Dette forløb er udarbejdet af Anders Dalhoff Bruhn Jensen, DTU Aqua og Kåre Piil Vestergård, N. Zahles Gymnasieskole.
Forløbet er en del af projektet "Stem for Verdensmålene", der er et samarbejde mellem VerdensKlasse/Mellemfolkeligt Samvirke og DTU Aqua med støtte fra Novo Nordisk Fonden.
Formål
I takt med klimaforandringerne manifesterer sig på tværs af kloden, opdager man forandringer til lands og vands, hvis konsekvenser vi kun er ved at begynde at forstå. Blandt disse forandringer er de ændringerne der sker i de arktiske farvande, hvor noget så essentielt som havets farve ændrer sig i takt med afsmeltningen af is fra landjorden.
Eleverne skal i dette projekt påtage sig en rolle som journalisten, der forsøger at sætte sig ind i denne problemstilling gennem research inden for kemi, og skal derefter formidle den fundne viden gennem et nyhedsindslag. Herved illustreres det for eleverne, hvordan deres kemiske forståelse gør det muligt at forstå centrale udfordringer relateret til klimaforandringerne, samt behovet for handling i relation til FN's verdensmål.
NB: Hvis du som underviser ønsker at inddrage en af forskerne fra videoen i undervisningsmaterialet i din undervisning, vil det, til og med udgangen af 2022, være muligt at booke en online-session til eksempelvis at gå i uddybende dialog med klassen om den forskning, der omtales i materialet. For at høre mere om mulighederne skriv til projektkoordinator Christian Riisager-Simonsen på chrii@aqua.dtu.dk [2]
Relation til FN's Verdensmål for bæredygtighed
Verdensmål 13: Klimaindsats [3]
Verdensmål 14: Livet i havet [4]
Verdensmål 15: Livet på land [5]
Faglige mål kemi A
- anvende fagbegreber, fagsprog, modeller og metoder til at beskrive, analysere og vurdere kemiske problemstillinger
- relatere iagttagelser, modeller og symbolsprog til hinanden ved anvendelse af kemisk fagsprog
- tilrettelægge og gennemføre kvalitativt og kvantitativt eksperimentelt arbejde under hensyntagen til laboratoriesikkerhed
- indsamle, efterbehandle, analysere og vurdere iagttagelser og resultater fra eksperimentelt arbejde
- dokumentere eksperimentelt arbejde mundtligt og skriftligt, herunder sammenknytte teori og eksperimenter
- gennemføre, vurdere og dokumentere beregninger ved behandling af problemstillinger med kemisk indhold
- anvende relevante matematiske modeller, metoder og repræsentationsformer til analyse og vurdering
- anvende digitale værktøjer, herunder fagspecifikke og matematiske, i en konkret faglig sammenhæng
- indsamle, vurdere og anvende kemifaglige tekster og informationer fra forskellige kilder
- formulere sig struktureret såvel mundtligt som skriftligt om kemiske emner og give sammenhængende faglige forklaringer
- demonstrere forståelse af sammenhængen mellem fagets forskellige delområder
- demonstrere viden om fagets identitet og metoder
- 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
Faglige kemi B
- anvende fagbegreber, fagsprog, modeller og metoder til at beskrive, analysere og vurdere kemiske problemstillinger
- relatere iagttagelser, modeller og symbolsprog til hinanden ved anvendelse af kemisk fagsprog
- gennemføre kvalitativt og kvantitativt eksperimentelt arbejde under hensyntagen til laboratoriesikkerhed, herunder tilrettelægge simple kemiske eksperimenter
- indsamle, efterbehandle, analysere og vurdere iagttagelser og resultater fra eksperimentelt arbejde
- dokumentere eksperimentelt arbejde mundtligt og skriftligt, herunder sammenknytte teori og eksperimenter
-gennemføre og vurdere beregninger ved undersøgelser af simple kemiske problemstillinger
- anvende digitale værktøjer, herunder fagspecifikke, i en konkret faglig sammenhæng
- anvende relevante matematiske modeller, metoder og repræsentationsformer i behandling af kemiske problemstillinger
- indsamle, vurdere og anvende kemifaglige tekster og informationer fra forskellige kilder
- formulere sig struktureret såvel mundtligt som skriftligt om kemiske emner og give sammenhængende faglige forklaringer
- demonstrere viden om kemis identitet og metoder
- 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 kemi A
- kemisk fagsprog, herunder navngivning, kemiske formler og reaktionsskemaer
- mængdeberegninger i relation til reaktionsskemaer, herunder med inddragelse af gasser og opløsninger
- organisk kemi: stofkendskab, herunder opbygning, egenskaber, isomeri, og anvendelse for stofklasserne carbonhydrider, alkoholer, aldehyder, ketoner, carboxylsyrer og estere, samt opbygning af og udvalgte relevante egenskaber for stofklassen phenoler
- biokemi: opbygning af og udvalgte relevante egenskaber for makromolekylerne carbohydrater
- organiske reaktionstyper: substitution, addition, elimination, kondensation og hydrolyse
- kvalitative og kvantitative eksperimentelle metoder, herunder separation, vejeanalyse, spektrofotometri, mulighed for chromatografi i form af TLC af vandprøven i eksperimentet.
- kemikaliemærkning og sikkerhedsvurdering ved eksperimentelt arbejde
Supplerende stof kemi A
- organisk kemi: Etherer
Kernestof kemi B
- kemisk fagsprog, herunder navngivning, kemiske formler og reaktionsskemaer
- mængdeberegninger i relation til reaktionsskemaer og opløsninger
- organisk kemi: stofkendskab, herunder opbygning, egenskaber, isomeri, og anvendelse for stofklasserne carbonhydrider, alkoholer, carboxylsyrer og estere, samt opbygning af og udvalgte relevante egenskaber for stofklasserne aldehyder og ketoner
- eksempel på makromolekyler
- organiske reaktionstyper: substitution, addition, elimination, kondensation og hydrolyse
- kvalitative og kvantitative eksperimentelle metoder, herunder separation, vejeanalyse, spektrofotometri og mulighed for chromatografi i form af TLC af vandprøven i eksperimentet
- kemikaliemærkning og sikkerhedsvurdering ved eksperimentelt arbejde
Supplerende stof kemi B
- organisk kemi: Phenoler og etherer
Materiale
Lektionsoversigt/lærervejledning [6] til forløbet
Lektion 1:
Videoen "Organisk fingeraftryk i havet" [7]: Introduktion med ph.d.-studerende, Anders Dalhoff Bruhn Jensen, DTU Aqua
PowerPoint 1: Introduktion til forløbet [8]
Til uddybende læsning kunne denne artikel inddrages: https://e360.yale.edu/features/how-melting-permafrost-is-beginning-to-transform-the-arctic [9]
Lektion 2:
PowerPoint 2: Cellulose og amylose [10]
Lektion 3
PowerPoint 3: Lignin [11]
Forslag til materiale om lignins bionedbrydelighed: https://www.researchgate.net/publication/237165730_Biodegradation_of_lignin [12]
Lektion 4
PowerPoint 4: UV/VIS [13]
Lektion 5:
Forsøgsvejledning: Farvning af vand fra organisk materiale i jord [14]
Forløb
LÆR
Eleverne lærer om:
Eleverne lærer i dette projekt om de biologiske makromolekyler og nogle af deres miljømæssige udfordringer og konsekvenser, når de bliver udledt i verdenshavene.
Projektet tager udgangspunkt i ph.d.-studerende, Anders Dalhoff Bruhn Jensens forskning om sporing og genkendelse af opløst terrestrisk materiale og formørkning af verdenshavene med særligt fokus på Ishavet.
Eleverne skal i deres projekt lære om organiske molekyler og deres farver i det synlige spektrum, og lidt om absorbtionen af lys i UV-området. Der er derfor også fokus på ”lys og farver” og Lambert-Beers lov. Undervisningsforløbet er udformet som et researchprojekt, hvor eleverne skal påtage sig rollen som videnskabsjournalister, og forløbet afsluttes med, at eleverne producerer et nyhedsindslag om deres research.
GØR
Forløbet er opbygget således (download detaljeret lektionsplan her [6])
Lektion 1 (modul 1): Introduktion
- Introduktion af verdensmål 13, 14 og 15.
- Kort opridsning af, hvad vi allerede ved om klimaforandringer. Dette skal bygge ind i, hvordan konsekvenserne af disse forandringer kan skabe nye og uforudsete forandringer, som man ikke altid kender konsekvenserne af.
Vis her, hvordan vand tager farve af at blive blandet med jord og biologisk materiale.
- Målet med projektet præciseres; de skal ”lege” journalister som skal researche.
Materiale:
Videoen "Organisk fingeraftryk i havet" [7]: Introduktion med ph.d.-studerende, Anders Dalhoff Bruhn Jensen, DTU Aqua
PowerPoint 1: Introduktion til forløbet [8]
Til uddybende læsning kunne denne artikel inddrages: https://e360.yale.edu/features/how-melting-permafrost-is-beginning-to-transform-the-arctic [9]
Lektion 2 (modul 2+3): Planters kemiske opbygning
- Kort introduktion til glukose, sukker, stivelse og cellulose. Denne har til formål at hjælpe eleverne til bedre at kunne udføre deres research efterfølgende ved at give dem nogle fagtermer og eksempler.
- Stivelse og celluloses opbygning mikroskopisk og hvordan det ses makroskopisk (byg evt. adskillige glukosemolekyler og sæt dem sammen i α1,4 bindinger eller β1,4 bindinger for på den måde at vise forskellen på stivelse og cellulosepolymeren).
- Det er også muligt at vise en forskel ved at blande stivelsespulver og cellulosepulver med vand i hvert sit bægerglas og opvarme dem, så stivelsen bliver til grød og cellulosen ikke gør.
- Første researchopgave bliver givet til eleverne (se PPT 2: Cellulose og amylose).
Man ville her kunne bruge et eller flere moduler mere på at dykke dybere ned i kostens kemi eller kemien bag levende organismer.
Materiale:
PowerPoint 2: Cellulose og amylose [10]
Lektion 3 (modul 4+5): Lignin
- ’Polymeren der holder cellulosefibrene sammen’ En introduktion til, hvad lignin er.
Denne har til formål at hjælpe eleverne til bedre at kunne udføre deres research efterfølgende ved at give dem nogle fagtermer og eksempler.
- Det er her muligt at perspektivere til ligninmonomeren som smags- og aromastof i eksempelvis trælagret vin, øl og spiritus.
Denne del har til formål at træne kemisk fagsprog, såsom navngivning af organiske molekyler og genkendelse af karakteristiske grupper
- Anden researchopgave gives til eleverne.
Hvis eleverne på dette tidspunkt ikke har lært om karakteristiske gruppe, kan man op til eller i forbindelse med denne lektion bruge nogle timer på at undervise dem i det.
Materiale:
PowerPoint 3: Lignin [11]
Forslag til materiale om lignins bionedbrydelighed: https://www.researchgate.net/publication/237165730_Biodegradation_of_lignin [12]
Lektion 4 (modul 6+7): UV/VIS og Lambert-Beers lov
- Biuret regens i insekter
- Det synlige lys’-spektrum og farvecirklen, ”hvad kender eleverne fra fysikundervisningen?”.
- Absorbans, og Lambert-Beers lov, her også hvordan man laver en standardkurve.
- Organiske molekyler og farve.
- Konjugerede dobbeltbindinger, chromofore og auxochrome grupper.
Jord blandes og rystes med vand i slutningen af den sidste time og stilles til side for at bundfælde.
Materiale:
PowerPoint 4: UV/VIS [13]
Lektion 5 (modul 8+9): Eksperiment
- Eksperimentet skal introducere eleverne til brugen af et UV/VIS-apparat. Derudover skal de bruge Lambert-Beers lov til at bestemme, hvor meget jord farver vand.
- Dette er relevant i forhold til klimaforandringer, da store landmasser vil blive opslugt af havet og på den måde kunne lede til farvning af verdenshavene.
Materiale:
Forsøgsvejledning: Farvning af vand fra organisk materiale i jord [14]
Lektion 6 (modul 9+10): Optagelser og klipning
Eleverne skal planlægge, optage og sammenklippe en video på 5-10 min., som skal fungere som et nyhedsindslag, der formidler, hvad de har arbejdet med i projektet.
Lektion 7 (modul 10+11): Fremvisning af færdige film
Dette produkt kan man sagtens behandle som en afleveringsopgave med elevtid.
DEL
Eleverne skal påtage sig en rolle som journalisten, der forsøget at sætte sig ind i denne problemstilling gennem research, og derefter skal de formidle den fundne viden gennem et nyhedsindslag. Se under lektion 6 og 7.
