Titel: Biologi og andre naturvidenskabelige fag på nano-niveau

Transkript

1 Titel: Biologi og andre naturvidenskabelige fag på nano-niveau Baggrund Inden for naturvidenskab er nanoteknologi et relativt nyt fag. Nanoteknologi er et tværfagligt fag som ikke bliver repræsenteret i gymnasieskolen hovedsageligt, fordi langt de fleste gymnasielærere ikke er blevet uddannet til at undervise i faget. Idet mange elever ikke bliver bekendt med nanoteknologi i gymnasieskolen, kan det have betydning for deres valg af videregående uddannelse. Der må derfor skønnes, at der er behov for en vis faglig opdatering blandt gymnasielærerne, da nanoteknologien er et temmelig nyt fagområde, som er blevet opdyrket inden for de seneste år. Derudover er nanoteknologi særdeles velegnet til at kvalificere samspillet mellem flere naturvidenskabelige fag biologi, fysik, kemi og matematik. Det gælder både i forbindelse med samarbejdet inden for mange af de naturvidenskabelige studieretninger og i forbindelse med elevernes studieretningsprojekter. Endelig kan nanoteknologi måske hjælpe med til at højne interessen for naturvidenskab blandt piger. Piger interesserer sig jvf. Rose-undersøgelsen i høj grad for temaer, der relaterer sig til sundhed og sygdomme. Mange, hverken gymnasielærere eller elever, ved ikke at der er mange muligheder for at få disse temaer i spil på nanoteknologi. Det hænger nok sammen med ordet nanoteknologi som signalerer at begrebet vægter på teknologien frem for videnskab. Det er dog langt fra sandheden. Nanoteknologi ved Københavns Universitet har en stor del af forskningen inden for sundhedsvidenskab, hvor biologien kommer i spil. Formål Vi forventer, at resultaterne af udviklingsprojektet bliver et tilbud om efteruddannelseskurser inden for biologisk nanoteknologi, at flere gymnasielærere og elever får kendskab til nanoteknologi og vi dermed på længere sigt - er med til at højne interessen for naturvidenskab blandt unge særligt piger. Formålet med udviklingsprojektet er at udvikle et efteruddannelseskursus samt kursusmateriale til efteruddannelseskurser for biologi og fysiklærere i det almene og tekniske gymnasium. Kurset kan samtidig vise nye veje til samarbejdet i studieretningerne med fysik og biologi. Vi ønsker med dette udviklingsprojekt at sætte fokus på den biologisk/fysiske side af nanoteknologien. På denne måde komplementerer det vores tidligere udviklede kursus, der har fokus på konstuktion af brændselsceller, som er forankret i kemi og fysik. Vi har i løbet af de seneste måneder udviklet et forsøg med udgangspunkt i fagene biologi og fysik, som vi ønsker at bruge som grundlag for udviklingen af efteruddannelseskurset samt kursusmaterialer.

2 Aktiviteter Vi ønsker at søge midler til at færdigudvikle forsøget og videreudvikle dette til et egentligt efteruddannelsestilbud af kursusinstruktører. Dette indbefatter udarbejdelsen af it-baseret kursusmateriale til gymnasielærerne og uddannelse af kursusinstruktører til regionale kurser. Udbredelse Gennem regionale efteruddannelseskurser, EMU og Nanotek.nu. Projektets indhold Projektet kan deles ind i 5 faser: Fase 1) Udvikling af forsøg samt kursusmateriale. Vi er på nuværende tidspunkt meget langt med at udvikle selve forsøget, men mangler at lave kursusmaterialet og udvikle kurset. Vi har erfaring med, at produktion af gode kursusmaterialer også it-baseret, er bekostelige, og derfor har vi valgt at udvikle forsøget for egen regning, og i stedet søge midler til udvikling af kurset og produktion af materialet. Kursusmaterialer vil vi helt konkret sende ud til kursusdeltagerne inden de kommer herind til kursus, og de skal benyttes på de efterfølgende regionale kurser. I fase 1 bliver der udviklet et foreløbigt materiale til brug ved afprøvning af forsøget. Fase 2) Afprøvning af forsøg på Nano-Science Center i samarbejde med deltagende gymnasielærer. Afprøvning af forsøget vil ske i december med gymnasielærere fra 6-8 gymnasier. Fase 3) Tilretning af kursusmateriale og udarbejdelse af it-baseret kursusmateriale. Når afprøvning af forsøget er gjort, vil det blive rettet til i overensstemmelse med den evaluering, som vi laver på dagen for afprøvningen samt i dagene lige efter. Derefter vil kursusmateriale blive rettet og produceret og til slut lagt på vores hjemmeside: nanotek.nu og på EMU. Nanotek.nu er produceret i samarbejde med Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet. Det er Nano-Science Center, der vedligeholder siden, hvor der kan findes viden om nanoteknologi og nogle undervisningsmaterialer til lærere i gymnasieskolen. Fase 4) Efteruddannelseskursus af regionale kursusinstruktørerne. Vi ønsker at uddanne 6-8 kursusinstruktører som kan tage ud til skoler i andre regioner af landet og efteruddanne gymnasielærer. Vi vil i samarbejde med Biologilærerforeningen udvælge instruktører fra universitetet og foreningen. Fase 5) De regionale efteruddannelseskurser vil blive udbudt via EMU. Det første kursus vil blive udbudt efterår Vi vil sammen med de lokale kursusinstruktører foretage en evaluering af kurserne samt materialer ved hjælp af spørgeskema.

3 Tidsplan December: Forsøg afprøves af panel Januar februar: Forsøg rettes til Marts - april: Multimediemateriale bliver produceret og bliver lagt på og på EMU September: Efteruddannelsestilbud til kursusinstruktører. Oktober - december: Regionale efteruddannelseskurser Nærmere beskrivelse af forsøget og uddannelsen af kursusinstruktører: Udveksling af information imellem Nanoreaktorer henvender sig til gymnasielærere i htx og stx med fagene biologi og fysik, men det vil også være relevant for lærere som underviser i kemi samt matematik. Nanoteknologi er et tværfagligt fag, og gymnasiefagene kan inddrages, så det passer målgruppen. Vi har fra centrets side valgt at lægge vægten på biologi og fysik, da det er fagfelter som i højere grad end kemi og matematik tiltrækker piger. Forsøget er udviklet med den tanke, at det skal være praktisk muligt at lave det ude på landets gymnasier. Af den grund er der ikke brugt farlige kemikalier eller dyre mikroskoper. Udveksling af information imellem Nanoreaktorer Transport og kommunikation foregår i de menneskelige celler ved hjælp af vesikler. Vesikler er nanobeholdere ( nm), der er i stand til at beskytte og transportere last fra et sted i cellen til et andet. En vesikel er bygget op af en særlig type molekyler, der kaldes lipider. De har den egenskab, at de spontant kan samle sig selv til en membran kugleskal, der kan indkapsle alle vandopløselige kemikalier og biomolekyler. En vesikel overbringer information i cellen ved at nærme sig en organelle, eksempelvis det endoplasmiske retikulum eller Golgi apparatet, åbne vesikelskallen, smelte sammen med den og til slut overføre sin last til organellen. Vesikler kan fremstilles udenfor cellen i laboratorier og deres fysiske og kemiske egenskaber kan derved blive studeret. I dette eksperiment vil vi fremstille to forskellige vesikler af phospholipider og derefter undersøge, hvordan de fusionerer med hinanden. Det gør vi ved hjælp af teknikken resonans energi overførsel Efteruddannelseskurset for kursusinstruktørerne vil tage 1 dag og vil foregå på Nano- Science Center. De efterfølgende regionale kurser forventes også at være af en dags

4 varighed. Kursusmaterialet vil yderligere være tilgængeligt for alle på hjemmesiden nanotek.nu og på EMU, så alle gymnasielærere har mulighed for at hente det og bruge det i deres undervisning. Kursusmaterialet Vi ønsker at udvikle gode kursusmaterialer, der giver gymnasielærere lyst til og mod på at arbejde med nanoteknologi. Materialet skal være forklarende og udformet på en sådan måde at gymnasielærerne selv bliver i stand til at gennemføre dem i egne faglokaler. Materialerne skal kunne brugs både i forbindelse med et 1-dags kursus på Nano-Science Center og uden. Kursusmaterialet til efteruddannelseskurset skal være tilgængeligt på nettet, hvor det kan hentes gratis. Nedenfor ses indledningsbilledet til Nano-Science Centers hjemmeside, hvor vejledningen bliver placeret. Ved at klikke på fanebladet Undervisningsmateriale fremkommer følgende skærmbillede:

5 Som det ses, er der på nuværende tidspunkt adgang til materialer til brug for lærere og elever inden for to emner selvsamlende enkeltlag og ferrofluids. Vi forestiller os, at Udveksling af Information imellem Nanoreaktorer bliver næste punkt på listen dog med den bemærkning, at der ikke bliver tale om materiale til elever, men om materiale brug for lærerne. Materialet vil starte med en introduktion til nanoteknologi ledet over i emnet udveksling af Information imellem Nanoreaktorer. Denne indledning er nødvendig, da det ikke er alle gymnasielærere inden for biologi og fysik, som har haft muligheder for og ressourcer til at sætte sig ind i området, og dermed er up-to-date med den nyeste teknologiske udvikling. Der vil blive udarbejdet en øvelsesvejledning, der i detaljer beskriver, hvordan forsøget skal laves. Her bliver der lavet billeder og animationer som illustrerer øvelserne. Vi har erfaring med, at gymnasielærere gerne vil arbejde med materialer, der er perspektiverende samt indeholder uddybende baggrundsstof særligt på dansk, hvorfor denne del af materialet vil blive prioriteret. Kursusmaterialet vil blive samlet til en printudgave. Vejledningen vil blive præsenteret med billeder og speak på nettet. Til den web-baserede vejledning vil være knyttet vejlednings-blade i PDF-format, som kan udskrives og anvendes ved forsøgenes praktiske gennemførelse. Samspil mellem materialer og kursus Vejledningen kan enten anvendes isoleret ved kun at bruge det web-baserede materiale, eller anvendes i kombination med et tilstedeværelseskursus, som gennemføres på Nano- Science Center eller ved hjælp af kursusinstruktører ude på gymnasierne. På kurset vil der være hands-on træning i gennemførelse af forsøg.

6 Nedenfor er de to modeller illustreret: Isoleret vejledning Introduktion/ teori Vejledning Supplerende materialer Vejledning kombineret med kursus Introduktion/ teori Tilstedeværelseskursus Supplerende materialer Vejledning

7 Web-platform og brugergrænseflade Vejledningens indhold udvikles i e-learning værktøjet EduFrame. Det betyder, at præsentationen af vejledningen vil ske i et vindue, som lægger sig oven på den eksisterende hjemmeside nanotek.nu. Det har den fordel, at brugeren ikke mister forbindelsen til hjemmesiden. Nedenfor ses et eksempel. Samtidig med billedet vises speakteksten som undertekst og speaken høres. Vejledningen har typisk en forgrenet struktur, idet der på de viste skærmbilleder vil være mulighed for at klikke på knapper, ikoner, fotos eller illustrationer for at få en uddybning. Ved anvendelse af EduFrame vil det være muligt for Nano-Science Centrets egne medarbejdere at opdatere og udvide indholdet i vejledningen i takt med de indhøstede erfaringer. Nikkelnettet nedsænkes i 4M sapetersyre