To doświadczenie opisuje immersję w wirtualnym środowisku laboratoryjnym, wykorzystujące wirtualną rzeczywistość (VR) lub rozszerzoną rzeczywistość (AR) do symulacji doświadczeń naukowych. Ma ono na celu zapoznanie uczestników z wirtualnym sprzętem laboratoryjnym i podstawowymi procedurami chemicznymi, kładąc nacisk na wykorzystanie technologii immersyjnych w edukacji i szkoleniach.
Cele edukacyjne
- Zapoznanie się ze środowiskiem wirtualnym: Naucz się poruszać i wchodzić w interakcje z symulowanym środowiskiem laboratoryjnym, używając poleceń AR lub VR do manipulowania obiektami i sprzętem laboratoryjnym.
- Stosowanie środków ochrony indywidualnej Zrozumienie znaczenia środków ochrony osobistej (ŚOO) w laboratorium, nawet w środowisku wirtualnym, podkreślając zasady bezpieczeństwa.
- Miara substancji: ćwiczenie pomiaru masy ciał stałych i objętości cieczy za pomocą wirtualnych narzędzi laboratoryjnych, takich jak waga elektroniczna i cylinder miarowy, w celu rozwijania umiejętności manipulacyjnych i precyzyjnych pomiarów.
- Wirtualne eksperymenty chemiczne: przeprowadzanie podstawowych doświadczeń chemicznych, takich jak sprawdzanie pH roztworu, w celu zrozumienia reakcji chemicznych i właściwości substancji.
- Analiza i komunikacja wynikówNaucz się analizować wyniki doświadczeń w wirtualnym interfejsie oraz komunikować te wyniki, ilustrując znaczenie dokumentacji i komunikacji w nauce.
- Wyzwania do pokonania: Chroń się: wirtualnie załóż niezbędne środki ochrony indywidualnej przed rozpoczęciem doświadczeń. Odważ substancję stałą w proszku: użyj wirtualnych narzędzi do precyzyjnego zmierzenia masy proszku.
- Zmierz objętość substancji ciekłej: Stosuj techniki pomiaru objętości do przygotowania roztworu. Sprawdź pH próbki stałej: Dowiedz się, jak przygotować roztwór i zbadać jego pH za pomocą wskaźników chemicznych. Odzyskaj i prześlij wyniki: użyj wirtualnego interfejsu do analizy i udostępniania wyników eksperymentów.
To immersyjne doświadczenie oferuje innowacyjne podejście do edukacji naukowej, pozwalając uczestnikom na naukę i ćwiczenie technik laboratoryjnych w bezpiecznym i kontrolowanym środowisku, bez ryzyka związanego z prawdziwymi chemikaliami. Podkreśla potencjał technologii rzeczywistości wirtualnej i rozszerzonej w nauczaniu nauk ścisłych, oferując interaktywną platformę do eksploracji i zrozumienia koncepcji naukowych.
Protokół
Zacznij od zapoznania się z otoczeniem. Dostępne będą różne przyrządy laboratoryjne, które pozwolą Ci przeprowadzić kilka eksperymentów.
W prawym górnym rogu obszaru roboczego znajduje się przycisk. Naciśnięcie tego przycisku pozwoli Ci przełączać się między rzeczywistością wirtualną a rzeczywistością rozszerzoną w dowolnym momencie.
- Aby podnieść obiekt za pomocą śledzenia dłoni, umieść otwartą dłoń naprzeciwko obiektu, a gdy obiekt zmieni kolor na zielony (oznacza to, że można go podnieść), zaciśnij pięść, aby go podnieść.
- Aby uwolnić obiekt przy śledzeniu dłoni, wystarczy ponownie otworzyć dłoń.
- Aby chwycić obiekt kontrolerami, umieść dłoń naprzeciwko obiektu, kiedy obiekt zmieni kolor na zielony (symbol, że można go podnieść), naciśnij i przytrzymaj przycisk podnoszenia.
- Aby zwolnić obiekt za pomocą kontrolerów, po prostu puść przycisk chwytaka.
Do menu Meta możesz wrócić w dowolnym momencie, naciskając przycisk dostępu do menu urządzenia lub, w trybie śledzenia dłoni, wykonując gest wskazany w skróconej instrukcji.
W przypadku problemu można również zresetować urządzenie, naciskając przycisk „Restart” na tablecie. Znajduje się on w menu opcji, do którego można uzyskać dostęp z menu głównego.
Zlokalizuj sprzęt bezpieczeństwa w laboratorium.
- Fartuch laboratoryjny, okulary ochronne, rękawice nitrylowe oraz rękawice żaroodporne przydadzą się do ochrony przed niebezpieczeństwami podczas różnych eksperymentów.
- Aby używać wyposażenia laboratoryjnego z funkcją śledzenia rąk, umieść otwartą dłoń skierowaną w stronę wyposażenia. Gdy wyposażenie zaświeci się na zielono (oznaka możliwości użycia), w pełni zaciśnij pięść, a następnie otwórz dłoń, aby go użyć.
- Aby skorzystać ze sprzętu laboratoryjnego z kontrolerami, umieść rękę naprzeciwko sprzętu, gdy sprzęt zmieni kolor na zielony (symbol gotowości do użycia), naciśnij przycisk odbioru, a następnie zwolnij go, aby go użyć.
Oto kilka wyzwań, które pomogą Ci zapoznać się ze sprzętem tego wirtualnego laboratorium.
Przed jakimkolwiek eksperymentem ważne jest, aby wyposażyć się w odpowiedni sprzęt ochronny.
- Załóż fartuch.
- Załóż okulary ochronne.
- Załóż rękawiczki nitrylowe.
Waga
Niektóre instrumenty laboratoryjne mogą być używane do zbierania i transportowania substancji stałych lub ciekłych.
Wśród tych instrumentów, niektóre, takie jak pęseta czy pipeta, wymagają dodatkowej czynności do ich obsługi.
W trybie śledzenia dłoni, po podniesieniu interaktywnego obiektu, złącz kciuk i palec wskazujący, aby aktywować interakcję z obiektem.
Za pomocą kontrolerów naciśnij przycisk interakcji, aby obsługiwać obiekt.
Niektóre przyrządy laboratoryjne mogą wymagać naciskania przycisków. Aby nacisnąć przycisk, naciśnij go palcem.
- Umieść koszyk ważący na wadze elektronicznej.
- Naciśnij przycisk Tare na wadze, aby ustawić ją na zero.
- Umieść 5 ml proszku magnezu na wadze za pomocą szpatułki. Szpatułki są skalibrowane do 5 ml, 2,5 ml, 1 ml i 0,12 ml.
- Wsyp proszek magnezowy do czarnego pojemnika do odzysku.
Objętość cieczy
Niektóre przyrządy laboratoryjne, takie jak zlewki, kolby stożkowe, probówki czy cylindry miarowe, mogą służyć do przechowywania cieczy, substancji stałych, a nawet do tworzenia roztworów.
Od początku laboratorium do Twojej dyspozycji będzie kilka produktów w pojemnikach. Będziesz mieć również dostęp do zlewu po Twojej prawej stronie, aby nalać sobie wody.
- Odkręć kurek z zimną wodą.
- Napełnij zlewkę o pojemności 500 ml wodą.
- Zakręć kurek z zimną wodą.
- Za pomocą cylindra miarowego odmierz 50 ml zimnej wody z zlewki o pojemności 500 ml. Uważaj, aby poprawnie odczytać menisk!
Odczyn
W zależności od cząsteczek, które mają zostać zmieszane podczas eksperymentu, można wywołać reakcję, która wpłynie na właściwości fizyczne i chemiczne roztworu.
- Pobrać 0,12 ml proszku wodorotlenku sodu (NaOH) za pomocą pomarańczowej szpatułki i umieścić proszek w probówce.
- Używając butelki z wodą, napełnij zlewkę o pojemności 50 ml wodą destylowaną.
- Nabierz pipetą 10 ml wody ze zlewki.
- Przenieś 5 ml pobranej wody do probówki (każde naciśnięcie daje 1 ml).
- Zamknij probówkę korkiem gumowym.
- Wymieszać, potrząsając zawartością probówki aż do całkowitego rozpuszczenia.
- Zdejmij gumową osłonę.
- Za pomocą pipety zassaj roztwór znajdujący się w probówce.
- Przenieś całą zawartość zakraplacza do studzienki płytki plamistej (zakraplacz zawiera około 20 kropli).
- Dodaj kroplę wskaźnika pH do tej samej studzienki płytki do dołków za pomocą innego zakraplacza.
- Obserwuj otrzymany kolor i porównaj go z wykres f kolorów dla pH.
Wyniki
Część wyników można przeanalizować w sekcji wyników na tablecie. Dostęp do tej sekcji można uzyskać z menu głównego.
Aby wysłać wyniki, przycisk Wyślij wyniki znajduje się w menu opcji na ekranie głównym.
- Obserwuj uzyskane wyniki.
- Wyślij wyniki.
Przewidywane wyniki
- Mg ma gęstość 1,74 g/ml; zatem 5 ml = 8,7 g.
- 0,12 ml NaOH = 0,2556 g = 0,006 mola; w 5 ml H2O = 1,2 M. pH wyniesie 14 (fioletowy wskaźnik).
Podsumowanie zadania według zakresu ocen
Klasy 3-5 (wiek 8-10 lat)
- SkupieniePodstawowa nawigacja, wprowadzenie do środków ochrony indywidualnej (ŚOI) i proste pomiary objętości.
- AktywnościZakładanie środków ochrony indywidualnej, odmierzanie objętości płynów i proste przygotowywanie roztworów.
Klasy 6-8 (wiek 11-13 lat)
- SkupienieŚredniozaawansowana nawigacja, dokładne użycie środków ochrony indywidualnej i precyzyjne umiejętności pomiarowe.
- AktywnościZakładanie ŚOI, mierzenie mas substancji stałych i objętości cieczy, podstawowe badanie pH.
Klasy 9-12 (Wiek 14-18 lat)
- SkupienieZaawansowana nawigacja, kompleksowe użycie ŚOI, precyzyjne i dokładne pomiary, zaawansowane eksperymenty chemiczne i analiza wyników.
- AktywnościZakładanie środków ochrony indywidualnej, mierzenie mas substancji stałych i objętości cieczy, zaawansowane testowanie pH oraz analiza i komunikacja wyników.
Podstawowe wyposażenie laboratorium
Instrumenty
- Zlewki (50ml, 500ml)
- Płyta kubełkowa
- Kroplomierze
- Waga elektroniczna
- Cylinder miarowy (70ml)
- Pipeta
- Szpatułki
- Próbówka
- Tabela pH
Produkty
- Proszek NaOH(s)
- Mg(s) proszek
- Wskaźnik pH w płynie