002 – Tutoriel d'introduction

Chaque laboratoire de ce catalogue fonctionne au sein du même environnement virtuel, et c'est dans ce tutoriel que l'on en apprend les mécanismes. La simulation immersive est désormais un outil de formation standard dans l'enseignement scientifique pour la même raison que les simulateurs de vol sont la norme en aviation : l'étudiant s'exerce à de véritables procédures — enfiler un équipement de protection, peser, mesurer des volumes, tester le pH — sans aucun des risques liés aux produits chimiques réels et avec la liberté de recommencer à tout moment. Les techniques elles-mêmes sont authentiques : une balance électronique est tarée avant utilisation, un volume se lit au bas du ménisque, et le pH d'une solution s'évalue en comparant la couleur d'un indicateur à un nuancier. Dans ce tutoriel, vous apprendrez à vous déplacer et à interagir dans le laboratoire virtuel à l'aide du suivi des mains ou des manettes, à enfiler l'équipement de protection individuelle, puis à relever quatre petits défis : peser un solide en poudre sur la balance électronique, mesurer un volume de liquide avec une éprouvette graduée, préparer une solution à partir d'un échantillon solide et vérifier son pH avec un indicateur, et enfin consulter et envoyer vos résultats depuis la tablette.

Objectifs Éducatifs

Familiarisation avec l'environnement virtuel

• Naviguez dans le laboratoire virtuel et attrapez, utilisez et relâchez des objets grâce au suivi des mains ou avec les manettes.
• Utilisez les menus de la tablette pour consulter les résultats, les envoyer et recommencer l'expérience en cas de problème.

Utilisation d'équipements de protection

• Mettez la blouse de laboratoire, les lunettes de sécurité et les gants en nitrile avant toute expérience, en prenant l'habitude que la sécurité précède la procédure, même là où rien ne peut réellement éclabousser.

Mesure des substances

• Pesez un solide en poudre avec la balance électronique, en utilisant le bouton Tare pour que la masse de la coupelle de pesée soit exclue automatiquement.
• Mesurer le volume d'un liquide avec une éprouvette graduée, en lisant au bas du ménisque.

Expérimentation chimique de base

• Préparez une solution en dissolvant un solide dans de l'eau et testez son pH avec un indicateur coloré liquide par rapport à l'échelle de pH.

Analyse et communication des résultats

• Examinez les résultats collectés sur la tablette et envoyez-les, en pratiquant l'étape de documentation par laquelle s'achève tout laboratoire réel.

Protocole

Commencez par vous familiariser avec votre environnement. Différents instruments de laboratoire vous seront mis à disposition afin que vous puissiez réaliser quelques expériences.

Dans le coin supérieur droit de votre espace de travail, il y a un bouton. Vous pouvez passer de la réalité virtuelle à la réalité augmentée à tout moment en appuyant sur ce bouton.

• Pour ramasser un objet avec le suivi des mains, placez votre main ouverte en face de l'objet. Lorsque l'objet devient vert (symbole qu'il peut être ramassé), fermez complètement votre poing pour le ramasser.
• Pour relâcher l'objet avec le suivi de la main, il suffit de rouvrir la main.
• Pour attraper un objet avec les manettes, placez votre main en face de l'objet, lorsque l'objet devient vert (symbole qu'il peut être ramassé), appuyez et maintenez le bouton de prise.
• Pour relâcher l'objet avec les contrôleurs, relâchez simplement le bouton de préhension.

Vous pouvez retourner au menu Meta à tout moment en appuyant sur le bouton d'accès au menu de l'appareil ou, en mode suivi des mains, en effectuant le geste indiqué dans les instructions rapides.

En cas de problème, vous pouvez également réinitialiser l'expérience en appuyant sur le bouton Redémarrer de la tablette. Celui-ci se trouve dans le menu des options, accessible depuis le menu principal.

Repérez les équipements de sécurité du laboratoire.

• La blouse de laboratoire, les lunettes de sécurité, les gants en nitrile et les gants de protection thermique vous seront utiles pour vous protéger contre les dangers de diverses expériences.
• Pour utiliser un équipement de laboratoire avec suivi des mains, placez votre main ouverte face à l'équipement. Lorsque l'équipement passe au vert (symbole qu'il est utilisable), fermez complètement votre poing, puis rouvrez votre main pour l'utiliser.
• Pour utiliser un équipement de laboratoire avec des contrôleurs, placez votre main en face de l'équipement, lorsque l'équipement devient vert (symbole qu'il peut être utilisé), appuyez sur le bouton de saisie, puis relâchez le bouton de saisie pour l'utiliser.

Voici maintenant quelques défis à relever pour vous familiariser avec le matériel de ce laboratoire virtuel.

Avant toute expérience, il est important de s'équiper du matériel de protection approprié.

1. Mets le tablier.
2. Mettez les lunettes de sécurité.
3. Enfilez les gants en nitrile.

L'échelle

Certains instruments de laboratoire peuvent être utilisés pour collecter et transporter des substances solides ou liquides.

Parmi ces instruments, certains, comme la pince à épiler ou la pipette, nécessitent une action supplémentaire pour leur fonctionnement.

En mode de suivi des mains, une fois l'objet interactif saisi, joignez le pouce et l'index pour activer l'interaction de l'objet.

Avec les manettes, appuyez sur le bouton d'interaction pour actionner l'objet.

Certains instruments de laboratoire peuvent nécessiter d'appuyer sur des boutons. Pour appuyer sur un bouton, appuyez dessus avec un doigt.

1. Placez la coupelle de pesée sur le plateau de la balance électronique.
2. Appuyez sur le bouton Tare de la balance pour la mettre à zéro.
3. Placez 5 mL de poudre de magnésium dans la coupelle de pesée à l'aide d'une spatule. Les spatules sont étalonnées à 5 mL, 2,5 mL, 1 mL et 0,12 mL.
4. Jetez la poudre de magnésium dans le bac de récupération noir.

Volume d'un liquide

Certains instruments de laboratoire, tels que les béchers, lesErlenmeyers, les tubes à essai ou les éprouvettes graduées, peuvent être utilisés pour contenir un liquide, un solide, ou même pour créer une solution.

Plusieurs produits seront mis à votre disposition dès le début d'un laboratoire dans des contenants. Vous aurez également accès à l'évier qui se trouve à votre droite pour vous procurer de l'eau.

1. Ouvre le robinet d'eau froide.
2. Remplir un bécher de 500 mL d'eau.
3. Fermez le robinet d'eau froide.
4. À l'aide de la éprouvette graduée, mesurez 50 mL d'eau froide du bécher de 500 mL. Veillez à bien identifier le ménisque !

Le pH

Selon les molécules à mélanger lors de l'expérience, vous pouvez générer une réaction qui peut influencer les propriétés physiques et chimiques de la solution.

1. Prélever 0,12 mL de poudre d'hydroxyde de sodium (NaOH) avec la spatule orange et placer la poudre dans un tube à essai.
2. À l'aide de la pissette, remplir un bécher de 50 mL d'eau distillée.
3. Prenez 10 mL d'eau du bécher à l'aide de la pipette.
4. Transférer 5 ml de l'eau échantillonnée dans le tube à essai (chaque pression donne 1 ml).
5. Bouchez l'éprouvette avec un bouchon de caoutchouc.
6. Mélanger en agitant le contenu du tube à essai jusqu'à dissolution complète.
7. Retirez le capuchon en caoutchouc.
8. À l'aide de la pipette, tirez la solution contenue dans le tube à essai.
9. Transférez tout le contenu de la pipette dans un puits de la plaque de tests (la pipette contient environ 20 gouttes).
10. Ajoutez une goutte d'indicateur de pH dans le même puits de la plaque de puits à l'aide d'une autre pipette.
11. Observez la couleur obtenue et comparez-la au nuancier de pH.

Résultats

Une partie des résultats peut être analysée dans la section des résultats de la tablette. Cette section est accessible depuis le menu principal.

Pour envoyer vos résultats, un bouton Envoyer les résultats se trouve dans le menu des options de l'écran principal.

1. Observez les résultats obtenus.
2. Envoyez les résultats.

Résultats attendus

Ce didacticiel démontre des compétences plutôt que de tester une hypothèse : à la fin, l'étudiant sait déplacer et manipuler du matériel dans le laboratoire virtuel, s'habiller pour la paillasse, tarer une balance, lire un ménisque, préparer une solution et en évaluer le pH, et envoyer ses résultats. Les défis ont des lectures attendues bien définies. Le magnésium a une densité de 1,74 g/mL, donc la portion de 5 mL à la spatule placée dans la coupelle de pesée tarée doit indiquer 8,7 g. Dans le défi du pH, 0,12 mL de poudre de NaOH pèse 0,2556 g, ce qui représente 0,0064 mole ; dissous dans 5 mL d'eau, cela donne une concentration d'environ 1,3 M, et le pH est d'environ 14, tout en haut de l'échelle colorimétrique, de sorte que le the alvéole de la plaque à spots doit devenir violet. Un résultat fortement basique provenant d'une petite cuillère de poudre blanche est également une leçon silencieuse sur la raison pour laquelle les gants et les lunettes ont été mis en premier.

Résumé du devoir par tranche d'âge

Classe de 3e à la 2de

Objectif : aisance dans l'environnement et maîtrise des techniques de base. Les élèves relèvent les quatre défis avec de l'aide : EPI mis avant toute chose, balance tarée avant l'ajout de la poudre, ménisque lu à hauteur des yeux, couleur de l'indicateur comparée au nuancier. La réussite est procédurale — chaque étape du protocole est exécutée dans l'ordre et les résultats sont envoyés depuis la tablette.

11e année

Focus : les mesures derrière les gestes. Les étudiants expliquent ce que le bouton Tare soustrait de la lecture et comment cela se compare à la pesée par différence, convertissent le volume délivré par une spatule étalonnée en la masse correspondante, et suivent quantitativement le défi du pH jusqu'à la concentration : 0,2556 g de NaOH correspondent à 0,0064 mole, et dans 5 mL, cela fait environ 1,3 M.

12e année / Niveau universitaire

Focus : la chimie du défi final. Les étudiants effectuent le calcul du pH — une solution à 1,3 M d'une base forte a un pH d'environ 14 — et expliquent pourquoi l'indicateur se trouve au sommet de son échelle, ce qu'est réellement un indicateur, et pourquoi la lecture bougerait à peine si la solution était deux fois plus concentrée. Ils évaluent également le tutoriel de manière critique en tant qu'instrument : quelles compétences de paillasse réelle sont directement transférées de la simulation, et lesquelles (l'odeur, la chaleur, le poids de la verrerie) sont délibérément omises.

Essentiels de laboratoire

Instruments

• Bêchers (50 mL, 500 mL)
• Plaque à puits
• Gouttes
• Balance électronique
• Éprouvette graduée (70 mL)
• Pipette
• Spatules (calibrées : 5, 2,5, 1 et 0,12 mL)
• Tube à essai
• Tableau du pH
• Nacelle de pesée
• Flacon laveur
• Bouchon en caoutchouc
• Blouse de laboratoire, lunettes de sécurité et gants en nitrile
• Corbeille

Produits

• poudre de NaOH(s)
• Poudre de Mg(s)
• Indicateur de pH liquide
• Eau du robinet et eau distillée