LÆRERVEJLEDNING

Introduktion til Minefelt

Kort om forløbet

Hvordan kan vi sikre forsyningen af kritiske grundstoffer, uden at det går ud over miljø og mennesker? Det skal eleverne undersøge i Minefelt.

Kritiske grundstoffer er en uundværlig del af moderne teknologi. De anvendes i alt fra telefoner og computerchips til solceller og elbiler, og efterspørgslen stiger i takt med den teknologiske udvikling.

Den stigende efterspørgsel åbner op for et minefelt af udfordringer. Har vi nok kritiske grundstoffer til både forbrugsgoder og den grønne omstilling? Kan vi genudvinde kritiske grundstoffer fra elektronikskrot? Og kan vi sikre en bæredygtig forsyning med kritiske grundstoffer? Udvinding af kritiske grundstoffer - både fra naturen og via genudvinding fra elektronikskrot - er ofte forbundet med forurening og dårlige arbejdsforhold.

Der er ingen enkle svar, når eleverne skal undersøge fremtidens forsyning med kritiske grundstoffer.

Hvordan kan vi bidrage til at sikre forsyningen med kritiske grundstoffer?

Centrale faglige pointer

I Minefelt arbejder eleverne med følgende faglige pointer:

Kritiske grundstoffer udgør en uundværlig del af de fleste elektroniske produkter.
Efterspørgslen efter kritiske grundstoffer er stigende.
Udvinding af kritiske grundstoffer gennem eksempelvis minedrift er ofte forbundet med betydelige miljømæssige og menneskelige konsekvenser.
Kritiske grundstoffer kan genudvindes fra udtjente elektroniske produkter ved hjælp af separation.
Separationen af kritiske grundstoffer kan blandt andet ske ved hjælp af fældningsreaktioner.
Genudvinding af kritiske grundstoffer kan også medføre miljømæssige konsekvenser.
Producenter, politikere og forbrugere har et fælles ansvar for at bidrage til at sikre en stabil og ansvarlig forsyning med kritiske grundstoffer.

Fagbegreber

Eleverne arbejder med en række fagbegreber i forløbet. Fagbegreberne introduceres i følgende af forløbets dele:

Del 1 - Grundstoffer i hverdagen

Kritiske grundstoffer
Minedrift
Udvinding

Del 2 - Genanvend batterier

Fældningsreaktion
Bundfald
Separation
Tungtopløseligt
Letopløseligt

Del 3 - Fremtidens behov

Bohrs atommodel
Atommasse
Hovedgruppe

Forløbets mål

Minefelt er udviklet med afsæt i faglige mål, kernestof og supplerende stof i læreplanen for kemi C og kemi B.

Nedenfor kan du se alle mål, der danner baggrund for forløbet – både faglige mål og kernestof og forløbets læringsmål.

Faglige mål, kernestof og supplerende stof

Kemi C (stx)

Faglige mål

Indsamle og efterbehandle iagttagelser og resultater fra eksperimentelt arbejde
Anvende fagets viden og metoder til at undersøge og beskrive enkle problemstillinger med kemisk indhold fra hverdagen eller den aktuelle debat og eventuelt til at udvikle og vurdere løsninger.

Kernestof

Fældnings-, simple redox- og syre-basereaktioner, herunder pH-begrebet
Kemisk fagsprog, herunder kemiske formler og reaktionsskemaer
Ionforbindelsers opbygning, navngivning, egenskaber og anvendelse.

Supplerende stof

Udvinding, genudvinding og bæredygtighed.

Kemi B (htx)

Faglige mål

Indsamle, efterbehandle, analysere og vurdere iagttagelser og resultater fra eksperimentelle data
Anvende fagets viden og metoder til at identificere, beskrive og diskutere kemiske problemstillinger fra teknologi, produktion, hverdag eller den aktuelle debat og at udvikle og vurdere løsninger.

Kernestof

Fældnings- og redoxreaktioner, herunder anvendelse af oxidationstal
Kemisk fagsprog, herunder navngivning, kemiske formler og reaktionsskemaer
Uorganisk kemi: Stofkendskab, herunder opbygning og egenskaber, og anvendelse for udvalgte uorganiske stoffer, herunder ionforbindelser.

Supplerende stof

Udvinding, genudvinding og bæredygtighed.

Kemi B (stx)

Faglige mål

Indsamle, efterbehandle, analysere og vurdere iagttagelser og resultater fra eksperimentelt arbejde
Anvende fagets viden og metoder til analyse, vurdering og perspektivering i forbindelse med samfundsmæssige, teknologiske eller miljømæssige problemstillinger med kemisk indhold og til at udvikle og vurdere løsninger.

Kernestof

Fældnings- og redoxreaktioner, herunder afstemning med oxidationstal
Kemisk fagsprog, herunder navngivning, kemiske formler og reaktionsskemaer
Uorganisk kemi: Stofkendskab, herunder opbygning og egenskaber, og anvendelse for udvalgte uorganiske stoffer, herunder ionforbindelser.

Supplerende stof

Udvinding, genudvinding og bæredygtighed.

Forløbets mål

I Minefelt arbejdes med to overordnede læringsmål. Målet er, at eleverne efter forløbet kan:

Undersøge og forklare, hvordan kemiske reaktioner kan bruges til at genudvinde kritiske grundstoffer

Inddrage kemisk viden til at diskutere og vurdere sikring af kritiske grundstoffer til vores moderne liv.

Eleverne introduceres til læringsmålene i forløbets første aktivitet, og de evaluerer deres læring ud fra læringsmålene i forløbets afsluttende aktivitet.

Eksamen

Problemstillingen og det udførte eksperimentelle arbejde i Minefelt kan danne grundlag for eksamensspørgsmål til den mundtlige eksamen i kemi C og kemi B. Læs mere nedenfor.

Mundtlig eksamen

Kemi C

I Minefelt indgår følgende eksperimentelle arbejde, der kan indgå i eksamensopgaver til den mundtligt-praktiske prøve i kemi C.

Til eksamen kan de fysiske eksperimenter kobles til mikroniveauet, ved at eleven har adgang til en computer, hvor den digitale simulation "Zoom ind" er åbnet. "Zoom ind" kan også bruges til at få eleven til at demonstrere afstemning af reaktionsligninger.

Forløbets problemstilling om kritiske grundstoffer åbner for følgende perspektiveringer:

Hvorfor kemi er vigtig for genanvendelsen af kritiske grundstoffer fra produkter, der afleveres til genbrug
Hvilke kemiske udfordringer der er i forhold til at genudvinde kritiske grundstoffer.

Eleverne kan anvende deres noter fra siden Dine noter til eksamen. På siden findes de væsentligste figurer fra Minefelt samt de noter, eleverne selv har skrevet i tabeller og skrivefelter undervejs i forløbet. Eleverne kan kun se deres egne noter, og det er derfor vigtigt, at elever i samme gruppe deler fælles noter ved forløbets afslutning. Eleverne skal selv udskrive eller gemme siden som pdf for at kunne dele noterne.

Kemi B
Det faglige indhold i Minefelt er tilpasset C-niveau, og det eksperimentelle arbejde er derfor ikke på et højt nok fagligt niveau til alene at være det eksperiment, en kemi B-eksamensopgave er bygget op omkring.

Forløbets problemstilling er velegnet som udgangspunkt for en opgave om funktion og genbrug af batterier, hvis det kombineres med bilag/eksperimenter om redoxreaktioner.

Elevforudsætninger

Gennemførelsen af Minefelt forudsætter, at eleverne har en grundlæggende viden om atomer, ioner og brug af det periodiske system. Kendskab til fældningsreaktioner og til fagbegreberne bundfald, tungtopløseligt og letopløseligt er ikke en forudsætning for at gennemføre forløbet.

I den digitale simulation "Zoom ind" afstemmer eleverne reaktionsligninger. Det er ikke en forudsætning, at eleverne har prøvet at afstemme reaktionsligninger før, men forløbet kan bruges til at introducere afstemning af reaktionsligninger.

Din forberedelse

Generelt om forberedelse

Vi anbefaler, at du læser Minefelt igennem, før I begynder på forløbet. Det er vigtigt, at du også læser lærerguides. De indeholder bl.a. praktiske informationer, forslag til feedback og mulige svar til de enkelte aktiviteter. Du kan læse mere om din forberedelse i den første lærerguide i hver aktivitet. Vejledning til fremstilling af alle opløsninger og saltblandinger i Minefelt kan findes under "Laboratorieforberedelse" her i lærervejledningen.

Den estimerede forberedelsestid for hver af forløbets fire aktiviteter fremgår af oversigten nedenfor. Det er vigtigt at pointere, at det er et estimat. Derfor er det en god ide at sætte ekstra tid af, første gang du gennemfører forløbet.

	Laboratorieforberedelse	Anden forberedelse	Samlet forberedelse
Grundstoffer i hverdagen	Ingen	20 min.	20 min.
Fra affald til grundstof	20 min.	20 min.	40 min.
Separation af metaller	40 min.	30 min.	70 min.
Sikring af kritiske grundstoffer	Ingen	30 min.	30 min.

Ændringer gemt

”Anden forberedelse” dækker over gennemlæsning af aktiviteter og lærerguides på undervisningsplatformen. Du kan desuden vælge at forberede følgende for at sikre bedre tid til aktiviteterne:

Bede eleverne logge ind på undervisningsplatformen enten hjemmefra eller i et tidligere modul
Sammensætte grupper og dele dem med eleverne, inden I begynder
Stille materialer klar til hver gruppe inden undervisningen.

Herudover må du forvente ekstra forberedelsestid, første gang du underviser i Minefelt, til fx at orientere dig i brugen af LIFE's digitale undervisningsplatform og i det digitale element Zoom ind.

LIFE's undervisningsplatform

På LIFE's undervisningsplatform finder du instruktioner og materialer til eleverne. Her finder du også lærerguides til de enkelte aktiviteter, som du skal bruge til din forberedelse. Forløbet er højt stilladseret med alle instruktioner, som eleverne har brug for, samt baggrundsinformationer, skrivefelter, tabeller og grafisk materiale.

Nedenfor kan du se en video, der giver en kort introduktion til LIFE's undervisningsplatform.

Introduktion til LIFE's undervisningsplatform.

Det er væsentligt for dig og eleverne at vide følgende om de noter, som eleverne kan skrive i undervisningsplatformens skrivefelter og tabeller:

Elevens noter gemmes automatisk, og de væsentligste af dem overføres til siden Dine noter.
Eleven kan kan kun se sine egne noter. Hverken du eller de andre elever kan se dem, og de kan ikke deles på undervisningsplatformen. Derfor er det vigtigt, at alle elever i gruppen skriver deres egne noter på undervisningsplatformen.
Eleven kan downloade og gemme siden Dine noter som pdf.

Forløbets lærerguides kan ikke ses af dine elever. De kan kun ses af dig.

Laboratorieforberedelse

I følgende aktiviteter er der laboratorieforberedelse:

Del 2: Fra affald til grundstof
Del 2: Separation af metaller

Du finder materialelister og beskrivelser af, hvordan du forbereder det eksperimentelle arbejde, i linket nedenfor. Beskrivelserne ligger også i den første lærerguide til de to ovenstående aktiviteter.

Laboratorieforberedelse

Digital simulering - Zoom ind

I Minefelt skal eleverne ud over de fysiske eksperimenter også gennemføre eksperimenterne digitalt gennem det digitale element Zoom ind. Du kan med fordel afprøve det digitale element inden undervisningen. Det digitale element bliver brugt i følgende aktiviteter:

Del 2: Fra affald til grundstof
Del 2: Separation af metaller

Modulplaner

Modulplanerne nedenfor giver dig et hurtigt overblik over, hvordan Minefelts tre dele kan fordeles på ca. 4 moduler a 90 minutter. Du kan læse mere om de tre deles indhold i Forløbsoverblik.

Modulplan 1 (del 1)

Modulplan 2+3 (del 2)

Modulplan 4 (del 3)

Materialer

Du vil modtage et LIFE Kit, der indeholder de fleste materialer til forløbet. Materialerne er engangsmaterialer og skal ikke returneres til LIFE. Du kan altid genbooke Minefelt for at få nye materialer.

Bemærk, at der i forløbet er brug for materialer, som ikke indgår i LIFE Kit, og som du selv skal sørge for, at I har på dit gymnasium. Det drejer sig om følgende:

Del 2: Fra affald til grundstof

Fældningsreaktioner

1 bægerglas pr. gruppe
1 stativ pr. gruppe

Del 2: Separation af metaller

Design en separationsmetode

1 bægerglas pr. gruppe
2 stativer pr. gruppe

Separer metaller

2 bægerglas pr. gruppe
1 måleglas (min. 25 mL) pr. gruppe
1 konisk kolbe (100 mL) pr. gruppe
1 stativ pr. gruppe

Du kan se en detaljeret liste over indholdet i LIFE Kit nedenfor.

Materialeliste

Brugerundersøgelse

Når I er færdige med forløbet, modtager du en e-mail med et link til et kort spørgeskema. Vi følger løbende med i, hvordan vores undervisningsforløb fungerer i praksis.

Det er derfor vigtigt, at du besvarer spørgeskemaet – uanset om I har gennemført hele forløbet eller ej – da dine svar indgår i vores arbejde med at justere og forbedre forløbene.

Sikkerhed og håndtering

Sikkerhed og håndtering i aktiviteter

I forløbet bruges materialer, der kræver en særlig håndtering, ligesom der er sikkerhedsforanstaltninger, du skal være opmærksom på. Bemærkninger om sikkerheden er altid detaljeret beskrevet i lærerguides til den enkelte aktivitet. Der er bemærkninger om sikkerheden i forbindelse med følgende af forløbets aktiviteter:

Læs sikkerhedsdatabladene grundigt. Du finder dem ved hjælp af QR-koden til højre.

Affaldsbortskaffelse

Kemikalieaffald fra alle eksperimenterne skal hældes i affaldsdunken med surt uorganisk.

Scan eller klik på QR-koden for at se forløbets sikkerhedsdatablade.

Didaktiske overvejelser

Lærerrollen

I Minefelt arbejder eleverne hovedsagelig selvstændigt i grupper ud fra instruktioner på LIFE's undervisningsplatform samt på arbejdsark. Ved opstart af aktiviteter og klassesamtaler anbefaler vi, at du rammesætter og faciliterer elevernes arbejde ud fra instruktionerne på undervisningsplatformen.

Under elevernes selvstændige eksperimentelle arbejde anbefaler vi, at du indtager en vejledende rolle, hvor du guider eleverne ved at give dem formativ feedback på deres arbejdsproces og resultater. Det er vigtigt, at du lader eleverne udføre undersøgelserne selv, så de kan opnå deres egne erfaringer og drage deres egne faglige konklusioner.

Din rolle og brugen af undervisningsplatformen er beskrevet i den første lærerguide på hver aktivitet. Du kan desuden finde forslag til feedbackspørgsmål, vigtige faglige pointer og forslag til differentiering i lærerguides under de enkelte trin i aktiviteterne.

Elevroller og deltagelsesmuligheder

I Minefelt arbejder eleverne med faste roller i laboratoriet, så alle får en tydelig opgave. Roller understøtter både positiv, gensidig afhængighed og individuel ansvarlighed.

Rollerne roteres undervejs i forløbet, så eleverne får erfaring med forskellige arbejdsformer, fx at håndtere udstyr, lede en proces, dokumentere data eller kvalitetssikre forsøget. Det kan styrke elevernes oplevelse af handlekraft, tilhørsforhold og anerkendelse i gruppearbejdet.

Som lærer kan du med fordel være opmærksom på rollefordelingen og udfordre eleverne til at prøve nye roller. Det kan modvirke, at nogle elever gentagne gange ender i “praktiske” eller “styrende” roller, mens andre får mere perifere opgaver.

Undersøgelsesbaseret naturfagsundervisning (6F)

Minefelt aktiviteter er udviklet med inspiration fra 6F-modellen Møller et al., MONA, 1, 26-44 (2020). 6F er en didaktisk model, som kan anvendes til at planlægge og organisere undersøgelsesbaseret naturfagsundervisning. Med denne tilgang tages der afsæt i elevernes egne forudsætninger og undersøgelser. Det er særlig vigtigt, at du ikke foregriber elevernes egne konklusioner ved at forklare, hvad de kan forvente af svar og observationer.

I det følgende beskrives, hvordan de seks faser optræder i Minefelt:

Forudsætning: Forløbets opstartsaktivitet har til hensigt at afdække elevernes faglige forudsætninger inden forløbet, og opsamlingsøvelser og fællesdialoger i forløbet afdækker elevernes forudsætninger undervejs.
Fang: Forløbet har til hensigt at fange elevernes interesse ved at vise, dem hvor afhængige de selv er af de kritiske grundstoffer, og hvor vigtige disse er for den grønne omstilling. Det er også hensigten at engagere eleverne og vække deres nysgerrighed ved at lade dem selv eksperimentere med fældningsreaktioner - både fysisk og gennem det digitale element Zoom ind.
Forsk: Eleverne skal gennemføre kvalitative undersøgelser af fældningsreaktioner. Eleverne skal både fysisk og digitalt undersøge fældningsreaktioner.
Forklar: I forløbet formulerer eleverne mundtligt og skriftligt mulige forklaringer på deres undersøgelsesresultater. Dette giver eleverne mulighed for at få valideret deres forklaringer, og det giver dig mulighed for at få indsigt i elevernes progression.
Forlæng: I sidste del af forløbet anvender eleverne deres opnåede erfaringer om kritiske grundstoffer, udvinding og genudvinding til at diskutere mulige tiltag for at sikre forsyningen af kritiske grundstoffer.
Feedback: Der indgår muligheder for feedback undervejs i hele forløbet, bl.a. via fælles opsamlinger i klassen. Du kan i aktiviteternes lærerguides finde forslag til formative feedbackspørgsmål, som du kan stille eleverne undervejs i deres undersøgelser.

Læs mere om forløbet

LIFE's samarbejdspartnere

Minefelt er udviklet i samarbejde med Topsoe og Elretur. Begge organisationer har bidraget med faglig ekspertviden, sparring på aktiviteterne.

Topsoe blev grundlagt i 1940 og har siden 1944 produceret katalysatorer. Siden 2012 har Topsoe arbejdet med udvikling og forskning i katodematerialer til lithium-ion og natrium-ion batterier. Materialer som er mindre afhængige af kritiske grundstoffer som lithium, nikkel og cobalt.

Elretur er Danmarks største kollektive ordning for elektronik og har i mere end 20 år sikret, at producentansvaret bliver omsat til effektiv og ansvarlig håndtering af elektronikaffald.

Som non-profit organisation arbejder Elretur for, at flest mulige værdifulde råstoffer bevares i kredsløbet gennem høj kvalitet i både genbrug og genanvendelse. Derfor har Elretur etableret Danmarks første genbrugsanlæg for elektronik – Electronic Reuse and Recycling (ERR). Her kombineres data, teknologi og manuel sortering for at trække brugbart elektronik ud af affaldsstrømmen, reparere det og sende det tilbage på markedet. Det elektronikaffald, der ikke kan genbruges, sendes videre til Elreturs samarbejdspartnere, hvor det skilles ad, så ressourcerne kan genanvendes i nye produkter.