LÆRERVEJLEDNING
Praktiske informationer
Information om besøget
En uge til 14 dage inden besøget bliver du ringet op af en LIFE-underviser, der fortæller dig mere om, hvad du og klassen kan forvente af besøget. Her har du også mulighed for at stille spørgsmål om fx forløbets indhold og din rolle under besøget.
Turbovækst Lab strækker sig over 5 timer, inkl. to pauser på sammenlagt 45 minutter. Forløbet består af:
- en fælles introduktion og undersøgelse
- en laboratoriedel
- en virtual reality-del
- en fælles evaluering
Virtual reality-delen foregår i andre lokaler, fx en idrætssal på skolen eller Kolossalen på LIFE Campus.
Turbovækst Lab foregår enten hos LIFE Labs eller på din skole i LIFE Mobil Lab.
Sikkerhed i Turbovækst Lab
Eleverne må ikke medbringe og indtage mad og drikke i laboratoriet. I LIFE Mobil Labs er der ikke opbevaringskapacitet til elevernes jakker og tasker, og derfor skal de efterlades på skolen.
Din rolle og forberedelse
I et labforløb er det LIFE-underviseren, der varetager undervisningen. Det forventes, at du bidrager aktivt til klasserumsledelsen.
Vi anbefaler, at du inden besøget har gennemlæst indholdet af Turbovækst Lab. Underviserguides på forløbets sider er skrevet til LIFE-underviseren, og dem behøver du ikke læse.
I Turbovækst Lab bliver eleverne delt i to hold. Hvert hold deles i mindre grupper på tre-fire elever. Det er vores erfaring, at det fungerer bedst, hvis disse grupper er lavet af dig på forhånd.
Hvis I får besøg af LIFE Mobil Lab, er det vigtigt, at du sørger for at booke et lokale med god plads, hvor virtual reality-delen kan afholdes.
Eleverne arbejder sammen i grupper af tre, når de løser opgaver i VR.
Introduktion til forløbet
I Turbovækst Lab arbejder eleverne med industriel ammoniakproduktion.
Kort om forløbet
Turbovækst Lab tager udgangspunkt i katalysatorers betydning for produktion af ammoniak, der er hovedingrediensen i kunstgødning. På den måde bygges der videre på det faglige indhold i Turbovækst. Her undersøgte eleverne, hvordan katalysatorer er med til at mindske både energi- og ressourceforbruget i industrien og dermed understøtte en mere bæredygtig produktion.
I løbet af dagen skal eleverne undersøge endoterme og exoterme reaktioner, producere ammoniak i et laboratorie samt løse opgaver på et virtuelt ammoniakanlæg.
Centrale faglige pointer
I Turbovækst Lab arbejder eleverne med følgende faglige pointer:
- Enhver kemisk reaktion er enten endoterm eller exoterm.
- Reaktionen N2 + 3H2 → 2NH3 er exoterm.
- En katalysator får en reaktion til at gå hurtigere uden selv at blive forbrugt.
- En katalysator gør, at en reaktion skal bruge mindre energi for at gå i gang.
- Temperaturen har stor betydning for, om nitrogen og hydrogen reagerer og danner ammoniak.
- Produktion af ammoniak er ekstremt energikrævende.
- Ved at justere på tryk, temperatur og blandingsforholdet mellem N2 og H2 kan man styre, hvor bæredygtig produktionen er.
Fagord
Eleverne arbejder med følgende fagord i forløbet:
- Ammoniak (NH3 )
- Nitrogen (N2 )
- Hydrogen (H2 )
- Katalysatorer
- Reaktionsligning
- Ammoniakreaktor
- Exoterm
- Endoterm
Forløbets mål
Nedenfor kan du se en grafisk oversigt over, hvilke Fælles Mål forløbets overordnede læringsmål relaterer sig til.
Fælles Mål for fysik/kemi
Alle undervisningsforløb fra LIFE tager udgangspunkt i FN's verdensmål. I Turbovækst Lab arbejdes der med:
- FN's verdensmål #2: "Stop sult, opnå fødevaresikkerhed og forbedret ernæring samt fremme bæredygtigt landbrug."
- FN's verdensmål #12: "Ansvarligt forbrug og produktion. Sikre bæredygtigt forbrug og produktionsformer."
I Turbovækst Lab undersøger eleverne ammoniakproduktion ved hjælp af forskellige modeller.
Naturfaglige kompetencer
Herunder kan du læse mere om, hvordan eleverne særlig arbejder med undersøgelses- og modelleringskompetencen i Turbovækst Lab.
Undersøgelseskompetencen
I Turbovækst Lab arbejder eleverne på forskellig vis med undersøgelseskompetencen:
- I aktiviteten Endoterm eller exoterm? arbejder eleverne med undersøgelseskompetencen, når de observerer en endoterm eller en exoterm reaktion for at finde ud af, hvad der kendetegner de to reaktioner.
- I laboratoriedelen er der fokus på, at eleverne selv skal designe et eksperiment om ammoniakproduktion, hvor de udvælger en variabel, formulerer en hypotese og afprøver denne.
- I VR-delen undersøger eleverne processerne på et virtuelt ammoniakanlæg. Her skal de prøve sig frem og lave mindre eksperimenter i form af situationer på anlægget, hvor de ud fra egne hypoteser skal træffe valg, som de umiddelbart herefter oplever konsekvenserne af.
Modelleringskompetencen
Gennem forløbet undersøger og anvender eleverne forskellige typer af modeller. Modellerne konkretiserer det abstrakte indhold og styrker elevernes oplevelse af at arbejde med en autentisk problemstilling.
I forløbet arbejder eleverne bl.a. med følgende modeller:
- Reaktionsligningen for produktionen af ammoniak er et eksempel på en symbolsk model, som eleverne i forløbet repeterer og anvender.
- I laboratoriet fungerer opstillingen i Ammoniakeksperiment som en konkret model af en ammoniakreaktor, og eleverne møder også en illustrationsmodel af denne.
- I det Virtuelle ammoniakanlæg bevæger eleverne sig rundt i en interaktiv model af et industrielt anlæg, hvor de træffer egne valg og udfører opgaver på samme måde som en operatør på et virkeligt anlæg.
Samarbejde
Et gennemgående element i Turbovækst Lab er elevernes samarbejde. I laboratoriedelen skal eleverne samarbejde om hypotesedannelse og undersøgelsesdesign. VR-aktiviteten er tilrettelagt på en måde, der nødvendiggør et tæt samarbejde og præcis kommunikation i gruppen, for at de kan lykkes med deres opgaver. Samtidig er flere af opgaverne konstrueret således, at eleverne skal justere forskellige steder på anlægget på samme tid, hvilket også stiller krav til deres samarbejdsevner.
Turbovækst til 10. klasse
Turbovækst Lab er udviklet til 9. klasse. Turbovækst Lab kan også anvendes til fysik/kemi i 10. klasse. Alle punkter i lærervejledningen ovenfor er stadig gældende.
Du bør være særlig opmærksom på Fælles Mål for fysik/kemi i 10. klasse. Labforløbets overordnede læringsmål peger særlig ind i færdigheds- og vidensområdet "Produktion og teknologi" for fysik/kemi i 10. klasse. Derudover er forløbet også relevant for undersøgelses- og modelleringskompetencen for fysik/kemi i 10. klasse.
LIFE's samarbejdspartnere
Topsoe blev grundlagt i 1940 og har siden 1944 produceret katalysatorer. Katalysatorerne bruges bl.a. til fremstilling af ammoniak og svovlsyre til kunstgødning, til produktion af diesel og benzin samt til fremstilling af biobrændsler og bioplast.
Katalysatorer er med til at mindske både energi- og ressourceforbruget i industrien. På den måde understøtter katalysatorer en mere bæredygtig produktion.
Ammoniak er et vigtigt produkt, som produceres ved hjælp af en katalysator. Ammoniakkatalysatoren har været kendt siden 1909. Ammoniak er det kemiske stof, der produceres næstmest af i verden (175 mio. tons hvert år). Omkring halvdelen af verdens ammoniak produceres ved hjælp af teknologiske løsninger fra Topsoe. Uden ammoniak til brug i kunstgødning ville vi mangle mad til en tredjedel af verdens befolkning.
Ammoniakkatalysatoren, som følger med i LIFE Kit, er samme katalysator, som bruges på ammoniakanlæg i hele verden.
I "Ammoniakeksperiment" arbejder eleverne med denne model af en ammoniakreaktor.
Vejledning til LIFE-underviserne
Telefonsamtale med læreren
To uger inden besøget skal du have kontaktet læreren for at planlægge besøget nærmere. Du skal spørge ind til og gennemgå følgende:
- Hvilke dele af Turbovækst har klassen gennemført? (hvis det er relevant for labforløbet)
- Tidsplan for dagen
- Forventningsafstemning med læreren ift. det pædagogiske ansvar og særlige opmærksomheder på klassen
- Informer om, at klassen skal inddeles i to hold, og at de enkelte hold skal inddeles i maks. fire grupper.
- Har læreren booket lokale(r) på skolen til virtual reality-delen og sørget for, at lokalerne er ryddet, når vi ankommer?
- Opmærksomhed på epilepsi.
Generelt om forberedelse
Herunder kan du se, hvad du skal forberede til de enkelte aktiviteter i forløbet.
- Læg blyanter, billeder, ord og baggrund til begrebskort frem til grupperne.
- Klargør to borde på hver side af lokalet. På hvert bord skal der stå materialer til begge eksperimenter.
Virtuelt ammoniakanlæg:
Der er en del forberedelse forbundet med gennemførelsen af VR-aktiviteten.
Der er en del forberedelse forbundet med gennemførelsen af VR-aktiviteten.
- Læg følgende ud til hver grupper:
- 1 iPad
- 1 puslespil
- 1 kontrolrumsguide
- 2 Oculus Quest-VR-Briller med 2 controllere
- Find informationer i nedenstående down-menuer for at klargøre VR og løse tekniske problemer:
Klargøring af VR
Praktisk setup
- VR foregår typisk i to standardlokaler eller et større lokale, fx en sal eller musiklokale. Det tager tid at sætte op, så du skal have adgang til lokalerne, en halv time før undervisningen starter.
- Der skal bruges to områder på mindst to gange to meter per gruppe – og gerne mere. Det er tidskrævende at flytte borde og stole. Hvis læreren, der lukker dig ind, kan bede et par elever om hjælp, vil det være tidsbesparende.
- Tag et billede af bordopstillingen i klassen, så klassen kan efterlades på samme måde, som du modtog den.
- I skolens lokaler skal du:
- sætte kegler på gulvet, der indikerer spilområder for hver brille.
- oprette tilsvarende virtuel spilzone for hver VR-brille.
- starte appen "Ammoniak" på hver brille.
- starte appen "Ammoniak" på hver iPad.
- indstille iPad-appen til forenklet adgang.
Fysisk markering i lokalet
- Der skal være et frit spilområde på gulvet på minimum to gange to meter uden fysiske forhindringer. Området må meget gerne være større – jo større des bedre – og behøver ikke være kvadratisk. Udnyt al fri gulvplads.
- Spilområdet markeres med kegler, så eleverne kan se områdets afgrænsning.
Virtuelt spilområde i VR
- Når man tænder Oculus Quest et sted, hvor den ikke har været brugt før, vil dens kameraer være tændt, så du kan se, hvor du er, og den vil bede om at få lavet et spilområde, en såkaldt "guardian".
- Brillerne gætter på, hvor gulvet er, og viser det med krydser. Hvis den ikke har ramt helt rigtigt, skal du definere gulvniveauet ved at røre gulvet med dine controllere.
- Herefter skal du "spraymale" spilområdet på gulvet – hold det inden for det område, du lige har markeret med kegler, gerne med fem centimeters margen.
- Når du er tilfreds med området, trykker du "Godkend" og vil nu blive omsluttet af en virtuel dagligstue.
- Stil dig nu midt i området med ansigtet vendt mod kontrolrummet, og hold Oculus-knappen (den let sænkede knap med et O på) inde i tre sekunder.
- Spilområdet er nu defineret og centreret og brillerne er knyttet til dette specifikke område.
Start applikationer
VR
- I dagligstuen skal du på den nederste rektangulære menu trykke på ikonet med tre gange tre små prikker.
- Der dukker nu endnu en menu op foran dig. På denne vil du med det samme kunne se spillet "Ammoniak". Hvis du ikke ser spillet, skal du i menuens øverste højre hjørne trykke på dropdownen og vælge "Ukendte kilder", hvorefter du vil kunne starte "Ammoniak".
- Brillen vil loade i nogle sekunder, og herefter vil du befinde dig foran otte røde knapper i et hvidt rum med en lille hvid model af et ammoniakanlæg. Dette er spillets lobby. Brillen er nu klar til eleverne.
- Læg brillerne, så det er åbenlyst, hvilket fysisk område de hører til. Når eleverne stiller sig og tager brillerne på, vil de starte i lobbyen og skal således ikke forholde sig til dagligstuen og Oculus' navigation.
iPad
- Start appen "Ammoniak", der har et LIFE-ikon.
- Du vil se to knapper: "Start nyt spil" og "Genoptag tidligere spil". Nu er iPad'en klar til brug.
- For at sikre iPad'en mod misbrug skal du nu indstille den til forenklet adgang ved at trykke på homeknappen tre gange. Hvis iPad'en ikke er indstillet til forenklet adgang, gøres det nemt ved at trykke på "Indstillinger", "Tilgængelighed" og "Forenklet adgang" (nede i bunden). Sæt koden til "123456", og ved "Lås skærm automatisk" vælger du "Aldrig".
Opladning i pausen
- I pausen mellem de to omgange af aktiviteten er det en god idé at sætte VR-brillerne til opladning, fordi batteritiden kun rækker til lidt mere end to runder af aktiviteten.
Løsninger på tekniske problemer i VR
Kontrolrummet kan ikke se VR-eleverne
Kontrolrummet kan ikke se VR-eleverne, selvom VR-eleverne er kommet hen til parkeringspladsen ved anlægget.
- Løsning 1:
VR-eleverne kan have trykket på en forkert rød knap i lobbyen. Bed VR-eleverne om at kigge på det lille skur til venstre for porten med de to håndtag. På skuret står navnet på det spil, eleven er kommet ind i, fx "Alfa" eller "Beta". Spil-id'et skal matche det, der står i kontrolrummet. Hvis en elev er kommet ind i et forkert spil, skal han eller hun kigge ind gennem vinduet på skuret. Under vinduet er der en hemmelig rød knap, der kan sende eleven tilbage til lobbyen.
- Løsning 2:
Tjek, at både VR-briller og iPad er forbundet til internettet.
VR-brillen kan ikke finde spilområdet
VR-brillen kan ikke finde spilområdet, og kameraerne er tændt, når eleven tager brillen på.
- Løsning:
Bed eleven om at gå ind i midten af spilområdet. Virker det ikke, skal spilområdet tegnes på ny (se under "Din forberedelse").
VR-eleven er i dagligstuen(lobby)
VR-eleven er i dagligstuen. Dette kan ske, hvis eleven kommer til at trykke på Oculus-knappen på højre controller.
- Løsning:
Tryk en gang til på Oculus-knappen på højre controller. Det kan føre eleven tilbage. Ellers skal eleven pege på ikonet med de tre gange tre prikker i den nederste menu og trykke på trigger-knappen ved pegefingeren og herefter vælge "Ammoniak". Eleverne vil her være inde i Quests operativsystem med en navigation, de ikke er bekendt med. Derfor kan det ofte være nødvendigt at overtage brillen og starte "Ammoniak"-appen på ny for dem.
Manglende spil-id ved de røde knapper
VR-eleven kan ikke se kontrolrummets spil-id ved de røde knapper.
- Løsning:
Tryk på den røde hjelm til højre for de røde knapper. Der kommer nu en grå væg frem bag eleven med samtlige spil, der er i gang. Tryk på det relevante spil-id.
Lost tracking
VR-brillen giver fejlmeddelelse om mistet sporing ("Lost tracking"). Dette er nok det mest problematiske tekniske problem. Det kan ske, at VR-brillen ikke kan genkende rummet og derfor ikke fungerer. Det kan ske, hvis der er kommet fedtede fingre på kameraerne.
- Løsning 1:
Brug mikrofiberkluden til at rengøre de fire kameraer.
- Løsning 2:
Spilleren placerer sig i spilområdet og kigger i alle retninger.
- Løsning 3:
Tryk kort på tænd/sluk-knappen på siden af brillen to gange.
- Løsning 4:
Hvis det ikke virker, så genstart VR-brillen ved at holde tænd/sluk-knappen inde i ti sekunder. Brillen er et minut om at genstarte, og herefter skal spilområdet igen laves – hvis brillen nu har genetableret sporingen. I den situation er det bedst at give eleven en af reservebrillerne.
VR-eleven klager over, at billedet er sløret
- Løsning:
VR vil altid være lidt uldent. Det kan ofte hjælpe at give brillen et tryk ind mod elevens hoved eller at stramme stropperne. På undersiden af brillen modsat volumenknappen er der en skyder, der også kan hjælpe med at få billedet til at stå klarere.
Der er en gennemsigtig eller hvid operatør
- Løsning:
Der er kommet en ekstra spiller fra en anden gruppe ind i spillet. Første spiller, der kommer ind, er blå, nummer to er rød. Ekstra spillere har ingen farve. Find ud af, hvem der ikke er i det rigtige rum, ved at få VR-eleverne til at se på spil-id'et på skuret (se under løsningen på det første problem ovenfor, hvordan man kommer tilbage i lobbyen).
Appen crasher, eller iPad'en fryser
- Løsning 1:
Luk appen ved at dobbeltklikke på home-knappen og swipe ikonet opad – du skal muligvis først trippelklikke på homeknappen for at deaktivere forenklet adgang og trykke koden "123456".
- Løsning 2:
Start "Ammoniak"-appen igen, og tryk på "Genoptag tidligere spil", hvor alle aktive spil vises.
"Force end scene", Activate all teleport points" og "Disconnect"
Der er behov for, at en gruppe skal videre i spillet ved at afslutte en del, at gruppen skal kunne bevæge sig alle steder på anlægget, eller at kontrolrummet skal frakobles et igangværende spil.
- Løsning:
I spillet er der en hemmelig administrationsmenu, som aktiveres ved at trykke 11 gange på LIFE-ikonet/timeren i kontrolrummet. I menuen har man følgende muligheder:
- "Force end scene". Afslutter igangværende del (du skal vente på, at Anna taler færdig).
- "Activate all teleport points". Giver VR-spillerne mulighed for at navigere frit i spillet.
- "Disconnect". Kontrolrummet frakobles det igangværende spil.
- Tjek, at kvartsrør er fyldte. Hvis katalysatorerne er blevet grålige, skal de skiftes. Kvartsrør skal være pakket med 30-35 g ammoniakkatalysatorer og glasuld. Dette skal gøres under udsug i stinkskab.
- Tjek, at der er kvartsrør med forskellige mængder af katalysatorer (hhv. 0 g, 10 g og 60 g) til de grupper, der arbejder med katalysatorer som variabel.
- Tjek, at der er gas i hhv. nitrogen- og hydrogenflaskerne. Der skal altid være en fyldt backup-trykflaske med hhv. nitrogen og hydrogen i Mobil Lab og på Campus/Hub.
- Forbered 8 gasposer med gasblanding: 1 del nitrogen til 3 dele hydrogen.
- Sæt materialerne til aktiviteterne frem.
- Sæt iPads i beskyttelsescover, og tjek, at de er opladet. Fordel en iPad til hver gruppe på elevbordene.
Sådan ser det virtuelle ammoniakanlæg ud.
Du kan se forløbets samlede materialeliste her:
Materialer
- 1 ark begrebskort pr. gruppe
- 1 sæt fagord til begrebskort pr. gruppe
- 1 sæt billeder til begrebskort pr. gruppe
- 1 kuglepen pr. gruppe
- 1 par sikkerhedsbriller pr. elev
- 2 koniske kolber, 100 ml, pr. gruppe
- 1 sprittusch pr. gruppe
- 1 måleglas, 50 ml, pr. gruppe
- 150 ml lunkent vand, ca 27 grader, pr. klasse
- 10 5 ml måleskeer pr. klasse
- 20 g citronsyre (fast stof) pr. klasse
- 150 ml citronsyre 1M pr. klasse
- 20 g natriumcarbonat pr. klasse
- 1 par engangshandsker pr. elev
- 2 250 ml bægerglas pr. klasse
- 1 "endoterm reaktion" og "exoterm reaktion" skilt pr. klasse
- 1 "syre" og "base" skilt pr. klasse
- 2 1000 ml bægerglas til surt og basisk uorganisk affald pr. klasse
- 1 par sikkerhedsbriller pr. elev
- 1 kvartsrør med katalysatorer pr. gruppe
- 2-3 urinposer uden gas pr. gruppe
- 2-3 urinposer med gasblanding pr. gruppe
- 1 stativ pr. gruppe
- 1 klemme pr. gruppe
- 1 muffe pr. gruppe
- 1 bunsenbrænder pr. gruppe
- 1 slange á 10 cm pr. gruppe
- 1 pakke pH-indikatorpapir pr. gruppe
- 2 slangesamlere pr. gruppe
- 1 strømningsindikator pr. gruppe
- Demineraliseret vand
- 1 infrarød varmemåler pr. gruppe
- 1 par varmeisolerende handsker pr. gruppe
- 7 molekylebyggesæt pr. klasse
- 1 metalbakke til varme kvartsrør med katalysatorer
- 1 iPad pr. gruppe
- 2 par Oculus Quest-VR-briller med controllere pr. gruppe
- 2 ekstra par Oculus Quest-VR-briller med controllere pr. klasse
- 1 opbevarings- og opladerkasse til ti par Oculus Quest-sæt pr. klasse
- 10 ekstra AA-batterier til controllere pr. klasse
- 50 kegler pr. klasse
- 1 router pr. klasse
- 1 accesspoint pr. klasse(kun Mobil Lab)
- 1 brillerens pr. klasse
- 1 mikrofiberklud pr. klasse
Scan eller klik på QR koden for at se forløbets sikkerhedsdatablade.
Sikkerhed og håndtering
Der er bemærkninger omkring sikkerheden i følgende af forløbets aktiviteter:
Læs altid sikkerhedsdatabladene grundigt, inden du starter forløbet. Du finder dem ved hjælp af QR-koden.
Vær særligt opmærksom på følgende:
- Eleverne må ikke selv påfylde gas direkte fra trykflaskerne. Der skal være en LIFE-underviser, der assisterer dem.
- Der skal altid først tappes nitrogen, så der ikke dannes eksplosiv atmosfære.
- Såfremt undervisningen foregår i Mobil Lab, skal tapning af gas fra trykflasker altid foregå uden for lastbilen.
- Kvartsrørene med katalysator bliver meget varme, og derfor skal eleverne bruge handsker, når de håndteres.
- Katalysatorer må ikke håndteres uden handsker, og arbejdet med at fylde kvartsrørene med glasuld og katalysatorer skal foregå i et stinkskab (ikke LAF-bænk).
Underviserplan
Du finder underviserplanen her:
