Redoxkemi på Internettet – et undervisningsforløb i 1.g

Vibeke Axelsen, Bo Weinkouff Hansen, Finn Sørensen

Indledende overvejelser

Det undervisningsforløb, som omtales her er nemt at gå til, selv om man ikke før har anvendt Internettet eller computere i kemiundervisningen, men et vist elementært kendskab til computere og Internettet forudsættes dog (tænd og sluk kursus).

Det faglige mål er, at eleverne bliver fortrolige med begreberne oxidation og reduktion. De bliver i stand til at afstemme reaktionsskemaer for redoxprocesser ved brug af oxidationstrin, og de stifter bekendtskab med redoxkemi såvel i laboratoriet som ude i "det virkelige liv". Indholdet er traditionelt, men undervisningsmaterialet skal findes på Internettet.

Forløbet er består af tre dele. Først skal eleverne lære grundlæggende begreber og teknikker. Herefter skal de finde frem til nogle anvendelser af redoxkemi i hverdagen, og endelig skal de finde informationer, som sætter dem i stand til at løse en eksperimentel opgave.
Vi forestiller os ikke, at forløbet bliver én lang computersession. Undervejs vil der komme variation i form af opsamling, mundtlig fremlæggelse, opgaveregning og elev- og demonstrationsforsøg.

Der kan være stor forskel på såvel elevernes kendskab til Internettet som deres kemiske viden. Det vil derfor være oplagt at udnytte undervisningsdifferentiering i forløbet. Alle skal opfylde minimumskravene, men der vil være mange ekstra udfordringer at finde på Internettet for interesserede elever, der gerne vil nå længere.

Udover at give eleverne rutine i at navigere på Internettet kan forløbet stimulere elevernes interesse både for kemi og for anvendelse af Internettet i kemiundervisningen, så de på senere tidspunkter vil søge informationer på Internettet af egen drift. Det vil være oplagt at lave det skriftlige arbejde i html-format og lægge undervisningsmaterialet på en webserver. Der er også den mulighed, at samle elevernes produkter på en hjemmeside for hele klassen.

Søgning på Internet

Der er i princippet to muligheder. Man kan bruge en søgemaskine eller lade andre gøre arbejdet for sig – dvs. bruge nogle links som andre har fundet. Meget taler for den sidste mulighed. På kemis hjemmeside findes mange udmærkede links, og nogle af dem fører frem til sider om redoxkemi. Vi vælger dog at bruge en søgemaskine. Det er tit den mest direkte vej til relevante sider, og så tjener det yderligere det formål, at eleverne lærer at bruge søgemaskiner.

Vi anvender udelukkende søgemaskinen AltaVista (www.altavista.com), men andre søgemaskiner ville sikkert være lige så gode. Søgemaskiner som Exite og Kvasir har samme struktur som AltaVista, men vi foretrækker, at eleverne bliver fortrolige med én søgemaskine, før de kaster sig over andre - søgemaskiner kan være lunefulde! AltaVista har en god hjælpesektion, som med fordel kan udskrives.

Det sprog, der anvendes på de fleste relevante hjemmesider, er engelsk, og man skal bruge engelske søgeord som redox, oxidation, reduction, electrons, balancing, laboratory osv. Simpel søgning på et eller flere af disse ord returnerer et uoverkommeligt antal links. Vi anvender derfor avanceret søgning i AltaVista (klik på ordet Advanced) og indtaster søgeord i følgende søgeformular.

I det efterfølgende kommer forslag til søgestrenge, der giver et rimeligt lille antal links. Vi benytter notationen R for, hvad der skrives i feltet Enter ranking keywords in og notationen B for, hvad der skrives i feltet Enter boolean expression.

Internettet ændrer sig hele tiden, og søgemaskiner bliver løbende ændret (forbedret?). Det er derfor under alle omstændigheder nødvendigt at afprøve søgestrengene, før eleverne sættes til at bruge dem.

Eleverne kan gemme bogmærker på disketter. Her beskrives fremgangsmåden i MS Internet Explorer. Tilsvarende funktioner findes i Netscape.

Overføring af bogmærker fra Internet Explorers Foretrukne til diskette:

ˇ Vælg Foretrukne | Arranger foretrukne…

ˇ Hold Ctrl-tasten nede og marker bogmærker med musen

ˇ Højreklik på markerede bogmærker | Vælg Overfør til… 3,5''-diskette (A)

Overføring af bogmærker fra diskette til Foretrukne:

ˇ Vælg Foretrukne | Arranger foretrukne… | 3,5''-diskette (A)

ˇ Højreklik på markerede bogmærker | Tryk Flyt | Vælg Yndlingssteder | Tryk OK.

Bogmærker er nyttige, forudsat de besøgte websider ikke ændres for hurtigt. Hvis websiderne ændres eller måske direkte nedlægges, vil bogmærkerne ikke være til nogen hjælp. Det vil i sådanne tilfælde være nødvendigt at gemme websiderne lokalt på diskette eller harddisk. I det afsluttende afsnit om eksamen omtales mere detaljeret hvilke muligheder, der er herfor.

Grundlæggende begreber og teknikker i redoxkemi

Hvis eleverne søger på må og få, kan de bruge megen tid uden at finde relevante dokumenter. Den første del af forløbet er derfor meget styret. Målet er at give eleverne indtryk af søgeteknikken, og de får ikke adresser udleveret til at begynde med.

Eleverne prøver at søge med eller flere af følgende søgestrenge:

B: oxidation NEAR reduction NEAR links

B: oxidation NEAR reduction NEAR "basic concepts"

B: oxidation NEAR reduction NEAR teaching

R: "basic concepts" B: title:redox

R: balancing B: title: redox

R: redox B:"chemistry resources" AND redox

Når et søgeresultat har ført frem til en side, er det en god idé at søge i den indlæste side efter et nøgleord for at vurdere, om siden er relevant.

ˇ Vælg Rediger | Søg(på denne side)…

Søg fx på oxidation. Ved at se på den sammenhæng, ordet oxidation optræder i, kan man som regel hurtigt vurdere, om siden er relevant.

Anbefalede webadresser:

http://naio.kcc.havaii.edu/Chemistry/redox_title.html

Webstedet indeholder et programmeret undervisningsforløb i elementær redoxkemi. Her kan man lære meget. De grundlæggende begreber og teorien gennemgås grundigt, og der er links til en lang række interaktive opgaver. Brugeren kan i eget tempo veksle mellem teori, og opgaver som tester forståelsen. Vær dog opmærksom på, at afstemning af redoxreaktionsskemaer bygger på halvreaktioner i langt højere grad, end der er tradition for i Danmark.

http://www.erols.com/merosen

Siden er meget flot og indeholder en lang række links om redoxkemi. Afstemning af redoxreaktionsskemaer foregår i overensstemmelse med den danske tradition. Der er mange udfordringer for interesserede elever, fx elektrokemi med flotte illustrationer.

http://agt.net/public/alariv/nelson.htm

Siden som er ret lang er bygget op som indholdsfortegnelse til en kemibog. Søg efter fx reduction for at komme hurtigt frem til det relevante kapitel, hvor der er en række links, både til elementært stof og til højere niveauer.

Redoxreaktioner i hverdagen

Efter det indledende arbejde skal eleverne søge informationer på Internettet om redoxreaktioner i hverdagen. Søgningerne skal udmøntes i et mundtligt elevoplæg om det valgte emne samt et skriftligt arbejde i form af et resume. Denne anden del af forløbet Redoxkemi på Internettet kan udmærket bruges særskilt som supplement til en traditionel gennemgang af redoxkemi eller som valgfrit emne.

Søgning

Måske har eleverne allerede i første del af forløbet set henvisninger til redoxreaktioner i hverdagen i deres søgning efter teori og træningsopgaver. I givet fald ved de hvor de skal søge og kan udtænke en god søgestreng. Hvis eleverne ikke har fundet materiale, kan de sættes i gang med "advanced" søgning i AltaVista med følgende søgestreng:

B: everyday NEAR redox

Søgestrengen returnerer et overskueligt antal links (december 1998: 33 links). Blandt de første 10 links finder man henvisninger til sider med bl.a. foto-oxidation (brilleglas som skifter farve i sollys), korrosion og tørbatterier. Disse sider er undersider stammende fra føromtalte Internet Chemistry (se afsnit 3), som flere elever sikkert vil have besøgt under første del af forløbet. På Internet Chemistry findes flere eksempler af både biologisk og kemisk interesse: Blegemidler, fotosyntesen, nitrogen reduktion og oprensning af metaller, for blot at nævne nogle. En indlæst side kan indeholde links til andre relevante sider. For at få et hurtigt overblik kan eleverne søge i siden efter ordet everyday. Søgningen vil vise de links, hvor ordet "everyday" direkte forekommer i link-beskrivelsen.

Blandt de første 10 links finder man henvisning til

http://www.geocities.com/Athens/Acropolis/5364/E2-REDOX.html.

På adressen finder man omtale af elektrokemiske elementer (forskellige tørbatterier, brændselsceller, genopladelige batterier osv) samt eksempler på korrosion, og hvordan korrosion undgås.

Ved brug af funktionen Søg(på denne side)… får eleverne i alle tilfælde noget materiale at arbejde videre med, men ved at anvende Søg(på denne side)… på ordet everyday kan man desværre få sorteret gode brugbare videregående links fra, fordi ordet everyday ikke forekommer direkte i beskrivelsen. Det vil derfor altid være en god ide at lade eleverne gennemse nogle flere sider fra det oprindelige søgeresultat.

Efterbehandling af søgeresultater

Eleverne læser nu de sider igennem, som de har valgt. Da teksterne oftest er skrevet på engelsk, er det en god ide (en nødvendighed?) at inddrage faget engelsk i projektet. Eleverne skriver en noteside på dansk, hvor de giver et kort resume, som skal indeholde reaktionsskemaer og gerne figurer hentet fra internetsider. Notesiden skal indeholde en beskrivelse af søgeproceduren (søgemaskine og søgestreng) samt adresser til de sider, hvorfra oplysningerne er hentet. Hvis notesiderne skal samles til en fælles hjemmeside for klassen, er det en fordel at gemme dem i HTML format, se afsnittet: Tekniske forhold vedrørende elektroniske rapporter. Det er tanken, at elevernes sider desuden skal indgå som en del af den rapport, som de skriver over det eksperimentelle forløb.

Demonstrationsforsøg

Internettet er en inspirationskilde med hensyn til demonstrationsforsøg. Der er muligt at hente nye variationer af traditionelle forsøg samt inspiration til forsøg, som ikke traditionelt indgår i dansk kemiundervisning.

Som eksempel kan nævnes eksperimentet Mineralisches Chamäleon fra det tyske Experiment des Monats (november 1998).

http://www.uni-ulm.de/uni/fak/natwis/sroel/exp/edm1198.html

Der er tale om en variant af et klassisk forsøg til demonstration af mangans forskellige oxidationstrin. Websiden indeholder en fuld beskrivelse af forsøget og giver forslag til reaktionsskemaer for de iagttagede reaktioner.

Forsøget passer fint ind i forløbet på dette sted, hvor der foretages opsamling af elevernes udbytte af den grundlæggende redoxkemi. Lav fx et mindre gruppearbejde med krav om angivelse af oxidationstal og opskrivning af afstemte reaktionsskemaer.

Experiment des Monats er værd at besøge en gang om måneden. Der er links til tidligere måneders forsøgsbeskrivelser.

Eleveksperimenter

Som opfølgning af de første to afsnit i internetforløbet kan eleverne stilles over for en problemformulering af følgende type:

I laboratoriet vil der fx være følgende emner til analyse/rådighed: jern(II)sulfat.xH₂O, ståluld, jernpiller eller andet jernholdigt materiale.

Ved søgning efter metoder eller forskrifter på Internettet skal eleverne finde eksempler på reaktioner, der kan anvendes til løsning af problemstillingen. Det primære er i første omgang at finde et eller flere oxidationsmidler, som kan anvendes i reaktion med jern(II)-ioner. Nogle websider indeholder meget detaljerede laboratorieprocedurer, andre beskriver måske kun metodikken. Nogle elever finder ganske givet frem til anvendelse af permanganat, andre til dichromat. Begge metodikker vil kunne findes i forskellige variationer dels i forbindelse med indstilling af permanganat, og dels i forbindelse med indikatoranvendelse ved dichromat-metoden.

Efterbehandling af internetsøgning

Eleverne har gemt og sikkert også udskrevet de valgte websider. Deres opgave er derpå at udforme en vejledning på dansk, som kan anvendes i laboratoriet ved løsning af den eksperimentelle opgave. Eleverne skal beskrive hele det eksperimentelle forløb

• hvorledes bringes jernholdige emner i opløsning som jern(II)-ioner?
• hvorledes fastlægges koncentrationen af permanganat eller dichromat?
• hvorledes fastlægges ækvivalenspunktet?
• hvorledes beregnes de anvendte stofmængder, og hvorledes skal resultater beregnes?
• hvilket apparatur/udstyr skal anvendes?
• hvilke risikoforhold kan tænkes og hvilke hensyn tages hertil. Hvorledes håndteres affald?

På Internettet findes websteder med information om disse forhold .

Forløbet lægger op til høj grad af differentieret undervisning og stor selvstændighed ved efterbehandlingen. Arbejdet foregår som en skriveproces. Det vil være naturligt, at gruppernes forslag afleveres på elektronisk form til læreren, som kommenterer og drøfter forslaget med de enkelte grupper. Derpå genskrives vejledningen. Det vil også være naturligt, at det endelige produkt bliver tilgængeligt på klassens webside. Når produktet er endeligt godkendt af læreren, går eleverne i laboratoriet og udfører de pågældende eksperimenter.

Rapporter over de udførte eksperimenter skal afleveres på elektronisk form og i de enkelte rapporter skal der indgå billeder eller tegninger. Tegninger af laboratorieudstyr kan nemt tegnes vha. programmet ChemSketch. Grafisk materiale hentet fra Internettet kan anvendes i rapporten, hvis der anføres præcis kildeangivelse.

Det er vigtigt, at eleverne med egne formuleringer beskriver formål, udstyr og procedure grundigt. Desuden skal rapporterne naturligvis indeholde beregninger, kommentarer mv.

Det er særdeles vigtigt, at rapporterne indeholder kildeangivelser og referencer. De internetadresser, som eleverne har hentet inspiration fra, skal være anført. For at lette arbejdet kan det tidligere omtalte oplæg om hverdagskemi kan indgå som indledning (teoriafsnit) til rapporten, hvorved alt materialet fra eleverne / grupperne samles i ét dokument.

Rapporterne vil være forskellige både med hensyn til indhold og omfang, og de bør derfor af hensyn til de øvrige grupper lægges på klassens webside. Her får læreren et arbejde at udføre - en proces, der kan kombineres med retning af rapporterne. Lærerens kommentarer kan tilføjes det elektroniske dokument, inden det lægges ind på klassens hjemmeside.

Forslag til søgning på eksperimentelt stof

Eleverne har sandsynligvis allerede mødt nogle links til eksperimenter under de første delforløb med redoxkemi. Selv om det ikke er tilfældet, vil eleverne på dette tidspunkt være betydeligt mere sikre i søgefunktionerne og også mere målrettede, da de vil gå efter nogle af de kendte links.

Lad eleverne prøve sig frem med nogle af nedenstående søgestrenge i Altavista

R: redox titration iron

B: redox NEAR titration NEAR iron

B: reduction NEAR oxidation NEAR "lab activities"

B: experiment NEAR iron NEAR reduction NEAR oxidation

B: "Determination of iron" NEAR redox

Det kan anbefales at se nærmere på følgende webadressser:

http://chemweb.chem.fsu.edu/editors/tvickers/Fe/dichroma.htm

- en kort, men alligevel detaljeret vejledning

http://lamb.chem.ucsb.edu/EXPT6B.html (permanganat)

- inkluderer indstilling af permanganat

http://willow.uml.edu/www/Chemistry_Dept/CHEMLAB/16.HTM

- inkluderer indstilling af permanganat

http://www.people.virginia.edu/~roa2s/2114-expt05.html

- her anvendes dichromat og diphenylaminsulfonat som redoxindikator

http://hydrogen.chem.cmu.edu/09-101/labs/redox/Redox.html

- en grundig vejledning. Her anvendes dichromat og diphenylaminsulfonat som redoxindikator

http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Hall/1443/iron.html

- Der anvendes dichromat. En omfangsrig side med beskrivelse af jernanalyse i blandt andet jernoxid-forbindelser.

Der kan anvendes såvel R- som B-søgestrenge eller kombinationer heraf i søgningen. Selv små forskelle i søgestrenge kan give meget forskellige søgeresultater. Skrives søgestrengen Determination iron redox i Ranking-feltet, får man ca. 600000 hits, hvoraf de mest relevante heldigvis står forrest. Skrives søgestrengen Determination of iron near redox derimod i Boolean-feltet, får man kun 12 hits. Her mangler der desværre nogle af de mest anvendelige. Hvis man udvider søgningen ved at skrive Determination NEAR iron NEAR redox i Boolean-feltet, får man 22 hits - altså lidt flere muligheder.

Tekniske forhold vedrørende elektroniske rapporter

Der er mindst arbejde forbundet med at lægge elevprodukterne som tekstbehandlingsdokumenter i en mappe på skolens lokalnetværk. Dokumenterne er derefter tilgængelige for eleverne lokalt og kan åbnes på velkendt måde i tekstbehandlingsprogrammet. Det næste skridt ville være at gøre tekstdokumenterne tilgængelige fra skolens webserver. Webbrowsere kan konfigureres, så de viser dokumentet integreret i en webside. Hvis brugeren ikke har denne mulighed, kan dokumentet hentes til lokal harddisk og åbnes i tekstbehandleren.

Der er lidt mere arbejde forbundet med det næste trin, som er at aflevere rapporten i html-format. Eleverne vil i den forbindelse have brug for at kende den grundlæggende teknik til at udforme html-dokumenter (formatering, indsætning af grafik og tabeller), og de vil få brug for at håndtere såvel tekstfiler som grafikfiler. Den nemmeste måde er, at lade Word eller Wordperfect konvertere dokumenterne til html-format. Der er markante forskelle mellem html-dokumenter og sædvanlige tekstdokumenter: I tekstdokumentet er alle billeder, tegninger, kemiske formler og ligninger integrerede objekter i dokumentet, og alt gemmes i én fil. Ved konvertering til html-dokument bliver de nævnte objekter gemt i filer for sig selv. Specielt skal man være opmærksom på, at integrerede formler og ligninger bliver konverteret til grafikbilleder, som ikke længere kan redigeres i kildeprogrammet (ChemSketch og Equation Editor). Gemmes en rapport som html-dokument på diskette, skal grafik-filerne også gemmes på disketten. Ved konvertering til html-format sker der ofte lidt ændringer i opsætningen af dokumentet, og der kan ofte gå tid med manuel efterbehandling, inden det hele står pænt igen.

Deciderede web-editorer som fx MS Frontpage kan automatisere produktion af websider. Anvendes Microsoft Explorer 4.x eller er Windows 98 installeret, har man adgang til Frontpage Express, som er en begrænset udgave af Frontpage. Der må henvises til lokal datavejledning mht. sådanne programmer og mht., hvorledes dokumenterne anbringes på webserveren.

Generelt

Det beskrevne forløb er et bud på, hvordan undervisning i et velkendt fagområde kan udføres på anden vis - med nye indgange, undervisningsformer og ændret pædagogik i forhold til gængs praksis.

Som omtalt i indledningen er der bevidst valgt forløb i 1.g og obligatorisk stof.

Det kunne være fristende at vælge mere utraditionelle emner, end det her valgte. Men skal man anvende det nye medie, er det vigtigt, at dette netop betragtes som en ny variation til kendt stof.

Det vil også kunne gavne eleverne senere, fx i forbindelse med de skriftlige opgaver, at der tidligt er trænet i anvendelsen af Internettets muligheder.

Anvendelse af Internettet giver imidlertid også anledning til fagdidaktiske overvejelser og pædagogiske strøtanker. Nettet i sig selv omtales ofte som "anarkistisk". Dette kan man i undervisningen tage til sig som en mulighed for at dyrke såvel undervisningsdifferentiering som til at fremme elevernes ansvar for egen læring.

Omfanget af kildematerialer kan være meget stort. Det bør derfor være et krav, at eleverne træner i angivelse af kilder. Således vil det under hele forløbet være vigtigt, at eleverne har papir og skriveredskab ved siden af computeren, så de vænnes til at opfatte computeren som en "underviser", hvis fremlægninger der tages noter til.

En del af eleverne vil blokere i de første timer af forløbet på grund af sproget, som generelt er engelsk. Som forløbet skrider frem vil eleverne dog vænne sig til de engelske begreber og erfare, at fagordene ikke er så forskellige fra dansk. Det kan måske være en ide at lade eleverne lave en gloseliste. Samarbejde med faget engelsk kan som tidligere nævnt anbefales.

Det må være op til den enkelte lærers temperament, om der skal ske styring med hensyn til søgningerne, eller der skal gives frit løb. Forskellige forhold kan blokere elevernes arbejde, og fx medvirke til at de glemmer at gemme siderne som "foretrukne" eller "bogmærke". Læreren bør altså overveje, om der skal styres i starten af forløbet og gives frit derefter. Af hensyn til en eventuel eksamen vil dette være en god ide (se næste afsnit).

Nogle elever kan have svært ved at håndtere det selvstændige element i forløbet. Specielt i starten skal man som lærer være meget opmærksom på disse elever og hjælpe dem på rette spor.

Hele forløbet vil kunne dække valgfrit emne i 1g. Vi skønner, at hele forløbet vil vare ca. 2 måneder. Heri inkluderes tid til eksperimenter - både demonstrationsforsøg, mindre elevforsøg og et rapportforsøg. Man kan spare tid ved at begrænse emnet til én eller to dele af forløbet.

Eksamen

Efter forløbet står man overfor en række overvejelser mht. eksamenssituationen:

Eleverne skal i forberedelsestiden have adgang til materiale anvendt i undervisningen. Det vil sige, at der bør være en computer til stede i forberedelseslokalet. Den må efter gældende bestemmelser ikke være koblet på Internettet og skal være renset for andet stof. I modsat fald kræves en forsøgsansøgning.

Hvis eleverne skal kunne vise brug af internetsider, må det anbefales at man beder eleverne aflevere en diskette, hvorpå de anvendte sider er gemt (fx ved brug af programmet Sitesnag, som omtales nedenfor), eller at læreren får en papirudskrift af alle de sider, som eleverne har anvendt. Papirudskrifterne kan anvendes i nødstilfælde i en eksaminationssituation hvor computeren er gået ned.

Vi finder det relevant, at eleverne har adgang til en computer i forberedelsestiden, men under eksaminationen har det ikke den store mening at bruge tid på computeren. Men det må være en del af eksaminationen, at eleverne fortæller om søgningerne, hvordan og hvorfor netop en valgt side er anvendt.

Om at gemme kildemateriale på lokal harddisk

Programmet Sitesnagger kan findes ved en simpel søgning på Sitesnag i en søgemaskine. Programmet fungerer bedst, hvis det installeres lokalt på den maskine, hvor man ønsker at lægge kildematerialet. Installation på et fællesdrev frarådes. Sitesnag kan hente og gemme websider og underliggende websider inklusiv multimediefiler (grafik, video, lyd mm) i en mappe på lokal harddisk. Links og ankerpunkter i websiderne tilpasses automatisk, så de fungerer, når websiderne senere browses fra lokal harddisk. Mappen med webkomplekset kaldes et project.

Projektet kan godt gå hen og blive større, end en diskette kan rumme. Men eksempelvis vil http://naio.kcc.hawaii.edu/chemistry/redox_title.html med 2 niveauer - og det vil sige alt det indledende redoxkemi - fylde ca. 400 kB.

Aktiverer Sitesnagging: Vælg Project | Snag a site … Indtast webadresse i adressefeltet Tryk Start og vent på afslutning
Sitesnagger gemmer automatisk en indeksfil redox1.sng i mappen projects, som findes i den mappe, hvor sitesnag.exe er installeret. De hentede websider gemmes i mappen redox1.

Indeksfilen redox1.sng benyttes af sitesnagger selv og er ikke nødvendig, når websiderne skal betragtes i en webbrowser. Mappen redox1 med websiderne kan kopieres til en diskette. Kildesamlingen kan så transporteres og anvendes af elever som lærebogsmateriale uden hensyn til opkobling til Internet. Eleverne vil nu kunne demonstrere søgning, søgeresultat, kilder mv. evt. ved eksamen uden at bekymre sig om opkobling, ændrede websider mv.

Forsiden | Forrige kapitel | Næste kapitel