00TD02A_ForAlle_Side_17_Læringsutbytte - itnett/FTD02H-N GitHub Wiki

La oss lage en inngående avhandling om Læringsutbytte med fokus på kategoriene Kunnskap, Ferdigheter, og Generell kompetanse som en kandidat bør oppnå gjennom studier innen realfag. Vi vil sørge for at alle krav og målsettinger er tydelig forklart og koblet til relevante eksempler og prinsipper.

1. Kunnskap

Kandidaten skal oppnå en dyp forståelse av realfag som et verktøy og som en teoretisk base for anvendelse innen sitt fagområde. Dette inkluderer både grunnleggende og avanserte konsepter i matematikk, fysikk, og relaterte realfag, samt deres praktiske applikasjoner.

1.1. Kunnskap om Realfag som Redskap

Kandidaten skal ha solid kunnskap om hvordan realfag kan anvendes som redskap innen sitt spesifikke fagområde. Dette innebærer å forstå hvordan matematiske modeller, fysikalske lover, og teknikker kan brukes til å analysere og løse praktiske problemer.

Eksempel: Innen ingeniørfag kan kandidaten bruke differensiallikninger til å modellere strømninger i rør eller bruke statistikk for å analysere systemers pålitelighet.

1.2. Realfaglige Begreper, Teorier, Analyser og Verktøy

Kandidaten skal ha kjennskap til sentrale begreper, teorier, og analyser som er grunnlaget for realfag. Dette inkluderer forståelse for hvordan teorier er utviklet, samt hvordan de kan anvendes og testes i praksis. Verktøyene kan inkludere både analytiske metoder og digitale hjelpemidler.

Eksempel: Kandidaten bør kunne forklare Newtons lover og anvende dem til å løse problemer knyttet til bevegelse og krefter, samt kunne bruke verktøy som MATLAB eller Python for numerisk analyse.

1.3. Utføre Beregninger, Overslag og Problemløsning

Kandidaten skal kunne utføre nøyaktige beregninger og overslag som er relevant for dimensjonering og andre problemstillinger innen sitt fagfelt. Dette innebærer også evnen til å foreta kvalitative vurderinger der eksakte tall ikke er nødvendige.

Eksempel: En kandidat innen byggteknikk må kunne beregne bæreevnen til en bjelke under ulike belastningsforhold og gjøre en grov vurdering av hvilke materialer som er best egnet for en gitt konstruksjon.

1.4. Vurdere Eget Arbeid i Henhold til Matematiske og Fysiske Lover

Kandidaten skal kunne vurdere sitt eget arbeid ved å sammenligne resultatene med matematiske og fysiske lover for å sikre at løsningene er korrekte og rimelige.

Eksempel: Når en kandidat beregner en elektrisk krets, må vedkommende kunne vurdere om resultatene følger Ohms lov og Kirchoffs lover.

1.5. Utvide Kunnskaper og Innsikt i Utviklingsmuligheter

Kandidaten skal kunne identifisere egne kunnskapshull og aktivt søke ny informasjon og kunnskap for å forbedre sine ferdigheter. Dette inkluderer evnen til å følge med på ny utvikling innen realfag og anvende denne kunnskapen i praksis.

Eksempel: En forsker må kunne følge med på den nyeste litteraturen innen sitt felt og være åpen for å lære nye metoder som kan forbedre forskningsresultatene.

1.6. Matematikkens og Fysikkens Plass i Samfunnet

Kandidaten skal ha en forståelse for hvordan matematikk og fysikk bidrar til samfunnsutvikling, teknologi, og innovasjon. Dette inkluderer både historiske perspektiver og moderne anvendelser.

Eksempel: Kandidaten bør kunne diskutere hvordan matematiske modeller bidrar til klimaforskning eller hvordan fysikkens prinsipper ligger til grunn for moderne teknologi som smarttelefoner og satellitter.

2. Ferdigheter

Ferdigheter refererer til kandidatens evne til å anvende sin kunnskap i praktiske sammenhenger, inkludert valg av metoder, bruk av digitale verktøy, og evnen til å utføre nøyaktige beregninger og analyser.

2.1. Redegjøre for Valg av Regnemetode

Kandidaten skal kunne forklare hvorfor en bestemt regnemetode er valgt for å løse et gitt problem. Dette krever forståelse av de underliggende prinsippene og evnen til å rettferdiggjøre metodens anvendelse.

Eksempel: Ved løsning av et termodynamisk problem må kandidaten kunne forklare hvorfor de valgte å bruke entropiloven fremfor enkle energiberegninger.

2.2. Valg av Digitale Verktøy

Kandidaten skal kunne forklare hvorfor visse digitale verktøy er mer hensiktsmessige enn andre for spesifikke oppgaver, og anvende disse verktøyene effektivt.

Eksempel: Kandidaten bør kunne forklare hvorfor MATLAB kan være bedre egnet enn en grafkalkulator for å utføre komplekse numeriske simuleringer.

2.3. Anvende Digitale Hjelpemidler til Å Løse Likninger

Kandidaten skal kunne bruke digitale hjelpemidler som matematiske programvarer, kalkulatorer, eller programmeringsspråk for å løse komplekse likninger og andre matematiske oppgaver.

Eksempel: Løsning av differensiallikninger ved hjelp av programvare som Mathematica eller Wolfram Alpha.

2.4. Vurdere Resultater og Reflektere over Faglig Utøvelse

Kandidaten skal kunne evaluere sine resultater, identifisere mulige feil eller unøyaktigheter, og reflektere over hvordan faglig utøvelse kan forbedres.

Eksempel: Etter å ha utført et eksperiment, bør kandidaten kunne identifisere kilder til eksperimentell usikkerhet og diskutere hvordan disse kan reduseres i fremtidige eksperimenter.

2.5. Finne og Henvise til Relevant Informasjon

Kandidaten skal kunne finne relevant informasjon og henvise til fagstoff fra formelsamlinger, tabeller, og fagbøker på en korrekt måte.

Eksempel: Ved utarbeidelse av en rapport må kandidaten kunne sitere kilder riktig i henhold til akademiske standarder.

2.6. Kartlegge og Identifisere Realfaglige Problemstillinger

Kandidaten skal kunne analysere en situasjon og identifisere hvilke realfaglige problemstillinger som oppstår, samt hvordan disse kan løses.

Eksempel: En kandidat innen miljøteknikk må kunne kartlegge miljøpåvirkninger fra industriutslipp og identifisere hvordan disse kan minimeres gjennom teknologiske løsninger.

2.7. Anvende Grunnleggende Fysiske Lover

Kandidaten skal ha ferdigheter i å anvende grunnleggende fysiske lover, som Newtons lover, termodynamikkens lover, og elektrodynamikkens lover, i praktiske beregninger og analyser.

Eksempel: Bruk av Newtons andre lov til å beregne akselerasjonen til en gjenstand utsatt for en bestemt kraft.

2.8. Tolke og Anvende Modeller

Kandidaten skal kunne tolke og anvende matematiske og fysikalske modeller for å beskrive og analysere komplekse systemer og fenomener.

Eksempel: Kandidaten bør kunne anvende modeller for å simulere strømning gjennom rørledninger eller forutsi bevegelsen av planeter i solsystemet.

3. Generell Kompetanse

Generell kompetanse omfatter evnen til å anvende kunnskap og ferdigheter i en bredere sammenheng, inkludert etiske vurderinger, samarbeid, og kommunikasjon av fagspesifikke problemstillinger.

3.1. Planlegge og Gjennomføre Arbeidsoppgaver

Kandidaten skal kunne planlegge og gjennomføre yrkesrettede arbeidsoppgaver og prosjekter, både alene og som deltaker i en gruppe, ved å anvende realfag i tråd med etiske krav, retningslinjer og målgruppens behov.

Eksempel: Utarbeide en prosjektplan for utvikling av en ny teknologisk løsning, inkludert en vurdering av miljøpåvirkning og etiske implikasjoner.

3.2. Forstå Forutsetninger og Forenklinger

Kandidaten skal ha innsikt i hvilke forutsetninger og forenklinger som er gjort i sine beregninger, og forstå hvordan disse påvirker resultatene.

Eksempel: Ved bruk av ideelle gasslover må kandidaten forstå hvordan antagelsen om ideell oppførsel kan avvike fra virkeligheten i høyt trykk eller lav temperatur.

3.3. Innsikt i Metoders Begrensninger

Kandidaten skal ha innsikt i rekkevidden og begrensningene til de metodene som anvendes, og være klar over når en metode er egnet eller uegnet for en spesifikk oppgave.

Eksempel: Kjenne

til begrensningene ved numeriske metoder, som kan gi tilnærmede resultater, men som kan være følsomme for innledende betingelser eller avrundingsfeil.

3.4. Utveksle Synspunkter og Samarbeide

Kandidaten skal kunne utveksle synspunkter og samarbeide om fagspesifikke problemstillinger med realfag som tverrfaglig fundament. Dette innebærer å kunne kommunisere komplekse ideer på en klar og forståelig måte til både eksperter og ikke-eksperter.

Eksempel: Samarbeide med ingeniører, forskere og andre fagfolk om utvikling av et nytt produkt, der ulike aspekter som materialvitenskap, termodynamikk og økonomi må vurderes.

4. Sammenfatning

Læringsutbyttet for kandidater innen realfag omfatter både kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse som gjør dem i stand til å møte kravene i deres profesjonelle karrierer. Gjennom dyptgående forståelse av matematiske og fysiske prinsipper, kombinert med praktisk anvendelse av verktøy og metoder, skal kandidater være i stand til å løse komplekse problemer, kommunisere effektivt, og ta informerte beslutninger i sine fagfelt. Denne helhetlige tilnærmingen sikrer at de er godt rustet til å bidra til innovasjon og utvikling i et bredt spekter av bransjer og sektorer.

La oss nå utdype de eksemplene som ble gitt tidligere, med riktig formatering og ved å knytte dem til nivåene i Blooms taksonomi, som omfatter kunnskap, forståelse, anvendelse, analyse, syntese og evaluering. Dette vil gi en dypere forståelse av hvordan kandidaten kan bruke sine realfaglige ferdigheter på ulike nivåer av læring.

1. Kunnskap om Realfag som Redskap

Kandidaten skal ha en solid forståelse av hvordan realfag kan brukes som et verktøy i sitt fagområde. Dette innebærer både grunnleggende kunnskap og evnen til å anvende denne kunnskapen i praksis.

Eksempel: Ingeniørfag og Differensiallikninger

Kunnskap: Kandidaten må kunne identifisere at differensiallikninger brukes til å modellere fysiske prosesser som strømninger i rør eller vibrasjoner i mekaniske systemer.
Forståelse: Kandidaten bør forklare hvordan differensiallikninger representerer forholdet mellom endringer i en størrelse, for eksempel hastighet, og hvordan dette forholdet kan beskrive dynamikken i et system.
Anvendelse: Kandidaten skal kunne sette opp en differensiallikning for en bestemt fysisk situasjon, som væskestrøm i et rør, og løse den ved bruk av numeriske metoder.
Analyse: Etter å ha løst likningen, skal kandidaten kunne analysere resultatene for å bestemme hvordan ulike parametere, som rørets diameter eller væskens viskositet, påvirker strømningen.
Syntese: Kandidaten skal kunne kombinere innsikten fra differensiallikningsmodellen med andre fysiske lover, som Bernoullis prinsipp, for å designe et effektivt rørsystem.
Evaluering: Til slutt skal kandidaten vurdere om modellen gir realistiske resultater i forhold til eksperimentelle data, og justere modellen om nødvendig.

2. Utføre Beregninger, Overslag og Problemløsning

Denne ferdigheten innebærer at kandidaten kan utføre nøyaktige beregninger og foreta kvalitative vurderinger for å løse problemer innen sitt fagfelt.

Eksempel: Byggteknikk og Bjelkeberegninger

Kunnskap: Kandidaten må kjenne til begrepene moment, skjærkraft og bøyningsspenning, og forstå hvordan disse påvirker en bjelke.
Forståelse: Kandidaten skal kunne forklare hvordan en bjelke bærer en last ved å omfordele krefter gjennom sin struktur, og hvordan materialvalg påvirker bjelkens styrke.
Anvendelse: Kandidaten skal kunne utføre beregninger for å bestemme de maksimale bøyningsmomentene og skjærkreftene i en bjelke under forskjellige lastforhold.
Analyse: Etter å ha beregnet disse kreftene, skal kandidaten kunne analysere hvilke områder av bjelken som er mest utsatt for materialtretthet eller brudd.
Syntese: Kandidaten skal kunne bruke denne informasjonen til å designe en bjelke som møter de strukturelle kravene, ved å velge passende materialer og dimensjoner.
Evaluering: Til slutt skal kandidaten kunne vurdere designet ved å sammenligne det med byggestandarder og sikkerhetskrav, og gjøre nødvendige justeringer for å sikre at bjelken vil være trygg i bruk.

3. Vurdere Eget Arbeid i Henhold til Matematiske og Fysiske Lover

Kandidaten skal kunne evaluere sitt eget arbeid ved å sammenligne resultatene med etablerte matematiske og fysiske lover.

Eksempel: Elektriske Kretser og Ohms Lov

Kunnskap: Kandidaten skal kjenne til Ohms lov ($V = IR$) og forstå hvordan den beskriver sammenhengen mellom spenning ($V$), strøm ($I$), og motstand ($R$) i en elektrisk krets.
Forståelse: Kandidaten bør kunne forklare hvordan denne loven kan brukes til å forutsi hvordan en endring i motstand påvirker strømmen i kretsen.
Anvendelse: Kandidaten skal kunne bruke Ohms lov til å beregne strømmen i en krets gitt spenning og motstand.
Analyse: Etter å ha utført beregningene, skal kandidaten kunne analysere om kretsen fungerer som forventet ved å sammenligne resultatene med de teoretiske verdiene.
Syntese: Kandidaten skal kunne kombinere denne informasjonen med annen relevant teori, for eksempel Kirchoffs lover, for å løse mer komplekse kretser.
Evaluering: Til slutt skal kandidaten vurdere om de oppnådde resultatene er korrekte, og justere beregningene eller modellene om nødvendig.

4. Anvende Digitale Hjelpemidler til Å Løse Likninger

Denne ferdigheten innebærer at kandidaten kan bruke digitale verktøy for å løse komplekse matematiske problemer.

Eksempel: Løsning av Differensiallikninger med MATLAB

Kunnskap: Kandidaten skal kjenne til ulike metoder for å løse differensiallikninger, inkludert både analytiske og numeriske metoder.
Forståelse: Kandidaten skal kunne forklare hvordan MATLAB kan brukes til å løse differensiallikninger som er vanskelige eller umulige å løse analytisk.
Anvendelse: Kandidaten skal kunne skrive et MATLAB-skript som bruker funksjonen ode45 til å løse en gitt differensiallikning.
Analyse: Etter å ha løst likningen, skal kandidaten kunne analysere resultatene og bestemme nøyaktigheten av de numeriske løsningene ved å sammenligne dem med kjente analytiske løsninger.
Syntese: Kandidaten skal kunne bruke MATLAB til å simulere komplekse systemer der flere differensiallikninger samhandler, for eksempel en modell av et fjær-massesystem med demping.
Evaluering: Til slutt skal kandidaten evaluere om de numeriske metodene gir tilstrekkelig nøyaktighet for formålet, og vurdere om alternative metoder eller finjusteringer av MATLAB-innstillingene er nødvendig.

5. Tolke og Anvende Modeller

Denne ferdigheten innebærer å kunne tolke matematiske og fysikalske modeller og bruke dem til å beskrive og analysere virkelige situasjoner.

Eksempel: Simulering av Planetenes Bevegelser

Kunnskap: Kandidaten skal kjenne til Keplers lover og Newtons gravitasjonslov, som beskriver bevegelsen til planeter i solsystemet.
Forståelse: Kandidaten skal kunne forklare hvordan disse lovene kan kombineres for å modellere planetenes baner rundt solen.
Anvendelse: Kandidaten skal kunne bruke en datamodell eller programvare til å simulere planetenes bevegelser basert på deres masse, avstand til solen og startposisjon.
Analyse: Etter å ha kjørt simuleringen, skal kandidaten kunne analysere hvordan endringer i masse eller startposisjon påvirker planetenes baner, og sammenligne resultatene med observasjonsdata.
Syntese: Kandidaten skal kunne bruke denne informasjonen til å utvikle en mer kompleks modell som også tar hensyn til påvirkningen av andre himmellegemer, som måner eller andre planeter.
Evaluering: Til slutt skal kandidaten vurdere modellens nøyaktighet og pålitelighet, og identifisere eventuelle forbedringsmuligheter, som bedre numeriske metoder eller mer nøyaktige data.

6. Planlegge og Gjennomføre Arbeidsoppgaver

Denne kompetansen innebærer evnen til å planlegge og utføre oppgaver i tråd med etiske krav, retningslinjer og målgruppens behov.

Eksempel: Prosjektplan for Teknologisk Utvikling

Kunnskap: Kandidaten skal ha kunnskap om prosjektledelse, inkludert tidsplanlegging, ressursallokering, og risikostyring.
Forståelse: Kandidaten skal kunne forklare hvorfor det er viktig å følge etiske retningslinjer i teknologisk utvikling, som for eksempel datasikkerhet og personvern.
Anvendelse: Kandidaten skal kunne utarbeide en detaljert prosjektplan for utvikling av en ny teknologisk løsning, inkludert tidslinje, ressursbehov, og definerte milepæler.
Analyse: Kandidaten skal kunne analysere prosjektplanen for potensielle flaskehalser eller risikoer, og utvikle strategier for å håndtere disse.
Syntese: Kandidaten skal kunne integrere ulike aspekter av prosjektet, som tekniske spesifikasjoner, økonomi og miljøpåvirkning, i en helhetlig plan.
Evaluering: Til slutt skal kandidaten vurdere om prosjektet oppfyller de etiske kravene og

retningslinjene som er satt, og gjøre nødvendige justeringer for å sikre at prosjektet er i tråd med målgruppens behov.

7. Innsikt i Forutsetninger og Forenklinger

Denne kompetansen innebærer å forstå hvilke forutsetninger og forenklinger som er gjort i en beregning eller modell, og hvordan dette påvirker resultatene.

Eksempel: Bruk av Ideelle Gasslover

Kunnskap: Kandidaten skal kjenne til den ideelle gassloven ($PV = nRT$) og forstå hvilke forutsetninger som ligger til grunn, som at gassmolekylene ikke har volum og at de ikke vekselvirker med hverandre.
Forståelse: Kandidaten skal kunne forklare hvordan avvik fra ideell oppførsel kan oppstå, spesielt under høyt trykk eller ved lave temperaturer.
Anvendelse: Kandidaten skal kunne bruke den ideelle gassloven til å beregne trykk, volum eller temperatur for en gitt mengde gass under ideelle forhold.
Analyse: Etter å ha utført beregningene, skal kandidaten kunne analysere om gassen faktisk oppfører seg som en ideell gass under de gitte betingelsene, eller om avvik fra ideell oppførsel må tas i betraktning.
Syntese: Kandidaten skal kunne kombinere den ideelle gassloven med andre relevante fysikalske lover, som van der Waals-ligningen, for å modellere gasser under mer ekstreme forhold.
Evaluering: Til slutt skal kandidaten evaluere om de antagelsene som ble gjort i beregningene er rimelige, og om resultatene er pålitelige under de gitte forholdene.

8. Utveksle Synspunkter og Samarbeide

Denne kompetansen innebærer evnen til å kommunisere faglig kunnskap og samarbeide med andre fagfolk på en effektiv måte.

Eksempel: Tverrfaglig Samarbeid i Utvikling av et Nytt Produkt

Kunnskap: Kandidaten skal ha kunnskap om de ulike fagområdene som inngår i produktutvikling, som materialvitenskap, mekanisk design, og elektronikk.
Forståelse: Kandidaten skal kunne forklare hvordan de ulike fagområdene bidrar til det endelige produktet, og hvordan samarbeid mellom disse områdene er nødvendig for suksess.
Anvendelse: Kandidaten skal kunne delta i tverrfaglige teammøter, bidra med sin ekspertise, og bruke input fra andre fagområder til å forbedre produktdesignet.
Analyse: Kandidaten skal kunne analysere forslag fra ulike fagområder, vurdere deres innvirkning på produktet, og identifisere mulige konflikter eller synergier.
Syntese: Kandidaten skal kunne integrere innsikt fra ulike fagområder for å skape en sammenhengende og optimal løsning som tar hensyn til alle aspekter av produktets design og ytelse.
Evaluering: Til slutt skal kandidaten evaluere prosessen med tverrfaglig samarbeid, identifisere hva som fungerte bra og hva som kan forbedres, og foreslå tiltak for å forbedre fremtidige samarbeidsprosjekter.

9. Innsikt i Metoders Begrensninger

Kandidaten må forstå metodene som brukes, inkludert deres begrensninger og mulige feilkilder, og kunne ta informerte beslutninger om når og hvordan metodene skal brukes.

Eksempel: Numeriske Metoder i Fysikk

Kunnskap: Kandidaten skal kjenne til ulike numeriske metoder, som Euler-metoden og Runge-Kutta-metoden, som brukes til å løse differensiallikninger.
Forståelse: Kandidaten skal kunne forklare hvordan disse metodene fungerer, inkludert deres styrker og svakheter, som feilpropagering og stabilitet.
Anvendelse: Kandidaten skal kunne implementere en numerisk metode for å løse en differensiallikning, for eksempel for å modellere bevegelsen til en gjenstand under påvirkning av variabel kraft.
Analyse: Etter å ha utført beregningene, skal kandidaten kunne analysere resultatene for å identifisere eventuelle numeriske feil eller avvik fra forventede resultater.
Syntese: Kandidaten skal kunne kombinere ulike numeriske metoder for å løse mer komplekse problemer eller forbedre nøyaktigheten til resultatene.
Evaluering: Til slutt skal kandidaten evaluere om den valgte numeriske metoden er tilstrekkelig nøyaktig for formålet, og vurdere om andre metoder eller mer nøyaktige beregningsparametere er nødvendige.

10. Planlegge og Gjennomføre Yrkesrettede Arbeidsoppgaver

Denne kompetansen innebærer evnen til å bruke realfag til å planlegge og gjennomføre oppgaver i samsvar med etiske retningslinjer og profesjonelle standarder.

Eksempel: Miljøteknikk og Utslippsanalyse

Kunnskap: Kandidaten skal ha kunnskap om miljøpåvirkninger, inkludert hvordan ulike industriutslipp kan påvirke luft, vann og jordkvalitet.
Forståelse: Kandidaten skal kunne forklare hvordan utslipp fra industri påvirker miljøet, og hvordan disse kan overvåkes og kontrolleres.
Anvendelse: Kandidaten skal kunne utarbeide en plan for å overvåke utslipp fra en industriell prosess, inkludert valg av målemetoder og utstyr.
Analyse: Etter å ha samlet inn data, skal kandidaten kunne analysere utslippsnivåene i forhold til miljøstandarder og identifisere områder der utslippene må reduseres.
Syntese: Kandidaten skal kunne utvikle strategier for å redusere utslippene, for eksempel ved å implementere nye teknologier eller endre produksjonsprosesser.
Evaluering: Til slutt skal kandidaten evaluere effekten av de implementerte strategiene på miljøet og vurdere om ytterligere tiltak er nødvendig for å sikre samsvar med miljøkrav og etiske standarder.

Denne utdypningen viser hvordan en kandidat innen realfag kan bruke kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse på ulike nivåer av Blooms taksonomi. Dette gir en helhetlig forståelse av hvordan teoretisk kunnskap kan anvendes i praktiske sammenhenger, og hvordan ferdighetene kan utvikles og evalueres gjennom ulike trinn i læringsprosessen.