Kjemi - faget skolen glemmer?

Tirsdag 15. mars arrangerer NTVA en workshop med denne tittelen på Lerchendal gård i Trondheim. Torsdag 24. mars arrangerer NTVA og TEKNA et seminar med samme tittel i lokalene til Det Norske Videnskaps-Akademi i Oslo. Begge steder starter klokken 14 og avslutter klokken 18. Påmeldingsfrist er 11. mars i Trondheim og 21. mars i Oslo. Programmet i Trondheim er gitt her:
http://www.ntnu.no/c/document_library/get_file?uuid=9013509d-0aa8-4f0c-85fa-ecc9fd4ba8b4&groupId=10410

Programmet i Oslo er omtrent likt, men det finner jeg ikke på nettet. Jeg skal bidra med et innlegg med tittel Kjemifagets fremtid begge steder. Det bygger på bloggen "Revolusjon i Vg2 og Vg3" som jeg publiserte 5. desember og som nå er litt endret.

Heldigital eksamen?

Inspirert av heftige diskusjoner blant kolleger om heldigital eksamen i matematikk (del 2, skriftlig sentralgitt), begynte tankene å svirre om hvordan jeg stiller meg til det i kjemi. I matematikk er jeg rimelig positiv, selv om jeg ser en del praktiske utfordringer akkurat her og nå i forhold til vårens eksamen. (Ny skole, nye lærere, osv.)

I kjemi (kjemi2 er da det eneste som er aktuelt) tenker jeg også i utgangspunktet at det må gå helt greit. Jeg presiserer at det er del 2 vi snakker om, der elevene har tilgang på alle hjelpemidler uten kommunikasjon (dermed heller ikke internett).

Ren tekst er ikke et problem, det skriver man i en hvilken som helst tekstbehandler. I Hordaland brukes Microsoft Office, og dermed Word, på pc-er til elever og lærere. Det er en rekke filformater som aksepteres ved innlevering av eksamensbesvarelse.

Neste utfordring er formler og reaksjonsligninger. Problemet her er likevektspilen, som utrolig nok ikke er inkludert i en eneste av skrifttypene til Word. Jeg har lett… Man kan installere en egen skrifttype fra Royal Society of Chemistry, der er den inkludert. Et annet alternativ er å bruke MathType (se neste punkt). Hevet og senket skrift er tilgjengelig fra menyen ("båndet" i Word fra versjon 2007), men for å være effektiv bør man bruke tastatursnarveier til disse. Det er da en fordel å endre disse snarveiene slik at man har dem lett tilgjengelig på taster der fingrene ligger naturlig. Snarveiene som ligger som standard i Word er Ctrl + + for hevet skrift og Ctrl + = for senket skrift. Jeg har endret disse til Ctrl + h (for "high") og Ctrl + l (for "low"). Grunnen til det er at det samsvarer med standard tastatursnarveier i MathType, som er neste punkt på listen.

For utregninger er det unektelig noen av i løpet av en eksamen. Og for å få uttelling må man også føre mellomregninger på en pen måte. Formeleditoren i Word 2007 er mange hakk bedre enn de tidligere, men for en som ønsker å skrive effektivt, er tvungen bruk av meny en dårlig ide. I Hordaland Fylkeskommune har de valgt å kjøpe lisenser til MathType for alle elever og lærere. Dette programmet legger seg som et tillegg i Word, og kan hentes opp med et tastetrykk. Der kan man skrive alle varianter av formler man måtte ønske, og alle symboler har tastatursnarveier. Dersom man ikke liker snarveien kan man lage nye selv.

Det finnes en del tilgjengelig programvare for å tegne molekylstrukturer, som kanskje er det som kan bli en utfordring dersom man ønsker å legge vekk papir og penn. Den som kanskje er enklest for elevene er Marvin Sketch fra ChemAxon. Her kan man enkelt tegne de strukturer man ønsker, man kan skrive en hel reaksjon med strukturer, og man kan vise reaksjonsmekanismer. Når tegningene er ferdig kan man merke hele området og kopiere inn i word med et par tastetrykk. Dersom man ikke helt får plassert atomene som man ønsker, kan programmet enkelt rydde opp i dette. Ulempen er at man ikke får vist karbonatomer inni en kjede tydelig.

For å laste ned Marvin Sketch må man registrere seg, men dette er en enkel prosess. Programmet er gratis.

Til slutt kommer da eventuelt skisse av utstyr, dersom man for eksempel blir bedt om å tegne oppsett for et forsøk, eller man ønsker å tegne som støtte til en forklaring. Paint er alltids en opsjon for de som mestrer å tegne ved hjelp av mus, hvilket jeg aldri har klart særlig bra. Hvis man derimot takler et noe mer avansert program enn Marvin Sketch, er ChemSketch en mulighet. Her ligger også laboratorieutstyr tilgjengelig som maler, og man kan lage et hvilket som helst oppsett. ChemSketch er et kraftig verktøy for å tegne molekylstrukturer og reaksjoner.

Det finnes flere muligheter enn de jeg har skissert over. Dette er programmer jeg selv har brukt. Poenget er at det fint lar seg gjøre. Så får man ta diskusjonen om det er hensiktsmessig. Bruk av digitale verktøy for føring gir neppe økt læring. Det vil uten trening ta lenger tid enn å føre på papir. Men det vil utvilsomt øke lesbarheten for sensor...

Kjemihistorie: Artikkel-4

Atomets Struktur, Atom-Modeller

Da Mendeljejev i 1872 publiserte det periodiske systemet for grunnstoffene var ideen om atomer som de minste bestanddelene i stoffer etablert.Men fortsatt var atomets indre struktur ikke kjent.Eksisterte det en klart definert indre struktur?
Denne artikkelen beretter historien om hvordan dagens atom-modell ble etablert.
Det avgjørende arbeidet ble utført av Ernest Rutherford,som fikk Nobelprisen i kjemi(1908).

Brød uten å kna

På skolekjøkkenet lærte jeg i sin tid at brøddeigen skal knas lenge og vel for å danne et godt glutennettverk. Det er to proteiner (glutenin og gliadin) som fungerer som ”armering og seil” og danner gluten som gir opphav til de tynne hinnene som fanger opp CO2. Mobiliteten til glutenin og gliadin øker med mengden vann i deigen. Ved å gi deigen tid dannes det mer enn nok gluten av seg selv! ”No knead bread” ble oppfunnet av bakeren Jim Lahey ved Sullivan St. Bakery – publisert i NY Times i 2006. I orginaloppskriften er det brukt amerikanske volummål. Her følger min oppskrift konvertert til metriske mål (en liten quiz: kan noen gjette hvorfor det ikke er særlig lurt å oppgi melmengden som volum?). Dette er forøvrig også oppskriften på brødet som jeg demonstrerte i programmet Schrödingers katt 10. februar 2011).

Brød uten å kna
390 g hvetemel
300 g vann (77%)
7 g salt (1.8%)
3 g gjær

Bland til alt melet er fuktet – dette tar ca. 30 sekunder. Hev i ca. 20 timer. Ha deigen på et melet bakebord og brett den inn over seg selv 3-4 ganger. Form til kuler og hev til dobbel størrelse. Stek i jerngryte forvarmet til 230 °C – første halvtimen med lokk, deretter ca. 15 min uten lokk til skorpen er gyllen.

Hvorfor virker det?
Man steker brødet med lokk de første 30 min. Vannet som fordamper fra deigen gjør luften inni gryten fuktigere, og dette resulterer i en bedre varmeoverføring til brødet - fuktig luft har høyere varmekapsitet enn tørr luft. Den fuktige luften kombinert med en våt deig gjør også at stivelsen i skorpen gelerer/forklistrer mer fullstendig. Videre vil fuktigheten som kondenserer på overflaten av brødet hindre uttørring, og dermed kan brødet heve fritt uten noen ”fast skorpe” som holder igjen. Maillardreaksjonen krever en viss mengde vann for å starte, derfor viktig at skorpen ikke tørker ut med det samme.

De siste 15-20 min tar man av lokket. Temperaturen i skorpen stiger da raskt til over 100 °C og vi får Maillardreaksjon og karamellisering. Dette gir en fin brun skorpe med deilig smak. Det at vi har brukt en våt deig har gjort at vi får et brød med store porer.

Mer å lese
No-knead bread (en lenger bloggpost på Khymos om dette brødet)
For full damp og Brød uten å kna (fra spalten "Kjemi på kjøkkenet" i bladet Kjøkkenskriveren)

Kjemihistorie: Artikkel-3

I Mendeljejevs Ånd



Her vil jeg illustrere hvordan Mendeljejev arbeidet med å plassere grunnstoffene i Periodesystemet, avhengig av hvilke masser atomene hadde. I dag vet vi at plasseringen er entydig bestemt av atomets kjerneladning, men det var ikke kjent på den tiden Mendeljejev arbeidet.

Kjemi i naturfag

Læreplanen
Naturfag, eller natur- og miljøfag, er en del av timeplanen helt fra barn starter på skolen. Jeg vil her se litt på hva en elev som er ferdig med VG1 egentlig bør forventes å kunne før han eller hun starter med kjemi1 i VG2.

Jeg har gått gjennom læreplanen i naturfag for hele grunnskoleløpet + VG1, og merket meg følgende kompetansemål:

5.-7. trinn:
→ beskrive sentrale egenskaper ved gasser, væsker, faste stoffer og faseoverganger ved hjelp av partikkelmodellen
→ forklare hvordan stoffer er bygd opp, og hvordan stoffer kan omdannes ved å bruke begrepene atomer og molekyler
→ gjennomføre forsøk med kjemiske reaksjoner og forklare hva som kjennetegner disse reaksjonene

8.-10.trinn:
→ vurdere egenskaper til grunnstoffer og forbindelser ved bruk av periodesystemet
→ gjennomføre forsøk for å klassifisere sure og basiske stoffer
→ undersøke kjemiske egenskaper til noen vanlige stoffer fra hverdagen
→ planlegge og gjennomføre forsøk med påvisningsreaksjoner, separasjon av stoffer i en blanding og analyse av ukjent stoff
→ gjøre forsøk med og beskrive hydrokarboner, alkoholer og karboksylsyrer og noen vanlige karbohydrater

VG1:
→ beskrive kjemiske kjennetegn og forskjeller på de viktigste næringsstoffene
→ gjøre rede for de viktigste sporstoffene, mineralene og saltene i kroppen
→ gjennomføre enkle kjemiske påvisninger av næringsstoffer i matvarer
→ forklare hva redoksreaksjoner er, gjøre forsøk med forbrenning, galvanisk element og elektrolyse og gjøre greie for resultatene
→ beskrive virkemåten og bruksområdet til noen vanlige ladbare og ikke-ladbare batterier og til brenselceller
→ gjøre rede for hydrogen som energibærer

Disse målene utgjør henholdsvis ca 11, 15 og 17% av de samlede kompetansemålene i naturfag for trinnene.


Konsekvens for kjemifaget videre
Jeg har bare undervist på VGS, og vet dermed ikke så mye om hva man velger å legge i målene fra tidligere trinn. Min erfaring så langt er at de fleste som kommer fra ungdomsskolen har hørt om atomer, elektroner og protoner, men der sier det også stopp. Syrer og baser har de hørt om, og pH-skalaen har de hørt om, men kan ikke egentlig noe om hva disse begrepene innebærer. Kjemiske formler er stort sett ukjent, reaksjonsligninger likeså.
Dermed har min kjemi1-undervisning startet på bunnen, jeg antar at de kan svært lite, og legger opp undervisningen deretter. Når de får redoks-kjemi i kjemi2, er alt fra naturfag VG1 helt glemt, og vi må starte på bunnen der også.
Jeg har ikke hatt så veldig mange elever i kjemi, så jeg understreker at jeg uttaler meg på et relativt snevert grunnlag. Men jeg er bekymret over at kjemi utgjør en såpass liten del av naturfaget, og at så lite "sitter" etterpå.


Hvorfor kjemi burde være allmennkunnskap
I går (fredag 04.02.2011) var jeg på foredrag med Leiv Sydnes på UiB, der han snakket om kjemikunnskap vi alle trenger i hverdagen. Det han fortalte understreker hvor viktig det er at barn og unge får med seg et relevant kunnskapsgrunnlag fra skolen. Blant annet trakk han frem eksempler fra reklame for "naturmedisin" eller formuleringer fra personale på spa der man understreker at produkter "ikke inneholder kjemikalier". For en kjemiker er slike utsagn ren underholdning, men det viser en skremmende mangel på kunnskap.
Et av de artigste emnene jeg har i kjemi2 er når vi tar opp homeopati i forbindelse med alternative forklaringsmodeller. Etter å ha vist utregning av konsentrasjoner i de vanlige homeopatiske fortynningene sitter elevene stort sett og måper. Dette er kunnskap jeg synes er uhyre viktig hvis de skal kunne ha en kritisk holdning til det de ser og hører om i media og hverdagen ellers.
Er vi for lite flinke til å koble kompetansemålene med virkeligheten? Hva kan vi gjøre for å få elevene til å innse at alt rundt dem handler om kjemi, og at det er viktig allmennkunnskap de lærer i naturfaget?
Er lærerne i grunnskolen flinke nok til å få emnene til å henge sammen, eller er kjemikunnskapen såpass tynn at de ikke mestrer å gi elevene mulighet til å se helhetsbildet?
Personlig samler jeg på artikler fra media der det forekommer formuleringer som kommer innom kjemi på en eller annen måte. Disse prøver jeg å trekke inn i undervisningen slik at elevene ser hvorfor ikke bare de som skal studere realfag trenger kunnskaper i kjemi, men alle andre også. Oppøving av en kritisk tankegang krever et minimum av fagkunnskap, den får alle barn og unge gjennom fellesfagene i grunnskolen og videregående. Men hvis vi vil at de skal huske noe av denne kunnskapen etter at de har blitt vurdert i emnet, må vi gi dem en grunn til å huske det!

Matkjemi i Schrödingers katt

Programleder Hanne Kari Fossum og kjemiker Martin Lersch

For noen uker siden ble jeg kontaktet av Cathrine Gaukerud som jobber med programmet Schrødingers katt. Hun spurte om jeg hadde lyst til å være med og lage noen innslag om mat og kjemi. Det takket jeg selvsagt ja til, og de tre neste torsdagene kan du se resultatene i form av korte innslag i programmet Schrødingers katt. Første sending er torsdag 3. februar kl. 19:45 på NRK1. Sammen med programleder Hanne Kari Fossum vil jeg se nærmere på lavtemperatur tilberedning av kjøtt (også kjent som sous vide), et brød som ikke trenger å knaes og overraskende matkombinasjoner basert på ingredienser som lukter litt likt. I tillegg vil det bli noen små overraskelser innimellom. I forbindelse med programmene kommer jeg også til å skrive litt her på bloggen.


Vi var heldige og fikk låne skolekjøkkenet på Grålum skole i Sarpsborg til opptakene.