Håndbok for besøkslærer I en Newton-modul inngår forarbeid, besøk i Newton-rom og etterarbeid. I denne håndboka finner du en didaktisk beskrivelse av det for- og etterarbeidet som besøkslærer er ansvarlig for. Der er viktig at instruksjonene følges nøye for å sikre at elevene får et optimalt utbytte av undervisningen. 1.1 1187 - Fossilt brensel Tilknyttet rom: Newton Energirom Trondheim Vi gjør oppmerksom på at Newton-modul databasen er under revidering. Det er gjort endringer som ikke gjenspeiles i dette dokumentet, men som vil være på plass fredag 19. mars. nnhold åndbok for besøkslærer Newton-modul Navn på Newton-modul
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 2 Anbefalt årstrinn Didaktisk plan for Newton-modul Kort om denne modulen Kort beskrivelse av Newton-aktivitetene Prinsipper for undervisning og læring Forankring i Læreplanverket for Kunnskapsløftet (LK 06) Didaktisk plan for for- og etterarbeid Undervisningsplan - forarbeid Undervisningsplan - etterarbeid Praktiske opplysninger Praktisk informasjon Dagsplan Evaluering Evaluering av Newton-modul Oppgaveark Oppgaveark for besøkslærer Om Newton-rommet Kort om dette Newton-rommet Kontaktinformasjon Newton-rom Denne modulen er utviklet av ewton-modul Navn på Newton-modul 1.1 Fossilt brensel Anbefalt årstrinn 1.2 8.-10. årstrinn
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 3 idaktisk plan for Newton-modul Kort om denne modulen 2.1 Dere skal snart til Engia (Newton-rommet) og her kommer noe bakgrunnsinformasjon om opplegget: Undervisningsforløpet på Engia er et rollespill. Elevene er på Engia (Newton-rommet) som forskerteam som deltar i prosjektet IEA - Energi for framtiden. De er delt inn i fem landslag. I løpet av de to dagene på Engia skal de jobbe med praktiske oppgaver og også svare på spørsmål og oppgaver inne på en Læringsportal. Inne på portalen krediteres landslagene med poeng for gode besvarelser. Det er flere forskerteam på Engia i løpet av året og ved skoleårets slutt vil det bli kåret et vinnerteam. Vinnerne er det teamet som har svart best på Læringsportalen. I forkant av oppmøte på Engia er det viktig at dere forbereder dere godt. Her vil du finne informasjon om det som skal gjøres på forhånd. Vedlagt finner du bl.a. en detaljert Lærerveiledning. Opprinnelse og anvendelse av olje og gass 2.2.1 Denne aktiviten har en blanding av innlegg og demonstrasjoner av Newton-lærer, praktisk aktivitet og besvarelse av spørsmål på Læringsportal. Elevene skal bl.a. mikroskopere sandstein og også gjøre en oppgave med krakking av molekyler. Bakgrunnsstoff: Olje er en seig, klebrig flytende masse/væske av hydrokarboner og har vært benyttet til ulike, kjente formål i rundt 5000 år. Som byggemateriale, fugemasse, mørtel, lampeolje, salve og lim i India, Pakistan, Persia, Midtøsten, Hellas og i områdene rundt Kaspihavet. Men det var først i moderne tid, fra 1850-årene, at råolje i første instans raffinert til ulike lampeoljeprodukter, fikk betydning i energihistorisk sammenheng. Den første såkalte «vitenskapelige boringen» etter råolje ble gjennomført av Edwin Drake og hans menn i Titusville i USA i 1859. Naturgass er også et råstoff som ble oppdaget og benyttet for lenge siden. Kinesiske bønder lærte seg å bruke naturgass til matlaging og håndarbeid som trengte sterk varme allerede for 3-4 000 år siden. I Europa var det et funn i 1959 i Nederland som skapte grunnlaget for den veksten gass har hatt som energikilde i Europa.
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 4 Kull er fossilt materiale av ulike typer og kvaliteter. Den beste kvaliteten på kullet befinner seg ofte flere hundre meter under bakken, og kullgruvearbeiderne har svært krevende arbeidsforhold i de mørke og trange sjaktene. Norges eneste kullkraftverk ligger i Longyearbyen på Svalbard, og drives av og med kull fra Store Norske Spitsbergen Kullkompani Kraftverk er begrepet på et vann-, gass-, kull-, bio- eller annet kraft-produserende anlegg der det produseres elektrisk energi gjennom en eller flere generatorer. Ulike typer turbiner (vann-, gass- eller dampturbiner) gir generatoren roterende bevegelser som skaper eller genererer den elektriske strømmen (kraften) som siden distribueres gjennom kraftnettet. Kilde: energilink.tu.no Kildebergart, reservoarbergart, takbergart og felle. Dette er de enkle, men uendelig komplekse betingelsene som må være til stede for at sedimenter skal gjemme forekomster av olje og gass. Kildebergart: Slam med rester av dyr og planter er blitt presset sammen til en bergart. Reservoarbergart: Sand blir presset sammen til sandstein. Sandstein er en bergart med mye hulrom og med plass til olje og gass. Takbergart: En tett bergart som legger seg som et lokk og hindrer oljen i å slippe forbi. Olje- og gassfelle: Bevegelser i jordskorpa forskyver lagene. Det ble dannet feller for olje og gass. En slik forkastningsfelle holder olje og gass fanget under takbergarten. kilde: Eureka, naturfag for ungdomstrinnet, Grunnbok 10 Utstyr:
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 5 filmen "Geologiseismikk" filmen "Den tynne grønne streken" oljeprøver sandstein kullbit fossil kildebergart/takbergart olje- og vannprøve oljereservoarmodell vernebriller hansker filmbokskanon Elle hårspray vedskive vekt begerglass mikroskop tynnslip Kort beskrivelse av aktivitet: Elevene gjør mikroskopering og forsøk med sandstein. Dampkraftverk 2.2.2 Dampmaskin
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 6 Bakgrunnsstoff: Den første dampdrevne innretningen i historien er Herons kule. Denne ble laget av Heron von Alexandria, en matematiker og ingeniør som levde for ca. 2000 år siden. Herons kule var en kule fylt med vann som ble varmet opp av åpen ild. Dampen strømmet ut av dyser på siden av kulen og fikk den til å rotere. Dette ble nok sett på som en spennende gjenstand mer enn en nyttig oppfinnelse, men i ettertid har man sett på den som et steg i utviklingen mot dampmaskinen og dampturbinen. Dampmaskinen er en stempelmotor som blir drevet av damp som er satt under trykk ved oppvarming. Når vann varmes opp, utvider det seg. Ved en viss temperatur går vannet over til damp. Når denne dampen avkjøles, går den tilbake til vann igjen. Oppvarmings- og avkjølingsprosessen skjer på hver sin side av et stempel plassert i en sylinder, slik at dette stempelet blir drevet frem og tilbake. James Watt forbedret dampmaskinen fra 1712 og fikk den patentert i 1769, og la dermed grunnlaget for den industrielle revolusjon. Utstyr: 6 stk. dampmaskiner- tre stk. D18 og tre stk. D20 3 stk. verkstedsmodeller (bormaskin, slipestein og sirkelsag montert på plate) 3 stk. generatorer med lampe drivreimer i hopetall brenseltabletter i hopetall 3 stk. peistennere Formålet: Klargjøre og starte opp dampmaskinen Få lys i lampa ved hjelp av dampmaskinen Drive mekaniske installasjoner ved hjelp av dampmaskinen Arbeidsmåte: Elevene jobber i grupper på ca. 5 stk. i hver gruppe Dette arbeidet skjer parallelt med aktivitet 2.2.3 stirlingmotorer
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 7 Faremomenter: Elevene vil jobbe med åpen flamme og må vise stor forsiktighet i dette arbeidet. Det må under ingen omstendigheter lekes med fyrstikker/lightere! Dampmaskinen blir svært varm under bruk og må håndteres med forsiktighet. Vernebriller skal alltid være på, og hansker anbefales. Stirlingmotor 2.2.3 Bakgrunnsstoff: Stirlingmotor er en stempelmotor med ekstern (utvendig) forbrenning. Den ble oppfunnet og konstruert av den skotske presten Robert Stirling i 1816. At Stirlingmotoren har ekstern forbrenning betyr i praksis at den kan benytte nær sagt alle typer energikilder; så som kull, olje, gass, ved, solenergi etc. og at prosessen inne i motoren benytter en arbeidsgass. I moderne prototyper av Stirlingmotorer brukes helium (He). Kilde: energilink.tu.no Utstyr: 3 stk. transparente stirlingmotorer med fastmontert generator og lampe 3 stk. "enklere" stirlingmotor drivreimer rødsprit peistenner tørris Formål: Starte opp stirlingmotoren Få lys i lampa ved hjelp av stirlingmotoren
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 8 Måle indusert spenning før og etter bruk av tørris Arbeidsmåte: På hvert gruppebord finner elevene det utstyret de trenger for å gjennomføre aktiviteten. Elevene skal jobbe gruppevis med stirlingmotorene. De skal også besvare spørsmål inne på læringsportalen. TIL KLASSELÆRER: klasselærer får i oppgave å holde seg i nærheten av gruppene som jobber med stirlingmotorene. Oppdraget til elevene sendes til besøkslærer sammen med forarbeidet slik at han/hun er forberedt. Faremomenter: Elevene vil jobbe med åpen flamme og må vise stor forsiktighet i dette arbeidet. Det må under ingen omstendigheter lekes med fyrstikker/lightere! CO2 - karbondioksid 2.2.4 Bakgrunnsstoff: Hensikten med CO2-fangst og lagring er å begrense utslippet av klimagasser. Det gjøres i dag forsøk på å lagre CO2 nede i grunnen. Vi vet at olje og gass ligger lagret i naturen under tette bergarter i flere hundre tusen år og forskere håper at CO2 gassen også kan holdes lagret på denne måten. Uttømte olje- og gassfelt kan brukes til CO2-lagring, men kapasiteten vil være for liten dersom CO2-fangst og - lagring skal utnyttes som hovedmetode for å hindre klimaforandringer. Det finnes imidlertid en enorm lagringskapasitet i porøse bergarter fylt med saltholdig vann, såkalte saltvannsholdig akviferer. Disse kan være egnet for lagring dersom de ligger under en egnet forseglingsbergart. Utforskning av disse lagringsresursene gjøres med samme metoder som brukes for å lete etter olje- og gassfelt: boring av letebrønner og ved hjelp seismiske undersøkelser. Akviferenes evne til å lagre CO2 over lang tid kan imidlertid ikke bestemmes nøyaktig på forhånd og det vil være nødvendig å overvåke injisert CO2en til en kan vise at den har stabilisert seg for sikre at det ikke vil være fare for lekkasje til atmosfæren. Hvis risikoen for utslipp til oppdages, må korreksjonsplaner for å hindre lekkasje settes ut i livet. kilde: sintef
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 9 Utstyr: tørris vann bromtymolblått Erlendmeyer kolber ballonger såpebobler filmbokser halv lengde med Climaflex lighter telys Formål: Forsøk hvor elevene gruppevis jobber med tørris.
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 10 Faremomenter: Elevene må ha på seg hansker og vernebriller under hele aktiviteten, da håndtering av tørris kan gi frostskader. Dersom man holder på med tørris-forsøk i et avgrenset rom over lengre tid bør man sørge for tilførsel av frisk luft innimellom. Økt konsentrasjon av CO2 i lufta kan føre til svimmelhet og i verste fall bevisstløshet. Oljevern 2.2.5 Bakgrunnsstoff: Statistiske beregninger viser at risikoen for ukontrollerte utblåsninger er svært lav. Ifølge Oljedirektoratet er sannsynligheten for utblåsning fra et fullt gjennomboret, større reservoar i letefasen anslått til ett av 10 000 borehull. Til nå er det boret ca 1000 letebrønner på norsk sokkel. Sannsynligheten for at ting skal gå galt under boring av produksjonsbrønner er enda lavere. Risikoen beregnes i konsekvensutredningene og miljørisikoanalysene for oljeutvinning, slik at det kan bygges opp en oljevernberedskap som svarer til utfordringene. Også når det gjelder store rørledningslekkasjer eller utslipp fra flytende produksjonsskip er risikoen lav. Det er betydelig større sannsynlighet for utslipp fra skipstrafikken. Selv om risikoen for store akuttutslipp fra oljeutvinning er lav, kan konsekvensene være store. Oljevernberedskapen har derfor høy prioritet. Oppbyggingen av den norske oljevernberedskapen begynte for alvor å ta form på midten av 1970-tallet. Bravo-utblåsningen på Ekofisk-feltet i 1977 viste for alvor hvilke dimensjoner en utblåsning kan få. I åtte dager strømmet det olje fra Bravo-plattformen. Selv om oljen aldri rakk inn til kysten, og forurensningen ikke førte til noen vesentlig skade på livet i havet, ble utblåsningen en dramatisk vekker for både myndighetene og oljeindustrien. Hendelsen førte til nye tekniske krav og prosedyrer og forsterket satsing på sikkerhet og beredskap. Kilde: NOFO Utstyr: alarmlyd oppvaskbørste murskje spade dokument med oversikt over utstyr som ligger på Engia (oljefat, lenser, tau, båt etc.) dokumentet Framgangsmåte oljevern, ligger på Læringsportalen evt. som utskrift dokumentet IF 180 - Bunker C-oljens egenskaper, ligger på Læringsportalen
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 11 værvarsel for Engia Varsel over havstrømmer rundt Engia Kart over Mob A - områder ved Engia dokumentet Mob A - område film om en oljetanker-ulykke film som viser olje som er kommet inn til strandsonen Tilgriset strandsone i miniformat. Plastkar, AF 180 olje, vann, steiner, plastflaske, annet søppel Formål: Elevene skal innhente ulik informasjon for å kunne planlegge en oljevernaksjon på Engia Besøkslærer(kontaktlærer/faglærer) må bistå med å holde ro blant elevene. Det er også ønskelig at besøkslærer deltar i det didaktiske arbeidet i samarbeid med Newton-lærer. Rollene avklares ved oppmøte. Prinsipper for undervisning og læring 2.3 Før elevene kommer til Newton-rommet skal besøkslærer ha gjennomført et forarbeid som sikrer at elevene kjenner til spesifiserte kunnskaper og ferdigheter (se Håndbok for besøkslærer). Ansvarlig lærer i Newton-rommet har som sin primære oppgave å tilrettelegge undervisningen på en slik måte at den stimulerer elevene til aktiv læring. Formidlingen kan derfor ikke bare fokusere på å tilføre elevene faktakunnskaper, men også tilrettelegge for kreativ og eksperimenterende bruk av installasjoner og andre læremidler. Videre må elevenes læringsarbeid i vesentlig grad drives framover ved å stille elevene åpne spørsmål. Åpne spørsmål er karakterisert ved at: De starter gjerne med formuleringer som: hva tror dere, hvordan vil dere begrunne, hvorfor, hvilke andre muligheter ser dere, osv. De har som formål å aktualisere og synliggjøre elevenes forkunnskaper De stimulerer til kritisk og kreativ tenkning De kan ikke besvares entydig galt eller riktig De stimulerer elevene til videre utforsking og læring også utover selve besøket i Newton-rommet Forankring i Læreplanverket for Kunnskapsløftet (LK 06) 2.4 Fag/Kompetansemål 2.4.1 Innholdsmoment 2.4.2
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 12 Naturfag: Fenomener og stoffer - Mål for opplæringen er at eleven skal kunne forklare hvordan råolje og naturgass er blitt til, og hvordan disse stoffene anvendes. Naturfag: Fenomener og stoffer - Mål for opplæringen er at eleven skal kunne forklare hvordan vi kan produsere elektrisk energi fra fornybare og ikke-fornybare energikilder. Eleven skal kunne forklare hvordan et dampdrevet energiverk fungerer og hvilke brensler som brukes i produksjon av elektrisk energi. Eleven skal kunne forklare turbinens og generatorens virkemåte. Eleven skal ha kjennskap til Stirlingmotorens virkemåte. Eleven skal kunne forklare hvordan råolje og naturgass er blitt dannet og gi eksempler på hvor forekomster av disse råstoffene finnes. Eleven skal kunne beskrive hvordan sandstein ser ut og hvorfor denne kan lagre råolje og naturgass. Eleven skal kunne beskrive en metode for leting etter olje og gass. Eleven skal kunne forklare hvordan energien i fossilt brensel frigis. Eleven skal kunne beskrive egenskapene til stoffet karbondioksid. Eleven skal kunne argumentere for fordeler og ulemper ved bruk av fossilt brensel. Eleven skal kunne beskrive mulige tiltak ved oljesøl på hav. idaktisk plan for for- og etterarbeid or- og etterarbeid er en viktig del av Newton-modulen. Før elevene kommer til Newton-rommet skal besøkslærer ha jennomført et forarbeid som sikrer at elevene kjenner til spesifiserte kunnskaper og ferdigheter. Nedenfor er det foreslått et ndervisningsforløp. et forutsettes at elevene har arbeidet med dette eller lignende forarbeid før besøket i Newton-rommet. Vi foreslår også at levene arbeider med relevante tekster i lærebøkene både før og etter besøket i Newton-rommet.
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 13 Undervisningsplan - forarbeid 4.1 Innholdsmoment Lærerinfo Elevaktivitet Viser til rubrikk 2.3.2 Lærerveiledning_forarbeid.docx Engia_oppdrag_forarbeid_og_etterarbeid.pdf Oversikt_besokslaerers_oppgaver.docx Oppdrag Stirlingmotor.pdf Stirlingmotor - beskrivelse.pdf Faktaark_Stirlingmotor.docx Undervisningsplan - etterarbeid 4.2 Lærerveiledning_etterarbeid.docx Formålet med etterarbeidet er å gi elevene anledning til å reflektere over og bearbeide det de har lært gjennom forarbeidet og besøket i Newton Energirom. Læreren og elever arbeider sammen med følgende nøkkelspørsmål: Hva synes dere var mest spennende av det dere har lært av besøket i Newton Energirom? Har dere endret tanker om aktuelle energikilder fra før arbeidet som forskere startet og til nå? Det er viktig at det arbeides med ett spørsmål av gangen. Avsluttende prøve er elektronisk. Linken er: https://web.questback.com/firstscandinavia/f3gag8cdh4/ Forslag til andre ting: Gruppenes produkt inngår som en del av det formelle vurderingsgrunnlaget i de aktuelle fagene. Det anbefales at gruppene bruker det de har gjort til å lage en presentasjon/show som de presenterer for foreldrene eller eventuelt en annen klasse på skolen gjerne i en festlig ramme. Det har i seg selv stor betydning for elevenes utbytte av undervisningen og er en måte å vise at man verdsetter det arbeidet de har utført.
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 14 raktiske opplysninger Praktisk informasjon 3.1 Det som trengs å gjøres av klasselærer og elever på skolen på forhånd står beskrevet under forarbeid. Det vil bli en halv times lunsjpause som klasselærer og elever disponerer selv. Det er mulig å spise medbrakte matpakker i et eget rom i Vitenskapsmuseet. Alternativt kan elevene gå til kafeen som ligger i nabobygget eller til byen. Klasselærer er ansvarlig for elevene i pausen. Dagsplan 3.3 1. 09:00 Elevene ankommer bygget. Henger fra seg yttertøy, kommer inn i Newtonrommet 2. 09:10 Starter opp i amfiet. Intro fossilt brensel 3. 09:30 Opprinnelse og anvendelse av olje og gass 4. 10.00: Dokumentasjonsoppdrag 5. 11:00 Lunsj! 6. 11:30 Gruppene jobber med dampmaskiner og stirlingmotorer 7. 12:45 CO2 8. 13.45 Oppsummering og avslutning valuering Evaluering av Newton-modul 11.1 Det er laget en generell evaluering til besøkslærer og elevene som skal besvares individuelt. Evalueringen skal gjøres elektronisk og linken blir sendt til besøkslærer.
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 15 Generell evaluering elev: https://www.questback.com/firstscandinavia/da0dwe59in/ Generell evaluering klasselærer: https://survey.enalyzer.com/?pid=d7d3b5s7 I tillegg skal elevene besvare en fagprøve når de er tilbake på skolen. Denne er også elektronisk og resultatene ses av både klasselærer og Newton-lærer og vil også inngå i evalueringen av Newton-modulen. ppgaveark Oppgaveark for besøkslærer 7.1.2 m Newton-rommet Kort om dette Newton-rommet 5.1 Besøksadresse: Newton Energirom Trondheim NTNU Vitenskapsmuseet Erling Skakkes gate 47 7012 Trondheim tlf. +47 916 66 508 Kontaktinformasjon Newton-rom 5.2 Martin Kulhawczuk, Vitensenteret, tlf. 73596123, e-post: postkasse@viten.ntnu.no
1187 Newton håndbok for besøkslærer - Fossilt brensel Side 16 Denne modulen er utviklet av 5.3 FIRST Scandinavia i samarbeid med ulike aktører.