak. De kan også gjøre nytte for seg i mobile løsninger og i verdensrommet, foreslår forskerne i studien i Nature Communications.

Video fra University of Michigan viser kirigami-solcellen som vris og bøyes.

Referanse og lenke:

Aaron Lamoureux m.fl.: Dynamic kirigami structures for integrated solar Tracking, Nature Communications, 8. september 2015, DOI: 10.1038/ncomms9092, sammendrag.

Art-inspired solar cells, nyhetsmelding fra University of Michigan.

Er du en av de som resonnerer deg frem til hvilken togvogn som vil være minst full, mens du venter på perrongen?

Det gjorde nok også studenten Yizhou Zhang ved Kungliga Tekniska högskolan i Sverige. Han brukte eksamensprosjektet sitt til å utvikle et informasjonssystem som opplyser om hvilke vogner som har best plass, slik at passasjerene kan velge de minst fulle vognene og spre seg utover perrongen mens de venter.

Flest på midten

Etter a ha utviklet systemet kartla Zhang hvordan denne informasjonen endret adferden til de reisende. Han så at flere fikk sitteplass, og at færre ble stående som sild i tønne i de midterste vognene.

– Undersøkelsene jeg har gjort viser at 25 prosent av passasjerene endrer adferd etter å ha sett og hørt informasjon om hvordan trengselen er på kommende tog, sier Yizhou Zhang i en pressemelding.

På T-banestasjonen hvor studien ble gjennomført, Tekniska högskolan i Stockholm, økte antallet passasjerer i bakerste vogn med 8 prosent når informasjonssystemet ble brukt. Antallet passasjerer i den første og midterste vognen gikk ned med 4 prosent.

• Les også: Åtte av ti kollektiv-reisende har smarttelefon

De nye T-banevognene i Stockholm har sensorer som forteller hvor mye vekt som er i vognen. På perrongen kunne passasjerene se denne informasjonen på en skjerm, og beskjeder ble også gitt over høyttaleranlegget.

– Studien viser også at 97 prosent av passasjerene forstod informasjonen som ble gitt om trengselen i det kommende toget, og at 83 prosent syntes det var svært nyttig informasjon, sier Yizhou Zhang.

Han mener bedre informasjon vil gjøre passasjerene mer fornøyde og mer positive til å reise kollektivt. Dessuten tror han systemet kan ha samfunnsøkonomiske gevinster, fordi flere kan bruke reisetiden til å arbeide.

Andre tiltak i Oslo

Også i Oslo er de midterste vognene ofte de fulleste, forteller Cato Asperud som er kommunikasjonssjef i Sporveien Oslo. Men i 2006 fikk T-banen i Oslo sammenhengende vogner, som lar passasjerene spre seg til vognene med mest ledig plass.

– T-banevognene MX 3000 har gjennomgang i halve toglengden. Når disse ble innført i 2006 så vi en kraftig forbedring av fordelingen av passasjerer sammenlignet med de gamle togene med enkeltvogner uten gjennomgang, sier Asperud.

• Les også: Dette gjør vi med mobilen på bussen

Han legger til at Sporveien i Oslo derfor ikke kommer til å iverksette tiltak av typen som ble testet i Stockholm.

– For Oslo kan det være vel så viktig at vi informerer om hvilke avganger som har ledig plass fremfor hvor i toget det er ledig plass. I rushtiden vil det alltid være mange stående, men reisende som ønsker sitteplass kan få dette ved å unngå de mest belagte avgangene, sier Asperud.

Må ta grep

T-banen i Oslo har god plass sammenlignet med de fleste andre undergrunnsbaner i verden, ifølge Asperud. Likevel må Sporveien iverksette tiltak for å håndtere en stor økning i passasjertallet i tiden fremover.

I Oslo kjører en del korte tog, for eksempel de som kjører på den snirklete Holmenkollbanen. Et viktig grep for å unngå trengsel har vært å passe på at disse korte togene kjører like bak lengre tog med større kapasitet, når de kjører gjennom sentrum.

– Ruteendringen som ble gjort i 2012 ga en kraftig forbedring på dette området, og reduserte belastningen på de korte togene betydelig, sier Asperud.

Selv om det kan fortsatt kan være trengsel på T-banen i Oslo, kan det ofte være verre på lokaltogene. Kommunikasjonssjef i NSB Åge-Christoffer Lundeby skriver i en e-post at Jernbaneverket har delt plattformene på større stasjoner opp i forskjellige felt.

• Les også: Bilforbud beste kollektivtiltak

– De har også montert monitorer som viser hvordan toget kommer inn til plattform. Dette gjør at kundene vet hvordan toget blir satt opp på plattformen og kan posisjonere seg deretter. Om det er planlagt ytterligere tiltak må Jernbaneverket svare på, skriver Lundeby.

Statistikk fra Storstockholms Lokaltrafik viser 20 prosent av setene på den røde linjen er tomme mellom klokken halv fem og halv seks, altså midt i rushtrafikken. Det har ikke blitt gjennomført en lignende kartlegging i Oslo, men forskere ved Transportøkonomisk institutt jobber nå med et prosjekt som skal se på hvor godt kapasiteten til kollektivtransporten blir i Oslo blir utnyttet i rushtiden.

Referanse:

Yizhou Zhang, Real Time Crowding Information (RTCI) Provisions: Impacts and Proposed Technical Solution, KTH, mai 2015

En ny svensk studie viser at innføringen av pc-er i klasserom krever mye av lærerne.

Forskeren Martin Tallvid har fulgt fire videregående skoler fra de ga hver elev sin egen datamaskin.

Resultatene viser at undervisningen gjøres omtrent som før, til tross for mange nye, tekniske muligheter.

– Mange kommuner har trodd at det er nok å dele ut datamaskiner. Tekno-entusiaster og store selskaper har presset på og sagt at det ikke er noen problemer. men min forskning viser at det er vanskelig for lærerne både pedagogisk og teknisk, sier Tallvid til forskning.se.

I en undersøkelse fra 2013 undersøkte den svenske pedagogikk-forskeren Håkon Fleischer svensk og internasjonal forskning om virkningen av å gi alle elever tilgang til pc i skoletiden. Avhandlingen En elev – en dator viser blant annet at læringspotensialet i pc-bruk ikke blir utnyttet når ikke pedagogikken legger føringer på bruken av utstyret.

– Å dele ut pc-er til elevene og fortsette å undervise som man alltid har gjort, det er bortkastede penger. Mine studier viser da at man risikerer at elevenes kunnskaper uthules, sier Fleischer i en pressemelding.

• Les også: Nettstress for skoleelever

Det stemmer godt overens med forskningen til Marte Blikstad-Balas ved Universitetet i Oslo. Som en del av doktogradsavhandlingen sin utstyrte hun fire elever med kamera i 60 timer og observerte på denne måten elevenes bruk av pc i skolen.

– Studien min viste at når det blir opp til eleven selv å bestemme hva teknologien skal brukes til, blir bruken snever og styrt etter personlig preferanse. PCen blir også brukt til mye utenomfaglige aktiviteter, sier forskeren.

Stort potensial

Verken Fleicsher eller Blikstad-Balas ønsker pc-ene vekk fra skolen, men de etterspør en mer reflektert og lærerstyrt bruk.

– Det ligger mange gode muligheter for fornuftig og innovativ pedagogikk i bruk av pc i undervisning. Pc-bruk kan bidra til øke elevdeltagelsen. Bruken av pc-er i skolen er imidlertid lite systematisert og vi ser at det varierer svært mellom skole til skole og til lærer til lærer hvordan pc og IKT blir inkludert i undervisningen, sier den norske forskeren.

• Les også: Kaotisk med ulike pc-er i klasserommet

Hun sier at det finnes gode, enkle eksempler på hvordan lærere kan bruke datamaskiner i undervisningen på en fruktbar måte. En måte kan være å la elevene opprette fagblogger, slik at elevene lettere kan dele arbeidet sitt med andre og få innspill fra både lærere og medelever.

Elever blir faktainnsamlere

Fleischer har også undersøkt hvordan bruken av pc påvirker hvordan elevene løser oppgaver. Han mener å se at når elevene blir overlatt til seg selv å søke kunnskap blir de ofte faktainnsamlere som ikke reflekterer så mye over det de finner ut.

– De får altså mindre trening i å se saker fra andre menneskers perspektiv, sier forskeren.

• Les også: Banale problemer hindrer pc-bruk i skolen

Blikstad-Balas finner lignende resultater i en undersøkelse av elevers bruk Wikipedia. Elevene forteller i denne undersøkelsen at de bruker Wikipedia av pragmatiske grunner, det går fort og det er enkelt. Også her mener Blakstad-Balas at ansvaret ligger hos læreren og pedagogikken:

– Gir man oppgaver som passer godt til faktasvar, og som bare krever at man reproduserer andres kunnskap, er det ikke så rart at elevene velger den kilden som gjør at de kan løse oppgaven på en rask og grei måte, sier hun.

Referanser:

Martin Tallvid, 1:1 i klassrummet – analyser av en pedagogisk praktik i förändring, Göteborgs universitet, doktorgradsavhandling, 2015

Håkan Fleischer, En elev – en dator: kunskapsbildningens kvalitet och villkor i den datoriserade skolan, Högskolan i Jönköping, doktorgradsavhandling, 2013

Marte Blikstad-Balas, Redefining school literacy: prominent literary practices across subjects in upper secondary school, Universitetet i Oslo, doktorgradsavhandling, 2013 (pdf)

Du finner dem i de beste solceller. De er så eitrende hete og proppfulle av energi at de blir ganske ustyrlige. De kalles hete elektroner.

Nå strever forskerne med å temme de hete elektronene. All energien kan komme til nytte, hvis vi bare fanger dem i tide.

Syder av elektroner

Se for deg en solcelle. Glassflaten bader i sollys. Alt ser stille og urørlig ut. Men under glassflaten syder det – av både småflinke og mer ustyrlige elektroner.

• Les også: Slik virker en solcelle

Under glassflaten i solcellen er det silisium. Silisiumet pepres av milliarder på milliarder av lyspartikler fra sola – fotoner. Fotoner er ren energi.

Målet er å gjøre om all energien til strøm. Det er dessverre umulig. Hvorfor?

Ulike farger, ulik energi

Noe av svaret ligger i lyset. Lys kommer i mange farger. Det blå lyset har mer energi enn det grønne. Det grønne har mer energi enn det røde. Det røde har mer energi enn det infrarøde. Og sola har alle disse fargene, og mange fler.

– Ideelt skulle vi gjerne hatt en sol som bare strålte en eneste farge. Da kunne vi laget solceller som passet perfekt til den fargen og den energien, sier Erik Stensrud Marstein til forskning.no.

Marstein er forskningsleder ved Sollaboratoriet på Institutt for energiteknikk. Han forteller at hvis forskerne klarer å temme de hete elektronene, kan solceller bli rundt dobbelt så effektive.

Høydehopperne

Så hva er det som gjør dem så vanskelige å temme? Svaret ligger i elektronene. Akkurat som fotoner har forskjellig energi, så har også elektroner forskjellig energi.

Når lyspartiklene slår inn i solcella, hopper elektronene ut av sine gode baner rundt silisiumatomene. Noen treffes av infrarøde fotoner. De får ikke så mye energi. De hopper bare så vidt høyt nok i energi til at de svermer fritt og kan utnyttes som elektrisk strøm.

Andre treffes av blå eller ultrafiolette stråler. De får mye mer energi og hopper til mye høyere energinivåer. De er de hete elektronene.

• Les også: Et univers av farger

Kolliderer

– Disse elektronene kolliderer først med andre elektroner. Da bytter elektronene energi seg imellom, men den totale energien deres blir ikke mindre. Verre er det når de kort tid etter begynner å kollidere med de tyngre atomkjernene solcellen, forklarer Marstein.

– Da mister de hete elektronene overskuddsenergien sin. Den blir unyttig varme istedenfor strøm. Det skjer på veldig kort tid, en million milliondels sekund.

Samling i sentrum

Men forskere jobber hardt med å temme de hete elektronene. Målet er å fange dem så raskt at de ikke rekker å sløse vekk energien. Isteden skal forskerne tvinge dem til å gjøre nytte for seg.

– Hvis vi kunne lage et materiale der de hete elektronene og de minst energiske elektronene kolliderte med hverandre og vi fikk en slags samling i sentrum om en middels energi, og hvis vi kunne lage en helt spesiell kontakt for å plukke opp akkurat denne energien, hadde vi fått til noe virkelig flott, sier Marstein.

Men lett blir det uansett ikke. Å lage kontakter som fanger bare en bestemt elektronenergi krever nye materialer av nanokrystaller i solcellene.

– Hete elektroner er stadig et interessant forskningstema, understreker Marstein.

• Les også: Dyrker nanotråder for solenergi

Spalter vann til hydrogen

Ved Rice University i Houston, USA prøver forskere å utnytte de hete elektronene på en annen måte.

De vil sette dem i arbeid med å lage hydrogen til brenselceller. Brenselceller lager elektrisk strøm.  Brenselceller kan gi mange ekstra mil til elbiler, sammenlignet med strømmen fra batterier.

Hydrogenet kan lages ved å spalte vann. I vannet er to atomer hydrogen og ett atom oksygen bundet ganske tett. Det kreves mye energi for å rive dem fra hverandre. Her kommer de hete elektronene til nytte.

• Les også: Slik virker en brenselcelle

For å temme dem prøver forskerne å fange de hete elektronene i ørsmå nanopartikler av gull.

Plasmoner ingen adgang

Når fotoner i sollyset treffer disse gullpartiklene, slås de hete elektronene løs. Gullpartiklene blir det som kalles plasmoner. Det er elektroner som svinger fram og tilbake gjennom stoffet med høy energi.

Når elektronene slås løs, etterlater de seg et slags ladningshull. Atomet har minusladning. Hullet får da plussladning.

Hullene som de hete elektronene etterlater seg, suges vekk gjennom et lag av nikkeloksid. Så ender de opp i et bunnlag av aluminium.

De hete negative elektronene i plasmon-gullet prøver å følge etter, lokket av plussladningen i hullene. Men nikkeloksidet stopper dem. Elektronene slipper ikke ned til elektronhullene i aluminiumen.

Hamler opp med dyrere metoder

Forskerne fra Rice University har gjort førsøk med det lagdelte stoffet av nanogull, nikkeloksid og aluminium i et vannbad.

Foreløpig har de bare målt hvor mye strøm de hete elektronene lager, ikke hvor mye hydrogen som kom ut av vannet.

Målingene viser likevel at det ble laget like mye strøm som fra mye mer kompliserte og dyre metoder, ifølge en av forskerne i en nyhetsmelding fra universitetet.

Lenke og referanse:

Rice researchers demo solar water-splitting technology, nyhetsmelding fra Rice University.

Hosseil Robatjazi m.fl.: Direct Plasmon-Driven Photoelectrocatalysis, NanoLetters 5. August 2015, DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02453, sammendrag.

Du står i Drøbak og ser utover fjorden. Lystbåter trekker skumstriper over småskavlene.

Så tar du fram mobilen og holder den opp mot vannlinja. På skjermen glir et annet, større skip inn i synsfeltet – en tysk krysser i Admiral Hipper-klassen – Blücher.

Du snur deg mot høyre. Skjermbildet følger med. Nå ser du Oscarsborg. Du er over 65 år tilbake i tida. Svarte røykskyer stiger opp. Kanonene på festningen gir ild.

Det gjør også professor Gunnar Liestøl. Han leder arbeidet med å lage denne og andre apper på Institutt for medier og kommunikasjon ved Universitetet i Oslo.

• Les også: Velg din virkelighet

Humaniora kan skape uttrykk

Men Liestøl fyrer ikke av bredsider. Snarere griper han brannfakkelen som forskning.nos redaktør Nina Kristiansen tente i en kommentar i januar 2012: Hvorfor kan ikke forskere innen humaniora vise til oppsiktsvekkende eller gjennombrytende forskning?

Liestøl brenner for å vise at humaniora er mer enn passiv analyse, mer enn tolkninger og etterpåklokskap. Humaniora kan også brukes aktivt. Humaniora kan også skape uttrykk.

• Les også: Virtuelt besøk i det nye Nasjonalmuseet

Fryser handlingen

Han holder mobilen med appen opp for meg. Noen knappetrykk, og vi zoomer inn på det tyske krigsskipet. Så stanser tiden. Handlingen fryses.

Jeg peker på kanonene og får vite at de har en rekkevidde på 33,5 kilometer – mer enn nok til å treffe Oscarsborg.

Hva har dette med humaniora å gjøre?

App-utvikling med litteraturviter

– Da vi laget denne prototypen, tok vi i bruk teorier av den franske litteraturviteren Gérard Genette, forteller Liestøl.

Genette utviklet en beskrivelse av hvordan fortellinger er bygget opp. Han brukte romanen På sporet av den tapte tid av Marcel Proust til å formulere en rekke fortellergrep.

Genettes teorier var narratologi – verktøy for å analysere hvordan fortellinger er bygget opp.

– Vi snur Genette trill rundt. Vi bruker ikke kategoriene hans til å analysere fortellinger i ettertid. Vi bruker dem som konstruksjonsregler for nye fortellerformer, sier Liestøl.

Fort og sakte film

Ett av begrepene til Genette er varighet. Hvor lang tid går handlingen over og hvor lang tid tar det å beskrive den?

– Mange års utvikling kan skildres på få setninger som leses i løpet av sekunder. Motsatt kan et øyeblikk strekkes ut over en hel roman. Det blir som fort film og sakte film, sier Liestøl.

Dilemma på kino

Dette fortellergrepet utnyttes i Blücher-appen for å løse et vanlig dilemma når kunnskap skal formidles – motsetningen mellom sekvens og aksess.

– Du sitter på kino, og får fortalt en spennende historie. Historien er sekvens. På ett punkt i historien tenker du: Nå skulle jeg gjerne hatt tilgang til mer om det som skjer. Det er aksess, eksemplifiserer Liestøl.

– Du flipper opp mobilen og blar fram Wikipedia. Før du er ferdig med å lese, har du gått glipp av fortsettelsen. Der er motsetningen mellom sekvens og aksess, fortelling og fordyping, fortsetter han.

Alt skjer fort i starten

De første ti minuttene skjer det mye. Blücher beskytes og torpederes. Hvordan skal brukeren rekke å få med seg alt?

Her kommer Genette til hjelp. Skjermbildet som Liestøl holder opp for meg – med nærbildet av Blücher – er det ene ytterpunktet i skalaen mellom langsom film og fort film. Handlingen er frosset.

– Slik kan du få aksess. Du får vite det du vil om Blücher uten å være redd for å miste sekvens, altså det som skjer videre, sier Liestøl.

Dødtid

Det som skjer videre, krever det motsatte grepet fra skalaen til Genette – fort film.

– Skipet driver innover fjorden en time, uten at annet skjer enn slukkeforsøk fra mannskapet, forteller Liestøl.

– Etter denne timen har brannen nådd ammunisjonslageret. Det eksploderer. Igjen går en halvtime, før båten synker, fortsetter han.

Å kalle dette for dødtid er kanskje respektløst for ofrene som fulgte med Blücher ned. På den andre siden – fortellingen vil lide hvis ikke tiden trykkes sammen til et kortere forløp.

Retorikk i nye former

Liestøl er langt fra den første som har snudd teori til handling i humaniora. Tradisjonen er gammel. Den går helt tilbake til antikkens Hellas.

Universalgeniet Aristoteles utviklet retorikken – læren om argumentasjon og overtalelse – over 300 år før vår tidsregning.

To hundre år seinere brukte romeren Cicero retorikken for å forme disse teoriene videre og omsette dem i politikk.

I videste forstand arbeider også Liestøl og kollegene hans med retorikk. Mye har skjedd med disse teoriene siden Ciceros tid.

– I renessansen tas retorikken i bruk av malere, komponister, skulptører og arkitekter, forteller Liestøl.

Den amerikanske filosofen Richard McKeon ville utvikle retorikken slik at den kunne ta i bruk den nye teknologien som vokste fram på nittenhundretallet – radio, fjernsyn, datamaskiner.

– McKeon mente at retorikken utvikler seg hele tiden. Vi tar i bruk retoriske metoder i ny teknologi, og den nye teknologien lærer oss nye retoriske grep. Påvirkningen går begge veier, sier Liestøl.

Video fra SitsimLab demonstrerer hvordan appen fra Forum Romanum virker.

Forum Romanum

Denne prosessen er han og kollegene i forskergruppa SitsimLab midt oppe i. Blücherappen er bare en av flere lignende apper de har laget. Flere av dem kan lastes ned både for Apples mobiler med iOS og Android-telefoner.

En app lar deg gå rundt i Forum Romanum i Roma og se hvordan bygningene stod fram i all sin prakt for rundt 2000 år siden.

• Les også: Den usynlige byen blir synlig

Vindu mot fortida

En annen er et vindu mot fortida til Phalasarna, en gammel gresk havneby på nordvestkysten av Kreta. Her kan du vandre mellom ruiner og oppleve havnen 330 år før vår tidsregning.

Du ser skip som vugger på vannet der det nå er tørt land. Du ser festningsverk som skulle beskytte mot Aleksander den store.

Videoen fra SitsimLab viser appen fra den gamle havnebyen Phalasarna på Kreta.

– Appene er blant annet utviklet med et verktøy som kalles Unity. Phalasarna-appen er nå finalist i Unity Awards, en stor internasjonal konkurranse. Vinneren kåres 22. september, forteller Liestøl.

– Dette er humanistisk informerte eksperimenter med media. Appene er resultater av innovasjon fra et humanistisk utgangspunkt, fortsetter han.

– Vi ønsker å samle tilsvarende krefter innen humaniora til slikt utviklingsarbeid. Dette er muligheter som hittil er dårlig utnyttet i humanistisk forskning, sier Liestøl.

Lenke:

SitsimLab

Hvordan er det å bo i et hus som lager sin egen energi og ikke fører til utslipp av CO2?

Svaret har du mulighet til å få hvis du melder deg til forsøkene så snart som mulig. Men du må være villig til å flytte til Trondheim, i alle fall for de 25 dagene hvert opphold varer.

1. oktober står nemlig eksperimenthuset ZEB Living Lab klart til innflytting på NTNUs område på Gløshaugen. Huset er bygget av The Research Centre for Zero Emission Buildings – ZEB ved NTNU og SINTEF.

Unge og eldre

­– Vi søker seks grupper, hver på mellom to og fire mennesker uten hund som skal bo i huset sammen. Grupper på to behøver ikke å være samboere, sier Ruth Woods til forskning.no.

Woods er en av forskerne ved ZEB, tilknyttet NTNU og SINTEF, som skal finne ut hvordan folk opplever å bo i et slikt hus. Derfor vil hun ha forskjellige slags folk, unge og eldre, tilpasningsdyktige og vanemennesker.

De som tar utfordringen, vil bo med stil. Huset er i tre, og møblene er innebygget og tilpasset interiøret. Hvitevarer finnes i huset.

– Du trenger bare å ta med PC og annet du trenger for din personlige livsstil, sier Woods.

Perfekt inneklima

En boligannonse for ZEB Living Lab kunne lyde omtrent slik:

Fra en rullestolvennlig rampe kommer du opp på den sydvendte terrassen. En romslig entré åpner mot hundre kvadratmeter boligareal, en gjennomgående stue med vinduer mot syd og nord og tilstøtende kjøkken.

Fra nordfløyen av stuen kommer du videre til to soverom og bad med toalett. Den nyeste og mest avanserte teknologi sørger for et perfekt inneklima.

Så langt boligannonsen. Hva betyr dette med avansert teknologi?

Bruker helst hyllevare

Solceller, solfanger, varmepumpe og en vrimmel av måleinstrumenter skal sørge for at huset leverer nok fornybar energi til eget forbruk.

Siden dette er et forsøkshus, inneholder det mange flere måleinstrumenter enn i en vanlig bolig.

Lysmålere, temperaturmålere, vindmålere og trykkmålere skal hjelpe forskerne å finne de beste løsningene for oppvarming og ventilasjon.

Konstruktørene har likevel prøvd å unngå kostbart spesialutstyr. De bruker helst samme typer instrumenter som kan brukes i en tilsvarende bolig for vanlig bruk.

Stålkontroll på strømmen

På de to skråtakene ligger solcellene som leverer elektrisk strøm. Strømforbruket måles for hver enkelt ledningskurs og for felles utstyr som ventilasjonsvifter og pumper. Her skal energien måles i detalj, fra kilowattime til kilowattime.

Skulle solcellene gi for lite strøm, kan huset hente mer fra strømnettet. På den andre siden: Hvis solcellene gir for mye strøm, kan overskuddet leveres tilbake til nettet.

Her er ingen elektriske ovner. Den eneste elektriske oppvarmingen i huset er til hvitevarene: komfyr og oppvaskmaskin på kjøkkenet og vaskemaskin og tørketrommel på badet.

Dessuten kan varmtvannstanken varmes elektrisk når behovet er størst, men ikke normalt.

Lagrer varme i vanntank

Denne varmtvannstanken gir ikke bare deilige dusjer. Varmtvannstanken er et varmelager for hele bygningen.

Den leverer vannbåren varme til gulv i alle rom, til radiator i stua og til oppvarming av ventilasjonslufta.

Varme fra sol og jord

Varmen til varmtvannstanken hentes dels fra sola, dels fra jorda. Sola varmer opp frostvæske som sirkulerer i rør på sydveggen. Frostvæsken avgir denne solvarmen videre til varmtvannstanken.

Varme fra jorda hentes opp med en varmepumpe. Jorda under huset fungerer nemlig også som et varmelager.

Om sommeren varmes jorda opp. Varmepumpa sender varme fra huset gjennom rør med væske ned i bakken.

Om vinteren går prosessen i revers. Den lagrede sommervarmen hentes da opp igjen av varmepumpa og varmer opp vannet i varmtvannstanken.

Denne videoen fra forskning.no viser hvordan en varmepumpe og et varmelager i bakken kan gi energi til hus:

Huset med de mange målere

Hvis huset skal være selvforsynt med energi, gjelder det å ikke sløse med varmen. Det sørger huset selv for.

Det er godt isolert, har minimalt med luftlekkasjer og reguleres automatisk med informasjon fra de mange måleinstrumentene.

Varmestrømmene i rørene inn og ut av varmtvannstanken holdes styr på. Temperaturen måles i alle rom, noen steder i fem forskjellige høyder.

Temperaturen måles også utvendig på sydsiden og nordsiden av huset og på solcellepanelene på taket.

Varmelager i taket

I taket sitter også et varmelager. Det er laget av et materiale som kalles PCM – Phase Change Materials eller faseforandringsmaterialer.

På varme dager går varmen inn i PCM-materialet. PCM tar opp varmeenergien ved å smelte fra fast til flytende form – en faseforandring – uten å bli varmere.

Slik kan store mengder energi lagres i PCM-materialet. Når været blir kaldere, og huset trenger oppvarming, størkner PCM tilbake til fast stoff. Da avgir PCM varmen igjen.

Kald luft inn – varm luft inne – kald luft ut

Ventilasjonssystemet er et kapittel for seg. Normalt brukes det som kalles balansert ventilasjon med en varmegjenvinner.

Det betyr at kald luft utenfra varmes opp når den kommer inn og avkjøles før den går ut igjen. Slik mister huset minst mulig varme gjennom ventilasjonen.

Ventilasjonsluften kan også varmes opp ved hjelp av varmepumpen, strøm fra solcellene eller nettet hvis det er nødvendig.

Selvåpnende vindu

Noen ganger er det varmt nok utenfor til at det går an å åpne vinduene. Det vil si: Vinduene åpner seg selv.

Også dette blir automatisk styrt. CO2-nivået fra ånden til beboerne måles. Hvis nivået blir for høyt, og det ikke er for kaldt ute, åpnes vinduene med elektriske motorer.

• Les også: Klimanøytral bydel

Selvstyrt hus

Slik automatikk kan bli uvant for beboerne. Vil de like at huset styrer seg selv på denne måten?

– Noen liker å sove med åpent vindu. Andre er vant til peis. Vi vil intervjue folk før og etter oppholdet og finne ut hva oppholdet har gjort med vaner og holdninger, sier Ruth Woods.

Lenker og referanse:

Vil du bo i et laboratorium? Nettside fra SINTEF med praktisk informasjon for de som vil søke om å bruke huset.

Luca Finocchiaro m.fl.: The ZEB Living Lab: a multi-purpose experimental facility, Gent Expert Meeting, April 14-16th 2014, Ghent University – Belgium, nettside med lenke til pdf av studie og powerpoint-lysbilder.

The Research Centre for Zero Emission Buildings – nettsider på engelsk.

ZEB-konferansen I Trondheim, 16. September 2015.