002 – 소개 튜토리얼

이 카탈로그의 모든 실험실은 동일한 가상 환경 내에서 작동하며, 이 튜토리얼은 그 이용 습관을 배우는 곳입니다. 몰입형 시뮬레이션은 항공 분야에서 비행 시뮬레이터가 표준인 것과 같은 이유로 이제 과학교육의 표준 교육 도구가 되었습니다. 학생들은 실제 화학 물질의 위험이 전혀 없고 언제든지 다시 시작할 수 있는 자유 속에서 보호 장비 착용, 무게 측정, 부피 측정, pH 테스트 등 실제 절차를 연습합니다. 기술 자체는 실제와 같습니다. 사용 전에 전자저울의 영점을 맞추고, 메니스커스(수면)의 바닥에서 부피를 읽으며, 지시약의 색상을 차트와 비교하여 용액의 pH를 판단합니다. 이 튜토리얼에서는 핸드 트레이닝이나 컨트롤러를 사용하여 가상 실험실에서 이동하고 상호 작용하는 법을 배우고, 개인 보호 장비를 착용한 다음, 네 가지 짧은 도전 과제를 수행하게 됩니다. 전자저울로 분말 고체의 무게를 측정하고, 메스실린더로 액체의 부피를 측정하고, 고체 시료로 용액을 준비하고 지시약으로 pH를 확인한 후, 마지막으로 태블릿에서 결과를 검토하고 전송합니다.

교육 목표

가상 환경에 익숙해지기

• 가상 연구실을 탐색하고 핸드 트레이닝 또는 컨트롤러를 사용하여 물체를 집고, 사용하고, 놓으세요.
• 태블릿의 메뉴를 사용하여 결과를 검토하고, 전송하며, 문제가 발생할 경우 체험을 다시 시작하십시오.

보호 장비 사용

• 실험을 시작하기 전에 실험복, 보안경, 니트릴 장갑을 착용하세요. 비록 실제로 튀는 물질이 전혀 없는 상황일지라도, 절차보다 안전이 우선한다는 것을 습관화해야 합니다.

물질 측정

• 저울의 영점(Tare) 버튼을 사용하여 칭량 보트의 질량이 자동으로 제외되도록 한 후, 전자저울로 가루 형태의 고체를 측량하세요.
• 메스실린더로 액체의 부피를 측정할 때는 메니스쿠스의 아랫부분을 읽습니다.

기초 화학 실험

• 고체를 물에 녹여 용액을 만들고, 액체 지시약을 사용하여 pH 차트와 비교하며 pH를 측정하세요.

결과 분석 및 소통

• 태블릿에서 수집된 결과를 검토하고 전송하세요. 모든 실제 실험실이 마무리하는 문서화 단계를 연습하는 것입니다.

프로토콜

먼저 주변 환경에 익숙해지세요. 실험을 수행할 수 있도록 다양한 실험실 기구가 제공될 것입니다.

작업 공간의 오른쪽 상단 모서리에 버튼이 있습니다. 이 버튼을 누르면 언제든지 가상 현실과 증강 현실 간에 전환할 수 있습니다.

• 손 추적 기능을 사용하여 물체를 집으려면, 빈 손을 물체 맞은편에 가져다 대세요. 물체가 녹색으로 변하면 (집을 수 있다는 표시) 주먹을 완전히 쥐어 물체를 집으세요.
• 손 추적 기능을 사용하여 객체를 놓으려면 손을 다시 열기만 하면 됩니다.
• 컨트롤러로 물체를 잡으려면, 물체 반대편에 손을 대고 물체가 초록색으로 변하면(잡을 수 있다는 표시), 잡기 버튼을 누르고 계세요.
• 컨트롤러로 물체를 놓으려면, 잡기 버튼을 놓으면 됩니다.

기기 메뉴 접근 버튼을 누르거나, 핸드 트래킹 모드에서 빠른 안내에 표시된 제스처를 취하면 언제든지 메타 메뉴로 돌아갈 수 있습니다.

문제가 발생한 경우 태블릿의 다시 시작 버튼을 눌러 경험을 재설정할 수도 있습니다. 이 버튼은 메인 메뉴에서 액세스할 수 있는 옵션 메뉴에 있습니다.

 

실험실 안전 장비를 찾으십시오.

• 실험복, 보안경, 니트릴 장갑, 온도 보호 장갑은 다양한 실험의 위험으로부터 당신을 보호하는 데 유용할 것입니다.
• 실험 장비를 손 추적으로 사용하려면, 열린 손을 장비 쪽으로 향하게 하십시오. 장비가 녹색으로 바뀌면(사용 가능하다는 신호), 주먹을 완전히 쥐었다가 다시 펴서 사용하십시오.
• 컨트롤러가 있는 실험 장비를 사용하려면, 장비 반대편에 손을 대고 장비가 녹색으로 바뀌면 (사용 가능하다는 표시), 잡기 버튼을 누른 후 사용하기 위해 잡기 버튼을 떼세요.

 

이제 가상 실험실 장비에 익숙해지기 위한 몇 가지 과제에 도전해 보세요.

실험 전에 적절한 보호 장비를 갖추는 것이 중요합니다.

1. 가운을 입으세요.
2. 안전 안경을 착용하십시오.
3. 니트릴 장갑을 착용하세요.

규모

일부 실험실 기기는 고체 또는 액체 물질을 수집하고 운반하는 데 사용될 수 있습니다.

이 기구들 중 일부, 예를 들어 핀셋이나 피펫은 작동을 위해 추가적인 조작이 필요합니다.

핸드 트래킹 모드에서 인터랙티브 객체를 잡은 후, 엄지와 검지를 붙여 객체의 상호작용을 활성화합니다.

컨트롤러의 상호작용 버튼을 눌러 오브젝트를 조작하세요.

일부 실험실 장비에는 버튼을 눌러야 할 수 있습니다. 버튼을 누르려면 손가락으로 누르십시오.

1. 칭량 접시를 전자저울의 플랫폼 위에 놓으십시오.
2. 저울의 영점(Tare) 버튼을 눌러 0으로 맞추세요.
3. 스패출러를 사용하여 마그네슘 분말 5 mL를 칭량 보트에 담습니다. 스패출러는 5 mL, 2.5 mL, 1 mL, 0.12 mL로 눈금이 매겨져 있습니다.
4. 마그네슘 가루를 검은색 회수 통에 버리세요.

액체의 부피

비커, 에를렌마이어 플라스크, 시험관, 눈금 실린더와 같은 일부 실험실 기구는 액체나 고체를 담거나 심지어 용액을 만드는 데 사용할 수 있습니다.

실험실 운영이 시작되면 용기에 담긴 여러 가지 실험 재료가 제공될 예정입니다. 또한 오른쪽에 있는 세면대에서 물을 사용할 수 있습니다.

1. 찬물 수도꼭지를 트세요.
2. 500 mL 비커에 물을 채우세요.
3. 냉수 꼭지를 잠그세요.
4. 500mL 비커에서 차가운 물 50mL를 눈금 실린더로 측정하십시오. 메니스커스를 올바르게 식별하도록 주의하십시오!

pH

실험 중 혼합할 분자에 따라 용액의 물리적 및 화학적 특성에 영향을 미칠 수 있는 반응을 생성할 수 있습니다.

1. 주황색 주걱으로 수산화나트륨(NaOH) 분말 0.12mL를 채취하여 시험관에 넣으십시오.
2. 세척병을 사용하여 50mL 비커에 증류수를 채우십시오.
3. 피펫을 사용하여 비커에서 물 10mL를 취하십시오.
4. 샘플 물 5mL를 시험관으로 옮기십시오(각 누름은 1mL입니다).
5. 고무마개로 시험관을 막으세요.
6. 시험관 내용물을 완전히 녹을 때까지 흔들어 섞으십시오.
7. 고무 캡을 제거하십시오.
8. 시험관에 담긴 용액을 스포이트로 빨아들이세요.
9. 스포트 플레이트의 홈 하나에 점적기 내용물 전부를 옮긴다 (점적기에는 약 20방울이 들어 있다).
10. 다른 스포이드를 사용하여 웨이퍼 플레이트의 같은 웨이퍼에 pH 지시약을 한 방울 떨어뜨립니다.
11. 획득한 색상을 관찰하고 pH 차트와 비교하십시오.

결과

결과의 일부는 태블릿의 결과 섹션에서 분석할 수 있습니다. 이 섹션은 메인 메뉴에서 접근할 수 있습니다.

결과를 보내려면 메인 화면의 옵션 메뉴에 결과 보내기 버튼이 있습니다.

1. 결과를 관찰하십시오.
2. 결과를 보내주세요.

예상 결과

이 튜토리얼은 가설을 검증하기보다는 기술을 시연하는 것으로, 학생은 과정을 마치면 가상 실험실에서 장비를 이동 및 조작하고, 실험복을 갖춰 입고, 저울의 영점을 맞추고, 메니스커스를 읽고, 용액을 제조하여 그 pH를 판단하고, 결과를 제출할 수 있게 됩니다. 과제들은 명확하게 예상되는 측정값을 가지고 있습니다. 마그네슘(Mg)의 밀도는 1.74 g/mL이므로, 영점이 맞춰진 칭량 보트에 담긴 5 mL 스패출러 분량은 8.7 g으로 측정되어야 합니다. pH 과제에서 0.12 mL의 NaOH 파우더는 0.2556 g이며, 이는 0.0064 몰입니다. 이를 5 mL의 물에 용해하면 약 1.3 M의 농도가 되고 pH는 약 14가 됩니다. 이는 지시약 눈금의 맨 꼭대기이므로 점판의 홈이 보라색으로 변해야 합니다. 하얀색 파우더 한 스쿱에서 나온 강염기성 결과는 왜 장갑과 안경을 먼저 착용해야 했는지를 보여주는 조용한 교훈이기도 합니다.

학년별 과제 요약

9~10학년

초점은 환경에 대한 적응력과 정확한 기본 기술에 있습니다. 학생들은 지침에 따라 네 가지 과제를 모두 완료합니다. 무엇보다 먼저 개인 보호구(PPE)를 착용하고, 가루를 넣기 전에 저울의 영점을 맞추고, 눈높이에서 메니스커스를 읽고, 지시약 색상을 차트와 대조합니다. 성공은 절차에 달려 있습니다. 프로토콜의 모든 단계를 순서대로 실행하고 태블릿에서 결과를 전송합니다.

11학년

초점: 제스처 이면에 숨겨진 측정값. 학생들은 '영점(Tare)' 버튼이 측정값에서 제거하는 요소가 무엇이며 그것이 차감법에 의한 무게 측정과 어떻게 비교되는지 설명하고, 교정된 스패출러가 토출하는 부피와 그것이 의미하는 질량 사이를 환산하며, pH 챌린지를 농도 단계까지 정량적으로 추적합니다. 즉, 0.02556g의 NaOH는 0.0064몰이며, 5mL 안에서는 약 1.3 M입니다.

12학년 / 대학교 수준

초점: 최종 과제의 화학. 학생들은 pH 계산을 완료하고(1.3 M 강염기 용액의 pH는 약 14임), 지시약이 왜 눈금의 맨 위에 위치하는지, 지시약이 실제로 무엇인지, 그리고 용액의 농도가 두 배가 되더라도 왜 측정값이 거의 변하지 않는지 설명합니다. 또한 그들은 시뮬레이션 도구로서 튜토리얼을 비판적으로 평가합니다. 즉, 어떤 실제 실험실 기술이 시뮬레이션에서 직접 이전되고, 어떤 요소들(냄새, 열, 유리 기구의 무게)이 의도적으로 배제되었는지 평가합니다.

실험실 필수품

악기

• 비커 (50 mL, 500 mL)
• 웰 플레이트
• 스포이트
• 전자저울
• 눈금실린더 (70 mL)
• 피펫
• 주걱(교정됨: 5, 2.5, 1, 0.12 mL)
• 시험관
• pH 차트
• 계량 접시
• 세척병
• 고무 마개
• 실험가운, 보안경, 니트릴 장갑
• 휴지통

제품

• NaOH(고체) 분말
• Mg(s) 분말
• 액체 pH 지시약
• 수돗물과 증류수