002 – Einführung Tutorial

Diese Erfahrung beschreibt die Immersion in eine virtuelle Laborumgebung, die Virtual Reality (VR) oder Augmented Reality (AR) nutzt, um wissenschaftliche Erfahrungen zu simulieren. Ziel ist es, die Teilnehmer mit virtuellen Laborgeräten und grundlegenden chemischen Verfahren vertraut zu machen, wobei der Einsatz immersiver Technologien für Bildung und Training hervorgehoben wird.

Bildungsziele

  • Vertrautmachen mit der virtuellen Umgebung: Lernen Sie, eine simulierte Laborumgebung zu navigieren und mit ihr zu interagieren, indem Sie AR- oder VR-Befehle verwenden, um Laborobjekte und -geräte zu manipulieren.
  • Verwendung von Schutzausrüstung Die Bedeutung persönlicher Schutzausrüstung (PSA) im Labor, auch in einer virtuellen Umgebung, verstehen und Sicherheitspraktiken hervorheben.
  • Substanzmaß: Übung zur Messung der Masse von Feststoffen und des Volumens von Flüssigkeiten mit virtuellen Laborinstrumenten wie elektronischen Waagen und Messzylindern, um Fähigkeiten in der Handhabung und präzisen Messung zu entwickeln.
  • Virtuelle chemische Experimente: durchführung einfacher chemischer Experimente, wie z.B. die Überprüfung des pH-Werts einer Lösung, um chemische Reaktionen und die Eigenschaften von Substanzen zu verstehen.
  • Analyse und Kommunikation von ErgebnissenLernen Sie, die Ergebnisse von Erfahrungen in einer virtuellen Benutzeroberfläche zu analysieren und diese Ergebnisse zu kommunizieren, und verdeutlichen Sie die Bedeutung von Dokumentation und Kommunikation in der Wissenschaft.
  • Zu überwindende Herausforderungen: Schützen Sie sich: Legen Sie virtuell die notwendige PSA an, bevor Sie die Experimente beginnen. Feststoff in Pulverform wiegen: Verwenden Sie virtuelle Instrumente, um die Masse eines Pulvers präzise zu bestimmen.
  • Messen Sie das Volumen einer flüssigen Substanz: Volumenmessmethoden zur Lösungsherstellung anwenden. Den pH-Wert einer festen Probe überprüfen: Verstehen, wie eine Lösung zubereitet und deren pH-Wert mit chemischen Indikatoren getestet wird. Ergebnisse wiederherstellen und senden: Das virtuelle Interface verwenden, um die Ergebnisse der Experimente zu untersuchen und zu teilen.

Dieses immersive Erlebnis bietet einen innovativen Ansatz zur wissenschaftlichen Bildung und ermöglicht es den Teilnehmern, Labortechniken in einer sicheren und kontrollierten Umgebung zu erlernen und zu üben, ohne die Risiken echter Chemikalien. Es hebt das Potenzial von Virtual-Reality- und Augmented-Reality-Technologien in der naturwissenschaftlichen Lehre hervor und bietet eine interaktive Plattform zur Erforschung und zum Verständnis wissenschaftlicher Konzepte.

Protokoll

Machen Sie sich zunächst mit Ihrer Umgebung vertraut. Im Labor werden Ihnen verschiedene Instrumente zur Verfügung gestellt, damit Sie einige Experimente durchführen können.

In der oberen rechten Ecke Ihres Arbeitsbereichs befindet sich eine Schaltfläche. Durch Drücken dieser Schaltfläche können Sie jederzeit zwischen Virtual Reality und Augmented Reality wechseln.

  • Um ein Objekt mit Hand-Tracking aufzunehmen, platzieren Sie Ihre offene Hand gegenüber dem Objekt. Wenn das Objekt grün wird (ein Zeichen dafür, dass es aufgenommen werden kann), schließen Sie Ihre Faust vollständig, um das Objekt aufzunehmen.
  • Um das Objekt mit Hand-Tracking freizugeben, müssen Sie einfach die Hand wieder öffnen.
  • Um ein Objekt mit den Controllern zu greifen, platzieren Sie Ihre Hand gegenüber dem Objekt. Wenn das Objekt grün wird (Symbol dafür, dass es aufgehoben werden kann), halten Sie die Aufheben-Taste gedrückt.
  • Um das Objekt mit den Controllern freizugeben, lassen Sie einfach die Aufnahmetaste los.

Sie können jederzeit zum Meta-Menü zurückkehren, indem Sie die Menü-Zugrifftaste des Geräts drücken oder im Hand-Tracking-Modus die in der Kurzanleitung angezeigte Geste ausführen.

Im Falle eines Problems können Sie das Erlebnis auch zurücksetzen, indem Sie die Schaltfläche "Neustart" auf dem Tablet drücken. Diese befindet sich im Optionsmenü, das über das Hauptmenü aufgerufen werden kann.

 

Suchen Sie die Laborsicherheitseinrichtungen.

  • Der Laborkittel, die Schutzbrille, die Nitrilhandschuhe und die Thermoschutzhandschuhe sind nützlich, um Sie vor den Gefahren verschiedener Experimente zu schützen.
  • Um ein Laborgerät mit Handverfolgung zu verwenden, halten Sie Ihre offene Hand in Richtung des Geräts. Sobald das Gerät grün wird (ein Symbol, das anzeigt, dass es verwendet werden kann), ballen Sie Ihre Faust vollständig zusammen und öffnen Sie sie dann wieder, um das Gerät zu benutzen.
  • Um ein Laborgerät mit Bedienelementen zu verwenden, legen Sie Ihre Hand gegenüber dem Gerät. Wenn das Gerät grün leuchtet (Symbol, dass es verwendet werden kann), drücken Sie die Aufnahmetaste und lassen Sie die Aufnahmetaste dann los, um es zu verwenden.

 

Hier sind nun einige Herausforderungen, um sich mit den Geräten dieses virtuellen Labors vertraut zu machen.

Vor jedem Experiment ist es wichtig, sich mit der entsprechenden Schutzausrüstung auszustatten.

  1. Ziehen Sie den Kittel an.
  2. Setzen Sie die Schutzbrille auf.
  3. Ziehen Sie die Nitrilhandschuhe an.

Die Waage

Einige Laborinstrumente können zum Sammeln und Transportieren fester oder flüssiger Substanzen verwendet werden.

Unter diesen Instrumenten erfordern einige, wie die Pinzette oder die Pipette, eine zusätzliche Aktion zu ihrer Bedienung.

Im Hand-Tracking-Modus, sobald das interaktive Objekt aufgenommen wurde, vereinigen Sie Daumen und Zeigefinger, um die Interaktion des Objekts zu aktivieren.

Drücken Sie mit den Controllern die Interaktionstaste, um das Objekt zu bedienen.

Einige Laborgeräte erfordern möglicherweise das Drücken von Knöpfen. Um einen Knopf zu drücken, drücken Sie ihn mit einem Finger.

  1. Stellen Sie den Wägekorb auf die Plattform der elektronischen Waage.
  2. Drücken Sie die Tara-Taste auf der Waage, um sie auf Null zu setzen.
  3. Füllen Sie mithilfe eines Spatels 5 ml Magnesiumpulver in die Wägeschale. Die Spatel sind für 5 ml, 2,5 ml, 1 ml und 0,12 ml kalibriert.
  4. Werfen Sie das Magnesiumpulver in den schwarzen Sammelbehälter.

Flüssigkeitsvolumen

Einige Laborgeräte wie Bechergläser, Erlenmeyerkolben, Reagenzgläser oder Messzylinder können verwendet werden, um eine Flüssigkeit, einen Feststoff oder sogar eine Lösung aufzunehmen.

Mehrere Produkte werden Ihnen von Beginn eines Labors an in Behältern zur Verfügung gestellt. Sie haben auch Zugang zum Waschbecken rechts von Ihnen, um Wasser zu holen.

  1. Dreh den Kaltwasserhahn auf.
  2. Füllen Sie einen 500-ml-Becher mit Wasser.
  3. Dreh den Kaltwasserhahn zu.
  4. Messen Sie mit dem Messzylinder 50 ml kaltes Wasser aus dem 500-ml-Becherglas ab. Achten Sie genau auf den Meniskus!

Der pH-Wert

Abhängig von den im Experiment zu mischenden Molekülen können Sie eine Reaktion erzeugen, die die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Lösung beeinflusst.

  1. Sammeln Sie 0,12 ml Natriumhydroxid (NaOH) Pulver mit dem orangen Spatel und geben Sie das Pulver in ein Reagenzglas.
  2. Füllen Sie mit der Spritzflasche einen 50-mL-Becher mit destilliertem Wasser.
  3. Entnehmen Sie mit der Pipette 10 ml Wasser aus dem Becherglas.
  4. Überführen Sie 5 ml des entnommenen Wassers in das Reagenzglas (jeder Druck ergibt 1 ml).
  5. Schließen Sie das Reagenzglas mit einem Gummistopfen.
  6. Inhalt des Reagenzglases schütteln, bis er sich vollständig gelöst hat.
  7. Entfernen Sie die Gummikappe.
  8. Ziehen Sie mit der Pipette die in der Reagenzglasflüssigkeit enthaltene Lösung auf.
  9. Überführen Sie den gesamten Inhalt der Pipette in ein Vertiefung der Tropfenplatte (die Pipette enthält etwa 20 Tropfen).
  10. Geben Sie einen Tropfen pH-Indikator mit einer anderen Pipette in dieselbe Vertiefung der Mikrotiterplatte.
  11. Beobachten Sie die erhaltene Farbe und vergleichen Sie sie mit der pH-Tabelle.

Ergebnisse

Ein Teil der Ergebnisse kann im Abschnitt "Ergebnisse" der Tablette analysiert werden. Dieser Abschnitt ist über das Hauptmenü erreichbar.

Um Ihre Ergebnisse zu senden, befindet sich die Schaltfläche „Ergebnisse senden“ im Optionsmenü des Hauptbildschirms.

  1. Beobachten Sie die erzielten Ergebnisse.
  2. Senden Sie die Ergebnisse.

Erwartete Ergebnisse

  • Mg hat eine Dichte von 1,74 g/ml; daher sind 5 ml = 8,7 g.
  • 0,12 ml NaOH = 0,2556 g = 0,006 Mol; in 5 ml H2O = 1,2 M. Der pH-Wert wird 14 (lila Indikator) betragen.

    Zusammenfassung der Aufgaben nach Klassenstufen

    Klassen 3-5 (Alter 8-10)

    • Fokus: Grundlegende Navigation, Einführung in PSA und einfache Volumenmessungen.
    • AktivitätenAnlegen von PSA, Messen von Flüssigkeitsvolumina und einfache Lösungsherstellung.

    Klassen 6-8 (Alter 11-13)

    • FokusFortgeschrittene Navigation, detaillierte Verwendung von PSA und präzise Messfähigkeiten.
    • AktivitätenAnlegen von PSA, Messen von Feststoffmassen und Flüssigkeitsvolumina sowie grundlegende pH-Tests.

    Klassen 9-12 (Alter 14-18)

    • FokusFortschrittliche Navigation, umfassende PSA-Nutzung, präzise und genaue Messungen, fortgeschrittene chemische Experimente und Ergebnisanalyse.
    • AktivitätenAnlegen von PSA, Messung von Masse und Flüssigkeitsvolumina, fortgeschrittene pH-Messung sowie Analyse und Kommunikation von Ergebnissen.

    Labor-Grundausstattung

    Instrumente

    • Bechergläser (50 ml, 500 ml)
    • Eimerplatte
    • Tropfer
    • Elektronische Waage
    • Messzylinder (70 ml)
    • Pipette
    • Spatel
    • Reagenzglas
    • pH-Wert-Tabelle

    Produkte

    • Natriumhydroxid (s) Pulver
    • Mg(s) Pulver
    • Flüssiger pH-Indikator
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