Henvisning
I dette forsøg kan du undersøge, hvordan trykket bevirker, at vandstanden i to glas udjævnes.
Når vand er et problem
Når vand er et problem
7-10 lektioner
Uddannelsestrin
Har du spørgsmål?
Skriv til astra@astra.dk
ForløbsplanAktiviteter og organisering
Mere om forløbet Centrale pointer, mål og evaluering
Didaktiske valg Didaktiske modeller og ressourcer
ForløbsplanAktiviteter og organisering
Forløbsintroduktion
Mennesket har gennem mange århundreder haft brug for at flytte vand fra et område til et andet. Fx blev Babylons Hængende Haver – et af oldtidens syv underværker – vandet med vand, der blev løftet op ved hjælp af en vandpumpe.
I dag er det stadig yderst relevant at flytte vand fra et område til et andet. I mange lande bruger man stadig vand fra vandløb til at kunstvande afgrøderne på markerne med, og vi bruger vandpumper mange steder i industrien, fx når vand skal bruges til nedkøling af produktionsanlæg, eller når vand skal cirkuleres i fremtidens dambrug i den type produktionsanlæg, vi kalder akvaponi. Akvaponi er et vedvarende madproduktionssystem, som kombinerer en traditionel akvakultur med hydrokultur i et symbiotisk miljø.
Udfordringen
Med inspiration fra Archimedes’ Skrue og aktiviteter om vand og tryk skal eleverne designe en simpel vandpumpe, der kan flytte vand fra et lavere
liggende niveau til et højere liggende niveau. Fx en vandpumpe som kan flytte vand fra et vandløb og op på marken, hvor vandet kan benyttes til vanding af afgrøder. Eller en vandpumpe som kan flytte vand fra en oversvømmet kælder og op til kloakkerne i vejen, hvor det løber tilbage til havet.
Forløbet kan pege op i FN´s Verdensmål nummer 13: ’Klimaindsats, vi skal handle hurtigt for at
bekæmpe klimaforandringer og deres konsekvenser’.
Forstår udfordringen
Du præsenterer udfordringen for eleverne og lader dem orientere sig i baggrundsmaterialet, som kan findes under fanen mere om forløbet.
Del eleverne op i grupper, og del derefter EiS-udfordringen og metodekortet ‘Problemskitse’ ud som ark til grupperne. Grupperne skal med egne ord beskrive, hvad udfordringen går ud på, ved at udfylde metodekortet ‘Problemskitse’.
Undersøge
Giv eleverne en hurtig introduktion til, hvad der kan have betydning for, om en vandpumpe er en god vandpumpe:
- at den kan flytte en pæn portion vand rimeligt hurtigt
- at den ikke er omkostningsfuld
- at den er nem at konstruere
- at pumpen ikke nemt går i stykker (hvis vandet fx er urent og fyldt med gruspartikler)
Eleverne skal derefter via to enkle aktiviteter undersøge, hvilken sammenhæng der er mellem vand og tryk. Bed eleverne om at notere, hvilke pointer der er de vigtigste for hver af de to aktiviteter. Pointerne skal de bringe med over i deres videre arbejde med prototypen af vandpumpen.
Få ideer
Grupperne skal udvikle på deres ideer, forhandle om ideerne og udvælge én ide, de går videre med. Bed grupperne om at brainstorme ud fra den vejledning, de får uddelt. Eleverne skal bringe deres erfaringer og pointer fra delprocessen ‘Undersøg’ med ind i brainstormen og forholde sig til følgende:
- Valg af materialer til pumpen?
- Hvilke enkeltdele skal pumpen bestå af?
- Hvordan skal delene sættes sammen, for at pumpen fungerer?
Konkretisere
Hver gruppe skal gøre sin ide konkret, og de skal visualiserer deres ide ved at tegne en skitse. Uddel metodekortet ‘Læg en plan’ til grupperne, og lad dem arbejde selvstændigt, mens du fungerer som ‘guide’.
De foretager materialevalg og udarbejder en liste med de materialer de vil bruge. Og de lægger en plan for arbejdet, og hvem der gør hvad.
Links & dokumenter
Konstruere
I ‘Konstruere’ skal eleverne både virkeliggøre deres ide og testen prototypen af vandpumpen første gang.
Start med at uddele metodekortet ‘Opgavefordeling’, og overlad til eleverne i hver enkelt gruppe at få styr på, hvem der gør hvad.
Derefter følger hver gruppe den plan, den har lagt i delprocessen ‘konkretisere’, gruppens elever følger deres skitse og konstruerer deres vandpumpe med de udvalgte materialer.
Når gruppen mener, at dens prototype er færdig, tester den pumpen ved brug af aktiviteten: ‘Test af vandpumpe’.
Skriv resultaterne i et skema på tavlen
Gruppernes resultater fra den første test noteres i et skema, som tegnes på tavlen. Lav kolonner til resultater for rådata for testen (hvor meget vand flyttede de på hvilket antal minutter) og en kolonne, hvor rådata er omregnet til de krav, der blev stillet i udfordringen (1 liter på 5 minutter).
Gør endvidere plads til yderligere to kolonner, som udfyldes, efter at grupperne har forbedret deres prototype og testet den anden gang.
- Materialeliste pr. gruppe (står også på elevernes udfordringsark):
- 2 skåle der kan indeholde vand
- 2 pvc-rør af forskellig tykkelse, fx 0,5 mm og 1,0 mm
- 2 klare plastslanger af forskellig tykkelse, hver slange skal være 1 m lang
- Dobbeltklæbende tape
- 4 mursten, bøger eller lign. til at stille den øverste af skålene på
- Vand til at fylde i den nederste af skålene
- Frugtfarve til at farve vandet med
- Papir og blyant til at notere pointer og testresultater
Hvis eleverne er udfordrede på opgaven
Har nogle grupper svært ved at konstruere vandpumpen eller designe testen, kan du uddele denne tegning som inspiration til løsning.
VIGTIGT: Uddel ikke tegningen til at starte med, da erfaringen er, at eleverne så springer den innovative del over og designer en pumpe, der er identisk med den på tegningen.
Forbedre
Her skal grupperne evaluere deres prototyper. Uddel metodekortet ‘Opsamling mellemtrin’, som giver eleverne vejledning i at bruge hinandens viden til at forbedre deres prototyper. De indhenter viden fra de andre grupper, som de bringer tilbage til deres egen gruppe og implementerer i forbedringen af prototypen.
Efter implementering af forbedringer testes prototyperne igen. Grupperne noterer deres resultater i det skema, I tegnede på tavlen under ‘Konstruere’. Ser de den forbedring de regnede med, og hvorfor/hvorfor ikke?
Præsentere løsningen
Uddel metodekortet ‘Engineering poster’. Grupperne udfylder felterne på posteren og benytter posteren i deres præsentation af løsningen. Nogle spørgsmål er lidt svære, så det er vigtigt, at du vejleder eleverne, så de udfylder på det niveau, de er på.
Grupperne præsenterer derefter deres løsning ved en ganske kort pitch – maks. 5 minutter pr. gruppe.
Links & dokumenter
Mere om forløbet Centrale pointer, mål og evaluering
Kompetenceområder, fælles mål og faglige pointer
- Forløbet kommer omkring undersøgelseskompetencen indenfor ‘Teknologi og ressourcer’ samt ‘Vand, luft og vejr’, samt modelleringskompetencen inden for ‘Teknologi og ressourcer’. og ‘Jordklodens forandringer’.
Faglige pointer
- I forløbet får eleverne viden om vand og tryk og sammenhængen mellem disse, viden om nedbør og oversvømmelsers betydning samt viden om en enkel mekanisme som en vandpumpe, herunder særligt Archimedes’ skrue.
- I forløbet undersøger eleverne, hvordan vand og tryk hænger sammen, de designer deres egen mekanisme i form af en vandpumpe, og de udvikler en test, der kan vise pumpens kapacitet.
Oversvømmelser og pumper
Oversvømmelser er naturlige og forekommer, når vand oversvømmer store landområder. Men oversvømmelser kan udgøre store problemer og skade på fx bygninger. Oversvømmelser kan opstå som følge af kraftig regn, hurtig snesmeltning eller storme, der blæser vandet i en bestemt retning. Oversvømmelser opstår sædvanligvis ved, at en flod går over sine bredder, men havet kan i visse tilfælde gøre det samme. I Danmark er det især oversvømmelser fra havet, der er et problem, og her bruger vi pumper til at flytte vandet tilbage til havet, hvor det kom fra.
Didaktiske valg Didaktiske modeller og ressourcer
Forløbet er struktureret efter EDP-modellen
Engineering proces modellen er en særlig måde at opbygge et forløb, så det minder om ingeniørens arbejdsmetode. Eleverne præsenteres for en udfordring og arbejder sig gennem forskellige faser frem til et bud på en løsning.
https://astra.dk/didaktisk_ressource/interaktiv-model/
Kort om forløbet
Mennesket har gennem mange århundreder haft brug for at flytte vand fra et område til et andet. Med inspiration fra Archimedes’ Skrue og aktiviteter om vand og tryk skal eleverne designe en simpel vandpumpe, der kan flytte vand fra et lavere liggende niveau til et højere liggende niveau.
Har du spørgsmål?
Skriv til astra@astra.dk
Aktiviteter i forløbet
Didaktisk ressource
Hent metodekortet, som er et arbejdsark til aktiviteten engineeringposter, der kan bruges under delprocessen præsentere løsingen.
Didaktisk ressource
Problemskitsen støtter eleverne i at uddybe og analysere en udfordring. De får en forståelse for kontekst, målgruppe, og hvilke krav der skal opfyldes.
Didaktisk ressource
Dette metodekort er et arbejdsark til niveau 2 af ‘problemskitse’ under ‘Forstå udfordringen’. Problemskitsen støtter eleverne i at uddybe og analysere udfordringen, der er grundlaget for deres videre arbejde. Eleverne får en forståelse for, hvilken autentisk sammenhæng udfordringen kommer fra, hvem der har det problem, som de skal løse, og hvilke krav der skal opfyldes.
Didaktisk ressource
Hent metodekortet, som indeholder tre arbejdsark til aktiviteten læg en plan der kan bruges under delprocessen konkretisere.
Didaktisk ressource
Hent metodekortet, som er et arbejdsark til aktiviteten opgavefordelingen, der kan bruges under delprocessen konkretisere.
Projekt
Engineering i skolen
Engineering i skolen er et samarbejde mellem Engineer the future, Naturvidenskabernes Hus, VIA University College og Astra. Finasieret af A.P. Møller Fonden, Industriens Fonde, Villum Fonden og Lundbeckfonden.
