Chemie-Experimente mit einem Experimentierroboter

Published by Fritz Henke, SupraTix GmbH (8 months, 2 weeks ago updated)


 Mit Chemistry4Future als remote Labor für Schulen wird es möglich sein, reale Chemie-Experimente über das Internet durchzuführen. Die Schüler:innen werden einen automatisierten Experimentierstand steuern können. Durch den Experimentierroboter sind den Experimenten aktuell noch technische Grenzen gesetzt. Sie basieren deshalb auf dem Prinzip „lab-in-a-drop“. Das heißt, dass der Flüssigkeitstropfen der Chemikalien als Reaktionsraum genutzt wird. [1]

Die Experimente müssen deshalb die folgenden Kriterien erfüllen, um in dem remote Labor umsetzbar zu sein:

  • Alle Edukte sind flüssig oder in gängigen Lösungsmitteln löslich.
  • Die Reaktion läuft schnell ab.
  • Die Reaktion ist visuell wahrnehmbar (z.B. Farbänderung, Niederschlag).
  • Die Reaktion läuft ohne große Hitzeentwicklung ab und es muss auch keine Wärme zusätzlich zugeführt werden.
  • Keine Nutzung von explosiven, pyrophoren oder toxischen Substanzen. 

Die Zielgruppe des Lernspiels sind Schüler:innen der zehnten Klassen. Neben den Inhalten müssen sich natürlich auch die Experimente am Lehrplan orientieren. Als Referenz wurde Lehrplan der sächsischen Gymnasien für die Klassenstufe zehn genutzt. [2] Chemistry4Future ist sowohl zum Einsatz im Chemieunterricht als auch zur Unterrichtsnachbereitung geeignet. Ein remote Labor gibt den Schüler:innen größere Freiheiten als ein Schullabor, da kein Gefährdungspotenzial durch die Chemikalien besteht. Deshalb sollen auch Chemie-Experimente möglich sein, die an der Schule nicht durchgeführt werden können. Solche Experimente würden die Motivation an dem Fach Chemie steigern und interessierte Schüler:innen fördern.

Die folgenden Experimente wurden für Chemistry4Future konzipiert:

  • Kupfer-Nachweis mit Ammoniak
  • Phenolphthalein als Säure-Base-Indikator
  • Stärke-Nachweis mit Lugolscher Lösung
  • Aminosäure-Nachweis mit Ninhydrin
  • Nitrit-Nachweis mit Lunges-Reagenz

Jedes Experiment gehört zu einem Lernpfad. Ein Lernpfad besteht aus multimedialen Lerninhalten, einer Wissensüberprüfung sowie dem Experiment. Die fünf Lernpfade werden in ein Lernspiel eingebettet. 

Wir sind für Ihre Vorschläge und Feedback zu den Experimenten offen! Gern konzipieren wir aus Ihren Ideen Experimente für Chemistry4Future. Beispielsweise im Rahmen „Branding eines Lernpfades“. Erfahren Sie hier mehr.

 

Das Lernpsiel

Das Lernspiel handelt von einer Zeit, in der der Klimawandel bereits bedrohlich für die Menschheit ist. Der Planet Erde muss durch die Schüler:innen gerettet werden, indem die richtige molekulare Maschine entwickelt wird. In jedem Lernpfad lernen die Nutzer:innen eine andere Molekulare Maschine kennen. Das Lernspiel beruht damit auf dem Chemie-Nobelpreis aus dem Jahr 2016, der für den Entwurf und die Synthese Molekularer Maschinen vergeben wurde. Auch die Wissenschaftler der Ideen sollen thematisiert werden. Neben den klassischen Inhalten des Chemieunterrichtes wird somit das Interesse an der aktuellen Forschung geweckt und die Bedeutung für die Lösung aktueller ökologischer Probleme aufgezeigt. Mit dem Wissen aus dem Lernspiel kann abschließend eine fiktive Molekulare Maschine „Planktym“ hergestellt werden, die die Erde rettet soll. Das Ziel des Spiels wird erreicht, wenn alle Experimente korrekt und erfolgreich durchgeführt wurden.

 

Quellen

[1] S. Matussek: Lab in a drop. Experimente im Mikromaßstab – Teil 1. MNU, 2015, 68(4), 206-212 

[2] Sächsisches Staatsministerium für Kultus: Lehrplan Gymnasium Chemie, 2019, 14-23 

 

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