Når vand er et problem
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.
Forløbet kan pege op i FN´s Verdensmål nummer 13: 'Klimaindsats, vi skal handle hurtigt for at bekæmpe klimaforandringer og deres konsekvenser'.
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.
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.
Yderligere information:
- Videnskab.dk - Dobbelt så mange oversvømmelser i 2050: København er i farezonen
- Klimatilpasning.dk - Oversvømmelseskort
Videoer der viser oversvømmelser i Danmark (der vises videoklip fra flere danske byer):
EiS-udfordringen
Eleverne skal designe en simpel og billig vandpumpe, der kan flytte vand fra et lavereliggende område til et højereliggende område. 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.
Aktivitetsplan efter engineering-processen
Tip til læreren:
Orientering i delprocesserne
Du kan med fordel orientere dig i vejledningerne til de enkelte delprocesser i et engineering-forløb, ved at klikke på 'Se vejledning' i skemaet nedenfor.
Elevmaterialer
Til eleverne er der tre typer af elevark:
- EiS-udfordring - selve udfordringen beskrevet med baggrund, krav og materialer
- Metodekort - vejledning til en metode, eleverne skal bruge
- Aktivitet - en naturvidenskabelig undersøgelse, der er relevant i forhold til løsningen af deres udfordring
Element af matematik
I aktiviteten ‘Test jeres vandpumpe’ er der et element af matematik, hvor eleverne skal anvende matematik i praksis i forbindelse med test af deres vandpumpe.
Udvidelse af forløbet
Udfordringen ‘Når vand er et problem’ kan udvides med forløbet ‘Akvaponi’, hvor vandpumpen skal benyttes som et element i løsningen af udfordringen ‘Akvaponi’.
Dette forløb er målrettet udskolingen og kan benyttes i forbindelse med det fællesfaglige fokusområde ‘Produktion med bæredygtig udnyttelse af naturgrundlaget’.
Find forløbet her.
Forstå udfordringen Du præsenterer problemstillingen Læs derefter EiS-udfordringen 'Design en vandpumpe’ op for eleverne. Del dem 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’.
EiS-udfordringen: Elevark: Metodekort - | |
Undersøge Giv eleverne en hurtig introduktion til, hvad der kan have betydning for, om en vandpumpe er en god vandpumpe:
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. Vand der kravler opadEleverne ved, hvilken sammenhæng der er mellem lufttryk og vands bevægelser. Eleverne undersøger, hvordan trykket bevirker, at vandstanden i to glas udjævnes.
Elevark: Aktivitet - Vand der kravler opad Lige i hovedetEleverne får erfaringer med overtryk, undertryk og tryksammenhænge ved at eksperimentere med en papirkugle og en plastflaske. Hvad sker der, når de puster til en papirkugle, der ligger i mundingen af en flaske. Og hvad sker der, når de suger?
Elevark: Aktivitet - Lige i hovedet Archimedes’ skrueEleverne indsamler viden om, hvad Archimedes’ skrue er, og hvordan den virker.
| |
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:
Elevark: Metodekort - | |
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’.
| |
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’.
| |
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.
| |
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. Udfordringer til elever, der har brug for ekstra udfordringer
Eleverne kan perspektivere til ‘virkelighedens’ vandpumper - hvor benyttes de, og hvordan ser de ud? Eleverne kan perspektivere til Grundfos, der er en af verdens mest kendte og største producenter af vandpumper.
|
Kompetenceområder og Fælles Mål
- 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.