Elevhæftet »nano – hvad er det?« er et undervisningsmateriale, der handler om nanoteknologi fortalt på en måde, der egner sig til undervisningen i folkeskolens ældste klasser samt til undervisningen i de gymnasiale uddannelser.

Hæftets indhold bevæger sig inden for tre områder: bag om nanoteknologien, nanoteknologien i brug og tilsidst nanoteknologi og etik, herunder eventuelle risici ved anvendelse af nanoteknologi. Hæftet er bygget op omkring 10 faglige opslag, der alle suppleres af billeder, internethen visninger og ’Vidste du’-bokse.

– biologi, fysik/kemi, matematik og samfundsfag

I artiklerne Når voksne leger med byggekloder og Sådan snyder man kroppens forsvar er den biologiske vinkel på nanoteknologien helt central. I Formål for faget hedder det blandt andet: (…) sundhed med vægt på forståelsen af grundlæggende biologiske begreber, biologiske sammenhænge og på vigtige anvendelser af biologi. De to førnævnte artikler omhandler netop sundhedsbegreber, grundlæggende biologiske begreber (eksempelvis DNA) samt vigtige anvendelser af biologisk viden i form af medicinsk behandling set i nanoperspektiv.

Fra Formål for faget:

• eleverne tilegner sig viden om organismer, natur, miljø og sundhed med vægt på forståelsen af grundlæggende biologiske begreber, biologiske sammenhænge og på vigtige anvendelser af biologi
• (…) hvordan biologi – og biologisk forskning – i samspil med de andre naturfag bidrager til vores forståelse af verden
• eleverne erkender, at naturvidenskab og teknologi er en del af vores kultur og verdensbillede

Fra Slutmål: ... at eleverne har tilegnet sig kundskaber og færdigheder, der sætter dem i stand til at:

• redegøre for grundlæggende forhold i arvelighed (…)
• beskrive og forklare væsentlige kropsfunktioner
• kende forskellige faktorer, der påvirker menneskets sundhed
• læse, forstå og vurdere informationer i faglige tekster

I fysik/kemi skal eleverne tilegne sig viden om fysiske og kemiske forhold i naturen. De skal erkende, at naturvidenskab og teknologi er en del af vores natur og verdensbillede. Den vinkel er ikke til at komme udenom, når man læser dette hæftes artikler. Artiklen om scanning-tunnel-mikroskopet på side 8-9 i magasinet er et glimrende eksempel herpå – et eksempel på, hvordan ny teknologi og nye erkendelser går hånd i hånd.

Videnskab o g teknologi som en naturlig del af vores kultur, fremstår således helt centralt og uundgåeligt – om end som noget, som vi hele tiden kan diskutere og forholde os kritisk til.

Fra Formål for faget:

• at eleverne tilegner sig viden om vigtige fysiske og kemiske forhold i naturen og teknikken med vægt på forståelse af grundlæggende fysiske og kemiske begreber og sammenhænge
• (…) viden om anvendelser af fysik og kemi
• (…) give eleverne fortrolighed (…) og indblik i, hvordan fysik og kemi – og forskning i fagene – i samspil med de øvrige naturfag bidrager til vores forståelse af verden

Fra Slutmål: ... at eleverne har tilegnet sig kundskaber og færdigheder, der sætter dem i stand til at:

• beskrive hverdagslivets teknik og dens betydning for den enkelte og samfundet
• kende til vigtige stoffer og materialer og deres egenskaber
• kende til forskning, der har udvidet vores erkendelse
• beskrive og forklare eksempler på fremstilling af produkter samt vurdere produktionsprocessers belastning af miljøet

I det naturvidenskabelige arbejde trækker vi næsten hele tiden på matematikken. Vi bruger matematikkens notation, matematikkens logik og specifikke matematiske kundskaber. Det vil derfor være helt naturligt at inddrage matematikken i arbejdet med nanoteknologien. Enten som et fag, der stiller værktøjer og tankegange til rådighed, eller som et fag, der beregner og diskuterer konsekvensen af dette og hint. I artiklen Har du læst det, der står med småt på side 2 og Dine fingernegle vokser 1 nanometer i sekundet på side 4-5 i magasinet er matematikken helt eksplicit.

Fra Formål for faget:

• Undervisningen skal medvirke til, at eleverne oplever og erkender matematikkens rolle i en kulturel og samfundsmæssig sammenhæng, og at eleverne kan forholde sig vurderende til matematikkens anvendelse med henblik på at tage ansvar og øve indflydelse i et demokratisk fællesskab.

Fra Slutmål: ... at eleverne har tilegnet sig kundskaber og færdigheder, der sætter dem i stand til at:

• udtænke og gennemføre egne ræsonnementer til begrundelse af matematiske påstande og følge og vurdere andres matematiske ræsonnementer (ræsonnementskompetence)
• bestemme størrelser ved måling og beregning og sammenligne dem både absolut og relativt
• matematisere problemstillinger fra dagligdag, samfundsliv og natur og tolke matematiske modellers beskrivelse af virkeligheden
• erkende matematikkens muligheder og begrænsninger ved beskrivelse af virkeligheden

 

Emnet nanoteknologi passer overordnet godt med Formålet for faget. Specifikt er den samfundsfaglige vinkel i materialet centreret inden for området Økonomi. Produktion, arbejde og forbrug. I et samfund som det danske er det hele tiden en aktuel debat, hvordan vi bevarer velfærden. Politikerne bliver til stadighed tydeligere omkring, at vi må vælge … eller hvad vi med et pænere ord kalder ’prioritere’. Gennem forskning kan vi måske finde løsninger, der på en ikke dyrere måde kan løse nogle problematikker mere effektivt. Altså så vi i sidste ende ikke skal vælge, men kan få både og. En indgang til en sådan debat kunne være artiklerne Smarte biler med nanoteknologi og Solens energi i stikkontakten på side 12-13 og 14-15 i magasinet.

Fra Formål for faget:

• eleverne udvikler kompetencer, kritisk sans og et personligt tilegnet værdigrundlag (…)
• (…) der gør det muligt for dem, at deltage kvalificeret og engageret i samfundsudviklingen
• eleverne forstår sig selv og andre som en del af samfundet, som de både påvirker og påvirkes af (…)

Fra Slutmål: ... at eleverne har tilegnet sig kundskaber og færdigheder, der sætter dem i stand til at:

• redegøre for hovedtræk i udviklingen i dansk erhvervs- og produktionsstruktur, herunder centrale aktører på arbejdsmarkedet og deres interesser
• redegøre for bæredygtig udvikling set i lyset af økonomisk vækst og miljø
• reflektere over den økonomiske udviklings betydning for naturgrundlaget
• indgå sagligt i en demokratisk debat om samfundsmæssige problemstillinger og løsningsmuligheder

 

Nærværende hæfte kan anvendes på mange måder; artiklerne kan læses som i et udpluk, de kan læse fra ende til anden, eller de kan igangsætte, supplere eller perspektivere den daglige undervisning.

Idéer til brug af hæftet:

• Eleverne kan fremlægge artiklerne for klassen.
• Eleverne kan med udgangspunkt i en artikel lave paneldiskussion med ordstyrer, en der taler for indholdet, og en der problematiserer.
• Eleverne kan bruge artiklerne i forbindelse med projektopgaven.
• Eleverne kan sætte artiklerne i historisk perspektiv – fx artiklen om medicin. Hvordan var verden på dette område for 500 år siden, for 100 år siden, for 10 år siden, i dag og om 50 år?
• Eleverne kan sætte artiklerne i et samfundsmæssigt perspektiv – hvis vi som samfund bruger penge på denne forskning, er der så andet, vi ikke skal bruge penge på. Klassiske prioriteringsspørgsmål. Eller hvis vi investerer nu – sparer vi så i fremtiden?
• Eleverne kan finde opfinderne bag … Hvem var Faraday, Madame Curie osv.?
• En kombination af ovenstående.

 

 

Her følger tre forslag til mere dybtgående arbejde med magasinet. To selvstændige forløb, der egner sig til undervisningen i biologi og fysik/kemi, og et forløb, der er egnet til tværfagligt arbejde.

DNA (tanker om et biologiforløb)

Relaterer særligt til artiklen om DNA , Når voksne leger med byggeklodser, på side 18-19 i magasinet. Det faglige omdrejningspunkt er DNA og forståelsen af, hvad det er, betydningen af DNA, betydningen af vores kendskab til DNA samt DNA i et nanoperspektiv.

Man kan begynde med at isolere DNA fra løg og b etragte dette i et mikroskop. De fleste biologibøger i folkeskolen har forsøgsbeskrivelser til netop dette forsøg, da det er meget eksemplarisk.

Til forsøget skal bruges:

• Alkohol 96 %
• Blender
• Bægerglas
• Destilleret vand
• Filtrerpapir
• Iskoldt vand
• Kniv
• Køkkensalt
• Løg
• Protease-enzym
• Reagensglas
• Sulfo
• Termometer
• Varmt vand, 60 grader

Det er meningen, at man skal nedbryde løget både mekanisk (med blender) og kemisk (med sulfo). Herefter filtreres resterne bort gennem filtrerpapiret. Tilbage i væsken er DNA og proteiner. Proteinerne opløses med proteasen, mens DNA udfældes med iskold alkohol.

Fremgangsmåde:

Bland 10 ml sulfo med 3 g salt. Fyld herefter op til 100 ml med destilleret vand.

Kom ca. 100 g hakket løg i glasset. Rør rundt i blandingen, og stil den i et 60 gra der varmt vandbad i 15 min.

Herefter køles blandingen med is, samtidig med at der røres rundt. Blandingen blendes igen i 5 sekunder og filtreres gennem filtrerpapir.

Tag 6 ml af blandingen og dryp et par dråber protease i. Tilsæt 9 ml iskold alkohol, som hældes forsigtigt langs glasset kant. Der må ikke ske en opblanding.

Efter et par minutter vil løgets DNA stige op i alkoholen.

---

Det vil være naturligt at arbejde med biologiske begreber og deres sammenhæng. Fx ved at tale om, at generne er stykker af kromosomerne, der er opbygget af DNA, der igen er opbygget af baseparrene adenin og thymin samt guanin og cytosin. Det er rækkefølgen af disse basepar A, T, G og C, der fortæller cellerne, hvordan proteinerne skal bygges. Denne proces kaldes proteinsyntesen og sker i ribosomerne. Proteinerne bygges af op til 20 forskellige aminosyrer, hvoraf vi selv kan lave de 12 – resten skal vi have gennem maden,

Når proteinerne er dannet, er det dem, der udfører cellens funktioner. Proteinerne er altså en fundamental del af dig.

---

I nanoteknologien udnytter man, at baseparrene A og T altid hører sammen, og at G og C altid hører sammen. Vores viden om denne egenskab gør, at vi kan bygge bittesmå konstruktioner, der er selvsamlende.

Det vil være naturligt at diskutere mulighederne og etikken i denne forskning. Samt få hold på mulige anvendelsesmuligheder.

Eleverne kan lave fremlæggelser via små faglige mobilfilm, debatprogram med værter og debattanter (etisk råd, forsker, politiker, biologi osv.), der kan arrangeres undervisning for nogle af skolens yngre elever, laves artikler til skolebladet eller indlæg til skoleradioen.

Vi bygger vores eget STM-mikroskop (tanker om et fysik-/kemi-forløb)

Relaterer særligt til artiklen Hvordan kan vi overhovedet se noget så småt på side 8-9 i magasinet.

Lav et STM, der aflæser en overflade ved hjælp af lys. Til denne øvelse skal bruges Lego RoboLab eller Lego Mindstorm.

Vi undersøger ofte ting, vi ikke kender, men alligevel har vi tit en idé om deres struktur, form eller udseende.

Lidt ligesom når vi sender robotter til Mars eller undersøger ting på nanoskala: Vi ved ikke præcis, hvad vi kan forvente af resultaterne, men vi har en god idé om, i hvilken retning de peger.

Hvis du har adgang til Lego RoboLab eller Lego Mindstorms, kan du bygge en ska nner, der kan aflæse en overflade og finde ’skjulte’ former. I dette tilfælde bygger vi en bil af Lego og monterer en lyssensor på denne. Lyssensoren peger nedad. Den samler data hver 0,05 sekunder igennem 4 sekunder. Altså 20 gange i sekundet, i alt 80 opsamlinger.

Der skal bruges et program til opsamling af data, som består i måling af lysintensiteten for hver 0,05 sekunder over 4 sekunder.

Disse data vises på en graf. Robotten (STM) har kørt tre gange hen over et bogstav – i dette tilfælde bogstavet ’D’, der er skaleret op til at fylde et A4-ark. Kørsel 1: fra nederste venstre hjørne til øverste venstre hjørne. Kørsel 2: fra midten nederst til midten øverst. Kørsel 3: fra nederste højre hjørne til øverste højre hjørne. Graferne skal du oversætte til en tegning/et bogstav.

Den tredje graf er bogstavet nedefra og op, højre side.

Termo-elektriske materialer (tanker om et tværfaglig forløb)

Relaterer særligt til artiklen Smarte biler med nanoteknologi på s ide 12-13 i magasinet.

Lad eleverne brainstorme, efter de har læst en eller flere af hæftets artikler. Forsøg i fæl lesskab at nuancere tankerne. Hvis I fx har læst artiklen om termo-elektriske materialer, kan I finde ud af, hvad en forskning inden for dette felt kunne have af konsekvenser for samfundet, økonomien, naturgrundlaget, el-produktionen m.m. Forsøg at koble de forskellige skolefag til artiklen, således at eleverne opdager, at fordele og ulemper kan variere, alt efter øjnene der ser.

• Eleverne kan vælge, hvilken gren (samfundet, økonomien, naturen/biologi, elproduktion/fysik-kemi) de vil perspektivere netop termo-elektriske materialer indenfor. De mange fageksperter skal ud fra deres optik finde fordele og ulemper.
• Der kan være repræsentanter fra græsrodbevægelser og økonomiske skribenter, der skulle skrive korte, saglige artikler.
• Der kan laves korte mobilfilm om emnet ud fra de forskellige faglige vinkler.
• Der kan stilles krav om visuel (med grafer) og økonomisk (med tal) argumentation for at bruge flere penge på netop denne forskning. Eller for at stoppe den.
• Der kan laves mulige fremtidsscenarier … osv.

En øvelse, der kan hjælpe til en forståelse af, at alting på et tidspunkt virker science fiction, men meget af det bliver alligevel til virkelighed, og til noget, vi alle bruger hele tiden:

Find tre dagligdags ting, der over nogle år har gennemgået en udvikl ing, hvor de er blevet mindre – ikke nødvendigvis ned til nano-størrelse.

Beskriv, hvordan det samtidig er gåe t med tingenes andre egenskaber.

 

Find eksempler på ting, der ikke ville være anvendelige, hvis de blev mindre.

 

– Find korte opgaver til artiklerne i magasinet findes Elevopgaver på denne side.