Vækstlys i rumstationens drivhus

I dette forløb konstruerer eleverne et delelement til drivhusmodulet på fremtidens rumstation – vækstlyset.

Fremtidige rumstationer, der kommer til at operere langt fra Jorden, skal være bæredygtige og selvforsynende. Alt om bord skal indgå i et cirkulært kredsløb, da der kun yderst sjældent kan modtages forsyninger fra Jorden. 

I dette forløb konstruerer eleverne et delelement til drivhusmodulet på fremtidens rumstation – vækstlyset. I modsætning til et drivhus på Jorden vil der ikke være vinduer på rumstationen, og der skal derfor være kunstlys, for at planterne kan gro. Lyskildens sammensætning i drivhuset er vigtigt, fordi astronauterne er dybt afhængige af at kunne få mad nok og samtidig kunne bruge mindst mulig energi. I forløbet arbejder eleverne med at konstruere en prototype af et vækstlys, der har den helt rigtige kombination af bølgelængder for at få hurtig plantevækst.

Formålet med aktiviteten er at finde ud af, hvordan man bæredygtigt kan dyrke grøntsager i rummet, der giver de bedste forudsætninger for planterne, så de gror hurtigt og samtidig bruger mindst mulig af den værdifulde strøm, rumstationen producerer.

Introduktion

Udfordring

Planterne i drivhuset på fremtidens rumstation skal vokse så hurtigt som muligt og på mindst mulig plads. Det kræver blandt andet, at de får tilstrækkeligt lys i de relevante bølgelængder. Samtidigt skal belysningen bruge så lidt strøm som muligt, da der er begrænsede energiforsyninger på rumstationen. 

I skal beregne, hvor store solpaneler der skal bruges for at producere nok strøm til drivhusmodulet, og I skal sammensætte en lyskilde, der leverer lys i lige præcis de bølgelængder, som planterne har brug for. Planterne vokser optimalt, når der er den rette mængde lys i de rette bølgelængder, som klorofylen skal bruge til fotosyntese. Alt det lys, der ligger uden for de relevante bølgelængder, kan ikke bruges af planten og er derfor spildt.

Forløb

I forløbet kommer I igennem følgende engineering-faser:

  1. Forstå udfordringen: Vi læser artiklen om “Light Absorption for Photosynthesis” og ser videoerne med Andreas Mogensen og Nordic Harvest A/S.
  2. Få ideer: Vi brainstormer på, hvilke udfordringer der er ved at lave vækstlys i rummet.
  3. Undersøge: Vi arbejder med grundlæggende viden omkring lys og sammenhængen mellem bølgelængder, planter og vækst.
  4. Konkretisere: Vi skal i fysiklaboratoriet og designe et forsøg, der kan bruges til at finde den optimale sammensætning af bølgelængder for vækst.
  5. Konstruere: Vi overfører erfaringer fra forsøg og undersøgelser til at tegne en skitse over vores vækstlys inklusive mål og beregninger.
  6. Forbedre: Vi laver en peer-to-peer-session med vores matrixgruppe, hvor vi får feedback på vores ide og skitsetegning. 
  7. Præsentere: Vi laver en præsentation af vores projekt, hvor vi dels forklarer vores ide, dels viser vores skitse.

Engineering-modellen

Til læreren

Forløbsintroduktion

Med Andreas Mogensens rumrejse til den Internationale Rumstation i 2023 og NASAs beslutning om at placere en rumstation i kredsløb om Månen kaldet Lunar Gateway, har fremtidens rumstation aldrig været mere aktuel at anvende som rammesætning ind i undervisningen. På den måde kommer eleverne til at arbejde med aktuelle problemstillinger, som ingeniører, forskere og astronauter dagligt undersøger og arbejder med. 

Forløbet er tilrettelagt som et elevcentreret engineering-forløb, hvor I sammen arbejder efter engineering-procesmodellen. I engineering-forløbet vil eleverne opleve, at deres egen viden og erfaring er nødvendig for at stille sig nysgerrig på udfordringen, finde på ideer og udvikle løsninger.

Nedenstående lærervejledning indeholder et anbefalet forløb med forslag til aktiviteter, du kan inddrage undervejs. Hvis du ikke kender engineering-metoden, kan du læse om den nederst på siden. 

Forberedelse til forløbet

Læs mere og se en kort introduktionsvideo til dig som lærer her.
Der ligger ekstra materiale til inspiration, både til dig og dine elever, under fanen Inspiration.

Samarbejde på tværs

I dette modul er der lavet undervisningsforløb til indskoling, mellemtrin, udskoling, gymnasiet og erhvervsuddannelser. Det er derfor muligt at etablere et samarbejde på tværs af klassetrinnene, fx til fælles temauger og brobygninger. 

Dette modul kan også kombineres med andre moduler i Fremtidens Rumstation for at afdække flere perspektiver på, hvordan Fremtidens Rumstation er et lukket og bæredygtigt system, hvor modulerne hænger sammen.

Engineering-metoden

Engineering-didaktikken er et eksempel på at undervise problembaseret i de naturvidenskabelige fag. I engineering-undervisning skal eleverne komme med egne bud på at løse en teknologisk problemstilling. Denne problemstilling er sat ind i en autentisk og aktuel kontekst, hvor eleverne arbejder og anvender naturvidenskabelig viden undervejs i processen.

Tanken med engineering er, at eleverne selv skal fremstille et produkt, formidle deres løsningsforslag, få feedback og derefter forbedre deres produkt. Her er engineering-undervisning anderledes end den mere kendte IBSE (Inquiry Based Science Education) undervisning. Idéen om at følge en kogebogsvejledning til det eksperimentelle arbejde er lagt i skuffen, og eleverne undersøger og udtænker selv deres eksperimentelle arbejde med den rette mængde stilladsering. 

I engineering arbejder eleverne meget selvstændigt i små grupper, hvor de sammen forsøger at komme med deres bud på et løsningsforslag. Tanken er, at eleverne skal lære af deres fejl og forbedre dem flere gange undervejs i forløbet. Eleverne tilegner sig ikke kun den faglige viden fra de forskellige fag, som indgår i problemstillingen. De udvikler også flere af de kompetencer, som er brugbare i naturvidenskab. Engineering-undervisning virker også motiverende for eleverne ved at give dem ejerskab over undervisningen gennem deres egen tilegnelse af viden og tilvejebringelse af deres produkt.

Du kan læse mere om engineering i gymasiet her 

Engineering-kompetencer

De seks engineering-kompetencer, som er listet i skemaet herunder, viser, hvad du kan observere hos eleverne, når de arbejder engageret med engineering. Kompetencerne ligger tæt op ad kernestof i de naturvidenskabelige fag samt teknologi og innovation og viser de mange tværfaglige sammenhænge, der findes, når man arbejder med engineering.

Beskrivelsen af engineering-kompetencerne er her skrevet i en forsimplet version ud fra de originale i Engineer the Future.

Engineering kompetencer - forsimplet

Lærerens faglige rolle i forløbet

I engineering-didaktikken påtager læreren sig en anden rolle end den traditionelle alvidende ekspert. I forløbet er du:

  • en facilitator, der sikrer, at eleverne kommer igennem en proces, hvor de får mulighed for at undersøge og iterere på deres idéer,
  • en sparringspartner, der stiller nysgerrige spørgsmål til elevernes undersøgelser og opdagelser,
  • en guide, der støtter eleverne i både deres gruppedynamik og deres faglige proces.

Inspiration

Liste med videoer, artikler, aktiviteter m.m.

Alle videoer fra Andreas Mogensen om Fremtidens Rumstation
Alle videoer fra danske virksomheder om Fremtidens Rumstation
Baggrundsviden om rummet og rumfart

Her kan du finde artikler, videoer og aktiviteter om rummet og rumfart generelt.

Artikler, videoer og aktiviteter, som er relateret til Drivhusmodulet

Videoer om at dyrke planter i rummet:
Om mad i rummet:
Om lys til planter:
Om stråling:
Om planter og vanding:
Om temperatur:

Tema og kernestof

  • Tema: Fremtidens rumstation
Se undervisningsforløb for gymnasiale uddannelser
Download Lærervejledning
Download Elevudfordring

Tid

  • 10-20 lektioner

Målgruppe

  • Gymnasier

Fag

  • Fysik, Innovation

I samarbejde med

Rumrejsen – Fremtidens Rumstation
ESA_Logo_DS

Mere til samme klassetrin

Lunar, Martian Greenhouses Designed to Mimic Those on Earth

Konstruktion af et drivhusmodul til rumstationen

I dette forløb konstruerer eleverne et drivhus til fremtidens rumstation.

CanSat

Eleverne skal udvikle løsninger til fremtidens rumfart i form af en satellit. En af udfordringerne ved opgaven er at holde sig inden for begrænsningerne på omkostninger, tidsforbrug, vægt og ikke mindst volumen.

Astro Pi

Eleverne skal designe et eksperiment i rummet ved at sende programmer til to mikrocomputere på Den Internationale Rumstation, ISS.