Hvordan genanvender astronauten den kop te, hun drak i går?

I dette forløb skal eleverne arbejde med vandets kredsløb og vandrensning. På rumstationen genbruges lige nu 95% af alt det vand, som astronauterne bruger. De drikker bogstavelig talt den samme kop kaffe hver dag. På en rumstation i kredsløb om Månen skal alt kunne genbruges – både vand fra toilet og bad, fra luften og fra madlavning. Og ligesom på Jorden er der begrænsede mængder af vand til rådighed.

Gennem arbejdet med dette materiale kan eleverne anvende noget af den viden, de allerede har, og perspektivere problemstillingerne omkring vandrensning på rumstationen til de udfordringer, vi mennesker har her på jorden. Du kan inddrage arbejdet med FN´s Verdensmål nummer 6, Rent vand og Sanitet, eller som et fællesfagligt fokusområde, Drikkevandsforsyning for fremtidige generationer.

Hovedtanken med dette forløb er, at sætte eleverne over for den komplekse udfordring: Hvordan kan I lave en maskine, som kan hjælpe astronauterne med at genanvende vandet på fremtidens rumstation?

Elever skal arbejde med at forstå, hvorfor behandlingen af vand er en stor udfordring ude i rummet. De skal derefter undersøge forskellige metoder til at rense spildevand på og derigennem overveje: Hvornår kan vandet genbruges som drikkevand, og hvad gør vi med resten? De skal undersøge forskellige metoder til vandrensning og forstå, hvad forskellen er på kemisk, biologisk og mekanisk rensning.

Slutteligt skal eleverne konstruere en model af et rensningsanlæg til fremtidens rumstation. De skal enten bygge modellen fysisk, vise den som en skitsetegning på en poster, bygge modellen i Minecraft Education eller noget helt fjerde. Det vigtige er, at eleverne bruger viden fra deres undersøgelser og anvender deres faglige viden og fagbegreber fra de vedlagte artikler, når de skal fremvise deres arbejde. 

Forløbet kan evt. udvides med et besøg på det lokale vandværk og rensningsanlæg for at sammenfatte problemstillingen fra rumstationen med elevernes egen hverdag.

Introduktion

Udfordring og krav

I skal lave en model af et rensningssystem til fremtidens rumstation, som både producerer rent drikkevand til astronauterne og sender vand med næringsstoffer videre til drivhuset. I skal inddrage forskellige rensningsmetoder og overveje, hvordan vand transporteres rundt i vægtløs tilstand.

Krav til prototypen:

• Rense spildevand fra bad og toilet, så astronauterne kan genbruge det.
• 50 % af spildevandet med gode næringsstoffer skal kunne pumpes videre til drivhuset.
• 50 % af spildevandet skal renses til drikkevand.
• Rensningsanlægget skal kunne fungere i vægtløs tilstand.

Forløb

I forløbet kommer I igennem følgende engineering-faser:

1. Forstå udfordringen: Vi ser videoerne med Andreas Mogensen og AquaPorin. Vi snakker sammen om, hvilke problemstillinger der er i udfordringen.
2. Undersøge: Vi undersøger, hvad der skal til for at kunne rense vandet på rumstationen.
3. Få ideer: Vi brainstormer på, hvordan rensningsprocessen skal være.
4. Konkretisere: Vi beskriver og tegner en skitse af vores idé og planlægger konstruktionen.
5. Forbedre: Vi tester vores prototype og ser, om vi får rent nok vand.
6. Få ideer: Vi brainstormer på, hvordan vandet skal rundt i rensningsanlægget.
7. Konkretisere: Vi beskriver og tegner en skitse af vores idé til hele rensningsanlægget og planlægger konstruktionen.
8. Konstruere: Vi bygger vores første prototype på et rensningsanlæg.
9. Forbedre: Vi tester vores prototype sammen med andre grupper og får feedback.
10. Præsentere: Vi præsenterer vores løsninger. Hvad har vi fundet på i grupperne, og hvordan fandt vi på løsningerne?

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.

Hvis du vil bruge Minecraft, kan du finde Minecraft Science Kit findes her

Samarbejde på tværs

I dette modul er der lavet undervisningsforløb til udskoling og gymnasiet. Det er muligt at etablere et samarbejde på tværs af klasser i gymnasiet, og det kan bruges 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 gymnasiet 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.

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 artikler, videoer, aktiviteter m.m.

Alle videoer fra Andreas Mogensen om Fremtidens Rumstation

• Hilsen fra Andreas Mogensen
• Andreas fortæller om Drivhuset
• Andreas fortæller om Træningsmodulet
• Andreas fortæller om Sovemodulet
• Andreas fortæller om Det Sociale Modul
• Andreas fortæller om Bad og Toilet
• Andreas fortæller om Teknikmodulet 

Alle videoer fra danske virksomheder om Fremtidens Rumstation

• Dansk virksomhed Nordic Harvest til Drivhuset
• Dansk virksomhed AquaPorin til Bad og Toilet
• Dansk virksomhed Danish Aerospace Company til Træningsmodulet
• Dansk virksomhed SAGA Space Architecture til Sovemodulet
• Dansk virksomhed Terma Space til Teknikmodulet
• Forsker Dennis Jim Frederiksen om Det Sociale Modul

Baggrundsviden om rummet og rumfart

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

Tema og kernestof

Tema: Fremtidens rumstation

• Innovation: Kreativitet og idégenerering
• SP forløb 1.g
• Teknologi A: Formidling
• Teknologi A: Problemidentifikation