Transcript Fire hvite stoffer fra kjøkkenet

 Fire hvite stoffer fra kjøkkenet Rapport 1 i Naturfag 1 del 2 2011/12 Magne Svendsen, GLU 5-­‐10NP, Universitetet i Nordland Innholdsfortegnelse
1 Innledning ........................................................................................................................................ 3 2 Teori .................................................................................................................................................. 4 3 Materiell og metode ....................................................................................................................... 5 3.1 Utstyr ....................................................................................................................................................... 5 3.2 Framgangsmåte ..................................................................................................................................... 5 4 Resultater ......................................................................................................................................... 6 5 Drøfting ............................................................................................................................................ 8 5.1 Naturvitenskapelig drøfting ................................................................................................................ 8 5.2 Naturfagdidaktisk drøfting ................................................................................................................. 8 6 Konklusjon .................................................................................................................................... 10 7 Kildeliste ........................................................................................................................................ 11 2 1 Innledning
I siste praksisperiode fikk jeg være med på å planlegge og gjennomføre en naturfagsuke på
praksisskolen sammen med øvingslærer og en lærer til. En av disse dagene var en fagdag med
aktiviteter og forsøk, der elevene jobbet seg gjennom 8 ulike stasjoner gjennom dagen. En av
disse stasjonene kalte vi for ”kjøkkenkjemi”. Denne hadde jeg hovedansvaret for, og forsøket
elevene gjennomførte her var ”fire hvite stoffer fra kjøkkenet”. I dette forsøket skal elevene
gjøres kjent med noen vanlige påvisningsreaksjoner, samt å bruke disse for å kunne finne to
stoffer i en ukjent blanding. Dette forsøket kan kobles inn mot flere av kompetansemålene i
læreplanen. Jeg har valgt å koble dem mot mål fra ”fenomener og stoffer” og ”forskerspiren”.
Fenomener og stoffer:
Etter 7.trinn:
-
gjennomføre forsøk med kjemiske reaksjoner og forklare hva som kjennetegner disse
Etter 10.trinn:
-
undersøke kjemiske egenskaper til noen vanlige stoffer fra hverdagen
-
planlegge og gjennomføre forsøk med påvisningsreaksjoner og analyse av ukjent stoff
Forskerspiren:
Etter 7.trinn:
-
bruke naturfaglig utstyr ved eksperimentelt arbeid og feltarbeid
Etter 10.trinn:
-
skrive logg ved forsøk og feltarbeid og presentere rapporter ved bruk av digitale
hjelpemidler
(Læreplanverket for Kunnskapsløftet 2006)
Aktiviteten er hentet fra kapittel 6 i ”Kjemi for lærere” (Hannisdal & Ringnes 2011). Forsøket
har også blitt gjennomført på samling ved grunnskolelærerutdanningen ved Universitetet i
Nordland. Jeg har ikke tatt bilder av elevene under gjennomføringen av forsøket, og blir å
benytte meg av illustrasjoner og bilder fra internett i denne rapporten.
3 2 Teori
I kjemisk analyse kan vi bruke påvisningsreaksjoner. Påvisningsreaksjoner er en kjemisk
reaksjon som kan brukes til å vise at eller undersøke om vi har et stoff. Vanlige
påvisningsreaksjoner i grunnskolen er påvisning av karbondioksid gjennom blakking av
kalkvann, påvisning av hydrogengass ved å blande den med oksygen og utvikle knallgass
eller påvisning av oksygengass ved å få en glødende treflis til å flamme opp (Hannisdal &
Ringnes 2011).
I dette forsøket skal elevene prøve ut tre forskjellige påvisningsreaksjoner på de fire hvite
stoffene fra kjøkkenet.
Varme: Sukker eller også kalt sukrose er det vi kaller for et disakkarid. Sukrose er en
blanding av glukose og fruktose. Den kjemiske formelen for sukrose er C12H22O11.
Smeltepunktet til sukrose er ikke helt bestemt, men i området 160-186 grader spaltes det og
omdannes til karamell (Store Norske Leksikon).
Jodløsning: En jodløsning brukes i naturfag for å påvise stivelse i mat og plantemateriale.
Hvis vi drypper jodløsning på en overskåret potet vil den bli blåsvart. Det som påvises på
denne måten er amylose. Spiralen som amylosekjeden danner, har et hulrom hvor
jodmolekyler passer akkurat inn i. Da dannes det en sterkt farget forbindelse (Hannisdal &
Ringnes 2011).
Eddik: Et annet navn for natron er natriumhydrogenkarbonat, NaHCO3.
Natriumhydrogenkarbonat består av ett natriumatom (Na), ett hydrogenatom (H), ett
karbonatom (C) og tre oksygenatomer (O). Under reaksjonen med eddik, CH3COOH, dannes
det vann, H2O og karbondioksidgass (CO2) (Forskerfabrikken).
NaHCO3 + CH3COOH à CO2 + H2O
4 3 Materiell og metode
3.1 Utstyr
Du trenger: fire hvite stoffer fra kjøkkenet (sukker, salt, natron, potetmel), en ukjent blanding
av to av disse stoffene, aluminiumsfolie, telys, fyrstikker, jodløsning, eddik 7%, fire små
skåler, teskjeer, dråpetellere og en klesklype.
Fig. 3.1 ”Fire hvite stoffer fra kjøkkenet”. Bildene er hentet fra internett.
Utstyret til dette forsøket er verken kostbart eller vanskelig å skaffe. Alt, foruten jodløsning
som man kan kjøpe på apoteket, finner man i nærmeste matvarebutikk.
3.2 Framgangsmåte
1) Først skulle elevene overføre litt av de fire hvite stoffene til hver sin lille bit
aluminiumsfolie. Disse skulle så varmes opp ved å holde dem i en klesklype over et telys.
Elevene skulle her observere hvilket stoff som smelter og blir brunt.
2) Så skulle elevene overføre litt av de fire hvite stoffene til hver sin skål og tilsette noen
dråper jodløsning ved hjelp av en dråpeteller. Her skulle elevene observere hvilket stoff som
blir blåsort.
3) Elevene gjorde så det samme som i punkt 2, bare denne gangen tilsatte de noen dråper
eddik til hvert av de fire stoffene. Nå skulle de observere hvilket stoff som bruste, og gav oss
en gassdannelse.
Fig. 3.2 Påvisningsreaksjon. Bildet er hentet fra http://www.naturfag.no/forsok/vis.html?tid=691878
5 4) Elevene skulle nå kunne avgjøre hvilket av de fire stoffene som ikke har utmerket seg på
noen spesiell måte i punkt 1-3.
5) Til slutt skulle elevene undersøke ”den ukjente blandingen”, og finne ut hvilke to av de fire
stoffene den bestod av.
Som nevnt i innledningen var dette forsøket på en av stasjonene på fagdagen i naturfagsuken
ved praksisskolen. Elevene ble til denne dagen delt inn i grupper på 10-12 stk. Vi blandet
elever fra mellomtrinnet med hverandre, og ungdomstrinnet med hverandre. Aktiviteten ble
gjennomført på ulike måter alt etter om gruppen bestod av mellomtrinnelever eller
ungdomstrinnelever. Dette i hovedsak på grunn av tidsrammen for dagen. Elevene hadde 30
minutter til rådighet ved denne stasjonen. For mellomtrinnselevene gjennomgikk jeg
påvisningsreaksjonene sammen med dem, slik at de skulle få tid til å gjennomføre analysen av
den ukjente blandingen. Ungdomstrinnelevene er litt mer selvstendige og effektive, slik at de
gjennomføre hele forsøket ut i fra forsøksbeskrivelsen. Under arbeidet jobbet elevene sammen
i grupper på 2-3 stk.
Stoffene vi benytter oss av i dette forsøket er ufarlige, og tilsier ingen spesielle
sikkerhetstiltak. Men elevene ble bedt om å være forsiktige med søl på klær, da spesielt jod
kan være vanskelig å få fjernet.
4 Resultater
Elevene gjennomførte først påvisningsreaksjonen med varme. Her fikk de kun reaksjon med
sukkeret, som smeltet og ble karamellisert. Når de tilsatte noen dråper jodløsning til de hvite
stoffene, fikk alle en tydelig reaksjon med potetmelet, som gav jodløsningen en tydelig
blåsvart farge. Reaksjonen mellom natron og eddik ble også bevist da elevene forsøkte å
dryppe noen dråper eddik over hver av de fire hvite stoffene. De fikk da en brusende reaksjon,
og alle klarte tydelig å se at vi fikk dannet en gass.
Etter disse tre påvisningsreaksjonene fant elevene ut at salt ikke hadde utmerket seg på noen
spesiell måte, og gav ingen reaksjoner med noe av det de hadde prøvd.
Elevene fikk også utlevert skjemaet under, slik at det skulle bli lettere for dem å dokumentere
og huske til rapportskrivingen hva de gjennomførte.
6 Varme Eddik Jod-­‐løsning Sukker Salt Natron Potetmel Ukjent blanding Påvisning Stoffer Fig. 4.1 Skjema for påvisningsreaksjoner (Magne Svendsen 2012)
Elevene fikk nå utlevert den ukjente blandingen av to av disse stoffene. Ved å gjennomføre de
samme påvisningsreaksjonene kunne de nå finne ut av hvilke to stoffer dette var. Dette gikk
veldig bra, og de aller fleste gruppene fant ut av dette. Noen jobbet også så effektivt at det ble
tid til flere blandinger.
For gruppene fra ungdomsskolen hadde vi også en samtale om gassen som ble dannet under
reaksjonen mellom eddik og natron, og hvordan vi kunne påvist at dette var karbondioksid
ved å bruke kalkvann.
7 5 Drøfting
5.1 Naturvitenskapelig drøfting
Resultatene og observasjonene til elevene stemte godt ut i fra teoribakgrunnen for forsøket.
Alle fikk til de ulike påvisningsreaksjonene, og de aller fleste fant også ut av de ukjente
blandingene. Sukker var det eneste stoffet som reagerte med varme, det smeltet og ble
karamellisert. Potetmel, eller stivelse, reagerte med jodløsningen, og fikk en blåsvart farge.
Eddik reagerte med natron, og gav en brusende effekt og gassdannelse av karbondioksid. Salt
utmerket seg ikke på noen av påvisningsreaksjonene.
Enkelte grupper fikk litt andre reaksjoner enn forventet på noen av punktene. Blant annet
passet de ikke på å skifte dråpeteller mellom jodløsning og eddik. Dermed fikk de reaksjon på
natron når de trodde de bare tilsatte jodløsning. Andre varmet opp potetmelet så lenge at det
til slutt ble svidd, og trodde dermed de hadde fått en reaksjon.
Som nevnt i innledningen var dette en stasjon under fagdagen i naturfagsuken ved skolen. Vi
hadde bare 30 minutter til rådighet, og jeg så i ettertid at for noen av elevene ble dette litt for
kort tid.
5.2 Naturfagdidaktisk drøfting
Kjemi handler om teorien bak stoffers oppbygning, egenskaper og reaksjoner. Dessuten
omfatter kjemikunnskap de teknikkene og metodene som brukes i et laboratorium. Det er
nemlig viktig å huske at kjemi ikke bare er et teoretisk fag, men også et praktisk fag. Elevene
møter utvalgte emner fra kjemien i skolens kjemiundervisning. Mye av undervisningstiden må
vi bruke til innlæring av teoristoff, men det holder ikke bare å snakke om stoffene. Elevene
må få muligheten til å oppleve at teorien stemmer med virkeligheten. Derfor kan vi si at
forsøk har sin naturlige plass i kjemiundervisningen. De fleste av stoffene og reaksjonene
elevene leser om i dagens naturfagsbøker er i stor grad aktuelle i dagliglivet. Flesteparten av
dem er ufarlige, og noen kan til og med spises, men noen kan være helseskadelige og/eller
brannfarlige. Ved å lære elevene om egenskapene til stoffer, kan de lære seg hvilke stoffer de
må passe seg for, og hvordan vi kan oppbevare og håndtere dem på en forsvarlig måte.
(Hannisdal & Ringnes 2011).
8 Elevene lærer i kjemiundervisningen om bruk av vanlig kjemiutstyr. Men det er også viktig å
vise dem at vi også kan bruke enkelt dagligdags utstyr i forsøkene. Oppfatningen om at kjemi
bare kan gjennomføres på naturfagrommet med stoffene og det spesielle utstyret vi har der, er
feil og den må vi frigjøre oss fra (Hannisdal & Ringnes).
Forsøket ”fire hvite stoffer fra kjøkkenet” som elevene gjennomførte er et forsøk med en
detaljert fremgangsmåte, og vi kan omtale det som et ”kokebokforsøk”. Et slikt
kokebokforsøk er hensiktsmessig hvis elevene skal trene på behandling av utstyr og stoffer,
observere spesielle reaksjoner og lære spesielle arbeidsteknikker. Men det kan også, som det
var i dette tilfellet, gjøres enda mer spennende ved at stoffene kan fungere som ukjente. Da får
elevene testet sin nyervervede kunnskap til å finne disse. Da kan vi si at vi innfører en slags
detektivoppgave i forsøket (Hannisdal & Ringnes 2011).
Andre typer forsøk kan være interessevekkende forsøk, demonstrasjonsforsøk og utforskende
forsøk i tråd med Forskespiren. Det viktige er at uansett hvilken type elevforsøk man gjør i
kjemiundervisningen er det viktig å huske på at det praktiske arbeidet man gjennomfører må
hensikt og en teoriforankring. Et av de viktigste verktøyene er læreren selv. God planlegging
og god ledelse underveis, har mye å si for læringsutbyttet fra forsøket. Hensikten med
forsøket må gjøres kjent for elevene. Den naturlige tilknytningen mellom teori og praktisk
arbeid er viktig. Et forsøk må også oppsummeres og læringsutbyttet må sikres ved vi som
lærere hjelper elevene å koble sammen det de har observert med teori. Gjør vi ikke dette, blir
ikke forsøket noe mer enn en ”happening” for elevene, og det de vil se på som en avveksling
fra den vanlige undervisningen i skolen (Hannisdal & Ringnes 2011).
Gjennom denne fagdagen i naturfag skulle elevene både ta notater ved de ulike stasjonene og
skrive logg om det de har jobbet med. Elevene i ungdomsskolen skulle i tillegg velge seg ut to
aktiviteter eller forsøk å skrive rapport om i ettertid. I læreplanen er grunnleggende
ferdigheter i alle fag; å kunne uttrykke seg muntlig og skriftlig, lese, regne og bruke digitale
verktøy, integrert i kompetansemålene i læreplanen der de bidrar til utvikling av og er en del
av fagkompetansen. Et av kompetansemålene i læreplanen for naturfag omhandler at elevene
skal kunne benytte digitale verktøy i prosessen med bl.a. registrering, dokumentasjon og
publisering ved forsøk og i feltarbeid (Læreplanverket for Kunnskapsløftet 2006).
9 Praktisk arbeid i naturfag er viktig. Som vi nevnte tidligere holder det ikke bare at elevene
leser om stoffene og reaksjonene, de må også få muligheten til å koble det de leser om opp
mot virkeligheten.
Millar (1999) kommer i van Marion & Strømme (2008) med en definisjon på praktisk arbeid:
Praktisk arbeid er alle de undervisnings- og læringsaktivitetene i naturfagene hvor
eleven på en eller annen måte og i en eller annen fase av aktiviteten observerer eller
på annen måte arbeider praktisk med objekter, materialer eller naturfaglige
fenomener.
Denne definisjonen gir oss altså ingen begrensninger på hvor dette arbeidet blir utført. Det vil
si at det kan skje i et naturfaglaboratorium, i et vanlig klasserom, hjemme eller ute i felten.
Siden definisjonen i stor grad omhandler kognitive prosesser, og først og fremst de praktiske
metodene som er karakteristiske for naturvitenskapens disipliner, snakker den om eleven på
en eller annen måte og i en eller annen fase (van Marion & Strømme 2008).
Det er viktig å huske på at praktisk arbeid alene ikke fører til kunnskap, men kan sees på som
et viktig verktøy for å nå de overordnede målene, skape variert undervisning og skape
motivasjon og interesse for faget. Naturvitenskap bør sees på som både et produkt og en
prosess, hvor produktet blir den kunnskapen som naturvitenskapen frembringer (van Marion
& Strømme 2008).
I kjemi forutsetter mange av kompetansemålene i læreplanen at elevene gjennomfører
praktisk arbeid (Hannisdal & Ringnes 2011).
6 Konklusjon
Dette er en aktivitet som lar elevene bli kjent med vanlige påvisningsreaksjoner fra kjemien.
Den egner seg også godt til gjennomføring langt ned i skolen. Stoffene som elevene jobber
med i dette forsøket, er både lette og anskaffe, økonomiske og helt ufarlige.
Detektivoppgaven med den ukjente blandingen er også med på å gjøre dette til en mer
spennende aktivitet for elevene. Som nevnt tidligere i rapporten er denne aktiviteten også med
på å vise elevene at kjemi ikke bare er noe man gjør i et naturfagsrom eller laboratorium med
10 spesielle og kanskje farlige stoffer. Elevene bør bli kjent med i kjemiundervisningen at kjemi
faktisk er en stor del av dagliglivet deres.
7 Kildeliste
Forskerfabrikken (2007) Veiledning for lærere i undervisningsopplegg om kjemi for 5.-7.trinn. Hentet 2.3.2012 fra http://forskerfabrikken.no/files/forskerdiplom/Kjemi_57_nov07.pdf
Hannisdal, Merete & Ringnes, Vivi (2011) Kjemi for lærere. Gyldendal Akademisk, Oslo.
324 s.
Store Norske Leksikon (udatert) Sukker. Hentet 2.3.2012 fra http://snl.no/sukker
Utdanningsdirektoratet (2006) Læreplanverket for Kunnskapsløftet. Kunnskapsdepartementet,
Oslo, 232 s.
van Marion, Peter & Strømme, Alex (red.) (2008) Biologididaktikk. Høyskoleforlaget,
Kristiansand, 224 s.
11