Reaktionshastighed

Reaktionshastighed

Simulering af kemisk reaktionshastighed i NetLogo

Contents [hide] 1 Status & Planer 2 Introduktion 3 Forudsætninger 4 Aktiviteter & Materialer 5 Refleksioner over designet af forløbet

Status & Planer Generelt er forløbet og dennes beskrivelse lavet som et forsøg på at undersøge anvendelsen af Computational Thinking (CT) I kemi.

Introduktion

Formålet med forløbet er: At eleverne opnår en øget læring ved anvendelse af NetLogo som supplerende værktøj I undervisningen. Der tages i udgangspunkt i emnerne Reaktionshastighed og Ligevægt i kemi.

Disse emner kan forekomme abstrakte for eleverne, og håbet er at CT kan være med til at eleverne får en bedre forståelse af de central begreber i emnerne.

Ønsker til programmet i NetLogo (13/12-2016).

Vise partiklers sammenstød i en kasse som giver en reaktion: - der skal være en grænse for hvornår reaktionen sker og ikke sker (orientering af partiklerne ift hinanden dvs ramme hinanden "på den rigtige måde", vinklen hvormed partiklerne støder sammen samt hastigheden af partiklerne dvs ramme hinanden "hårdt nok") - reaktionens aktiveringsenergi skal indgå i om reaktionen sker eller ikke sker - de forskellige reaktanter og produkter skal vises i forskellige farver

Vise reaktanters og produkters koncentration som funktion af tiden i samme figur - indstille antallet af partikler så man se indvirkning på grafen (skal kunne indstilles så man ser en pæn kurve) - kurverne kan have farve efter partiklerne - beregne og vise reaktionsbrøkens værdi samt vise ligevægtskonstanten (Y kan blinke indtil ligevægt igen)

Muligheder for at ændre betingelser - øge temperaturen (partikler bevæger sig hurtigere) (evt vise fordelingen af partiklernes v som funktion af temp – figur 17 i Basiskemi B) - øge koncentrationen (antallet) af den ene eller anden reaktant (både før forsøget og undervejs under forsøget mht indgreb i ligevægt) - nedsætte aktiveringsenergien (flere sammenstød giver reaktion ved samme hastighed dvs temperatur som før)

Fiktivt forsøg til finde hastighedsudtryk - Tabel med oplysninger om tiden og koncentrationen af reaktanterne samt grafer (giver dette en normal opgave uden mulighed for at lege?)

Forløbet strækker sig ialt over ca. 4-5 uger. CT tages i brug undervejs til indlæring af abstrakte begreber.

Forudsætninger De studerende arbejder med deres egne computere, hvorfor det forudsættes, at de kan installere NetLogo software på denne (alternativt findes der en webbaseret udgave af NetLogo). Adgang til små whiteboards, der bruges parvis til at lave modeller. Der er ingen faglige forudsætninger indenfor CT. Faglige forudsætninger kemi? I løbet af forløbet bliver de studerende bedt om at løse specifikke opgaver i NetLogo og om at gemme deres modeller som filer.

Aktiviteter & Materialer

Introduktion NetLogo Arbejdsopgaver I arbejdsark diverse Mere eller mindre induktiv tilgang

Refleksioner over designet af forløbet

Evaluering af forløbet: Forløbet er afprøvet i en.... Når man anvender NetLogo får man grafisk brugergrænseflade og interaktionsdesign foræret.

Evaluering af beskrivelsen: ???

Under aktiviteten "Arbejdsopgaver" anvendes det didaktiske princip "Use-Modify-Create", idet eleverne starter med at lave en model (rutediagrammet) af en udvalgt stump kode. Senere beder vi dem løse konkrete opgaver, ved at ændre specifikke dele af koden.

Der var gode erfaringer med at lade de studerende "lege" med den specifikke simulering i NetLogo, forholdsvis tidligt i forløbet. I videoklippet nedenfor ses en studerende begejstring over at have lagt flere DNA-sekvenser over hinanden med samme grad af mutationer i hver af dem.

I forbindelse med de stillede arbejdsopgaver til ændringer i kode-delen af simuleringen, har to studerende foretaget ændringer i koden som ikke er en del af løsningen af opgaven. De identificerer selv ændringen og forklarer at den ikke er relevant i bioteknologisk sammenhæng, men at den kunne være brugbar i en anden sammenhæng. De bevæger sig altså mellem overvejelser omkring det bioteknologisk faglige indhold i simuleringen og overvejelser over hvad der er muligt i koden. Se videoen nedenfor.

Introduktion til symboler og rutediagrammer blev givet forsøgsvist for at de studerende kunne anvende et "sprog" til at beskrive aktiviteter i koden bag simuleringen. Det var forholdsvist nemt for de studerende at anvende symbolerne til at beskrive et kendt eksperiment, men betydeligt mere udfordrende at at anvende symbolerne i forbindelse med et stykke ny kode.

Målopfyldelse er forsøgt dokumenteret ved bl.a. at analysere de studerendes brug af symboler og rutediagrammer. Også problemformuleringerne med integrering af simuleringen i emnet bioinformatik kan give et indblik i dette. Se eksempel nedenfor.