Randers HF/VUC

Naturvidenskabelig faggruppe

Tema 1 . Vand

Tema 1 . Vand

et tværfagligt projekt mellem kemi, biologi og geografi.

1. Perspektiv

Uden vand - intet liv.

Rent vand er en vigtig ressource, og vandkvaliteten har stor betydning for vores sundhed og naturens trivsel. Vand er en væsentlig faktor for alt liv og anvendes endvidere som ressource til stort set alt hvad et menneske kan foretage sig. Uanset placering på kloden er mennesket dybt afhængig af rent vand, ikke kun til drikkevand men også til industri- og landbrugsproduktion og husholdning. Den dybe afhængighed og manglen på alternativer danner mange steder i verden grundlag for konflikter. Både ”for lidt vand” og ”for meget vand” giver problemer.

I Danmark er vi begunstiget med rigeligt vand fra naturens side, og vi har både vandløb og grundvand. Men grundvandsressourcen er under pres på grund af stigende forurening. Skal vi bevare muligheden for fortsat at have rent drikkevand i hanerne, skal der styr på forureningerne, og grundvandsbeskyttelsen skal intensiveres. Vores vandløb har det ikke altid lige godt, hverken fysisk eller vandkvalitetsmæssigt. Vil vi bevare en ren og varieret natur med godt grundvand og gode vandløb er en aktiv og målrettet beskyttelsen af vandmiljøet en nødvendighed.

Dette undervisningsforløb vil bibringe eleverne en forståelse for vandets kredsløb, globalt, regionalt og lokalt. Kursisterne vil opnå en indsigt i de påvirkninger, som den menneskelig aktivitet kan forårsage i vandløb og grundvand. Kursisterne vil endvidere gennem praktiske øvelser og opgaver opnå indsigt i naturvidenskabelige arbejdsmetoder.

2. Oversigt over mål og kompetencer

at give kursisten en forståelse for vandets kredsløb
at opnå erkendelse af de tværgående interesser i vandressourcerne
at tilegne sig den nødvendige naturvidenskabelige basis for at kunne deltage i den samfundsmæssige debat om vandkvalitet, vandressourcer og forurening/miljøpolitik
under udførsel af eksperimentelt arbejde at opnå indblik i brugen af den naturvidenskabelige arbejdsmetode og tankegang

kemi:

at få kendskab til analytiske metoder, der kan måle meget små koncentrationer
at få kendskab til redoxreaktioner, herunder metode til afstemning af reaktionsskemaer.
at få et solidt kendskab til vands egenskaber som opløsningsmiddel

geografi:

at give kursisten et solidt kendskab til dannelsen og beskyttelsen af grundvandsressourcerne i Danmark, herunder viden om håndtering af forureningstrusler og viden om indsatsplanlægning i indvindingsoplandet til vandværker
at give kursisten kendskab til regulering og udnyttelse af overfladevandet, udførelse af vandføringsmålinger samt påvirkninger af vandløb fra menneskelig aktivitet
at give kursisten kendskab til indsamling, bearbejdning og vurdering af feltdata samt anvendelse af kort, herunder GIS, til indhentning af oplysninger m.v.

biologi:

at give kursisten et grundlæggende kendskab til samspillet mellem organismer i et økosystem samt kendskab til organismernes afhængighed af de abiotiske elementer – her med særlig fokus på vand.
at give kursisten et grundlæggende kendskab til kvælstofkredsløbet
at give kursisten en indsigt i forskellige metoder til bestemmelse af forureningsgraden i et vandløb
at give kursisten en faglig baggrund for at kunne vurdere mulige miljømæssige konsekvenser af forskellige dyrkningsmetoder i landbruget.
at give kursisten indsigt i forskellige metoder til rensning af spildevand.

3. Fagligt indhold - forudsætninger - timer

3.1 Kemi

fagligt indhold:

opløsningsmidler
opløselighed
redoxreaktioner
spektrofotometri
kvalitativ/kvantitativ analyse
kemisk rensning af spildevand

faglige forudsætninger inden for kemi i den naturvidenskabelig faggruppe:

kendskab til det periodiske system, ædelgasreglen
molekylforbindelser, ionforbindelser
mængdeberegning for kemiske reaktioner
fældningsreaktioner

3.2 Biologi

fagligt indhold:

et økosystemets opbygning og funktion
kvælstofkredsløb
pesticider
kvælstofforurening
landbrugets rolle i forbindelse med kvælstofforurening og forurening med pesticider
spildevandsrensning
metoder til bestemmelse af forureningsgraden i vandløb

faglige forudsætninger inden for biologi i den naturvidenskabelig faggruppe:

ingen specifikke krav

3.3 Geografi

fagligt indhold:

vandets kredsløb
grundvand og vandindvinding
forureningskilder og grundvandsbeskyttelse
udnyttelse af vand
globale vandproblemer

faglige forudsætninger inden for geografi i den naturvidenskabelig faggruppe :

ingen specifikke krav

3.4 Samlet tidsforbrug :

Det samlede tidsforbrug (antal lektioner) inden projektperioden er

Kemi : 12 lektioner

Biologi : 10 lektioner.

Geografi : 10 lektioner

I alt 32 lektioner inden projektperioden.

Projektperioden udgør 28 lektioner

Det samlede tidsforbrug er ca. 60 lektioner

4.Tilrettelæggelse/lektionsplan

Undervisningsforløb.
Fag	Emneområde	Indhold	Undervisningsform	Tidsforbrug
Geografi	Vands kredsløb.	Vandbalancen, herunder regionale forskelle i nedbør, fordampning, afstrømning og grundvandsdannelse	Klasseundervisning, opgaveløsning i grupper.	Lektion 1, 2
Kemi	Vand som opløsningsmiddel	opløselighed af forskellige stoffer, molekylforbindelser, ionforbindelser	Klasseundervisning, småforsøg/ demonstrationsforsøg	Lektion 3 - 6
Biologi	Et økosystems opbygning.	Den abiotiske del : Eks : et vandløb: Betydningen af følgende forhold for livet i vand- løbet : sollys, ilt, salt, temp, næringssalte , PH, sigtbarhed, strøm.	Klasseundervisning	Lektion 7
Den biotiske del : planter planteædere, rovdyr, ned- brydere, fotosyntese respiration, fødekæde og fødenet.	Klasseundervisning, evt. mikroskopi af forskellige ned- brydere.	Lektion 8, 9
Kemi	Redox-kemi	Oxidationstal. Afstemningsprocedure for redoxreaktioner Eksempler fra nitrogen- kemi, fotosyntese og respiration.	Klasseundervisning og opgaveløsning. Små elevforsøg	Lektion 10 - 13
Biologi	Kvælstof og fosfor som næringssalte for planterne	Kvælstofkredsløbet : Kvælstoffiksering, deaminering, ammonifikation, nitrifikation, denitrifikation. Fosforkredsløbet.	Klasseundervisning Opgaveløsning i grupper	Lektion 14, 15
Landbrug og vand	Kvælstofbelastning af vådområder i relation til dyrkningsformer : vinterafgrøder, gødskningspolitik randzoner, kvælstof- fjernelse i våde enge.	Klasseundervisning og opgaveløsning i grupper.	Lektion 16, 17
Kemi	Kvalitativ analyse	Nitrat og fosfatbestemmelse	Demonstrationsforsøg	Lektion 18
Geografi	Grundvand og drikkevand.	Vandindvinding. Vandværker. Forureningstrusler fra punktforureninger og fladeforureninger.	Klasseundervisning.	Lektion 19,20
Biologi.	Pesticider	Anvendelse i landbrug og gartneri. Mulige skadevirkninger ved forekomst i grundvand (herunder østrogenlign. effekter)	Klasseundervisning.	Lektion 21
Nitrat i drikkevand	Forekomst af nitrat i grundvand før og nu. Fysiologiske skade- virkninger.	Klasseundervisning.	Lektion 22
Geografi	Grundvand og drikkevand	Grundvands-beskyttelsesplaner. Vandmiljøplaner, indsatsplaner.	Klasseundervisning.	Lektion 23, 24
Globale vand- Problemer.	Vandproblemer i u-lande. Vand som energikilde. Problemer med ”for meget vand” og ”for lidt vand”. Naturgenopretning.	Klasseundervisning og kortanalyse.	Lektion 25, 26
Biologi	Spildevand og spildevands- rensning.	Mekanisk og biologisk Rensning.	Klasseundervisning.	Lektion 27
Kemi	Spildevand og spildevandsrensning.	Kemisk rensning	Klasseundervisning	Lektion 28
Analysemetoder	Spekrofotometri, intro. til måling af forskellige vandparametre	Klasseundervisning Demonstration	Lektion 29,30
Geografi	Analysemetoder	Introduktion til vandføringsmålinger og GIS	Demonstrationsforsøg	Lektion 31
Biologi	Analysemetoder	Introduktion til fotosyntesemålinger og makroindex	Klasseundervisning, demonstration.	Lektion 32

Litteraturliste:

H.C. Helt / G.Cederberg: Vandforureningens kemi

Miljøministeriet : Temahæfte Natur og miljø 2003. Tema: Vores Vand

Henrik Parbo, Anette Nyvad og Kim Kusk Mortensen: Kend Kemien 1

Gunnar Cederberg: Vand – et livsvigtigt kemikalie

Karsten Duus m.fl.: Alle tiders geografi. Geografforlaget. Kapitlet om vand, side 213-229.

Uddrag af Århus Amts regionplan om grundvandsbeskyttelse og indsatsplaner, 4 sider.

Hindkjær m.fl. : Biologi på tværs, Nucleus 1994

´Tværfaglige spørgsmål /opgaver

5.1 Tværfaglig projektopgave

Projekt del 1 : Vandløb

Vi tager til 2 vandløb med forskellig forureningsgrad og indsamler data. Tidsforbrug i felten 4-5 timer.

I laboratoriet / felten :

Kemi : Der udføres bestemmelse af iltindhold, iltforbrug (BI 5), nitrat , fosfat, PH. Tidsforbrug i laboratoriet . 3 lektioner.

Geografi : Der udføres vandføringsmålinger med beregning af vandføringen målt i m 3 /s. Der foretages vurdering af usikkerheder m.v.

Biologi : I felten indsamles vandpest til efterfølgende fotosyntesemålinger i laboratoriet.

I felten indsamles faunaprøver til bestemmelse af forureningsgrad ved makro-index.

Tidsforbrug i laboratoriet : 2 lektioner.

Projekt del 2 : Valgfrit projekt

Elverne skal her lave en problemformulering og synopsis. Dette valgfrie emne behøver ikke nødvendigvis at rumme alle fag. (Det kunne være en undersøgelse af en række vandværker, vandproblemer i ulande eller lign.)

Projekt del 3 : Rapport

Kursisterne udarbejder en samlet rapport over resultaterne af ovenstående.

5.2 Tværgående spørgsmål

Spørgsmål af tværgående karakter kunne eksempelvis være

Giv en oversigt over de væsentligste forureningstrusler mod vores grundvand samt en vurdering af, hvordan man kan imødegår disse trusler.
Hvilke faktorer påvirker vandkvaliteten i vandløb.
Giv en oversigt over nitrat i vandmiljøet, herunder hvor det kommer fra, hvordan det måles, og hvordan det påvirker vandmiljøet.
Hvad er pesticider og hvad er problemet med dem ?
Giv en redegørelse for, hvorledes menneskelig aktivitet påvirker et vandløb.
Hvordan kan man vide om vand er forurenet ?
Hvad mener du er det væsentligste forureningsproblem inden for vandmiljøet ?
Hvordan kan man beskytte grundvandet mod forurening ?
Giv en karakteristik af hvad der kendetegner et rent hhv. forurenet vandløb.

6. Evaluering

Evaluering af kursisternes rapporter

Kursisterne arbejder sammen i grupper på 3-5 personer om projektopgaven. Lærerne gennemgår de afleverede rapporter og evaluerer dem i fællesskab. Rapporterne gennemgås efterfølgende sammen med kursisterne (gruppevis), hvor lærerne (eller en af lærerne) giver en mundtlig evaluering.

Evaluering af emne/projektforløbet

Efter forløbet foretager kursisterne en skriftlig evaluering af projektet. Hvad var godt ? Hvad var skidt ? Ændringsforslag ?
På baggrund af denne evaluering kan der eventuelt blive tale om justeringer af projektforløbet.

7. I øvrigt

7.1 Andre fag

Det er muligt at inddrage matematik omkring lineære sammenhænge (spektrofotometri) og databehandling.

• Økonomi (nyt udstyr)

Biologi :
Geografi : Strømmåler (Kr 1.900,-), Waders (kr 400,-),
Kemi : Iltmåler (Kr ??)
Kemikalier, flasker, kort og andet udstyr findes på HF – og anses som driftsmidler.

--------------------------------------------

Tema 2 Salt

Randers HF/VUC
Naturvidenskabelig faggruppe
NJ/LV/PC
Marts 2005

Salt.

Et tværfagligt projekt mellem biologi, kemi og geografi .

1. perspektiv

Salt er en uundværlig del af vores hverdag lige fra madlavning, konservering af fødevarer, over glatførebekæmpelse til opbevaring af affald (i salthorste) - og på grund af disse mange anvendelsesmuligheder har salt spillet en væsentlig rolle i handlen mellem lande op gennem tiden. Samtidig er salt en helt afgørende faktor i opretholdelsen af vandbalancen hos levende organismer.

Dette korte tværfaglige forløb vil bibringe eleverne en forståelse for salts kemiske egenskaber, dets mange anvendelsesmuligheder og betydning for regulatoriske processer i levende organismer.

2. Oversigt over mål og kompetencer

- at give kursisten kendskab til dannelse af salt og salthorste i undergrunden
- at give kursisten kendskab til indvinding og udnyttelse af salt i undergrunden
- at give kursisten grundig kendskab til osmose-regulatoriske processer i levende celler
- at give kursisten viden om salts betydning for vandbalance hos levende organismer
- at give kursisten forståelse for betydningen af forholdet mellem salt og vand i naturen
- at stifte bekendtskab med eksperimentelle metoder og journalføring over et forsøg
- at blive fortrolig med ionforbindelser og disses egenskaber

3. Fagligt indhold

Geografi

- Kort oversigt over råstofforekomster i den danske undergrund med fokus på salt
- Klima- og naturforhold i Perm-tiden
- Dannelse af salthorste og deres betydning for forholdene i undergrunden
- Indvinding og anvendelse af salt
- Salthorste som reservoir og losseplads
- Salt i vand (grundvand, havvand, drikkevand)
- Salt og miljø

Biologi

- Cellens opbygning og transportprocesser hen over cellemembranen
- Salts betydning for osmotiske processer i levende celler.
- Anvendelse af salt som konserveringsmiddel
- Salt og vandbalance hos organismer knyttet til vandmiljøet

Kemi

Brug af opslagsværker
Kemiske formler
Ionforbindelser og deres egenskaber
Fældningsreaktioner
Masseprocent

4. Tilrettelæggelse / lektionsplan

Undervisningsforløb
Fag	Emneområder	Indhold	Undervisningsform	Tidsforbrug
Geografi	Råstoffer i Danmark	Oversigt over undergrundens råstoffer.	Klasseundervisning	1 lektion
Geografi	Salthorste	Dannelse, indvinding, udnyttelse	Klasseundervisning	1 lektion
Biologi	Cellen	Opbygning, funktion, transportmekanismer	Klasseundervisning	1 lektion
Biologi	Osmose	Osmose i kartofler, salt som konserveringsmiddel	Laboratorieforsøg	1 lektion
Biologi	Saltbalance	Ionbalance hos vanddyr, salinitetens betydning for organismerne (eks. Hjarbæk fjord)	Klasseundervisning og opgaveløsning i grupper.	1. lektion
Geografi	Salt og miljø	Salt i grundvand, havvand som drikkevand, grønlandspumpen	Klasseundervisning	1 lektion
Kemi	kemi som eksperimentelt fag	Mål og vægt Laboratoriejournal	Klasseundervisning og opgaveløsning i grupper	1 time (evt. 2 timer)
Kemi		1.Er der salt i vand? (Mikroskala: Fældning med sølvnitat: havvand, saltvand, vandhanevand og demineraliseret vand) 2. Saltindhold i havvand (inddampning og beregning af masseprocent) 3.Separation af sand og salt(tænk selv en metode)	Eleveksperiment: salt og vand Eleverne laver omhyggelige journaler.	2 timer
Kemi	Opfølgning på eksperiment	Journalerne – hvad skal med		1 time

Tidsforbrug :

Der planlægges med ca 10 timer til det indledende forløb (j.f. lektionsplanen).

Der forventes herefter indlagt en endags-ekskursion til Danmarks Saltcenter ved Mariager Fjord samt saltfabrikken Dansk salt, også ved Mariager Fjord. Der kan eventuelt blive mulighed for måling af saltholdighed i Mariager Fjord.

Herefter afsættes ca 10 timer til yderligere eksperimenter og rapportskrivning

Afrapportering

Der formuleres en tværfaglig opgave, der løses i mindre grupper. Opgaven er formuleret således at kursisterne for at kunne besvare den fyldestgørende skal inddrage elementer fra såvel klasseundervisningen i alle 3 fag, som laboratorieforsøg og evt. besøget på Saltcenteret. Opgaven er formuleret så kursisterne skal lave yderligere eksperimenter for at besvare opgaven.

Eksempler på tværfaglig opgave:

Salt i hverdagen

Hvor indgår salt i din hverdag?
Påvis at der er salt tilstede
Forklar hvilken funktion det har
Hvor kommer det fra?

Salt i maden

Beskriv saltets vej til middagsbordet. Hvor kommer det fra? Og hvad sker der undervejs ?
Er der salt i maden? Hvilken funktion har salt i kosten? Hvad sker der hvis vi spiser for meget salt?

Salt og miljø

Miljømæssige gener som følge af anvendelse af salt til glatførebekæmpelse, er der alternativer?
Anvendelse af salthorste som losseplads for kemikalieaffald og atomaffald.
Salthorste og oplagring af CO2
Saltproblemer ved oppumpning af drikkevand i kystområder. Afsaltning af havvand.

5. Evaluering

Kursisterne afleverer en projektrapport på grundlag af den tværfaglige opgave. Rapporten evalueres af lærerne.

Ved evalueringen lægges der vægt på at kursisterne er i stand til at bruge den naturvidenskabelige arbejdsmetode/forstår eksperimentets betydning.

Eleverne får mulighed for at evaluere forløbet.

6. Bemærkninger

Der er tale om et relativt lærerstyret projekt, der tænkes indlagt i starten af året som introduktion til projektarbejdsformen.

7. Litteratur

Jens Morten Hansen : Geologi for enhver. s 51, 55-57, 76-77.
DGU 1984
Karsten Duus m.fl : Alle Tiders Geografi, 231-235.
Geografforlaget 2000
Danmarks Natur, Bind 1, Landskabernes opståen, s. 121-126. 1967
Bjørn Andersen m.fl : Geologi, ressourcer og samfund. s 21-27
Forlaget Tunet 1990.
MiljøDanmark, 2004, 2 : Flere og flere drikker havvand.
Hindkjær m.fl : Biologi på tværs, Nucleus 1994.
Erling Asmussen m.fl. : Grundbog i fysiologi. Nucleus.
Lars Engels og Peter Norrild: Salt – et dansk råstof
Parbo m.fl: Kend kemien 1
Øvelsesvejledning: Salt og vand (Kirsten T. Eriksen)