Tots els laboratoris d'aquest catàleg funcionen dins del mateix entorn virtual, i aquest tutorial és on se n'aprenen els hàbits. La simulació immersiva és ara una eina de formació estàndard en l'educació científica pel mateix motiu que els simuladors de vol ho són en l'aviació: l'estudiant practica procediments reals —posar-se l'equip de protecció, pesar, mesurar volums, comprovar el pH— sense cap dels riscs dels productes químics reals i amb la llibertat de reiniciar en qualsevol moment. Les tècniques en si mateixes són les reals: una bàscula electrònica es tara abans d'utilitzar-la, un volum es llegeix al fons del menisc, i el pH d'una solució es jutja comparant el color d'un indicador amb una taula. En aquest tutorial, aprendreu a moure's i interactuar al laboratori virtual amb el seguiment de mans o comandaments, a posar-vos l'equip de protecció individual i, a continuació, a assumir quatre reptes breus: pesar un sòlid en pols a la bàscula electrònica, mesurar un volum de líquid amb un proveta graduada, preparar una solució a partir d'una mostra sòlida i comprovar-ne el pH amb un indicador, i finalment revisar i enviar els vostres resultats des de la tauleta.
Objectius educatius
Familiarització amb l'entorn virtual
- Navegueu pel laboratori virtual i agafeu, utilitzeu i deixeu anar objectes amb el seguiment de mans o amb els controladors.
- Utilitzeu els menús de la tauleta per revisar els resultats, enviar-los i reiniciar l'experiència si alguna cosa va malament.
Ús d'equipament de protecció
- Poseu-vos la bata de laboratori, les ulleres de seguretat i els guants de nitril abans de qualsevol experiment, adquirint l'hàbit que la seguretat precedeix el procediment fins i tot allà on realment res no pugui esquitxar.
Mesura de substàncies
- Peseu un sòlid en pols amb la bàscula electrònica, utilitzant el botó Tare de manera que la massa del vidre de rellotge quedi exclosa automàticament.
- Mesureu el volum d'un líquid amb un proveta graduada, llegint a la part inferior del meniscus.
Experimentació química bàsica
- Prepareu una solució dissolvent un sòlid en aigua i proveu-ne el pH amb un indicador líquid contra la taula de pH.
Anàlisi i comunicació de resultats
- Reviseu els resultats recollits a la tauleta i envieu-los, practicant el pas de documentació amb què acaba tot laboratori real.
Protocol
Comença familiaritzant-te amb el teu entorn. Tindràs a la teva disposició diferents instruments de laboratori perquè puguis dur a terme alguns experiments.
A la cantonada superior dreta del vostre espai de treball, hi ha un botó. Podeu canviar entre realitat virtual i realitat augmentada en qualsevol moment prement aquest botó.
- Per agafar un objecte amb el seguiment de mans, col·loca la mà oberta davant de l'objecte; quan l'objecte es torni verd (un símbol que es pot agafar), tanca completament el puny per agafar l'objecte.
- Per alliberar l'objecte amb el seguiment de mans, només has de tornar a obrir la mà.
- Per agafar un objecte amb els comandaments, col·loca la teva mà oposada a l'objecte, quan l'objecte es torni verd (símbol que es pot agafar), mantén premut el botó d'agafar.
- Per alliberar l'objecte amb els controladors, simplement deixeu anar el botó de recollida.
Pots tornar al menú Meta en qualsevol moment prement el botó d'accés del menú del dispositiu o, en mode de seguiment de mans, fent el gest indicat a les instruccions ràpides.
En cas de problema, també podeu reiniciar l'experiència prement el botó Reiniciar de la tauleta. Aquest es troba al menú d'opcions, accessible des del menú principal.
Localitza l'equip de seguretat del laboratori.
- El barnacle, les ulleres de seguretat, els guants de nitril i els guants de protecció tèrmica et seran útils per protegir-te dels perills de diversos experiments.
- Per utilitzar un equip de laboratori amb seguiment de mans, col·loca la mà oberta davant de l'equipament, quan l'equipament es posi verd (símbol que es pot utilitzar), tanca completament el puny, i després obre la mà per utilitzar-lo.
- Per utilitzar un equip de laboratori amb controladors, col·loqueu la mà davant de l'equip, quan l'equip es posi verd (símbol que es pot utilitzar), premeu el botó de recollida i, a continuació, deixeu anar el botó de recollida per utilitzar-lo.
Aquí teniu ara alguns reptes per familiaritzar-vos amb l'equipament d'aquest laboratori virtual.
Abans de qualsevol experiment, és important equipar-se amb el material de protecció adequat.
- Posa't la bata.
- Posa't les ulleres de seguretat.
- Posa't els guants de nitril.
La balança
Alguns instruments de laboratori es poden utilitzar per recollir i transportar substàncies sòlides o líquides.
Entre aquests instruments, alguns, com les pinces o la pipeta, requereixen una acció addicional per al seu funcionament.
En mode de seguiment de mans, un cop agafat l'objecte interactiu, uneix el polze i l'índex per activar la interacció de l'objecte.
Amb els comandaments, premeu el botó d'interacció per operar l'objecte.
Alguns instruments de laboratori poden requerir prémer botons. Per prémer un botó, pressioneu-lo amb un dit.
- Col·loqueu el recipient de pesada a la plataforma de la bàscula electrònica.
- Premi el botó "Tare" de la bàscula per posar-la a zero.
- Col·loqueu 5 mL de pols de magnesi a la safata de pesada amb una espàtula. Les espàtules estan calibrades a 5 mL, 2,5 mL, 1 mL i 0,12 mL.
- Tira la pols de magnesi a la paperera de recuperació negra.
Volum d'un líquid
Alguns instruments de laboratori, com els Beekers, els erlenmeyers, els provetes o els cilindres graduats, es poden utilitzar per contenir un líquid, un sòlid, o fins i tot per crear una solució.
Diversos productes es posaran a la vostra disposició des de l'inici d'un laboratori en recipients. També tindreu accés a la pica a la vostra dreta per agafar aigua.
- Obre l'aixeta d'aigua freda.
- Ompliu un vas de precipitats de 500 ml amb aigua.
- Tanca l'aixeta d'aigua freda.
- Amb el cilindre graduat, mesura 50 ml d'aigua freda del vas de precipitats de 500 ml. Compte d'identificar correctament el menisc!
El pH
Depenent de les molècules a barrejar durant l'experiment, es pot generar una reacció que pot influir en les propietats físiques i químiques de la solució.
- Recull 0,12 ml de NaOH en pols amb l'espàtula taronja i col·loca-la en un tub d'assaig.
- Utilitzant el flascó renta-ampolles, ompliu un vas de precipitats de 50 ml amb aigua destil·lada.
- Agafa 10 ml d'aigua del vas de precipitats amb el comptegotes.
- Transferiu 5 ml de l'aigua de la mostra al tub d'assaig (cada premsada dona 1 ml).
- Tanca el tub d'assaig amb una boixa de goma.
- Barrejar agitant el contingut del tub d'assaig fins a la dissolució completa.
- Trau el tap de goma.
- Amb el comptagotes, xucla la solució continguda dins del tub d'assaig.
- Transferiu tot el contingut del comptagotes a un pou de la placa de punt (el comptagotes conté unes 20 gotes).
- Afegiu una gota d'indicador de pH a la mateixa cavitat de la placa de pou utilitzant un altre comptagotes.
- Observeu el color obtingut i compareu-lo amb la carta de pH.
Resultats
Una part dels resultats es pot analitzar a la secció de resultats de la tauleta. Aquesta secció es pot accedir des del menú principal.
Per enviar els teus resultats, trobaràs un botó Enviar resultats al menú d'opcions de la pantalla principal.
- Observeu els resultats obtinguts.
- Envia els resultats.
Resultats previstos
Aquest tutorial demostra habilitats en lloc de posar a prova una hipòtesi: al final, l'estudiant pot moure i manipular equips al laboratori virtual, posar-se la indumentària de banc, tarar una bàscula, llegir un menisc, preparar una solució i determinar-ne el pH, i enviar els resultats. Els reptes tenen lectures esperades definitives. El Mg té una densitat de 1,74 g/mL, de manera que la porció de 5 mL de l'espàtula col·locada en el plat de la bàscula ja tarat hauria de llegir 8,7 g. En el repte del pH, 0,12 mL de pols de NaOH són 0,2556 g, que equival a 0,0064 mols; dissolts en 5 mL d'aigua, això dona una concentració d'uns 1,3 M, i el pH és d'uns 14 —al límit superior de l'escala de l'indicador—, de manera que el pou de la placa de prova hauria de tornar-se porpra. Un resultat altament bàsic d'una petita cullera de pols blanca també és una lliçó silenciosa de per què els guants i les ulleres s'han posat primer.
Resum de tasques per rang de qualificació
De 9è a 10è grau
Enfocament: fluïdesa en l'entorn i tècnica bàsica correcta. Els estudiants completen els quatre reptes amb orientació: posar l'EPI abans de qualsevol altra cosa, tarar la bàscula abans d'introduir el pols, llegir el menisc a l'alçada dels ulls i comparar el color de l'indicador amb la taula de referència. L'èxit és procedimental: cada pas del protocol s'executa en ordre i els resultats s'envien des de la tauleta.
11è curs
Focalització: les mesures darrere dels gestos. Els estudiants expliquen què elimina el botó Tare de la lectura i com això es compara amb la pesada per subtracció, converteixen entre el volum que subministra una espàtula calibrada i la massa que implica, i segueixen quantitativament el repte del pH pel que fa a la concentració: 0,2556 g de NaOH són 0,0064 mols, i en 5 mL això és aproximadament 1,3 M.
12è curs / Nivell universitari
Focus: la química del repte final. Els estudiants completen el càlcul del pH —una solució 1,3 M d'una base forta té un pH d'aproximadament 14— i expliquen per què l'indicador es situa a la part superior de la seva escala, què és realment un indicador i per què la lectura amb prou feines es mouria si la solució fos el doble de concentrada. També avaluen el tutorial de manera crítica com a instrument: quines habilitats de laboratori real es transfereixen directament de la simulació i quines (l'olor, la calor, el pes del material de vidre) s'ometen deliberadament.
Equipament de laboratori
Instruments
- Vasos de precipitats (50 mL, 500 mL)
- Placa de pous
- Gotes
- Balança electrònica
- Proveta graduada (70 mL)
- Pipeta
- Espàtules (calibrades: 5, 2,5, 1 i 0,12 mL)
- Tub d'assaig
- Gràfic de pH
- Nau de pesada
- Proveta de rentat
- Tap de goma
- Butxana de laboratori, ulleres de seguretat i guants de nitril
- Paperera de reciclatge
Productes
- NaOH(s) pols
- Pols de Mg(s)
- Indicador de pH líquid
- Aigua de l'aixeta i aigua destil·lada