Fiecare laborator din acest catalog funcționează în același mediu virtual, iar acest tutorial este locul unde îi sunt deprinse obiceiurile. Simularea imersivă este acum un instrument standard de instruire în educația științifică din același motiv pentru care simulatoarele de zbor sunt standard în aviație: elevul exersează proceduri reale – îmbrăcarea echipamentului de protecție, cântărirea, măsurarea volumelor, testarea pH-ului – fără niciunul dintre riscurile substanțelor chimice reale și cu libertatea de a reporni în orice moment. Tehnicile în sine sunt cele reale: o balanță electronică este tarată înainte de utilizare, un volum este citit la baza meniscului, pH-ul unei soluții este evaluat comparând culoarea unui indicator cu o diagramă. În acest tutorial, veți învăța să vă deplasați și să interacționați în laboratorul virtual folosind urmărirea mâinilor sau controlerele, să vă puneți echipamentul personal de protecție și apoi să acceptați patru provocări scurte: să cântăriți un solid sub formă de pudră pe cântarul electronic, să măsurați un volum de lichid cu un cilindru gradat, să preparați o soluție dintr-o probă solidă și să-i verificați pH-ul cu un indicator, iar în final să revizuiți și să trimiteți rezultatele de pe tabletă.
Obiective educaționale
Familiarizarea cu mediul virtual
- Navighează prin laboratorul virtual și ridică, folosește și eliberează obiecte folosind urmărirea mâinilor sau a oricăror controllere.
- Folosește meniurile tabletei pentru a revizui rezultatele, a le trimite și a reporni experiența dacă ceva nu merge bine.
Utilizarea echipamentului de protecție
- Îmbracă halatul de laborator, ochelarii de protecție și mănușile din nitril înainte de orice experiment, formându-ți obiceiul ca siguranța să precedeze procedura, chiar și acolo unde nimic nu poate să stropească efectiv.
Măsurarea substanțelor
- Cântăriți un solid sub formă de pulbere cu balanța electronică, folosind butonul Tare, astfel încât masa vasului de cântărire să fie exclusă automat.
- Măsurați volumul unui lichid cu un cilindru gradat, citind la partea inferioară a meniscului.
Experimentare chimică de bază
- Pregătiți o soluție dizolvând o substanță solidă în apă și testați-i pH-ul cu un indicator lichid, comparându-l cu diagrama de pH.
Analiză și comunicare a rezultatelor
- Revizuiți rezultatele colectate de pe tabletă și trimiteți-le, exersând etapa de documentare cu care se încheie orice laborator real.
Protocol
Începe prin a te familiariza cu mediul înconjurător. Diferite instrumente de laborator îți vor fi puse la dispoziție pentru a putea desfășura câteva experimente.
În colțul din dreapta sus al spațiului de lucru, există un buton. Puteți comuta între realitatea virtuală și realitatea augmentată oricând apăsând acest buton.
- Pentru a ridica un obiect cu urmărirea mâinii, plasați mâna deschisă opus obiectului, când obiectul devine verde (un simbol că poate fi ridicat), închideți complet pumnul pentru a ridica obiectul.
- Pentru a elibera obiectul cu urmărirea mâinii, pur și simplu trebuie să redeschideți mâna.
- Pentru a apuca un obiect cu controlerele, așezați mâna opusă obiectului, când obiectul devine verde (simbol că poate fi ridicat), apăsați și țineți apăsat butonul de apucare.
- Pentru a elibera obiectul cu controlerele, pur și simplu eliberați butonul de preluare.
Te poți întoarce la meniul Meta oricând apăsând butonul de acces la meniu al dispozitivului sau, în modul de urmărire a mâinilor, făcând gestul indicat în instrucțiunile rapide.
În caz de problemă, puteți reseta experiența apăsând butonul Restart de pe tabletă. Acesta se găsește în meniul de opțiuni, accesibil din meniul principal.
Localizați echipamentul de siguranță din laborator.
- Halatul de laborator, ochelarii de protecție, mănușile din nitril și mănușile de protecție termică vă vor fi de folos pentru a vă proteja împotriva pericolelor pe care le prezintă diverse experimente.
- Pentru a utiliza un echipament de laborator cu urmărire a mâinii, apropiați-vă cu mâna deschisă spre echipament, iar când acesta devine verde (semn că poate fi utilizat), strângeți complet pumnul, apoi deschideți din nou mâna pentru a-l folosi.
- Pentru a folosi un echipament de laborator cu controllere, plasați mâna opus echipamentului, când echipamentul devine verde (simbol că poate fi folosit), apăsați butonul de preluare, apoi eliberați butonul de preluare pentru a-l folosi.
Iată acum câteva provocări de luat în calcul pentru a te familiariza cu echipamentul acestui laborator virtual.
Înainte de orice experiment, este important să te echipezi cu echipamentul de protecție adecvat.
- Pune șorțul.
- Pune ochelarii de protecție.
- Pune-ți mănușile de nitril.
Cântarul
Unele instrumente de laborator pot fi utilizate pentru a colecta și transporta substanțe solide sau lichide.
Dintre aceste instrumente, unele, precum penseta sau pipeta, necesită o acțiune suplimentară pentru a fi utilizate.
În modul de urmărire a mâinii, odată ce obiectul interactiv este luat în mână, apropiați degetul mare de degetul arătător pentru a activa interacțiunea cu obiectul.
Cu controllerele, apasă butonul de interacțiune pentru a opera obiectul.
Unele instrumente de laborator pot necesita apăsarea butoanelor. Pentru a apăsa un buton, presați-l cu degetul.
- Plasează vasul de cântărire pe platforma balanței electronice.
- Apăsați butonul Tare de pe cântar pentru a-l seta la zero.
- Puneți 5 mL de pulbere de magneziu în vasul de cântărire folosind o spatulă. Spatulele sunt calibrate la 5 mL, 2,5 mL, 1 mL și 0,12 mL.
- Aruncați pulberea de magneziu în coșul negru de colectare.
Volumul unui lichid
Anumite instrumente de laborator, precum paharele de laborator, baloanele Erlenmeyer, eprubetele sau cilindrii graduați, pot fi folosite pentru a conține un lichid, un solid sau chiar pentru a prepara o soluție.
De la începutul lucrărilor de laborator, veți avea la dispoziție mai multe produse în recipiente. De asemenea, veți avea acces la chiuveta din dreapta dumneavoastră pentru a lua apă.
- Deschide robinetul cu apă rece.
- Umpleți un pahar de laborator de 500 mL cu apă.
- Închide robinetul cu apă rece.
- Folosind cilindrul gradat, măsurați 50 mL de apă rece din paharul de laborator de 500 mL. Aveți grijă să identificați corect meniscul!
pH-ul
În funcție de moleculele care urmează să fie amestecate în timpul experimentului, puteți genera o reacție care poate influența proprietățile fizice și chimice ale soluției.
- Colectați 0,12 mL de pudră de hidroxid de sodiu (NaOH) cu spatula portocalie și puneți pudra într-un eprubetă.
- Folosind sticla de spălare, umpleți un pahar Berzelius de 50 mL cu apă distilată.
- Luați 10 mL de apă din pahar folosind pipeta.
- Transferați 5 ml din apa eșantionată în eprubetă (fiecare apăsare eliberează 1 ml).
- Închideți eprubeta cu un dop de cauciuc.
- Amesteca prin agitarea conținutului eprubetei până la dizolvarea completă.
- Scoate capacul de cauciuc.
- Folosind pipeta, aspirați soluția conținută în eprubetă.
- Transferă tot conținutul pipetei într-o godeu a plăcii de test (pipeta conține aproximativ 20 de picături).
- Adăugați o picătură de indicator de pH în aceeași godeu al plăcii cu godeuri folosind o altă picurătoare.
- Observă culoarea obținută și compar-o cu graficul de pH.
Rezultate
O porțiune a rezultatelor poate fi analizată în secțiunea de rezultate a tabletei. Această secțiune este accesibilă din meniul principal.
Pentru a trimite rezultatele, un buton Trimitere rezultate este situat în meniul de opțiuni al ecranului principal.
- Observați rezultatele obținute.
- Trimite rezultatele.
Rezultate anticipate
Acest tutorial demonstrează competențe mai degrabă decât să testeze o ipoteză: până la sfârșitul acestuia, cursantul poate muta și manipula echipamentele în laboratorul virtual, se poate echipa corespunzător pentru bancul de lucru, poate taruna o balanță, poate citi un menisc, poate prepara o soluție, îi poate aprecia pH-ul și poate trimite rezultatele. Provocările au citiri așteptate bine definite. Mg are o densitate de 1,74 g/mL, deci porțiunea de 5 mL cu spatulă plasată în sticla de cântărire tarată ar trebui să indice 8,7 g. În provocarea privind pH-ul, 0,12 mL de pulbere de NaOH înseamnă 0,2556 g, ceea ce reprezintă 0,0064 moli; dizolvați în 5 mL de apă, aceștia dau o concentrație de aproximativ 1,3 M, iar pH-ul este de aproximativ 14 — chiar în vârful scalei indicatorului, astfel încât cavitatea din placa de spoturi ar trebui să se coloreze în violet. Un rezultat puternic bazic obținut dintr-o mică linguriță de pulbere albă este, de asemenea, o lecție discretă despre motivul pentru care mănușile și ochelarii au fost puși primii.
Rezumatul temei pe intervale de note
Clasele a IX-a și a X-a
Accent pe fluența în mediul de laborator și tehnica de bază corectă. Studenții finalizează toate cele patru provocări cu îndrumare: echipamentul individual de protecție pus înainte de orice altceva, cântarul tarat înainte de introducerea pulberii, meniscul citit la nivelul ochilor, culoarea indicatorului corelată cu graficul. Succesul este procedural — fiecare pas al protocolului este executat în ordine, iar rezultatele sunt trimise de pe tabletă.
Clasa a XI-a
Focus: măsurătorile din spatele gesturilor. Elevii explică ce elimină butonul Tare din citire și cum se compară acest lucru cu cântărirea prin scădere, convertesc între volumul furnizat de o spatulă calibrată și masa pe care o implică aceasta și urmăresc provocarea pH-ului în mod cantitativ până la concentrație: 0,2556 g de NaOH înseamnă 0,0064 moli, iar în 5 mL aceasta este de aproximativ 1,3 M.
Clasa a XII-a / Nivel universitar
Focalizare: chimia provocării finale. Elevii finalizează calculul pH-ului — o soluție 1,3 M dintr-o bază tare are un pH de aproximativ 14 — și explică de ce indicatorul se află la capătul superior al scalei, ce este de fapt un indicator și de ce valoarea citită s-ar modifica abia vizibil dacă soluția ar fi de două ori mai concentrată. De asemenea, ei evaluează tutorialul în mod critic ca instrument: ce abilități din laboratorul real se transferă direct din simulare și pe care (mirosul, căldura, greutatea sticlăriei) le ocolește în mod deliberat.
Esențiale de laborator
Instrumente
- Pahare Berzelius (50 mL, 500 mL)
- Placă cu godeuri
- Picurători
- Cântar electronic
- Cilindru gradat (70 mL)
- Pipetă
- Spatule (calibrate: 5, 2,5, 1 și 0,12 mL)
- Eprubetă
- Diagramă pH
- Nacelă de cântărire
- Sticlă de spălare
- Dop de cauciuc
- Halat de laborator, ochelari de protecție și mănuși de nitril
- Coșul de reciclare
Produse
- pulbere de NaOH(s)
- Pulbere de Mg(s)
- Indicator pH lichid
- Apă de la robinet și apă distilată