Event på Gråsten Landbrugsskole 1
Formålet med undervisningseventen er at undersøge hvilken effekt event har på motivation og engagement hos elever at opleve hvorledes de forskellige uddannelser kan bidrage til løsning af opgaverne at planlægge undervisning på tværs af uddannelsesskellene at styrke elever med særlige evner til at interessere sig for deres eget fag i en naturfaglig retning, og pirre deres nysgerrighed. At fremme elevernes interesse for lyst til at videreuddanne sig. Koens fordøjelse, Mælkens vej - Fra producent til forbruger, Laktose-intolerance og enzymer, Innovation og mælkeproduktion, Mejeriteknologi og flow og Koens føde. De 6 stationer havde fagligt afsæt i: Biologi, Fysik, Kemi, Geografi, Innovation og Idræt Eventen Landbrugsskolen var vært for eventen. Eleverne blev inddelt i hold på tværs af uddannelserne og skulle i samarbejde løse de forskellige udfordringer på de 6 aktiviteter. Målgruppe Folkeskoleelever fra 8. til 10. klassetrin Erhvervsskoleelever (Landbrugsskole) Gymnasieelever (1. g) Samarbejdspartnere i projektet Aabenraa statsskole, 10 Aabenraa, Hærvejsskolen, Gråsten Landbrugsskole Emne Med temaet Mælk som omdrejningspunkt kommer eleverne rundt om følgende emner: Med udgangspunkt i et tema om mælk var det naturligt at lade landbrugsskolen være vært for eventen. Derved er selve stedet med til at underbygge eventens tema og giver gode muligheder for autenticitet. 2
Event på Gråsten Landbrugsskole Aktivitet 1: Koens fordøjelse Varighed 4 timer Formål at fremstille et vådpræparat fra hø-infusion at kende et mikroskops opbygning og funktion i praksis at iagttage mikroorganismer fra en høinfusion ved forskellig forstørrelsesgrad Praktisk arbejde Brug af mikroskopet 1. Placer objektglasset på mikroskopet objektbord og sæt det fast ved hjælp af finger holderen. 2. Drej mindste forstørrelse ned mod objektet. 3. Brug grov-skruen til at løfte objektet og objektbordet op i en højde, hvor der anes et billede gennem okularerne. 4. Skift til finskruen og drej indtil synsfeltet står klart. 5. Juster lyset ved foden af mikroskopet eller med kondensoren under objektbordet. 6. Brug skruen til fingerordningen på objektbordet mens man søger efter organismer i præparatet. 7. Placer det foretrukne objekt i synfeltets centrum og drej til næste forstørrelse. Brug finskruen til at skarpindstille med. Reguler lyset. Resultater Metode Fremstilling af vådpræparat: Der udtages en vanddråbe fra vandoverfladen af en hø-infusion med en pipette og den overføres til midten af et objektglas. Et dækglas lægges over dråben ved først at placere dækglasset skråt på objektglasset og dråben og derefter lade glasset falde ned over dråben. Eventuelt overskydende vand fjernes med filtrerpapir. Mangler der vand under dækglasset, kan der tilføres lidt ekstra vand med pipetten. Læg mærke til organismens form og finere detaljer på formen. Kan man finde en lignende organisme i et opslagsværk? Det kan være nødvendigt at se godt efter mange gange. Noter resultaterne af iagttagelserne i laboratoriejournalen. Suppler meget gerne med en tegning eller billede af den organisme der er fundet. Der kan sagtens være flere forskellige organismer i den samme dråbe vand. 3
Pas på præparatet ikke tørrer ud. Man kan tilføre ekstra vand fra siden af dækglasset med en pipette. Via dette link kan man læse mere om en høinfusion: http://www.skabelse.dk/articles/973.pdf Fagligt stof Koen er det, man kalder for en drøvtygger. Det betyder, at den i første omgang ikke tygger sit foder særlig godt, men at den senere gylper det op og tygger det igen. Det gør den for bedre at kunne udnytte alle foderets næringsstoffer. Vommen Når koen æder, kommer foderet først ned i vommen. Vommen er den største mave og kan rumme ca. 200 liter. I vommen lever der mikroorganismer (bakterier, svampe og encellede organismer) og disse udfører den første nedbrydning af foderet. Det er i vommen, der udvikles store mængder gas (CO 2 og NH 3 ), som koen bøvser op. Vommens ph-værdi er knap 7. Det er fra vommen, at foderet gylpes op, når koen tygger drøv. Når koen har ædt lægger den sig ofte ned og tygger drøv. Det gør den i op til 9 timer i døgnet. Netmaven Når foderet er tygget tilstrækkelig mange gange, er det så findelt, at det kan gå videre gennem netmaven, som sorterer foderet, så kun det mest findelte materiale passerer videre til bladmaven. Bladmaven Bladmaven har en stor overflade, hvor det meste vand optages fra foderet og går over i blodet. 4
Løben Denne side er kopieret fra www.glemsom.dk Løben svarer til maven hos os og her udskilles saltsyre, så bakterierne og svampene fra plantedelene dræbes. Surhedsgraden falder til omkring 2 i ph. Plantefoderet er nu så nedbrudt, at det kan optages i tarmene som næringsstoffer for koen. Vommen er et utrolig komplekst økosystem. Koens vom er koloniseret af ca. 10.000.000.000 bakterier, 1.000.000 protozoer og 1000 til 10.000.000 svampe pr. ml vomindhold. Dette svarer til ca. 3 kg mikroorganismer i vommen. Den mikrobielle omsætning i formaverne foregår under strengt anaerobe forhold (dvs. uden ilt) i et system, hvor ph normalt varierer mellem 5,7 til 7,0, og temperaturen mellem 35 til 41 C. Foderet Koens mad består af plantedele, som er opbygget af et ubeskriveligt stort antal planteceller. Hver eneste plantecelle består af sukkerstoffer, proteiner og fedtstoffer, som nedbrydes til små molekyler når koen fordøjer dem. De små molekyler er bl.a. monosakkarider, aminosyrer og fedtsyrer. Det spændende er, at koen ikke selv kan danne cellulase. Det kan de mikroorganismer som lever i koens vom, netmave og bladmave. Når koen har sunket maden gylpes den op igen, gennemtygges og blandes med store mængder spyt. Herved findeles maden, så mikroorganismerne i koens tre forreste maver kan nedbryde plantecellerne ved at udskille enzymer fra deres egen celle over på plantecellerne. Herved nedbrydes plantecellernes celluloseholdige cellevæg og cellemembranen inde bag den og så kommer plantecellernes indhold ud i væsken omkring mikroorganismerne. Nu er der masser af føde for mikroorganismerne, og de vil formere sig ved almindelig celledeling. Denne fordøjelsessuppe af plantemolekyler er mere eller mindre nedbrudt til de mindste molekyler og bunker af mikroorganismer ledes efterhånden ned i koens sidste mave løben, hvor koens fordøjelsesenzymer og mavesyre tilføres suppen. Det fører til at alle mikroorganismer dør og nedbrydes sammen med plantesuppens molekyler. Mikroorganismerne indeholder blandt andet protein, vitaminer og mineraler, som giver koen et ekstra næringstilskud sammen med planteføden. Plantecellen er omgivet af en celluloseholdig cellevæg, som kun kan fordøjes til monsakkarider, hvis enzymet cellulase er til stede i fordøjelsessystemet. Link til bestemmelsesark Vomprotozoer (Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet, Forskningscenter Foulum) 5
Aktivitet 2: Mælkens vej - Fra producent til forbruger Tværfagligt værksted Geografi, samfundsfag og historie Aktivitet Aktiviteten går ud på at finde ud af, hvem der gør hvad i produktionen af mælk. Et yderligere tvist til opgaven er, at man ligeledes skal finde ud af det i forhold til tidsperiode. Som optakt kan læses 2 fortællinger om mælkens vej. En beskrivelse om 1940 og om nutiden. Grupper skal herefter placere titler og jobindhold på væggen under de forskellige erhverv og tider. Det gælder om at blive først færdige samt have flest rigtige. Beskrivelse af erhvervstyper Erhvervstyper kan deles i tre hovedgrupper - Primære erhverv Landbrug, gartneri, fiskeri, skovbrug, minedrift. Man frembringer eller fremskaffer noget af naturen. Dvs. de råstof producerende erhverv - Sekundære erhverv Industri, håndværk, bygge- og anlægsarbejder, offentlige værker (el, vand, afffald og lign.) Dvs. ofte jobs inden for håndværk og industrifagene, som forarbejder produkter fra de primære erhverv. - Tertiære erhverv Handel, transport og alle former for servicefag (undervisning, sygehus og lign.). Ingen fremstilling eller bearbejdning Dvs. de servicerende erhverv, som yder service til alle erhvervstyper 6
Materialer frygtelig meget hæftemasse/ Elefantsnot et sæt begrebskort til hvert hold væg med malertape til markering af erhvervstype, tid, jobbeskrivelse og titel stort gulvareal til at udlægge begrebskort på bilag 1 udskrevet på A3 papir, så eleverne kan se forventningerne til, hvordan det færdige resultat kan være hjemmefra er lavet laminerede begrebskort med titler og jobbeskrivelse (i forskellige farver). (Bilag 2+3) erhvervstype/begrebsbeskrivelse (bilag 4) Rammen Idrætshallen. En gruppe på hver side af hallen. Forud er der hængt erhvervstypesedler op på væggen (primær, sekundær og tertiær). Et sæt til 1940 og et til 2014. De laminerede sedler med titler og jobbeskrivelse ligger med skriften synligt på gulvet. Et sæt til hver gruppe. 7
Aktivitet 3: Laktose-intolerance Formål Eleverne lærer at immobilisere enzymer (immobiliserede enzymer vil sige, at enzymerne er bundet på overfladen af et inaktivt stof) og bruge dette til at fremstille mælk med reduceret mælkesukkerindhold. Eleverne får et indblik i bioteknologi / enzymteknologi, samt lærer om fordøjelse og problematikken omkring laktose-intolerance. Indledning Nogle mennesker har intolerance over for mælkesukker, laktose, hvilket resulterer i mavesmerter og diarré. Ca. 75 % af den voksne befolkning på verdensplan har i en eller anden grad nedsat laktaseprodution. I Nordeuropa er voksnes fald i laktaseproduktionen ca. 5 % i forhold til spædbarnsproduktionen På Sicilien er faldet på 71 % og i Afrika og Asien på 90 %. Se kort over andel laktoseintolerante på http://www.uneedaaudio.com/nomilk/li_map.htm Der er derfor interesse for at fjerne laktose fra mælkeprodukter, eller evt. at nedbryde det til mindre kulhydrater. Dette kan gøres ved hjælp af enzymer. Enzymer er interessante, fordi de så effektivt kan katalysere kemiske reaktioner, og de bruges i mange produkter, vi kender fra hverdagen, f.eks. vaskepulver, medicin og fødevarer. Brug af enzymer i disse produkter er mere miljøvenligt end kemisk/fysisk katalyse af tilsvarende reaktioner, og dermed mindre belastende mht. CO2. Teori I mælk findes mælkesukker også kaldet laktose (Laktose er afledt af lacta, latin for mælk og ose", en fælles endelse man anvender for sukkerarter, f.eks. sukrose, glukose). For at laktosen kan optages i tyndtarmen, skal den spaltes. Årsagen til laktose-intolerance er, at tyndtarmen ikke producerer tilstrækkelig af enzymet laktase. Laktase er det enzym i tyndtarmen, der nedbryder laktose til -Dgalaktose og D-glukose. I tyndtarmens slimhinde findes laktase-enzymet, som nedbryder laktosen. Laktase klipper laktose over, så det bliver til to mindre sukkermolekyler. De små sukkermolekyler kan kroppens celler bruge til at få energi gennem respirationen. Hvis man er laktoseintolerant og derfor ikke kan producere laktase, bliver laktosen fra mælk og andre mælkeprodukter ikke nedbrudt, og bliver derfor i tarmen. Hvis laktose ikke nedbrydes, binder det vand, hvilket giver diarré. Laktosen fortsætter uspaltet ned til tyktarmen, hvor bakterier kan bruge laktose til at lave energi og fører til udviklingen af affaldsgasser. Det er en af grundene til, at maven bliver udspilet, når laktoseintolerante personer spiser mælkeprodukter. Lader man mælk løbe igennem en søjle med gelékugler der indeholder enzymet laktase, kan der foregå en nedbrydning af laktose til -Dgalactose og D-glucose. 8
Hastigheden for kemiske processer afhænger af temperaturen. Da laktase har sin optimums temperatur omkring 37 grader Celsius (vores legemstemperatur), er det vigtigt at mælken under forsøget har en temperatur omkring 30-35 grader C. Temperaturen må ikke blive højere da laktasen ellers denaturerer. Laktaseaktiviteten måles ved at måle koncentrationen af dannet glukose. Øvelsesvejledning 1. Bland enzymet med natriumalginatopløsningen. Træk blandingen op i injektionssprøjten 2. Dryp blandingen en dråbe ad gangen ned i calciumklorid-oplæsningen. Sprøjten må ikke komme i kontakt med calciumklorid-opløsningen, da det vil få alginaten til at størkne i sprøjten og stoppe udgangen. Lad perlerne, som indeholder enzymet der er immobiliseret hærde i et par minutter 3. Sæt et stykke plasticslange på injektionssprøjten, så perlerne ikke kommer til at blokere udgangen 4. Hæld væsken fra enzymperlerne ved hjælp af en tesi 5. Hæld forsigtigt perlerne i injektionssprøjten 6. Klem plasticslangen sammen med slangeklemmen 7. Før mælken hældes i sprøjten, sikres det ved at teste med glukosestrips at den ikke indeholder glukose 8. Hæld en smule mælk over enzymperlerne, luk derefter op for klemmen og lad mælken løbe ned i et lille bæger 9. Mælken i bægeret testes for glukose med glukosestrips 9
Aktivitet 4: Iværksætteri og innovation Formål med øvelsen Eleverne skal lave en fælles idegenerering omkring bæredygtighed indenfor produktion af mælk og finde på nye produkter. Arbejdet organiseres bedst i grupper af 4-5 elever. Lærerens rolle er at fungere som faciliteter. Hver elevgruppe gennemarbejder en idé, som præsenteres for de øvrige grupper. Baggrund - Miljøhensyn ved udvikling af fødevareprodukter Miljøpåvirkningerne i mælkeproduktion knytter sig overordnet set til følgende aktiviteter: Livscyklusfaser Mælkeleverandøren Transport til mejeri Fremstilling af produkt på mejeri Emballering af produkt Transport til butik og fra butik til forbruger Aktiviteter Foder og brugen af pesticider til sprøjtning af foder, gødning fra koen. Transport af mælk i tankvogne. Spild af mælk og valle samt forbrug af energi og vand. Forbrug af kemikalier ved rengøring etc. Valg af emballagemateriale f.eks. pap, plastik og aluminium. Transport af mælk og ost til hjemmet. Bortskaffelse af emballage Bortskaffelse af emballage til recirkulering, forbrænding eller deponering. Tabel 2.1: Miljøbelastninger for mælk og ost /Inger Larsson, 2001/ Inger Larsson, 2003/ Arbejdsmiljøpåvirkninger i alle livscyklusfaser for mælke- og osteprodukter samt anvendelse af rengøringskemikalier er væsentlige miljøpåvirkninger, men er ofte enten udeladt eller ufuldstændigt behandlet i livscyklusanalyser grundet manglende data. Ud over arbejdsmiljø og kemikalier er følgende miljøpåvirkninger væsentlige i mælke- og osteprodukters livscyklus: Fremstillingen af mælken inkl. produktionen af foder, gødning og pesticider er en væsentlig miljøbelastning. Den væsentligste miljøbelastning på konsum- og ostemejerierne er spild af mælk. Herefter kommer forbruget af energi og vand. Forbruget af energi er en af de væsentligste miljøbelastninger ved produktion af mælkepulver. Den mest energikrævende proces er tørringen. Valg af emballage har en væsentlig indflydelse på produktets miljøbelastning. Pap giver en lavere miljøpåvirkning end plastik, som igen giver en lavere miljøpåvirkning end aluminium. Transport af mælk og ost til hjemmet udgør en stor miljøbelastning. 10
Bæredygtighed og miljø er højaktuelle emner i den offentlige debat. Den intensive landbrugsproduktion i Danmark belaster miljøet. Hvilke muligheder findes der for at reducere denne belastning? Idégenerering I det kreative rum gælder det om at kunne gå med på hinandens ideer og ikke stoppe hinanden. Det kræver mod at skabe nye ideer ligesom åbenhed og indlevelsesevne er vigtige elementer det kræver at eleverne bakker hinanden op og selv byder ind med nye ideer. Vigtigt er det, at der ingen bedømmelse eller løftede pegefingre er. - Det kreative idémylder I det kreative idemylder brydes den traditionelle vanetænkning og faglig viden bliver anvendt i sammenhæng med viden fra andre dele af livet. Hermed åbnes nye perspektiver og muligheder. Eleverne bruger viden fra et fagområde til at løse et problem inden for et andet område, eller blander det med viden fra andre dele af deres erfaringsbase. Ved udgangen af det kreative har eleverne valgt en ide ud og skal nu i gang med bearbejdning og analyse af den valgte ide. - Den innovative del I den innovative del af processen får den valgte ide fagligt dybde. Ideen foldes ud og analyseres nærmere. Eleverne bliver klar over, hvorvidt ideen er ny og nyttig. De skal finde styrke og svagheder ved ideen og indhente manglende viden. Eleverne skal fremlægge deres ide for resten af holdet og modtage feedback på fremlæggelsen. Som ekstraopgave kan eleverne finde på et slogan for deres produkt. 11
Aktivitet 5: Hvor meget spiser en ko dagligt? Formål med øvelsen Eleverne skal få fysisk erfaring med hvor mange kg foder en ko konsumerer i løbet af en dag samt viden om hvad en ko konsumerer. Øvelsesvejledning En stafet hvor det gælder om at være hurtigst og samtidig så præcist som muligt ramme hvor mange kg koen spiser. Eleverne skal hente tre typer foder: kraftfoder, græs- og majsensilage. Foderet kommes i 20 L spande, som derefter vejes. Baggrund Koens foderoptagelse måles i kg tørstof, fordi vandindholdet i fodermidlerne er forskellige. Derfor er tørstofoptagelse det bedste mål for foderoptagelsen. En højtydende ko, der producerer 35-40 kg mælk om dagen æder 60-80 kg foder. Omregnet til kg tørstof svarer det til ca. 22 kg tørstof. Den vil typisk æde ca. 70 kg foder i døgnet. Grovfoder i form af græs eller ensilage udgør typisk 12-14 kg tørstof, mens tilskudsfoder udgør de resterende 8-10 kg tørstof. Foderet skal dække koens behov for energi, protein, fedt og mineraler. 12
Foder Grovfoder Grovfoder er halm, hø, græs, ensilage, melasse og mask. Koen æder mest grovfoder, som landmanden selv dyrker. Ensilage Ensilage er grovfoder fra marken. Foderet bliver konserveret (mælkesyregæret), så det kan holde sig i længere tid. Landmanden kan lave ensilage af grovfoder, som f.eks. majs, græs, hvede, byg, ærter og foderroer. Foderet bliver skåret med en stor maskine og snittet i små stykker på 3-4 cm længde. Det hele bliver kørt sammen i en kæmpestor stak, som bliver presset godt sammen med en gummiged og dækket til med plastic, så der ikke kommer luft ned i stakken. På den måde kan det hele holde sig hele vinteren uden at mugne. Koen kan spise 40-60 kg ensilage om dagen. Kraftfoder Køernes tilskudsfoder, som også kaldes kraftfoder, indeholder en stor andel biprodukter. Det kan være sojaskrå, rapskage, solsikkeskrå mv. der i princippet er biprodukter efter at man har udvundet olien af frøene. Desuden indgår der korn, majs, ærter mv. i kraftfoderet. Ud over grovfoder og kraftfoder får koen et tilskud af mineraler og vitaminer. I mange besætninger blandes grovfoder, kraftfoder og mineraler sammen i en blandervogn før det tildeles køerne. Så kalder man foderet for fuldfoder. 13
Aktivitet 6: Mælkeflow Automatisk malkesystem eller AMS er betegnelsen for et staldanlæg, hvor køerne malkes automatisk. En besætning består af køer med meget forskellige egenskaber. I en besætning er det vigtigt at køerne bliver så gode og så ens som muligt for at blive malket i en robot. Målet at opnå et større mælkeflow med en bedre malkbarhed hos køerne. Hvis køerne bliver malket hurtigere, kan malkerobottens kapacitet udnyttes bedre. Omkring 25 % af alle danske køer malkes med robot. Der findes forskellige typer malkerobotter. En malkerobot kan genkende hver enkelt ko, via en sender der sidder i et halsbånd. Derfor ved robotten, hvor meget mælk den pågældende ko vil give og hvor patterne sidder i forhold til yveret. Har koen yverbetændelse, opdager robotten det og separerer mælken fra i spande, så mælken ikke kommer i tanken og med på mejeriet. Malkerobotten leverer gennemsnitlig 2,55 L mælk i min. Aktivitet Eleverne skal ved hjælp af en pumpe flytte vand fra en spand til en anden. Hvor mange liter kan de flytte på 5 minutter? 14