- Undervisningsforløb
- >
- Gådefulde verden – halvleder
Gådefulde verden – halvleder
Halvleder
2-4 lektioner
Har du spørgsmål?
Skriv til astra@astra.dk
Forløbsintroduktion
I dette forløb skal eleverne gå på jagt med naturvidenskaben og undersøge nogle af egenskaberne i en halvleder LED-diode nærmere. De skal undersøge, hvorfor det indbyggede 5×5 LED display på micro:bit kan bruges som lyssensoren på micro:bit. Hvilke muligheder og begrænsninger medfører det? Kernen i forløb er, at eleverne skal bruge den indbyggede lyssensor i micro:bit (LED-display) til at måle på lys – både intensitet af lyset samt hvilke farver, lyssensoren virker bedst på.
Med forløbet dykker eleverne ind i en af de mange spændende og gådefulde områder inden for naturvidenskaben: elektricitet. Et område, som især danske H.C. Ørsted lavede en banebrydende opdagelse inden for i 1820, da han viste, at en elektrisk strøm skaber et magnetfelt. Hvis et materiale kan lede en strøm, kalder vi det en elektrisk leder – ellers kalder vi det en elektrisk isolator (Se i den forbindelse forløbet ‘Gådefulde verden – elektrisk leder’). Men der findes også materialer midt i mellem en elektrisk leder og en elektrisk isolator – dem kalder vi halvledere. De er meget gådefulde og yderst vigtige for at f.eks. en computer virker, da f.eks. en transistor i en computer er en halvleder.
Aktiviteter i forløbet
I forløbet foreslås en række aktiviteter, der lægger op til, at I arbejder med halvlederen i micro:bit. Forløbets tidsramme er 2-4 lektioner til undersøgelsen af halvleder, hvor eleverne skal konstruere deres eget undersøgelsesapparat med brug af micro:bit.
Indkøb
For at køre forløbet med de tiltænkte forsøg og resultater er det nødvendigt at indkøbe en eller flere multifarvede LED-pærer (f.eks. fra IKEA eller de dyre fra Philips HUE) eller en eller flere LED-strips fra f.eks. Jem & Fix eller biltema.
Desuden skal der være fjernbetjening til at skifte farve – især mellem de rene RGB-farver. Dette følger typisk med LED strips. Ulempen ved LED-strips kan dog være, at lyskilden er punktformet, hvilket kan løses med opsætning af LED-strips på en væg eller lignende.
LED-farver
Farven på micro:bittens LED-display er rød, hvilket betyder, at det er lys i det røde spektrum, som lyssensoren registrerer. Altså løber der en strøm i lysdioden, når LED-displayet belyses med rødt lys, eller lys der indeholder bølgelængder inden for det røde spektrum.
Alle LED-pærer, fjernsyn, LED-strips mm er opbygget med de tre farver: RGB – Rød, grøn, blå. Spektrum for lysdioder med de tre RGB-farver ser således ud.
Kombinationen af farver
Når de tre farver kombineres korrekt, kan man få alle tænkelige farver ud som resultat.
Hvis man kun tænder for den røde LED i pæren, vil der være stort udslag på lyssensoren, da det røde lys netop er det, som detektoren opfanger.
Tænder man kun for den grønne LED, vil der stadig være et udslag på lyssensoren, da der er overlap mellem kurven for den grønne og den røde LED. Udslaget bør dog være betydeligt mindre end for den rene røde farve.
Tænder man til gengæld kun for den blå LED, bør der ingen (eller tæt på ingen) udslag være på lysmåleren, da der ikke er overlap mellem den røde og den blå LED (se spektrum ovenfor). Sker der alligevel et lille udslag på lyssensoren, kan det skyldes, at pæren f.eks. ikke lyser med rent blåt lys men en lille blanding af de tre farver (RGB).
Bemærk: Nogle gange er lyssensoren på micro:bit lidt ustabil, så der kan forekomme lidt upræcise målinger. Derfor anbefales det, at eleverne laver flere målinger for hver farve, og så enten midler over deres målinger, fjerner de dårlige resultater helt, eller en kombination af de to.
ultra:bit og Naturvidenskabsfestival
Forløbet understøtter temaet ved Naturvidenskabsfestival 2022: Gådefulde verden. Som en del af dette tema kan eleverne også arbejde med forløbet ‘Gådefulde verden – elektrisk leder’, der fungerer som en fin introduktion til dette forløb.
Desuden er forløbet lavet i tæt samarbejde med DR, som har lavet forløb til Naturvidenskabsfestival 2022 – dette kan findes under ultra:bit i forskernes fodspor. Det indeholder forløb såsom I det dybe hav til 4.-6. klasse.
Teknologi i undervisningen
Forløbet giver en god mulighed for sammen med eleverne at blive klogere på, hvordan man inddrage teknologi i undervisningen. Det er en god mulighed for at se, hvordan en teknologi som micro:bit kan bruges til at undersøge ting i natur/teknologi-faget såvel som fysik/kemi-faget
Gode links
Her får du nogle links til lidt ekstra forklaring omkring halvleder og LED samt andre forløb om emnet.
Links & dokumenter
5E-modellen
Forløbet er tænkt gennemført med 5E-modellen i baghovedet.
Følgende stikord kan bruges til opbygning af forløbet i de 5 faser:
- Engagér-fasen:
- Opstart f.eks. forløbet med at spørge til, hvilke materialer, eleverne kender, som er elektrisk ledende, og hvilke materialer som er isolatorer. Findes der mon noget midt imellem de to kategorier? (Ja, halvledere)
- Halvledere er essentielle for meget af teknologien omkring os – LED-pærer, solceller for ikke at nævne vigtige elementer i en PC – transistorer, CPU, RAM mm. Alt sammen er baseret på halvledere. Så man kan sige, at vores samfund ikke ville eksistere, som det gør i dag, hvis det ikke var for halvledere.
- Undersøg-fasen:
- Eleverne designer, koder og udvikler deres eget apparatet til deres målinger af lyslederen i micro:bit, som er baseret på LED-displayets halvledere.
- Forklar-fasen:
- Eleverne reflekterer over deres målinger.
- Udvid og bearbejd-fasen
- Elevernes resultater sammenholdes, og der lægges i nogen grad faglige begreber ind over. Hvad er en halvleder, og hvad består den af?
- Evaluer-fasen
- Forløbet samles op, og pointerne fra elevernes målinger opsummeres.
Deltag i konkurrencen ‘Min Vildeste Ide’
Konkurrencen Min Vildeste Ide er en del af Unge Forskere – Danmarks største naturvidenskabelige talentkonkurrence. I Min Vildeste Ide er konkurrencen, hvor innovation og naturfaglige kompetencer går hånd i hånd – og hvor konkurrenceelementet er et ekstra motiverende krydderi for eleverne i din naturfagsundervisning.
I Min Vildeste Ide skal eleverne finde innovative løsninger på en problemstilling, de selv vælger med afsæt i naturvidenskaben. Eleverne deltager i konkurrencen ved at illustrere deres ide eller opfindelse og indsende den til Unge Forskere. Når I har gennemført forløbet ‘Halvleder’ (og evt. inden da også forløbet ‘Elektrisk leder’), er det oplagt at sende elevernes forskellige fund af elektriske ledende materialer, isolatorer samt målinger af halvledere ind til konkurrencen.
Kort om forløbet
‘Halvleder’ er et forløb, hvor eleverne får et lille indblik i, hvad en halvleder er. Dette gøres ved at bruge den indbyggede lyssensor i micro:bit, som er baseret på de halvledende LED-pærer, der udgør displayet i micro:bit.
Har du spørgsmål?
Skriv til astra@astra.dk
Aktiviteter i forløbet
Projekt
Ultra:bit
Astra har sammen med DR og CFU skabt et univers af gratis undervisningsmateriale til grundskolen, som styrker dig som lærer i at sætte kodning på skoleskemaet. Indsatsen er støttet af Industriens Fond.
