Organisk kemi i 1.g
- tværfagligt samarbejde med biologi

Baggrunden for projekterne

Baggrunden for projekterne er et ønske om ved tværfagligt samarbejde at vise eleverne, hvordan kemisk sprogbrug anvendes i biologi, og hvordan kemi kan hente mange af sine eksempler fra biologi. Vi har tidligere oplevet, at elever ikke altid formår at overføre kemisk viden til biologi og omvendt. Vi ønsker endvidere at lægge vægt på at indøve gode arbejdsvaner i de to fag og at afprøve projektarbejdsformen.

I løbet af 1.g vil vi lave tre tværfaglige projektforløb. Det første projekt placeres i starten af skoleåret og handler om mad. Det næste, der tænkes placeret i november-december, har emnet kemisk påvirkning af kroppen (alkohol, cigaretrøg, smertestillende medicin, doping og ecstasy). Det tredje og sidste er et miljøemne, som tænkes placeret sidst i skoleåret.

Vi har tilstræbt en progression i arbejdsformer og frihedsgrader. Det første forløb er et emnearbejde, tilrettelagt af lærerne, hvor gruppearbejdskompetencer indøves. I det næste forløb er emnet valgt af lærerne, mens eleverne selv skal formulere problemstillingen. I det sidste projekt er det tanken, at eleverne selv vælger emne for projektarbejdet. I det følgende er de to første projekter, der omhandler organisk kemi, beskrevet. Tidligere erfaringer, der ligger til grund for udviklingen af de her beskrevne forløb, vil blive omtalt.

Det første projekt: Mad

Der er tale om et tværfagligt emnearbejde, som samtidig er et introduktionsforløb. Målet er at introducere gode arbejdsvaner både i undervisningen, i forberedelsen og i laboratoriet, og der stilles fælles krav til rapportskrivning.

Emnet er valgt, fordi man i biologi ofte starter med emnet "Krop og sundhed", dækkende blandt andet kostens bestanddele, fordøjelse og sund kost. I kemi er emnet velegnet, fordi det giver mulighed for at indøve nogle gode laboratorievaner med stoffer, som ikke er ukendte for eleverne.

Organisering og eksperimentelt arbejde

Forløbet placeres i august. I kemi bruges 8 lektioner (à 75 minutter), mens biologi bruger omkring 10 lektioner. Arbejdsformen er en blanding af læreroplæg og gruppearbejde. Vi lægger vægt på at indøve gode arbejdsformer i gruppearbejdet med henblik på det næste projektforløb.

Eleverne udfører eksperimentet: "Analyse af kostens bestanddele: fysiske og kemiske egenskaber" i en dobbeltlektion, hvor begge lærere er til stede. I biologi arbejdes blandt andet med kostberegning ved hjælp af computer. Desuden fremstiller eleverne en hudcreme til belysning af opløselighedsforhold og emulsioner.

Fagligt indhold

Følgende emner fra kemis bekendtgørelse indgår i projektet:

• Indøvelse af god laboratoriepraksis
• Kendskab til carbon-, hydrogen- og oxygenatomet og disses placering i det periodiske system
• Tilstandsformer
• Homogene og heterogene blandinger (opløselighed)
• Forbrændingsreaktioner
• Eksempler på stoffer fra den organiske kemi: Glucose, saccharose, stivelse, stearinsyre, glycerol, fedtstoffer, ethanol, aminosyrer og proteiner

I forløbet kan man øve en "læsning" af strukturformler, hvor der lægges vægt på helhedsforståelsen. Ved at postulere at stoffer med overvægt at CH-bindinger er upolære, og at stoffer med mange OH-grupper er polære, kan man forklare de udførte opløselighedsforsøg ud fra stoffernes strukturformler.

Endvidere kan man eksperimentelt iagttage, at fedt, der ekstraheres fra avocado, er fedtperler, mens kokosfedt er fast. Iagttagelserne forklares ud fra sammenligning med strukturformlerne.

Forsøget med creme og omtalen af emulsioner giver mulighed for at tale om anvendelse af emulsioner i madlavning, vask og rengøring samt galdesaltenes betydning ved nedbrydning af fedtstoffer i tarmsystemet.

Hidtidige erfaringer

Eleverne fandt emnet interessant og vedkommende. En del har fremhævet, at det forståelsesmæssigt hjalp dem at få det samme stof behandlet i to fag. Eksperimentet "Analyse af kostens bestanddele" overraskede mange. En del var overraskede over opløselighederne, og det kom bag på mange, at der ikke er fedt i bananer. Overraskelsen gav anledning til gode diskussioner. Det opleves som en fordel at arbejde i laboratoriet med stoffer, der er kendt fra hverdagen.

I rapporten viste eleverne gode evner til at beskrive, hvad de havde gjort, og hvad de havde observeret, mens det kun var de dygtigste elever, der kunne forklare iagttagelserne ved at inddrage strukturformlerne.

Det andet projekt: Kemisk påvirkning af kroppen Organisering og emnevalg

I biologi er immunforsvaret samt hjernen og nervesystemet gennemgået. I kemi har eleverne kendskab til carbonatomets bindingsforhold, isomeri og reaktionstyper i den organiske kemi.

Eleverne arbejder i grupper à 4 personer med ét af følgende emner:

• Smertestillende stoffer
• Doping
• Allergi
• Tilsætningsstoffer
• Alkohol
• Cigaretrøg
• Ecstasy, amfetamin, hash

I kemi drejer det sig om at karakterisere og beskrive de stoffer, der er tale om (strukturformler, rumlig opbygning, fysiske og kemiske egenskaber). I biologi drejer det sig om at forklare, hvordan stofferne virker på kroppen (virkninger og bivirkninger), blandt andet ved at inddrage strukturformler.

Eleverne laver efter en brainstorm og udarbejdelse af et mindmap en problemformulering i form af nogle spørgsmål, de gerne vil have svar på, og som danner grundlaget for det efterfølgende arbejde. Der lægges vægt på en skriftlig tilbagemelding fra grupperne med jævne mellemrum (hvor langt er man kommet, litteraturliste etc). Det er tanken, at eleverne efterhånden skal skrive disse "tilbagemeldinger" til sig selv.

Produktet er dels en lille folder, som kan tænkes at ligge på et apotek, hos lægen og lignende steder dels, et mundtligt oplæg. Endelig skrives en rapport over de udførte forsøg. Enkelte af emnerne giver i sagens natur ikke mulighed for eksperimentelt arbejde (doping og ecstasy), men her, som ved de øvrige emner, kan molekylerne eventuelt tegnes ved hjælp af ChemSketch. Eventuelt kan der udføres et eksperiment med ethanols kemiske egenskaber. Anvendt materiale og mulige eksperimenter: Se bilag 2.

Hidtidige erfaringer

Eleverne får ikke oplevelsen af den systematiske opbygning af den organiske kemi, men til gengæld får de kendskab til andre stoffer, end dem de typisk møder ved den traditionelle gennemgang af mættede og umættede carbonhydrider.

Eleverne arbejder engageret og finder emnet vedkommende, og især de dygtige elever begynder at kunne indse ideen i strukturformler og den information, der ligger gemt her.

Jeg forestiller mig, at man mellem de to projektforløb gennemgår stoffers opbygning samt den del af den organiske kemi, der skal gennemgås fælles på klassen. Hvis man ønsker at udføre kvantitative bestemmelser, skal mængdeberegninger desuden være gennemgået. Eventuelt kan man gøre emnet mere teoretisk og nøjes med kvalitative (små)forsøg.

De grupper, der har et emne, hvor der ikke er et relevant temahæfte (fx doping), kan have sværere ved at komme i gang, og det kan være en fordel at finde artikler til disse emner. Der findes god information på internettet.

Bilag

Bilag 1. Analyse af kostens bestanddele: Fysiske og kemiske egenskaber

Før eksperimentet

Overvej risiko- og sikkerhedsforhold ved eksperimentet, samt hvor affaldet skal hen.

Overvej hvilke af nedennævnte egenskaber, der er fysiske, og hvilke der er kemiske.

Organisering

Hvert to-personers hold får udleveret et af følgende stoffer, som skal undersøges og beskrives med hensyn til nedenstående egenskaber. Efterfølgende udveksles data, og man skriver rapport om mindst to stoffer.

De udleverede stoffer er følgende: Vand, salt, ethanol, olie, æggehvide, margarine, mel, græs, druesukker, kartoffelmel, almindeligt sukker, bagepulver, sirup.

Stofferne skal undersøges og beskrives med hensyn til:

• Udseende, herunder om det er tyndtflydende/tyktflydende, kornstørrelse
• Opløselighed i vand, benzin og ethanol. Kan stoffet opløst i vand lede strøm?
• Smeltepunkt, kogepunkt
• Massefylde
• Indhold af fedt, stivelse og glucose

Overvej, om yderligere undersøgelser kunne være relevante. Find dernæst ud af, om der er fedt, stivelse og glucose i bananer? Og i avocado? Og i eventuelle medbragte madvarer.

Indikatorer for fedt: (Arbejd i stinkskab). Overhæld lidt af madvaren med 25 mL benzin i et bægerglas. Rør rundt, og lad opløsningen stå 5-10 minutter. Filtrer opløsningen ned i en petriskål, og lad skålen stå til benzinen er inddampet. Evt. fedt vil ligge tilbage i petriskålen. Test metoden på kokosmel.

Indikator for stivelse: Et par dråber iod-opløsning tilsættes prøven. En blåfarvning angiver, at der er stivelse i prøven.

Indikator for glucose: Brug de udleverede sticks. Et farveskift angiver, at der er glucose i opløsningen.

Krav til rapporten

Rapporten over forsøget skal indeholde en beskrivelse af, hvad I gjorde, hvad I iagttog, og hvad I kan konkludere samt en vurdering af, hvor sikre I kan være på jeres resultater og konklusion.

Bilag 2. Materiale og eksperimentelt arbejde til emnet: Kemisk påvirkning af kroppen

Lægemiddelkemibogen (Jensen m.fl, Systime 1992): Her er kapitler om allergi og histaminer og om smertemedicin.

Her er også eksempler på eksperimentelt arbejde egnet til kemi 1.g: Fx eksperiment 2 "renfremstilling af acetylsalicylsyre" og eksperiment 14 "renhedstest på hovedpinepiller".

Temahæfter om tobak: Tobakkens Kemi, Tobakkens biologi, Hvad gemmer røgen? Hvad gør cigaretten?

Mygind: Kemi øvelser 1: Tema om ethanol og ascorbinsyre. Eksperiment om nikkelallergi

Mygind: Kemi øvelser 2/3: Levnedsmiddelfarver.

Naturfagsbogen 2 (Halse m.fl., TRIP 1990): Kapitel IV om tilsætningsstoffer.

Henrik Rindom: Rusmidlernes biologi (Gratis rapport fra Sundhedsstyrelsen marts, 2000)

www.sundhedsstyrelsen.dk/publ/publ2000/rus_bio/helepubl.htm

Følgende internetadresser kan anbefales:

www.netdoktor.dk, www.bioweb.dk, www.mindblow.dk, www.alkoholkampagne.dk, www.astma-allergi.dk, www.helse.dk, www.doping.dk

Denne side indgår i publikationen "Projektarbejde i kemi" som kapitel 8 af 17
© Undervisningsministeriet 2001