Intelligente wasmiddelen

1

Intelligente wasmiddelen

Module Multipilot Nieuwe Scheikunde- Nieuwe Biologie in het NG profiel 5 vwo

Leerlingmateriaal

Werkversie 21 november 2009

De module is ontwikkeld door Heleen Driessen, SLO m.m.v. Robin Kamperman, St Canisius Almelo adviezen Agnes Legierse, SLO

Intelligente wasmiddelen Leerlingtekst

2

Inhoudsopgave

pagina 2

Voorbereiding

pagina 3

Fase 1 Startlessen Proef 1 Schuimproef Proef 2 Biokatalyse (demo) Opdracht 1 Vlekkenprofiel Opdracht 2 Het spijsverteringsstelsel Proef 3 Natuurlijke zeep maken Proef 4 Voedsel verteren en voedselvlekken verwijderen Opdracht 3 De werking van zeep Opdracht 4 Slotopdracht startlessen

pagina 4 pagina 5 pagina 6 pagina 7 pagina 8 pagina 9 pagina 10 pagina 11 pagina 12

Fase 2 Productieanalyse Opdracht 5 Productanalyse Opdracht 6 Quick Scan met Ecodesign Strategy Wheel Proef 5 Waswerking met en zonder enzymen Proef 6 Werkingsoptimum enzymen Opdracht 7 Biosynthese van enzymen Opdracht 8 Slotopdracht en reflectie op samenhang

pagina 13 pagina 14 pagina 18 pagina 21 pagina 22 pagina 23 pagina 25

Fase 3 Innovatieve technologieën Opdracht 9 Innovatieve technologieën Opdracht 10 Biotechnologisch of nanotechnologisch advies Opdracht 11 Slotopdracht en reflectie op samenhang

pagina 26 pagina 27 pagina 28 pagina 36

Fase 4 Expertmeeting Opdracht 12 Expert meeting Opdracht 13 Programma van eisen

pagina 37 pagina 38 pagina 39

Fase 5 Evaluatie Opdracht 14 Toetsvoorbereiding Opdracht 15 Reflectie op samenhang

pagina 46 pagina 47 pagina 48

Bijlagen Bijlage 1 Enzymonderzoek Bijlage 2 Enzym voorkomt overdracht van kleur bij bonte was Bijlage 3 Tips voor een goed artikel met aantrekkelijke illustraties van het tijdschrift Natuur Wetenschap en Techniek

pagina 51 pagina 51 pagina 54 pagina 55


3

Voorbereiding Waar gaat deze module over? Moderne wasmiddelen bevatten enzymen en detergenten. De pH, concentratie en temperatuur tijdens het wassen beperken de werking van enzymen. Innovatieve biotechnologie kan een bijdrage leveren aan de ontwikkeling van het ‘ next generation’ intelligente wasmiddel. Door vanuit de biotechnologie (moleculaire schaal) en vanuit de nanotechnologie te kijken naar het optimaliseren van enzymen en het innoveren van het wasproces kunnen alle mogelijkheden worden benut om een intelligent wasmiddel te ontwikkelen. Met kennis van zaken stel je als slotopdracht een programma van eisen voor het intelligente ‘ next generation’ wasmiddel op. Wat ga je leren? In deze module leer je op moleculaire schaal over de bouw van enzymen, de DNA-codering en DNAmodificatie. Je leert hoe natuurlijke zeep wordt gemaakt en hoe moderne detergenten werken. Je start met een aantal proeven over de werking van enzymen en detergenten. Je doet literatuuronderzoek naar een vorm van innovatieve biotechnieken of nanotechnologie en je presenteert dit als expert. Je leert van niet alleen van je eigen onderzoek, maar ook van dat van andere groepen. Wat weet en kun je (beter) na deze module De module is opgebouwd uit vijf fasen, waarin je na het opfrissen van je kennis uit eerdere klassen je kennis uitbouwt en gebruik leert maken van semiwetenschappelijke bronnen over de actuele ontwikkelingen in de bio- en nanotechnologie. Bij elk van de vijf fasen is aangegeven wat de leerdoelen zijn. Bij het afsluiten van elke fase stel je vast of je deze leerdoelen onder de knie hebt of nog niet. Ook reflecteer je op de aard van de samenhang en de voor- en nadelen daarvan in deze module. Hoe word je beoordeeld? In fase 4 lever je een ‘ summary’ in over een biotechnologische of nanotechnologische toepassing die een bijdrage kan leveren aan de ontwikkeling van het intelligente ‘ next generation’ wasmiddel. Dit wordt door je docent beoordeeld. Je presenteert je onderzoek voor de klas. Dit wordt door medeleerlingen en door je docent beoordeeld. Tot slot maak je een proefwerk met biologische en scheikundige vakvragen en vragen uit de ‘ summary’ en presentatie van je groep en de andere klasgenoten. Veel succes!


4

Fase 1 Startlessen Inleiding Wasmiddelen zijn ‘big business’ in multinationals. De concurrentie is moordend en innovatie is van levensbelang voor het voortbestaan. Zonder R&D (Research& Development) kan een wasmiddelproducent niet blijven bestaan. Op een R&D-afdeling werken scheikundigen en biologen aan onderzoek om wasmiddelen nog beter en milieuvriendelijker te laten werken. Ze passend daarbij vakkennis van biologie en scheikunde in samenhang toe. Intelligente wasmiddelen zijn de nieuwste trend en hun onderzoek moet het recept voor een volgende generatie wasmiddelen opleveren.. Als student-assistent op de R&D-afdeling kijk je mee over de schouders van de onderzoekers en voer je een aantal opdrachten uit. Daardoor verdiep je in de toepassing van scheikundige en biologische vakkennis bij wasmiddelonderzoek. Van tijd tot tijd sta je stil bij de samenhang tussen scheikunde en biologie. Dit helpt je om overeenkomsten en verschillen tussen deze twee vakken helder te krijgen. En om kennis van het ene vak bij het andere vak toe te passen en sneller tussen de vakken te schakelen. Opdracht Om je voor te bereiden op je taak als student-assistent: 1. doe je een aantal proeven over natuurlijke zeep, enzymen en het verwijderen van vlekken. 2. zorg je dat je voorkennis over zeep, oplosmiddelen en enzymen paraat is. In de startlessen leer je: 1. de vuistregel voor het oplossen van vlekken ‘ soort zoekt soort’ ( hydrofobe oplosmiddelen voor hydrofobe vlekken, hydrofiele oplosmiddelen voor hydrofiele vlekken) 2. grondstoffen, reactieomstandigheden en eindproducten van de productie van natuurlijke zeep 3. welke delen van de structuurformules van vet, zeep en glycerol een verklaring vormen voor het productieproces van natuurlijke zeep 4. de werking van zeep als emulgator 5. de werking van enzymen als biokatalysatoren bij het verteren van eiwitten, koolhydraten en vetten in en buiten het menselijk lichaam 6. de vertering van eiwitten, vetten en koolhydraten in het spijsverteringstelsel bij de mens 7. mogelijkheden en problemen bij het toepassen van enzymen in de was Taken tijdens de startlessen • Proef 1 Schuimproef • Proef 2 Biokatalyse (demo) • Opdracht 1 Vlekkenprofiel • Opdracht 2 Het spijsverteringsstelsel • Proef 3 Natuurlijke zeep maken • Proef 4 Voedsel verteren en voedselvlekken verwijderen • Opdracht 3 De werking van natuurlijke zeep • Slotopdracht en leervragen vakinhoudelijke verdieping


5

Proef 1 Schuimproef Doel van de proef: Je maakt kennis met de werking van een katalysator. Materiaal • • • • • • • • • • • •

Maatcilinder 100 mL Waterstofperoxide Afwasmiddel Kaliumjodide Glycerine (schuimversteviger) Voedingskleurstof (voor een duidelijker waarneming) Roerstaaf Druppelpipet Schoteltje Stopwatch Liniaal Fototoestel

Uitvoering

1. Maak in een bekerglas een mengsel van 20 mL waterstofperoxide (10%), 20 mL glycerine en 5 mL afwasmiddel. Voeg enkele druppels voedingskleurstof Roer voorzichtig om schuimvorming te voorkomen 2. Schenk 30 mL van het mengsel in een maatcilinder. 3. Los in een reageerbuis een spatelpuntje kaliumjodide op in ca 2 mL water. 4. Voeg de kaliumjodide-oplossing toe aan de maatcilinder en start de stopwatch. 5. Maak elke 2 seconden een foto van het schuim in de maatcilinder. Zorg dat de maatverdeling van de cilinder goed te zien is en dat je de liniaal naast maatcilinder mee fotografeert. Uitwerking 1. Geef de meetresultaten van de schuimhoogte in een tabel weer. Zet ze uit in een grafiek (horizontaal de tijd, verticaal de schuimhoogte) 2. Geef de ontleding van waterstofperoxide in een reactievergelijking weer. 3. Waarom vindt bij kamertemperatuur maar weinig ontleding van waterstofperoxide plaats? Gebruik het begrip ‘ activeringsenergie’ in je antwoord. 4. Welke stof is bij deze proef als katalysator is gebruikt?. 5. Leg uit waarom je maar een spatelpuntje kaliumjodide voor deze proef nodig had en niet meer. 6. Omschrijf een proef waarmee je kunt bewijzen dat bij deze reactie het jodide-ion en niet het kalium-ion als katalysator fungeert. 7. Licht de werking van de katalysator bij deze reactie toe. Gebruik het begrip ‘ reactiemechanisme’ in je antwoord. 8. Geef de reactievergelijking van de gekatalyseerde ontleding van waterstofperoxide weer. 9. Waarom wordt waterstofperoxide in een bruine fles of in het donker bewaard? 10. Vind je deze proef geschikt voor het onderzoeken van de waswerking van wasmiddelen? Geef hierover je beargumenteerde oordeel.


6

Proef 2 Biokatalyse (demo) Doel van de proef: Je toont aan dat stoffen in levende organismen als katalysator voor waterstofperoxide fungeren. Materiaal • • • • • • • •

4 petrischalen 4 raspen 4 eetlepels Maatcilinder 10 mL Waterstofperoxide (3 %) Appel, aardappel en kool Enkele mL bloed bijvoorbeeld uit kippen- of varkenslever Overheadprojector of lichtbank

Uitvoering

Bron http://nl.wikipedia.org/wiki/Grote_bombardeerkever

1. 2. 3. 4.

Meet vier maal 10 mL waterstofperoxideoplossing af en schenk deze in de petrischalen Plaats de petrischalen op de overheadprojector of lichtbank. Rasp met verschillende raspen de aardappel, appel en kool. Voeg tegelijkertijd een afgestreken eetlepel geraspte aardappel, appel en kool toe aan de waterstofperoxide in de petrischalen. 5. Voeg tegelijkertijd een afgestreken eetlepel bloed aan de vierde petrischaal toe. 6. Noteer na hoeveel tijd de eerste gasbelletjes in elke petrischaal ontstaat. 7. Vergelijk ook in welke petrischaal de meeste gasbelletjes ontstaan. Uitwerking Waterstofperoxide in levende organismen In ons lichaam bevindt zich ook waterstofperoxide en ook daar maken we gebruik van een katalysatoren om waterstofperoxide te ontleden. De katalysatoren in ons lichaam heten enzymen en ze zijn geschikt voor het katalyseren van één type reactie. Het enzym dat waterstofperoxide in onze cellen laat ontleden heet katalase. In Zuid-Amerika leeft een kever, de bombardeer kever, die voor zijn verdediging gebruik maakt van de door enzymen gekatalyseerd ontleding van waterstofperoxide. Deze kever heeft een buik die opgebouwd is uit twee kamers. Een kamer bevat een mengsel van hydroquinon en waterstofperoxide en de andere bevat een mengsel van twee enzymen katalase en peroxidase. Als de kever bedreigt wordt mengt de inhoud van beide kamers zich. De enzymen katalyseren nu de ontleding van hydroquinone en van waterstofperoxide. Beide reactie zijn exotherm waardoor het mengsel heet wordt. De vorming van zuurstof in het mengsel zorgt voor drukopbouw waar de kever dan weer gebruik van maakt om de hete, corrosieve vloeistof naar zijn aanvaller te "schieten" Bron: http://www.thuisexperimenteren.nl/science/peroxideschuim/peroxideschuim.htm

1. Leg uit waarom de vorming van gasbelletjes wordt bevorderd door het raspen van de groenten. 2. Kun je uit deze proef concluderen dat bloed meer katalysator bevat dan de geraspte groenten? Licht je antwoord toe. 3. Zou de proef ook werken met appelmoes, gekookte kool en aardappelpuree? Licht je antwoord toe. 4. Leg uit waarom bloedvlekken uit kleding kunnen worden verwijderd met een 3% oplossing van waterstofperoxide. 5. Vind je deze reinigingsmethode ook geschikt voor het verwijderen van aardappel en andere groentevlekken? Licht je antwoord toe. 6. Zoek op welke reactie in levende organismen wordt gekatalyseerd door peroxidase. 7. Geef in je eigen woorden weer waar in het lichaam waterstofperoxide aanwezig kan zijn. 8. Zou je katalase in de was kunnen gebruiken voor het verwijderen van voedselvlekken? Intelligente wasmiddelen Leerlingtekst

7

Opdracht 1 Vlekkenprofiel Doel van de opdracht: je gaat vlekken classificeren in soorten. Voor elke vlekkensoort is er een passende reinigingsmethode, afhankelijk van de eigenschappen van de stof, die de vlek veroorzaakt. Voorbereiding Je maakt in tweetallen een vlekkenprofiel voor de kleding van een specifieke doelgroep. Ga na welk soort vlekken bij deze doelgroep vaak in de gebruikte kleding en het huishoudelijk textiel voorkomen. Kies hiervoor uit o.a. • De was van een garagebedrijf • De was van restaurant • De was van een verzorgingstehuis voor bejaarden • De was van een melkveehouderij • De was van een kindercrèche • De was van een voetbalclub • De was van een schoonheidssalon & visagist • De gezinswas van een gezin met opgroeiende kinderen • Eigen keuze Werkwijze Selecteer voor de gekozen doelgroep een zestiental veel voorkomende vlekken. Classificeer de vlekken in o.a. voedingsmiddelen, lichaamsvloeistoffen (zweet, bloed, snot, speeksel, urine), olieachtige vlekken, kleurstofvlekken. Kies uit je lijst van zestien een top tien van vlekken uit, noem van elk van de vier groepen minstens een vleksoort. Ga met behulp van internet na welke reinigingsmethode voor deze tien vlekken het meest geschikt is. Ga ook na of voor katoen en synthetische materialen dezelfde reinigingsmethode kan worden gebruikt. Uitwerking 1. Welke vlekken zullen normaal gesproken in de was uit de kleding verwijderd worden? 2. Hebben de stoffen die deze vlekken veroorzaken hydrofiele of hydrofobe eigenschappen. Licht je antwoord toe m.b.v molecuulformules. Bijvoorbeeld uit BINAS tabel 67. 3. Welke vlekken zullen normaal gesproken niet in de was worden verwijderd? 4. Hebben de stoffen die de moeilijk verwijderbare vlekken veroorzaken hydrofiele of hydrofobe eigenschappen. Licht je antwoord toe. 5. Licht de uitspraak ‘ Soort zoekt soort’ toe in verband met het verwijderen van vlekken. 6. Leg uit waarom vetachtige vlekken uit synthetische materialen moeilijk kunnen worden verwijderd. 7. Een reinigingsmiddel moet qua eigenschappen overeenkomen met de stof die de vlek veroorzaakt. Toets deze uitspraak aan de vier vlekkensoorten. Bronnen • Je scheikundeboek • www.biotex.nl (vlekkenwijzer) • http://www.unilever.nl/Images/Wasmiddelenjuni06tcm164108202.pdf (het eerste deel) • http://www.innato.nl/scheikunde/polair_apolair.php • http://nl.wikipedia.org/wiki/Wasmiddel • http://www.hetklokhuis.nl/klokhuisstreams/category.cfm?item=06965148-2A58-BF62E0A6900217183000


8

Opdracht 2 Het spijsverteringsstelsel Doel van de opdracht: je onderzoekt hoe voedingsstoffen in het lichaam worden verteerd als voorstudie voor een vooronderzoek over de mogelijke toepassing van spijsverteringsenzymen bij de was. Werkwijze Bestudeer met behulp van je biologieboek en een aantal verschillende bronnen de gang van zaken bij de spijsvertering van de mens. Onderscheid daarin de mechanische en chemische vertering. Uitwerking 1. Noem de drie belangrijkste voedingsstoffen voor de mens. 2. Geef het spijsverteringsstelsel van de mens schematisch weer. Onderscheid daarin de mechanische en chemische vertering. 3. Welke verschillen zijn er tussen de chemische vertering van de drie soorten voedingsmiddelen? 4. Maak een lijstje van de enzymen, die bij de vertering een belangrijke rol spelen. 1. Welke omstandigheden tijdens de was zijn te vergelijken met de mechanische vertering? Bronnen • Je biologieboek • http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/20021104_spijsverteringmens01 • http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/20021104_spijsverteringmens02 • http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/20021104_spijsverteringmens03 • http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/20021104_spijsverteringmens04 • http://nl.wikipedia.org/wiki/Spijsvertering • http://www.bioplek.org/animaties/spijsvertering/spijsvertering2.html • http://www.bioplek.org/animaties/spijsvertering/glucosevertering.html • http://www.bioplek.org/animaties/spijsvertering/vetvertering.html • http://www.bioplek.org/animaties/spijsvertering/eiwitvertering.html • http://nl.youtube.com/watch?v=ndF7JFZv6gM&feature=related (tekenfilm) • http://nl.youtube.com/watch?v=EjcrFhNIrGU&feature=related (tekenfilm) • http://nl.youtube.com/watch?v=tbMnU7kF9eg&feature=related (tekenfilm) • http://nl.youtube.com/watch?v=q3986Yfl5cU&feature=related (animatie ) • http://nl.youtube.com/watch?v=1nFwO-9iU5Y&feature=related (Engels) • http://nl.youtube.com/watch?v=1UpRFM5nrlo (persiflage+ liedje Engels) • http://nl.youtube.com/watch?v=DHcOKmhXKGI&feature=related (grappig, eenvoudig, Engels)


9

Proef 3 Natuurlijke zeep maken Doel van de proef: Je doet ervaring op met het zelf maken van natuurlijke zeep Voorbereiding onderzoek Maak samen met een medeleerling een werkplan voor het maken van natuurlijke zeep op laboratoriumschaal. Geef in je werkplan aan: 1. Materialen 2. Uitvoering 3. Wijze van bepalen van het rendement van de reactie 4. Verwijdering afval Leg je werkplan voor goedkeuring voor aan je docent. Maak met de TOA en je docent afspraken over de uitvoering. Uitwerking 1. Zoek in BINAS tabel 67B1 de algemene formule van vetten op. Leg met behulp van de algemene formule uit, dat voor het maken van zeep het niet uitmaakt welk soort vet of olie je gebruikt. 2. Geef m.b.v. BINAS tabel 67B1 de hydrolyse van vet in een reactievergelijking weer. Ga uit van de structuurformule van nevenstaand vet. 3. Tot welke groep koolstofverbindingen behoort glycerol? 4. Tot welke groep koolstofverbindingen behoren de vetzuren? 5. Welke stof ontstaat als ethanol en azijnzuur gedurende enige tijd samen worden verhit? Geef deze reactie weer in structuurformules. Geef ook de algemene naam van dit type reacties. 6. Leg uit waarom minerale olie niet geschikt is als grondstof voor het maken van zeep. Gebruik de algemene formule van minerale olie in je antwoord. 7. Bij de productie van zeep ontstaat glycerine. Is dit een bijproduct of een nevenproduct? Licht je antwoord toe. 8. Hoe kun je harde zeep maken? Hoe zachte zeep? 9. De reactie voor het maken van zeep is een zogenoemde hydrolyse. Geef weer wat met dit type reactie wordt bedoeld. 10. ‘ Loog dient bij het maken van zeep als katalysator’ Geef je beargumenteerde mening over deze stelling. 11. Stel dat je een zeepfabriek gaat beginnen, die alleen natuurlijke zeep op de markt wil brengen. Pas het werkplan voor het maken van zeep aan voor de dagelijkse productie van 1000 kg zeep. Bronnen http://zeep.vanderleden.com/recepten.php http://www.otantika.nl/pages/producten/zeep.htm http://geschiedenis.vpro.nl/programmas/3299530/afleveringen/2218634/items/7485298/


10

Proef 4 Voedsel verteren en voedselvlekken verwijderen Doel van de proef: Je onderzoekt of spijsverteringsenzymen ook buiten het lichaam kunnen werken. Voorbereiding onderzoek Maak een werkplan voor een proef, waarin je onderzoekt of een spijsverteringsenzym ook buiten het lichaam kan werken. Geef in je werkplan aan: 1. Materialen 2. Uitvoering 3. Wijze van bepalen van het rendement van de enzymwerking 4. Verwijdering afval Leg je werkplan voor goedkeuring voor aan je docent. Maak met de TOA en je docent afspraken over de uitvoering. Uitwerking 2. Een enzym werkt als een katalysator. Licht deze uitspraak aan de hand van je proef toe. 3. Wat wordt bedoeld met een substraat bij een enzymreactie? 4. Zijn enzymen geschikt als inweekmiddel, voorafgaand aan de was? Geef je beargumenteerde oordeel over deze vraag. 5. Welke omstandigheden bemoeilijken het gebruik van enzymen in wasmiddelen? Bronnen • http://www.bioplek.org/animaties/enzymen/enzym.swf • http://www.bioplek.org/kaarten/kaartenenzymen.html


11

Opdracht 3 De werking van zeep

Doel van de opdracht: je onderzoekt modellen die verklaren hoe zeep zowel hydrofiele als hydrofobe stoffen uit textiel kan verwijderen. Werkwijze 1. Leg de informatie uit een drietal bronnen over de werking van natuurlijke zeep naast elkaar. 2. Geef in schetsen weer hoe zeep een hydrofiele stof kan verwijderen 3. Geef in schetsen weer hoe zeep een hydrofobe stof kan verwijderen Uitwerking 1. Licht het oplossen van hydrofiele stoffen toe met gebruik van de structuurformule van zeep. Noem ook de naam van het type binding tussen zeep en de hydrofiele vlekken. 2. Leg m.b.v. de molecuulformule uit hoe zeepmoleculen zich aan hydrofobe stoffen kunnen binden. Noem de naam van het type binding tussen een zeepmolecuul en de hydrofobe stoffen. 3. Zeep is een oppervlakteactieve stof. Wat wordt daarmee bedoeld? 4. Zeep is een emulgator. Licht deze toepassing toe met gebruik van de structuurformule van zeep. 5. Maak een schets van de micellen als je een druppel water en een druppel vloeibare zeep in lampolie laat vallen. 6. Hoe vormen micellen zich? Bronnen • Je scheikundeboek • http://old.iupac.org/didac/Didac%20Ned/Didac03/Content/L16.htm • http://wetenschap.infonu.nl/scheikunde/5868-hoe-werkt-zeep.html • http://nl.wikipedia.org/wiki/Zeep_(reiniging) • ppt Schoonmaakmiddelen (Heleen Driessen)


12

Opdracht 4 Slotopdracht Startlessen Voor het ontwikkelen van nog betere wasmiddelen is biologische en chemische kennis nodig. 1. Welke biologische kennis? Welke chemische kennis? Geef dit in trefwoorden weer. 2. Vergelijk de vertering van voedsel en de verwijdering van voedselvlekken in de was. Onderscheid de mechanische en chemische vertering. 3. Noem overeenkomsten en verschillen tussen katalysatoren en enzymen. 4. Vul aan: • Biologisch onderzoek naar wasmiddelen richt zich vooral op ……………. • Scheikundig onderzoek naar wasmiddelen richt zich vooral op …………… 5. Kijk eens terug naar de leerdoelen in de inleiding op pagina 3. Welke onderdelen heb je goed onder de knie gekregen? Welke onderdelen moet je nog eens goed nalezen? 6. Maak aan de hand van de leerdoelen op pagina 3 en de proeven die je hebt gedaan een korte samenvatting van de biologie- en scheikundekennis die je in de startlessen hebt opgefrist en bijgeleerd. Leervragen vakinhoudelijke verdieping 1. Formuleer onderzoeksvragen voor verder onderzoek naar de mogelijke toepassing van enzymen in wasmiddelen. 2. Formuleer onderzoeksvragen voor verder onderzoek naar wasmiddelen die bij lagere temperaturen net zo goed schoon wassen.


13

Fase 2 Productanalyse Opdracht Met de kennis van biologie en scheikunde uit de startlessen kun je aan de slag als student-assistent. Je doet verkennend onderzoek naar: 1. de taak (functie) van wasmiddelen 2. de samenstelling van wasmiddelen 3. innovaties die in de huidige generatie wasmiddelen zijn toegepast. In de fase van de productanalyse leer je: 1. hoe moderne wasmiddelen zijn samengesteld 2. welke functie de diverse bestanddelen hebben 3. de werking van detergenten verklaren aan de hand van de molecuulstructuur 4. uitleggen hoe micelvorming bijdraagt aan het verwijderen van bepaalde soorten vlekken 5. uitleggen waarom het verwijderen van polaire vlekken berust op hydratatie 6. de voor- en nadelen van enzymen in wasmiddelen 7. uitleggen waarom enzymen een werkingsoptimum hebben ( pH, temperatuur, concentratie) 8. de negatieve invloed van het gebruik van wasmiddelen op het milieu 9. hoe de samenstelling van een wasmiddel is geoptimaliseerd in vergelijking met natuurlijke zeep 10. hoe de samenstelling van een wasmiddel is geïnnoveerd in vergelijking met natuurlijke zeep 11. op een systematische wijze een productanalyse en productvergelijking uitvoeren 12. op een systematische wijze een duurzaamheidsanalyse van een product uitvoeren 13. een onderzoeksmethode ontwerpen voor het vergelijken van de waswerking. Taken tijdens de Productanalyse • Opdracht 5 Productanalyse • Opdracht 6 Quick Scan met Ecodesign Strategy Wheel • Proef 5 Waswerking met en zonder enzymen • Proef 6 Werkingsoptimum enzymen • Opdracht 7 Biosynthese van enzymen • Opdracht 8 Slotopdracht en reflectie op samenhang


14

Opdracht 5 Productanalyse Doel van de opdracht: Een zo nauwkeurig mogelijke systematische beschrijving van de taak, samenstelling en eigenschappen van wasmiddelen. Deze opdracht voer je uit in een groep van vier voor één textielsoort. Inleiding Productontwikkelaars en ontwerpers analyseren en beschrijven een product op een systematische manier. Je past deze volgorde toe bij de productanalyse van wasmiddelen. Zie daarvoor het schema op de volgende bladzijde. Maak gericht gebruik van de bronnen bij deze opdracht. Maak een goede taakverdeling in je groep Werkwijze 1. Elk product is ontwikkeld voor een bepaalde hoofdtaak (hoofdfunctie), die in een korte zin kan worden weergeven. 2. Voor de verschillende textielsoorten zijn verschillende wasmiddelen ontwikkeld. Ga in de bronnen na welke soorten wasmiddelen hiervoor ontwikkeld zijn. Je docent beslist voor welke textielsoort je groep de productanalyse uitvoert. 3. Spits de hoofdtaak van een wasmiddel verder toe op deeltaken i.v.m. de verschillende soorten vlekken die veel voorkomen in de aangewezen textielsoort. 4. Geef overzichtelijk weer welke stoffen in het wasmiddel voor die textielsoort een reinigende werking hebben op die vlekkensoort. 5. Ga voor elke deeltaak na welke fysische omstandigheden (temperatuur, wasbeweging, hoeveelheid water in de wasmachine, aantal spoelgangen) van invloed zijn op het wasresultaat. 6. Ga in op de concentratie van de wasactieve stoffen in het wasmiddel en de aanbevolen dosering voor die textielsoort. 7. Onderzoek de invloed van het gebruikte water op de dosering en het wasresultaat. 8. Besteed ook aandacht aan het risico van de verschillende bestanddelen van het wasmiddel en het effect op het milieu. Gebruik hiervoor de chemiekaarten en BINAS. 9. Tot slot vermeld je van de bestanddelen van het wasmiddel voor die textielsoort de macroscopische (waarneembare) eigenschappen, daarna de eigenschappen op deeltjesniveau (modellen). 10. Wissel in de klas de gegevens van je groep uit met groepen, die een andere textielsoort kregen toegewezen. Uitwerking 1. Wat is de hoofdtaak van een wasmiddel? 2. Wat zijn opvallende verschillen tussen de vlekkensoorten bij de verschillende textielsoorten. 3. Geef overeenkomsten en verschillen tussen de samenstelling van inweekmiddelen, witwasmiddelen, kleurwasmiddelen en fijnwasmiddelen schematisch weer. 4. Geef verschillen tussen de fysische wasomstandigheden van inweekmiddelen, witwasmiddelen, kleurwasmiddelen en fijnwasmiddelen schematisch weer. 5. Leg uit waarom de waterhardheid invloed heeft op het wasresultaat van groene zeep. Gebruik in je uitleg een reactievergelijking. 6. Welke stoffen werden vroeger aan wasmiddelen toegevoegd voor het bestrijden van de waterhardheid? 7. Wat zijn voordelen van poederwasmiddelen in vergelijking met vloeibare wasmiddelen. 8. Wat zijn voordelen van vloeibare wasmiddelen in vergelijking met poedervormige wasmiddelen. 9. Wat zou jij kiezen: poeder of vloeibaar? Op grond van welke argumenten? 10. Wat wordt bedoeld met micelvorming? 11. Leg aan de hand van de molecuulstructuur uit hoe een detergent werkt. 12. Leg uit waarom het verwijderen van polaire vlekken berust op hydratatie. 13. Licht toe waarom het verlagen van oppervlaktespanning een onderdeel is van de waswerking. 14. Wat is het nut van schuim bij een synthetisch wasmiddel? 15. Zoek synoniemen op voor de begrippen ‘ optimaliseren’ en ‘ innoveren’. Wat is het verschil? 16. Vergelijk de werking van het wasmiddel voor je textielsoort met natuurlijke zeep. Op welke wijze is het wasmiddel geoptimaliseerd? 17. Vergelijk de werking van het wasmiddel voor je textielsoort met natuurlijke zeep. Op welke wijze is het wasmiddel geïnnoveerd?


15

18. Welke problemen zijn aanleiding geweest tot het vervangen van natuurlijke zeep door synthetische zeep? NB Innovatie= toevoegen enzym aan wasmiddel Optimalisatie = vervangen natuurlijke zeep door synthetische zeep


16


17

Bronnen http://www.nvz.nl/internet/pages/template.php?rID=18 (consumentenproducten, wasmiddelen) http://www.milieucentraal.nl/pagina?onderwerp=Wasmiddelen http://www.thuisexperimenteren.nl/science/wasmiddelen/wasmiddelen.htm http://www.trouw.nl/groen/nieuws/article1876274.ece/Klein_of_groot__wasmiddel_belast_het_milieu_. html http://www.kennislink.nl/web/show?id=149224 (natuurlijk wassen) http://www.intermediair.nl/artikel.jsp?id=693715 (zuiniger wassen) http://www.kennislink.nl/web/show?id=166034 (zuiniger wassen) http://huis-en-tuin.infonu.nl/wonen/21347-energiezuinige-wasmachines-echt-milieuvriendelijk.html http://www.milieucentraal.nl/pagina?onderwerp=Wasmachine http://nl.wikipedia.org/wiki/Wasmiddel http://www.unilever.nl/Images/Wasmiddelen_juni06_tcm164-108202.pdf (heel veel informatie) http://www.kennislink.nl/web/show?id=4044 (synthetische wasmiddelen) http://nl.wikipedia.org/wiki/Waterhardheid http://www.aquacell-waterontharder.nl/Waterhardheid+in+uw+gemeente.php Je scheikundeboek, biologieboek, BINAS en Chemiekaarten


18

Opdracht 6

Quick Scan met Ecodesign Strategy Wheel

Probleem Kleding moet gewassen worden. Maar welk wasmiddel kies je? Natuurlijke zeep of een synthetisch wasmiddel? Wat is minder schadelijk voor het milieu? Opdracht Je vergelijkt de duurzaamheidaspecten van twee producten met dezelfde functie. In dit geval natuurlijke zeep en een synthetisch wasmiddel. Daarvoor voer je een ‘Quick Scan’ uit met het Ecodesign Strategy Wheel. Deze aanpak wordt in de R&D afdelingen wereldwijd bij de ontwikkeling van alle mogelijke producten gebruikt. Inleiding Je maakt onderscheid tussen acht invalshoeken om de duurzaamheid te kunnen beoordelen. Daarbij doorloop je de hele keten van productontwikkeling, productie, consumentengebruik en afvalfase. Voor elke invalshoek selecteer je eerst wát je daarbij op duurzaamheid gaat beoordelen. Daarna bepaal je beargumenteerd de duurzaamheidsscore op een vijfpuntsschaal. Dit geef je weer in een spinnenwebdiagram, die als assen in de Ecotool ‘ Quick Scan’ staan aangegeven. Hoe groter het oppervlak binnen het web, hoe beter het product qua duurzaamheid scoort. Op basis van de duurzaamheidsanalyse kun je onderbouwen of je beter natuurlijke of synthetische zeep kunt kiezen als het om duurzaamheid gaat. En wat verbeterpunten kunnen zijn bij de ontwikkeling van een duurzamer werkend wasmiddel. Voorselectie duurzaamheidsaspecten Bij de eerste selectie werk je solo. Bij elke as van het Ecodesign Strategy Wheel hoort een begrip. Welk aspect vind je bij dat begrip het meest van toepassing op wasmiddelen? Noteer bij elk begrip je eerste en tweede keus. Gebruik eventueel de bronnen op internet voor een uitgebreidere beschrijving van de aspecten bij de acht assen. Selectie duurzaamheidsaspecten Vergelijk in je groep wat ieder als eerste en tweede keus heeft aangewezen. Beslis samen welke keus je bij elk van de acht begrippen het beste kunt gebruiken voor het beoordelen. Noteer dit in het werkblad. Duurzaamheid beoordelen Beoordeel de duurzaamheid van natuurlijke en synthetische wasmiddelen. Geef een cijfer van 0 (slecht) tot 5 (goed). Noteer met trefwoorden je argumenten voor het gegeven cijfer. Noteer de scores met een stip op de betreffende as in het Ecodesign Strategy Wheel. Verbind daarna de stippen tot een spinnenwebdiagram. Producten vergelijken Vergelijk beide spinnenwebdiagrammen. Welk product heeft het grootste oppervlak binnen het spinnenweb? Bij welke aspecten was de beoordeling van beide producten gelijk? Op welke punten is de duurzaamheid van wasmiddelen verbeterd door de invoering van synthetische wasmiddelen? Welke mogelijkheden zijn er om bij een volgende generatie wasmiddelen de duurzaamheid verder te optimaliseren. Geef daarvoor aanbevelingen op basis van de ‘quick scans’ van beide producten?


19

Acht duurzaamheidaspecten selecteren We beoordelen op

Innovatief design o.a. A Multifunctionele producten Gezamenlijk gebruik Koppeling met dienstverlening B Keuze materialen o.a. Aantal verschillende materialen Hergebruik of gerecycled materiaal Recyclebaarheid materialen Eventuele giftigheid van materialen C Gebruik materialen o.a. Hoeveelheden materialen Aantal onderdelen Passende hoeveelheid voor de functie van het materiaal D Productietechniek o.a. Gebruik energie tijdens de productie Afvalstoffen en uitlaatgassen tijdens productie Geautomatiseerd of handmatig E Distributie o.a. Soort verpakkingsmateriaal Hoeveelheid verpakkingsmateriaal Soort transport Transportafstanden F Gebruik product o.a. Energieverbruik tijdens het gebruik van het product Benodigde energiesoort Eenmalig of hergebruik Mogelijkheden tot navullen G Levensduur o.a. Gemiddelde gebruiksduur Betrouwbaarheid van de werking Eenvoudig onderhoud Eenvoudige mogelijkheid tot reparatie Op te waarderen Tijdloos ontwerp H End of life o.a. Hergebruik van het product door een andere doelgroep Hergebruik van onderdelen Mogelijkheden voor renovatie Recycling van materialen Makkelijke scheiding van materialen


Cijfer en argumenten voor natuurlijke zeep

Cijfer en argumenten voor synthetisch wasmiddel

20

Beoordelen en vergelijken

Product I: ………….

Product II: ………

A

A

H

B

G

0 1

F

2

3

4

D

E

H

5

C

G

B

0 1

F

2

3

4

5

C

D

E

Aanbevelingen voor een duurzamer herontwerp/productontwikkeling Bij herontwerp/productontwikkeling van wasmiddelen is de duurzaamheid al verbeterd door 1 ………………………………………………………………………………………………. 2

…..…………………………………………………………………………………………..

3

……………………………………………………………………………………………….

Bij herontwerp/productontwikkeling van wasmiddelen kan de duurzaamheid het beste worden verbeterd door: 1 ………………………………………………………………………………………………. 2

…..…………………………………………………………………………………………..

3

……………………………………………………………………………………………….

Bronnen http://www.duurzaammbo.nl/DuurzaamMBO/DuurzaamMBO/het_ecodesign.htm http://www.matbase.com/guidelines.html http://elca2.bologna.enea.it/cm/printPreview?l=IT&navID=ecoDesignProcedure&subNavID=1&pagID= 5&idDoc=2340 http://www.intermediair.nl/artikel.jsp?id=693715 (zuiniger wassen) http://www.kennislink.nl/web/show?id=166034 (zuiniger wassen) http://huis-en-tuin.infonu.nl/wonen/21347-energiezuinige-wasmachines-echt-milieuvriendelijk.html http://www.milieucentraal.nl/pagina?onderwerp=Wasmachine http://www.milieucentraal.nl/pagina?onderwerp=Wasmiddelen http://www.trouw.nl/groen/nieuws/article1876274.ece/Klein_of_groot__wasmiddel_belast_het_milieu_. html http://www.groenportaal.nl/nieuws/200801/tikkie_terug_met_wastemperatuur_5264.shtml http://www.kennislink.nl/web/show?id=149224 (natuurlijk wassen) http://www.nvz.nl/internet/pages/template.php?rID=18 (consumentenproducten, wasmiddelen) http://nl.wikipedia.org/wiki/Wasmiddel http://www.unilever.nl/Images/Wasmiddelen_juni06_tcm164-108202.pdf (heel veel informatie) http://www.kennislink.nl/web/show?id=4044 (synthetische wasmiddelen) Intelligente wasmiddelen Leerlingtekst

21

Proef 5 Waswerking met en zonder enzymen Doel van de proef: Je ontwerpt een onderzoeksmethode voor het vergelijken van de waswerking van wasmiddelen met en zonder enzymen. Deze pas je toe op twee wasmiddelen: natuurlijke zeep en een wasmiddel met enzymen. Voorbereiding onderzoek Maak een werkplan voor het onderzoeken van de waswerking van een wasmiddel met en zonder enzymen. Geef in je werkplan aan: 1. Materialen 2. Uitvoering 3. Wijze van bepalen van de waswerking 4. Verwijdering afval Leg je werkplan voor goedkeuring voor aan je docent. Maak met de TOA en je docent afspraken over de uitvoering. Uitwerking 1. Wat is de belangrijkste conclusie uit je wasmiddelvergelijking? 2. Hoe heb je in je experiment gezorgd voor een vergelijkbare concentratie van natuurlijke zeep en een wasmiddel met enzymen? 3. Licht je keuze voor de vlekkensoort toe. Waarom juist deze keuze en geen andere? 4. Licht je keuze voor het wasmiddel met enzymen toe. Waarom dit wasmiddel en niet een ander? 5. Is je conclusie ook van toepassing op andere enzymhoudende wasmiddelen? Welke argumenten heb je? 6. Op welke wijze kan de onderzoeksmethode voor het vergelijken van de waswerking worden verbeterd? 7. Wat zou je aan de onderzoeksmethode wijzigen als deze voor een grootschalig onderzoek zou moeten worden toegepast? 8. Welke fysische omstandigheden beperken de werking van wasmiddelen met enzymen. Licht toe. Bronnen • Je scheikundeleerboek • Je biologieleerboek • http://staff.science.uva.nl/~dcslob/lesbrieven/maaike/enzymen.html • http://www.nvz.nl/internet/pages/template.php?rID=72 • http://www.thuisexperimenteren.nl/science/wasmiddelen/wasmiddelen.htm • http://www.exo.science.ru.nl/bronnen/scheikunde/wasmiddelen.html • http://www.kennislink.nl/web/show?id=166034 • http://c3.nl/kids/nl/page485.asp • http://www.c3.nl/c3/files/lesschema%20wasmiddelen%20test.doc


22

Proef 6 Werkingsoptimum enzymen Doel van de proef: Je onderzoekt welke factoren de werking van een enzym in de was bevorderen en beperken. Op basis van deze gegevens bepaal je een werkingsoptimum. Voorbereiding onderzoek Maak een werkplan voor het onderzoeken van factoren die de werking van enzymen in de was bevorderen en beperken. Geef in je werkplan aan: 1. Materialen 2. Uitvoering 3. Wijze van bepalen van de waswerking 4. Verwijdering afval Leg je werkplan voor goedkeuring voor aan je docent. Maak met de TOA en je docent afspraken over de uitvoering. Uitwerking 1. Noem de factoren die invloed hebben op de werking van enzymen. 2. Leg uit waarom je bij enzymen de temperatuur in het reactiemengsel niet onbeperkt kunt verhogen. 3. Welke specifieke omstandigheden in de was beperken de werking van enzymen? 4. Leg uit waarom de pH, temperatuur en concentratie van het wasmiddel tijdens de was de enzymwerking beperken. Bronnen • Je scheikundeleerboek • Je biologieleerboek • http://www.thuisexperimenteren.nl/science/wasmiddelen/wasmiddelen.htm • http://www.bioplek.org/kaarten/kaartenenzymen.html • Bijlage Enzymonderzoek


23

Opdracht 7 Biosynthese van enzymen Doel van de opdracht: je onderzoekt in de vakliteratuur hoe de biosynthese van enzymen plaatsvindt. Met je kennis kun je een oordeel geven over de mogelijkheid om de eigenschappen van enzymen voor de was te veranderen. Voorbereiding Je gaat na wat je bij ANW en biologie al over DNA en eiwitten hebt geleerd. Werkwijze 1. Stel je met behulp van BINAS en je scheikundeboek op de hoogte van de bouwstenen van eiwitten. 2. Ga na hoe de peptide binding tussen aminozuren tot stand komt. 3. Ga ook na hoe een peptide binding kan worden verbroken. 4. Vergelijk de vorming van eiwitten met andere polymerisatiereacties. 5. Gebruik je biologieboek om na te gaan hoe DNA de code vormt voor de aminozuurvolgorde in eiwitten. Bekijk ook enkele computermodellen voor de structuur van DNA. 6. Bekijk een aantal animaties en de schema’s in je biologieboek over de biosynthese van eiwitten. 7. Zoek afbeeldingen op internet van de eiwitsynthese. Sla een viertal duidelijke schema’s op en voorzie ze van je eigen bijschriften. 8. Ga na wat wordt verstaan onder DNA-modificatie. Geef dat in je eigen woorden weer. 9. Ga na via de website van VROM hoe in Nederland de toepassing van gentechnologie wettelijk is geregeld. 10. Zoek via Google spotprenten van genetische manipulatie en genetische modificatie. Sla een vijftal spotprenten op. Leid uit de spotprenten het standpunt van de tekenaar weer. 11. Zoek op welke voedingsmiddelen al een tiental jaren met gebruik van genetisch gemodificeerde planten op de consumentenmarkt zijn verschenen. Uitwerking 1. Leg uit waarom enzymen tot de eiwitten behoren. 2. Geef de kenmerkende molecuulstructuur van aminozuren. 3. Wat is het verschil tussen essentiële en niet-essentiële aminozuren? 4. Een eiwit is chemisch gezien te beschouwen als een polymeer, namelijk een polypeptide. Licht deze uitspraak toe. 5. Geef in een reactievergelijking de vorming van een peptidebinding bij de eiwitsynthese weer. Ga uit van de vorming van het dipeptide ala-ala. (Denk aan de AZ-regel-aminogroep links, zuurgroep rechts) 6. De vorming van eiwitten uit aminozuren is een voorbeeld van condensatiepolymerisatie. Wat wordt hiermee bedoeld? 7. Geef de reactievergelijking van de hydrolyse van het dipeptide ala-ala. 8. Vergelijk de vorming en de hydrolyse van de peptidebinding. Wat is je conclusie? 9. Het verwijderen van eiwitvlekken komt neer op de hydrolyse van peptidebindingen. Waar of niet waar? Geef je oordeel met natuurwetenschappelijke argumenten. 10. Leg uit hoe DNA de aminozuurvolgorde in de eiwitten codeert. 11. Geef in grote lijnen weer hoe de eiwitbiosynthese plaatsvindt. 12. Geef de namen en functie van de verschillende soorten RNA bij de eiwitbiosynthese. 13. Waar in de cel vindt de eiwitbiosynthese plaats? 14. Leg in grote lijnen uit wat het principe is van DNA-modificatie 15. Wat is de functie van knipenzymen? 16. Wat is de functie van plakenzymen? 17. Waarom worden voor DNA-modificatie bij voorkeur bacteriën, virussen en schimmels gebruikt en geen dieren en mensen. Onderscheid biologische, technologische, maatschappelijke en ethische argumenten. Bronnen Intelligente wasmiddelen Leerlingtekst

24

• • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Je scheikundeboek Je biologieboek BINAS tabellen http://wetche.cmbi.ru.nl/vwo/polymeren/ http://www.science.uva.nl/research/amstel/dws/BBB_nl/ en demo DNAeiwit en demo DNAtech http://www.kennislink.nl/web/show?id=139145 http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/20071126_evolutie04 http://www.youtube.com/watch?v=qy8dk5iS1f0 (bouw DNA) http://nl.wikipedia.org/wiki/Eiwitsynthese http://www.youtube.com/watch?v=NJxobgkPEAo&feature=related (van RNA naar proteinsynthese) http://www.youtube.com/watch?v=nl8pSlonmA0&feature=related (protein translatie) http://www.youtube.com/watch?v=5u43efNbq50 (animatie, russisch) http://www.youtube.com/watch?v=D5vH4Q_tAkY&feature=related (translatie) http://www.natuurwetenschappensite.be/assets/natuurwetenschappensite/KERN2/toetsK2H4.j q.htm ( korte kennistoets) http://www.natuurwetenschappensite.be/assets/natuurwetenschappensite/KERN2/toetsK2H6. htm http://www.fysicasite.be/natuurwetenschappensite/pagina.asp?pagkey=43740 http://www.nrc.nl/W2/Lab/GM/ (dossier Genetische Modificatie) http://www.gentech.nl/index.php/article/view/11/ http://www.vrom.nl/pagina.html?id=8323


25

Opdracht 8 Slotopdracht en reflectie op samenhang 1. Voor een optimaal werkend wasmiddel zijn enzymen en detergenten nodig. Noem overeenkomsten en verschillen tussen het verwijderen van vlekken met enzymen en met detergenten. 2. Wat wordt bedoeld met het ‘ botsende deeltjes’ model bij het onderzoeken van de reactiesnelheid van een scheikundige reactie? 3. Licht toe in hoeverre het ‘botsende deeltjesmodel’ ook van toepassing is op enzymwerking in wasmiddelen. 4. Noem enkele optimalisaties in de samenstelling van wasmiddelen sinds natuurlijke zeep. 5. Noem enkele innovaties in de samenstelling van wasmiddelen sinds natuurlijke zeep. 6. De Quick Scan van opdracht 6 wordt ook wel Life Cycle Analysis genoemd. Licht toe waarom dit een methode is om de levenscyclus van een product te analyseren. 7. Natuurlijke zeep is beter voor het milieu omdat daarvoor natuurlijke grondstoffen worden gebruikt. Geef je oordeel over deze uitspraak met argumenten. Betrek daarin de fasen uit de Quick Scan. 8. Door het gebruik van synthetische wasmiddelen is het fosfaatgehalte in het oppervlaktewater sterk toegenomen. Geef je oordeel over deze uitspraak met argumenten. Betrek de samenstelling van synthetische wasmiddelen in je oordeel. 9. Door de toepassing van enzymen is het negatieve milieueffect van wasmiddelen sterk verminderd. Licht deze uitspraak toe met gebruik van argumenten uit de productanalyse. 10. Geef je oordeel over de mogelijkheid om door DNA-modificatie enzymen voor de was te ontwikkelen die beter bestand zijn tegen de pH, hogere temperatuur en concentratie van wasmiddelen dan de huidige generatie enzymen. 11. Kijk eens terug naar de leerdoelen van de fase Productonderzoek op pagina 13.Heb je door de opdrachten deze kennis verworven? 12. Kijk nog iets verder terug naar de leervragen van pagina 12. Welke vragen zijn inmiddels beantwoord. Welke vragen zijn nog onvoldoende beantwoord? 13. Vetvlekken zijn moeilijk te verwijderen uit kunststoffen zoals polyester. Welke biologische en vwelke chemische kennis heb je nodig om dit te verklaren? 14. Wat is het voordeel om wasmiddelen tegelijkertijd vanuit een scheikundig en een biologisch gezichtspunt te onderzoeken? Begrippenlijst Stel een lijst op van een twintigtal begrippen uit de fase Productanalyse. Maak groepjes van deze begrippen en geef de onderlinge relatie door middel van trefwoorden weer.


26

Fase 3 Innovatieve technologieën Opdracht In groepen maak je kennis met innovatieve biotechnieken, die mogelijk kunnen worden ingezet voor de synthese van nieuwe enzymen voor wasmiddelen. Op grond van de opgedane kennis geef je een beargumenteerd advies over het gebruik van deze biotechnologie bij het ontwikkelen van een nieuw enzym. De groepen wisselen hun kennis uit door middel van een presentatie en een summary. In deze fase leer je: 1. beoordelen in hoeverre deze technologie kan worden toegepast bij het ontwikkelen van nieuwe enzymen voor de was. 2. adequaat rapporteren over een eigen onderzoek en een onderzoek mondeling presenteren en vragen daarover beantwoorden 3. actuele biotechnologische technieken beknopt weergeven 4. de kwaliteit van een onderzoek van anderen beoordelen 5. adequaat vragen stellen ter verduidelijking of verdieping 6. de presentatie van andere onderzoeksteams beoordelen 7. in grote lijnen aangeven op welk principe een aantal innovatieve biotechnologische technieken berusten 8. in grote lijnen aangeven welke toepassingen mogelijk zijn bij de verschillende innovatieve biotechnologische technieken Taken • Opdracht 9 Innovatieve technologieën • Opdracht 10 Bio- of nanotechnologisch advies


27

Opdracht 9 Innovatieve technologieën Doel van de opdracht: je verkent mogelijkheden van innovatieve biotechnologie en nanotechnologie. De opdracht levert sleutelbegrippen op voor een verder onderzoek van deze technologieën. Met deze kennis kun je advies geven over het toepassen van een of meerdere van deze technologieën bij de ontwikkeling van nieuwe wasmiddelen. Voorbereiding Je gaat na wat je bij ANW en biologie al over genetische modificatie hebt geleerd. Je bekijkt van de serie ‘ Machten van Tien’ de afbeeldingen kleiner dan 1 meter om een beeld te krijgen van wat wordt bedoeld met nano. Werkwijze 1. Druk het artikel ‘ Een enzym voor de bonte was’ uit de A4 krant ‘ Kleding’ van de NRCredactie af. Het artikel staat als Bijlage 2 op pagina 17. 2. Lees het artikel één keer door en onderstreep de natuurwetenschappelijke begrippen. Noteer de begrippen die te maken hebben met biotechnologie. 3. Zoek via internet op wat de kernactiviteiten van Novo Nordisk zijn. 4. Bekijk op de demo van DNA tech ( of de cd rom BBB, Biologie Buiten het Boekje) welke biotechnologische technieken op de cd rom worden toegelicht. Noteer deze begrippen. 5. Stel je op de hoogte van het verschil tussen witte, rode en groene biotechnologie. Zie hiervoor de dossier Biotechnologie van het ministerie van VROM. 6. Mogelijk kan nanotechnologie een bijdrage leveren aan de innovatie van wasmiddelen. Ga aan de hand van het artikel van Rathenau na welke toepassingen van nanotechnologie al mogelijk zijn. Noteer deze. 7. Les de informatie over nanocleaningproducts en bekijk een van de filmpjes van Youtube. Noteer de toepassingen van nanotechnologie. Uitwerking 1. Geef een korte omschrijving wat wordt bedoeld met rode, witte en groene biotechnologie. 2. Noem de drie biotechnologische technieken uit het artikel van NRC. 3. Maakt het verschil of biotechnologische technieken worden toegepast voor de ontwikkeling van voedsel, medicijnen of consumentenproducten? Licht je antwoord toe. 4. Leg uit waarom het ontwikkelen van een nieuw enzym voor een kleurwasmiddel voor Novo Nordisk een vorm van 'spin off' is. 5. Noem de biotechnologische technieken van de cd rom BBB. 6. Noem toepassingen van nanotechnologie die van belang kunnen zijn voor het ontwikkelen van een nieuw wasmiddel. 7. Is het ontwikkelen van een nieuw enzym een optimalisatie of innovatie van wasmiddelen. Licht je antwoord toe. 8. Is het toepassen van nanotechnologie een optimalisatie of innovatie van wasmiddelen? Licht je antwoord toe. 9. Maak een lijst van sleutelbegrippen voor verdiepend onderzoek naar biotechnologie en nanotechnologie. Vorm groepen voor de uitvoering van dit onderzoek en verdeel de onderwerpen.

Bronnen http://www.haycap.nl/app-c/machten/machten.htm ( kleiner dan 1 m) www.stepnet.nl voor de A4 krant Kleding (archief 2005-2006) http://www.science.uva.nl/research/amstel/dws/BBB_nl/ demo DNAtech


28

http://www.nanocleaningproducts.nl/nl/dept_2.html http://www.foresight.org/nano/whatisnano.html www.rathenau.nl/downloadfile.asp?ID=857 http://www.kennislink.nl/web/show?id=105266 http://www.kennislink.nl/web/show?id=157788 http://nl.wikipedia.org/wiki/Nanotechnologie http://noorderlicht.vpro.nl/artikelen/20379583/ (nanotechnologie) http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/20031210_nanotechnologie01 http://nl.youtube.com/watch?v=zqyZ9bFl_qg&feature=related http://nl.youtube.com/watch?v=9yuTM_EOtHY&feature=related http://nl.youtube.com/watch?v=B48mPHcsx44&feature=related http://nl.youtube.com/watch?v=VgzNjXAxOXo http://nl.youtube.com/watch?v=MFHcSrNRU5E&feature=related http://nl.youtube.com/watch?v=Rl35HS-3Mrc&feature=related http://biotechnologie.startpagina.nl/ http://nanotechnologie.startpagina.nl/


29

Opdracht 10 Biotechnologisch of nanotechnologisch advies Doel van de opdracht: door literatuuronderzoek bouw je kennis op van één van de biotechnologische of nanotechnologische technieken. Als expert draag je deze kennis over op je klasgenoten. Op basis van je expertise geef je advies over het al of niet toepassen van deze technologie bij de ontwikkeling van nieuwe wasmiddelen. Voorbereiding Maak binnen je groep een goede taakverdeling. Maak ook afspraken over het bewaren van bestanden, bijvoorbeeld binnen de ELO. Houd het logboek en je tijdschrijfformulier bij. Werkwijze 1. Zorg dat je minstens vijf publicaties of andere bronnen raadpleegt over de technologie die je groep onderzoekt. Maak ook gebruik van de bronnen uit de vorige opdracht en de suggesties voor bronnen bij deze opdracht. 2. Geef bij elke gebruikte bron je oordeel over de betrouwbaarheid. Probeer te achterhalen of de bron afkomstig is van bijvoorbeeld een onafhankelijke universiteit, researchinstelling of de overheid. Of dat het een publicatie is van een wetenschapsbijlage van een krant of maandblad. Leid uit de bron af of deze duidelijk een marketing doel heeft. 3. Gebruik de richtvragen om efficiënt bronnen te raadplegen. Je hoeft niet alle woorden uit de tekst te begrijpen om de strekking van het verhaal te kunnen vatten. 4. Lees bijlage 3 Tips voor een goed artikel met aantrekkelijke illustraties van het tijdschrift Natuur Wetenschap en Techniek en gebruik deze adviezen voor de opbouw en stijl van de ‘ summary’ . 5. Selecteer afbeeldingen waarmee je in de ’summary’ en presentatie anderen uit kunt leggen wat deze technologie inhoudt. Noteer van elke afbeelding de bron. Onderscheid de afbeeldingen in informatieve en illustratieve afbeeldingen. Overweeg ook of het een meerwaarde heeft om in plaats van tekst en illustraties een deel van de ‘ summary’ weer te geven als infographic Gebruik hiervoor Paint, Photoshop of een ander grafisch programma. 6. Stel op basis van je informatie een ‘summary’ op van 3A4 volgens de richtlijnen hieronder. Voegd 1 A4 bij met de gebruikte bronnen, je oordeel over de betrouwbaarheid en vijf relevante vragen over de inhoud, die je medeleerlingen niet zonder het goed lezen van de ‘ summary’ kunnen beantwoorden. 7. Stel een presentatie samen van 5-7 minuten over de kennis die je hebt opgedaan over je technologie aan de hand van de richtvragen en je advies. Bereid je voor op vragen door te bedeken welke mogelijke vragen klasgenoten je zouden kunnen stellen. 8. Voer een proefpresentatie uit voor een andere groep en verwerk hun tips voor het verbeteren van je presentatie. Beoordeel zelf ook als proefpubliek de presentatie van een andere groep. Stel daarbij minstens vijf inhoudelijke vragen. Uitwerking De richtvragen van je literatuuronderzoek zijn: 1. 2. 3. 4. 5.

De W vragen (wat, wie, waar, wanneer en waarom, hoe en met wie) in een korte alinea. Wat is het werkingsprincipe van deze technologie? Welke risico’s heeft deze technologie? Welke toepassingen van deze technologie bij productontwikkeling zijn er? Aan welke wettelijke richtlijnen moet worden voldaan, wil een bedrijf deze technologie toepassen? 6. Wat is de algemene maatschappelijke opvatting over deze technologie? De ‘ summary’ moet aan de volgende eisen voldoen; 1. Omvang ca 3 A4, ca 50 regels inclusief witregels per pagina, lettertype Arial 9 voor de ’summary’. 2. Indeling in tekstblokken met tussenkopjes. Gebruik alinea’s bij tekstblokken van meer dan ca 8 regels. Denk aan witregels voor de tekstkopjes. 3. Sluit af met het advies en beargumenteer dit.


30

4. Gebruik je eigen woorden. Leg moeilijke woorden uit in de tekst of maak een moeilijke woordenlijst. 5. Gebruik alleen informatieve afbeeldingen en verwijs daarnaar in de tekst. 6. Geef de bronnen van tekst en afbeeldingen in een bijlage van 1 A4 weer. 7. Stel vijf relevante vragen over je technologie op, die iemand zonder je ‘ summary’ niet kan beantwoorden. Geef ook de antwoorden op de vragen. Voeg deze toe aan de bijlage met bronnen. De presentatie moet aan de volgende eisen voldoen: 1. Maximaal 10 dia’s met kernachtige tekst en informatief beeld. Eventueel een kort stukje ( maximaal 1 minuut) van een filmpje of animatie. 2. Duidelijke inhoudelijke toelichting op de technologie. 3. Sluit af met het advies en beargumenteer dit. 4. Niet voorgelezen van een blaadje of duidelijk uit het hoofd geleerd. 5. Past binnen 7 minuten, inclusief klaarzetten. 6. Je klasgenoten en docent kunnen na de presentatie vragen stellen. Die moet je adequaat weten te beantwoorden. Reken op 3 tot 4 minuten vragen. Sleutelwoorden o.a. 1. Knippen en plakken van DNA 2. DNA-fragmenten scheiden 3. Kloneren van DNA 4. Recombinant DNA technieken 5. Directed evolution 6. Random mutagenese 7. DNA-shuffling 8. Combinatoriële chemie 9. Bioinformatica 10. Nanocoatings 11. Lotus effect 12. Nanowasmiddelen 13. Octrooionderzoek 14. Overeenkomsten en verschillen tussen biotechnologische innovatie en productontwikkeling Bronnen Algemeen www.c2w.nl www.vnci.nl http://biotechnologie.startpagina.nl/ http://nanotechnologie.startpagina.nl/ www.watisgenomics.nl http://www.niaba.nl/html/index.php

1. • • • •

Knippen en plakken van DNA http://www.science.uva.nl/research/amstel/dws/BBB_nl/ demo DNAtech http://www.biodome.nl/DNAknippen.pdf http://www.vwo-campus.net/leerling/experiment/sugdocs/70/DNAknippen_papier_lln.pdf http://www.kennislink.nl/web/show?id=89655

2. • • • •

DNA-fragmenten scheiden http://www.science.uva.nl/research/amstel/dws/BBB_nl/ demo DNAtech http://www.watisgenomics.nl/genomics/genomics/i000836.html http://www.utwente.nl/nieuws/pers/cont_08-030.doc/ http://www.mareonline.nl/2005/02/0702.html


31

3. • • •

Kloneren van DNA http://www.science.uva.nl/research/amstel/dws/BBB_nl/ demo DNAtech http://nl.wikipedia.org/wiki/Klonen http://www.watisgenomics.nl/genomics/genomics/i001538.html

4. • • • •

Recombinant DNA technieken http://www.science.uva.nl/research/amstel/dws/BBB_nl/ demo DNAtech http://www.watisgenomics.nl/genomics/genomics/i001533.html http://www.kennislink.nl/web/show?id=88927&print=true http://www.biomedisch.nl/tekst/recombinant_DNA.php

5. • • •

Directed evolution http://www.graduateschoolguide.nl/assets/YkelienBoersma.pdf (evt persoonlijk benaderen) http://www.biotec.or.th/Proteineng/Menu7/Directed.asp zoek via afbeeldingen

6. Random mutagenese • http://www.lotje.com/index.php?lang=nl&page=w-samenvatting (eventueel persoonlijk benaderen) • http://www.senternovem.nl/bsik/projecten/artikelen/gezondheidsdoorbraken/neuro_bsik.asp • zoek via afbeeldingen 7. DNA-shuffling • http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_shuffling • http://www.nrc.nl/dossiers/genetische_revolutie/genetische_manipulatie/article1608378.ece/% 60GENOME_SHUFFLING_LEVERT_VEEL_SNELLER_VERBETERDE_BACTERIEN • http://www.delta.tudelft.nl/nl/archief/artikel/de-dna-revolutie-is-lekker-bezig/14486/reacties • http://www.twanetwerk.nl/default.ashx?DocumentId=4237 • http://www.nieuwsbank.nl/inp/1999/12/1208R091.htm 8. • • • •

Combinatoriële chemie Chemische Feitelijkheden http://www2.kncv.nl/scheikundeprojecten/nl/page107.asp http://www.kennislink.nl/web/show?id=147768 http://www.100jaarfarmacologie.nl/educatie/maken.html

9. • • •

Bioinformatica www.cmbi.kun.nl/edu/VWO/opendag_april04.ppt http://www.cmbi.kun.nl/edu/VWO/voorbeeld.shtml http://www.cmbi.kun.nl/edu/VWO/index.shtml

10. Nanocoatings • http://nl.percenta.com/wetenswaardigheden-over-de-nanotechnologie-coating.php • http://www.nanotechcoating.nl/ • http://www.twanetwerk.nl/default.ashx?DocumentId=9281 11. Lotus effect • http://nl.percenta.com/nanotechnologie-het-lotuseffect.php • http://noorderlicht.vpro.nl/dossiers/16463881/hoofdstuk/16214335/ • http://www.rug.nl/fwn/archief/archief2006/persberichten/122_06 • http://www.wa.ctw.utwente.nl/research/laser/groenendijk.doc/index.html (filmpje onderaan de pagina) 12. Nanowasmiddelen • http://www.silver-nano.nl/sn_c.php • http://www.nanocleaningproducts.nl/nl/dept_2.html Intelligente wasmiddelen Leerlingtekst

32

•

http://www.unisa.edu.au/researcher/issue/2008/may/story3.asp

13. Octrooionderzoek • http://www.uitvinders.nl/ • www.nvbonline.nl/images/160/Meer%20dan%20alleen%20een%20octrooi.ppt?PHPSESSID (ppt Meer dan alleen octrooionderzoek • http://www.tekstschrijvers.nl/showimage.php?id=420&tilte=Download%20PDF%20%3E%20Pr oduct%20%3E%20Brochure%20%3E%20Brochure%20'Innoveren%20met%20octrooikennis' • http://www.kennislink.nl/web/show?id=88714 • http://www.twanetwerk.nl/default.ashx?DocumentID=7526 14. Overeenkomsten en verschillen tussen biotechnologische innovatie en productontwikkeling • http://www.mikegroot.com/file_innovatie/Triz%20inleiding.pdf


33

Werkplan Onderzoeksteam en klas Onderzoeksvraag

Gebruikte bronnen

Taakverdeling Naam


Geplande taken

Uitgevoerde taken

34

Tijdschrijfformulier (voor elke leerling apart) Naam leerling Datum Thuis/ op school

Hoe lang?


Wat gedaan?

Paraaf docent

35

Logboekformulier Voorbereiding

Uitvoering

Vervolgafspraken Vervolgafspraken

Paraaf docent


Pagina ……….

36

Opdracht 11 Slotopdracht en reflectie op samenhang Kijk eens terug naar de leerdoelen voor deze fase op bladzijde 23. 1. Heb je door middel van de opdrachten je deze leerdoelen eigen gemaakt? Welke onderdelen zijn nog niet voldoende uit de verf gekomen? 2. Maak een samenvatting van de gepresenteerde technologieën. Geef hierin het werkingsprincipe in enkele zinnen weer. Geef enkele voorbeelden van mogelijke toepassingen. Geef ook aan of welke risico’s of wettelijke beperkingen met deze technologie samenhangen. 3. Vergelijk de argumentaties, waarmee je zelf en de andere groepjes hun advies onderbouwden. Hoe zou je je eigen argumentatie kunnen aanscherpen. 4. In hoeverre is je eigen presentatie verbeterd door het als proefpubliek beoordelen van een proefpresentatie van een ander groepje? 5. Welke biologische kennis is toegepast in de gepresenteerde technologieën? 6. Welke chemische kennis is toegepast in de gepresenteerde technologieën? 7. Kun je nanotechnologie ook een vorm van biotechnologie noemen? Licht je antwoord toe. 8. Geef de samenhang tussen de gepresenteerde technologieën weer in een begrippenweb. Noteer boven de verbindingspijlen de aard van de samenhang.


37

Fase 4 Expert meeting Opdracht In deze fase wisselen alle groepen hun expertise en adviezen uit. Bij de presentaties stellen deelnemers vragen. Na afloop leest ieder de ‘ summary’ van de andere groepen door. Je docent beslist of je wordt betrokken bij het beoordelen van de presentaties van andere groepen. Als slotopdracht stel je met kennis van zaken over scheikunde, biologie, biotechnologie en nanotechnologie het programma van eisen op voor de volgende generatie wasmiddelen. In deze fase leer je: 1. werkwijze en conclusies van een eigen onderzoek beknopt weergeven 2. relevante vragen en antwoorden formuleren over het eigen onderzoek 3. de kwaliteit van een onderzoek van anderen beoordelen 4. adequaat vragen stellen ter verduidelijking of verdieping 5. adequaat rapporteren over een eigen onderzoek en een onderzoek mondeling presenteren en vragen daarover beantwoorden 6. de presentatie van andere onderzoeksteams beoordelen 7. in grote lijnen aangeven op welk principe een aantal innovatieve technologische technieken berusten 8. in grote lijnen aangeven welke toepassingen mogelijk zijn bij de verschillende innovatieve technologische technieken 9. vakinhoudelijke kennis uitbreiden aan de hand van onderzoekresultaten van andere teams 10. vakinhoudelijke kennis toepassen op de casus ‘ Innovatie van wasmiddelen’ Taken • Opdracht 12 Expert meeting • Afsluitende opdracht 13 Programma van eisen


38

Opdracht 12 Expert meeting Doel van de opdracht: De deelnemers volgen actief en kritisch de presentaties en adviezen van de andere groepen. Dit volgens het door de docent opgestelde programma en tijdsafspraken. Het is de bedoeling dat daar maximaal twee lessen aan worden besteed. Tot slot ontvang je van je docent de ‘ summary’ van elke groep. Voorbereiding • Zorg dat je eigen presentatie op de afgesproken tijd beschikbaar is op een USB stick. • Lever de ‘summary’ voor de afgesproken tijd in digitale versie en print in bij je docent. • Lever dan ook het logboek en tijdschrijfformulier in. • Bereid je op een actieve manier voor op de presentaties van de andere groepen, bijvoorbeeld door een paar bronnen te bekijken. Werkwijze 1. Volg de presentaties actief en kritisch. Let vooral op de kwaliteit van de informatie en de betrouwbaarheid van de geraadpleegde bronnen. 2. Stel informatieve vragen om bepaalde onderdelen van de presentatie verder toegelicht te krijgen. 3. Je mag gerust kritische vragen stellen, maar doe dat over de inhoud en niet over de wijze van presenteren. 4. Na afloop van de presentaties kun je je docent vragen om een aanvullende toelichting van onderdelen die in de presentatie en ‘ summary’ nog onduidelijk zijn gebleven. Uitwerking Je docent bepaalt de beoordeling van • de ‘ summary’ • de presentatie • de voorbereiding logboek en formulier proefpresentatie • de participatie in de expert meeting Presentatie Voorbereiden Elk onderzoeksteam presenteert het onderzoek in een mondelinge presentatie van minimaal 4 en maximaal 7 minuten. Deze presentatie wordt inhoudelijk beoordeeld door je docent. Drie klasgenoten worden aangewezen voor het beoordelen van de communicatieve kwaliteit. Het is slim om eerst de beoordelingsformulieren goed door te lezen. Stel eerst een presentatieschema op. Hierin staat WAT je gaat presenteren. Beperk je tot drie sterke punten in je onderzoek, waar je volgens het inhoudelijke beoordelingsmodel ook punten voor krijgt. Wat Inleiding

Eerste item

Tweede item

Derde item

Afsluiting


Hoe?

Wie?

39

Technische hulpmiddelen In de presentatie kun je gebruik maken van: • Een powerpointpresentatie met tekst en foto’s • Een diashow van foto’s • Een kort filmpje of animatie • Een demonstratie van de proefopstelling Hierbij is de techniek nooit hoofdzaak, maar altijd ondersteunend. Maak dus een slimme keuze voor ondersteuning van je presentatie door deze mogelijkheden. Oefenen In het presentatieprogramma van één les zijn steeds drie presentaties na elkaar. Je hebt na de vorige presentatie twee minuten om te wisselen. Zorg daarom voor een gedegen voorbereiding. Oefen alle onderdelen van de presentatie hardop mét de hulpmiddelen en gebruik een klok! Als de inhoud gesmeerd loopt is het tijd om de communicatieve kwaliteit te versterken. Denk bijvoorbeeld aan: • Stemgebruik (ontspannen, articulatie) • Volume (hard genoeg) • Intonatie, afwisseling • Pauzes (ook om te kijken naar powerpointdia, foto of poster) Niet alleen wat je zegt, maar ook hoe je non-verbaal communiceert, bepaalt hoe je presentatie bij het publiek overkomt. Denk bijvoorbeeld aan: • Houding (rechtop) • Handen ontspannen) • Oogcontact met publiek • Rustig aanwezig als ander teamlid spreekt Kijk naar elkaar en geef achteraf sterke punten en adviezen aan je groepsgenoten.


40

Proefpresentatie Elk onderzoeksteam doet een proefpresentatie voor een ander onderzoeksteam. Je bent dus ook één keer peer team voor de proefbeoordeling van een ander team. Gebruik bij de proefpresentatie zoveel mogelijk al de technische middelen. Noteer als peer team de beoordeling van de proefpresentatie in het formulier. Beoordeeld door …………………………. en ………………………….. …………….. Sterk punt Opbouw

Afwisseling tussen teamleden

Tijd (tussen 4 en 7 minuten)

Stemgebruik, volume, intonatie

Houding, oogcontact enz.

Begrijpelijk

Aansprekend

Gebruik beeld

Algemene tips voor de presentatie in de klas


Datum

Advies

41

Presentatie Spreek uiterlijk drie dagen voor de presentatie met je docent en TOA af welke hulpmiddelen je gaat gebruiken. Draai powerpoint presentaties / filmpjes altijd proef op de apparatuur die je bij de presentatie zelf gaat gebruiken. Zorg dat alle materiaal dat je wil laten zien op school is en klaarstaat voor het begin van de geplande presentatieles. Houd er bij de voorbereiding rekening mee dat de presentatie doorgaat als een van de teamleden afwezig is. Beoordelingsformulier Beoordeling inhoudelijk door docent Werkingsprincipe van deze technologie Toepassingsmogelijkheden van deze technologie Risico’s, wettelijke richtlijnen en maatschappelijke opvattingen Beargumenteerd advies Opbouw presentatie

0 – 0,5 – 1 – 1,5 – 2 0 – 0,5 – 1 – 1,5 – 2 0 – 0,5 – 1 – 1,5 – 2 0 – 0,5 – 1 – 1,5 – 2 0 – 0,5 – 1 – 1,5 – 2 Totaal

Beoordeling communicatief door medeleerlingen Leerlingbeoordeling Begrijpelijk, goed te volgen Aansprekend, interessant Afwisselend gepresenteerd, goed gebruik van beeld Goed contact met publiek Vlot en goed beantwoorden van de publieksvragen

toelichting 0 – 0,5 – 1 – 1,5 – 2 0 – 0,5 – 1 – 1,5 – 2 0 – 0,5 – 1 – 1,5 – 2 0 – 0,5 – 1 – 1,5 – 2 0 – 0,5 – 1 – 1,5 – 2 Totaal

Sterk punt in deze presentatie Tip voor een volgende presentatie


42

Opdracht 13 Programma van eisen Doel van de opdracht: Met kennis van zaken stel je als expert in één technologie en met de adviezen van de andere experts een programma van eisen op voor innovatie van wasmiddelen. Je docent bepaalt voor welk soort wasmiddel of welke soort textiel. Je docent bepaalt ook de samenstelling van de werkgroepen van experts die de individuele programma’s van eisen samenvoegen tot een gemeenschappelijk programma. Na afloop rapporteren de werkgroepen mondeling aan de klas. Voorbereiding • Zorg dat je alle documentatie van de eerste drie fasen hebt doorgenomen • Neem de documentatie mee, zodat je die kunt raadplegen. • Zorg dat je de ‘summary’ van elke expertgroep hebt doorgenomen. • Zorg dat je weet wat wordt bedoeld met een programma van eisen en hoe de eisen moeten worden geformuleerd. Werkwijze 1. Stel voor jezelf een lijst van tien eisen op. Gebruik daarvoor het formulier. 2. Begin bij minstens drie taken van het nieuwe wasmiddel. Dit zijn functionele eisen. Die kun je onder woorden brengen door werkwoorden in de volgende zinnen in te vullen. -Het nieuwe wasmiddel moet in de eerste plaats ………….. kunnen. - Het nieuwe wasmiddel moet in de tweede plaats ………….. kunnen. Enzovoort. 3. Denk aan minstens drie eigenschappen van het nieuwe wasmiddel. Begin met milieueisen zoals schone en veilige productiewijze, energiezuinig in gebruik, weinig transportkosten, veilig voor de gebruiker, kleine kinderen en huisdieren. Of productie-eisen als toe te passen technologie, grondstoffen, opschaling, automatisering. Of vormgevingseisen als kleur, wijze van verspreiding, verpakking enz. Denk ook aan ergonomische eisen als makkelijk te doseren, vast of vloeibaar, tabletten enz., eenvoudig toe te passen. 4. Ga bij het opstellen van een programma van eisen uit van minstens drie personen/organisaties die bij het wasmiddel zijn betrokken. Bijvoorbeeld de consument, de fabrikant, de distributeur, de verkopers, marketing/PR, leverancier verpakkingsmateriaal, beheerder waterkwaliteit enz. 5. Bekijk je eisen kritisch. Is er voldoende spreiding in taken, soorten eisen, verschillende belanghebbenden. Pas anders de spreiding aan. 6. Bepaal daarna de volgorde in je eisen, de belangrijkste voorop. Geef dat aan met de cijfers 1 t.m. 10. 7. Wissel in door de docent vastgestelde expertgroepen de individuele programma’s uit. Stel daaruit een gemeenschappelijk programma van eisen op. Zorg voor variatie tussen taken en eigenschappen en belanghebbenden. En tussen ergonomische, milieu-, productie- en vormgevingseisen. 8. Bepaal voor het gezamenlijke programma van eisen opnieuw de prioriteit, de belangrijkste eis staan bovenaan. 9. Controleer of de genoemde eisen toetsbaar zijn. Hoe zou je ze kunnen toetsen? Geef suggesties voor het testprogramma. Schrap eisen die niet toetsbaar zijn. Als je minder dan zeven eisen overhoudt vul je het programma van eisen aan met nog niet genoemde eisen uit de door jezelf of anderen opgestelde lijst. 10.Bepaal wie van de werkgroep aan de klas rapporteert. Bronnen • ABC van ontwerpers www.techniek15plus.nl onder voor de docent, procesinformatie • www.bdk.rug.nl/medewerkers/g.henstra/rdm/sheets/pve/index.htm


43

Programma van eisen solo Naam Eis a

b

c

d

e

f

g

h

i

j


Expertise Soort eis/ belanghebbende

prioriteit

44

Programma van eisen werkgroep Eis 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


Expertise Soort eis/ belanghebbende

Prioriteit

45

Programma van eisen werkgroep Eis Toetsbaar? 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Expertise Suggesties voor testprogramma

46

Fase 5 Evaluatie Opdracht Tot slot zet je op een rijtje wat je allemaal geleerd hebt van deze module. Deels door eigen onderzoek, deels van de resultaten van anderen. Hierover maak je een toets. Je kijkt terug naar je ervaringen met de opdrachten en de in de biologie- en scheikundelessen.

In deze fase leer je: 1. Hoe je je efficiënt kunt voorbereiden op een toets met vakvragen scheikunde, vakvragen biologie, vragen over de gepresenteerde onderzoeken over technologieën en een casusvraag, waarin je je kennis kunt toepassen op een nieuw ontwerpprobleem. 2. Voor- en nadelen benoemen van leren in vakinhoudelijke samenhang

Taken • Opdracht 13 Toetsvoorbereiding • Opdracht 14 Reflectie

47

Opdracht 13 Toetsvoorbereiding Doel van de opdracht: je efficiënt voorbereiden op een toets met o.a.: • vakvragen scheikunde • vakvragen biologie • vragen over innovatieve technologieën • een casusvraag waarin je kunt laten zien dat je een product kunt analyseren en een programma van eisen voor productinnovatie kunt opstellen. Voorbereiding • Zorg dat je ruim voor de toets alle documentatie van de module compleet hebt. • Gebruik de leerdoelen om te controleren of je samenvatting compleet is. • Maak de begrippenlijst compleet en schrijf er in het kort de betekenis achter • Groepeer de begrippen op een logische manier, zodat je kunt opschrijven wat het verband tussen die begrippen is. • Bedenk welke producten uit het dagelijks leven, de gezondheidszorg of de industrie in de afgelopen vijftig jaar zijn vernieuwd, al of niet met toepassing van biotechnologie. • Werk in tweetallen. Stel elkaar om de beurt een vraag aan de hand van de leerdoelen.

48

Opdracht 14 Reflectie 1. Geef een verklaring voor de titel van deze module.

2. Noem een voordeel en een nadeel van leren van vakinhoud aan de hand van: Uitleg door de leraar Uitleg in het boek Maken van vragen en antwoorden controleren Bekijken van afbeeldingen, animaties en filmpjes. Proeven en demonstraties Eigen literatuuronderzoek Onderzoeksrapport maken en onderzoek presenteren Presentaties en samenvattingen van andere onderzoeken

3. Hoe kijk je terug op de vaklessen biologie en scheikunde over hetzelfde thema?

4. Hoe kijk je terug op de betrokkenheid van de niet-vakdocent bij je eigen technologisch onderzoek?

5. Ben je tevreden over de onderzoeksvraag over technologieën? Licht toe waarom wel/niet.

6. Bij de onderzoeksopdracht over innovatieve technologieën heb je informatie verwerkt uit bronnen met veel onbekende begrippen. Hoe heb je dat aangepakt?

7. Hoe heeft de proefpresentatie bijgedragen aan een vlotte en heldere presentatie?

8. Wat heb je geleerd van het beoordelen van een proefpresentatie?

9. Heb je bij een volgend experimenteel onderzoek graag meer/minder begeleiding van de docent en TOA. Licht toe.

10. Heb je bij een volgend literatuuronderzoek graag meer/minder begeleiding van de docent. Licht toe.

49

Biologie & Scheikunde: Leren in Samenhang

Tijdens het leren

Voor de opgebouwde vakkennis

Sterke punten (voordelen) 1.

Zwakke punten (nadelen) 1.

2.

2.

3.

3.

4.

4.

Kansen (Slim en doelgericht leren) 1.

Risico’s (Inefficiënt leren) 1.

2.

2.

3.

3.

4.

4.

50

Synoniemen van samenhang Inleiding Samenhang heeft meerdere betekenissen. Hieronder staan een aantal synoniemen. Schrijf achter vijf synoniemen hoe je deze betekenis van samenhang in deze module hebt teruggezien. 1. Synoniem van samenhang: aansluiting

2. Synoniem van samenhang: band

3. Synoniem van samenhang: connectie

4. Synoniem van samenhang: correlatie

5. Synoniem van samenhang: liaison

6. Synoniem van samenhang: link

7. Synoniem van samenhang: relatie

8. Synoniem van samenhang: schakel

9. Synoniem van samenhang: verband

10. Synoniem van samenhang: verbinding

Welke vorm van samenhang was het duidelijkst aanwezig: • • • •

Samenhang in de context? Samenhang in de vakinhoud? Samenhang in de wijze van onderzoek doen? Samenhang in de wijze van kennis opbouwen?

Geef hieronder weer door welke taken je dat hebt ervaren?

51

Bijlage 1

Enzymonderzoek

Bron Practicum biologie 2 Wolters Noordhoff H.Griethuysen-Elfers, J.M.Kapteyn e.a isbn 90 01 46162 x 1991 1 Bepaling van de invloed van de pH op de werking van het enzym amylase met gebruikmaking van fosfaatbuffers Materiaal: * 100 ml erlenmeyer met speekseloplossing ( 5 ml speeksel/100 ml) (kant en klaar of zelf laten maken) * 0,5 % zetmeeloplossing * jood * 10 % NaCl- oplossing * 7 reageerbuizen * fosfaatbuffers met pH 5,3 - 5,9 - 6,5 - 6,8 - 7,2 - 7,7 - 8,3 * waterbad van 370 C, thermometer. * 1 pipet van 10 ml, 1 pipet van 1 ml. * enkele druppelpipetten * een glasplaat * een vel wit papier * een horloge * pH-papier en een stift * aqua dest Werkwijze:• Test met een pH-papiertje de pH in je mond. Breng in iedere reageerbuis 5 ml buffer, 5 ml zetmeeloplossing en 2 druppels NaCl. Breng de buizen op temperatuur. Breng op een glasplaat naast elkaar 7 druppels jood. voeg op t=0 0,5 ml speekseloplossing toe aan de eerste reageerbuis, op t=30 sekonden 0,5 ml speeksel aan de tweede reageerbuis enz. Begin 5 minuten na t=0 de inhoud van de buizen te testen op aanwezigheid van zetmeel. Aanwijzingen: Werk met een schema. Stel de jood-oplossing niet te lang aan de lucht bloot. Beeindig de proef na maximaal t=45 minuten. Receptuur jood-oplossing: Los twee gram kaliumjodide (KI) op in 5 ml aqua dest. Voeg 1 gram jood (I2) toe. verdun vervolgens met aqua dest tot 300 ml. Receptuur fosfaatbuffer: stamoplossing A: Los 9,078 gram KH2PO4 op in aqua dest,waarvan de pH=7 (controleren!). Eerst oplossen in 70 ml heet water, dan afkoelen en aanvullen tot 1000 ml. stamoplossing B: Los 11,876 gram Na2HPO4.2H2O op in aqua dest van pH=7. Vul dit aan tot 1000 ml.

52

ml stamoplossing A ml stamoplossing B ------------------------------------------2,5 97,5 10,0 90,0 30,0 70,0 50,0 50,0 70,0 30,0 90,0 10,0 97,5 2,5

pH 8,3 7,7 7,2 6,8 6,5 5,9 5,3

NB.: Deze buffer kan vanuit stamoplossing A problemen geven. Een goed alternatief is een citroenzuurbuffer.

2 De invloed van de temperatuur op de werking van het enzym peroxidase (oude naam: katalase) Inleiding bij de proef: In een reageerbuis bevindt zich een bepaalde hoeveelheid waterstofperoxide (H2O2). Het enzym peroxidase versnelt de afbraak van H2O2in H2O en O2 Hypothese: Als de temperatuur 10 o C stijgt, zet het peroxidase de waterstof-peroxide twee maal zo snel om. Opdracht: Test bovenstaande hypothese. Materiaal: * waterstofperoxide 3% * gistoplossing * 1 gasbrander * thermometer * 1 3-pootstatief met rooster (om bekerglas boven de brander te plaatsen) * 2 bekerglazen (1 liter) * 1 maatcilinder (1 liter) * 1 kleine buis (25 ml) met doorboorde rubberstop * 1 statief met twee statiefklemmen * 1 rubberslang * horloge * grafiekpapier Werkwijze: Maak een tabel om de resultaten in te noteren. Werk bij de temperaturen: 10 o C, 20 o C, 30 o C, 40 o C, 50 o C, 60 o C. Breng het waterbad op de gewenste temperatuur. Vul de maatcilinder met water en plaats deze omgekeerd in een bekerglas dat gevuld is met water. Bevestig het bekerglas enkele centimeters boven de bodem met behulp van een statiefklem. Vul het andere bekerglas met water en plaats het op het rooster van de driepoot. Hang het kleine buisje in het bekerglas dat op de driepoot staat en bevestig het met behulp van de andere statiefklem. Vul het kleine buisje met 15 ml H2O2. Laat de waterstofperoxyde 1 minuut op temperatuur komen. Roer de gistoplossing goed door en voeg 2,5 ml gist bij de H2O2. Wacht 30 seconden. Plaats dan de stop op het buisje, nadat je de slang aan een zijde in de doorboorde stop hebt geplaatst en aan de andere zijde onderin de (omgekeerde) maatcilinder hebt geplaatst. Laat het geheel nu 5 minuten staan en noteer dan het aantal ml water dat uit de maatcilinder is verdwenen. Noteer het resultaat in de tabel. Voer de proef opnieuw uit bij een volgende temperatuur. Aanwijzing: Werk steeds met nieuwe oplossingen. Maak de kleine buis voor elke proef goed schoon. Let er op dat alle te gebruiken stoffen, materialen enzovoort op de gewenste temperatuur zijn bij t=0.

53

3 De invloed van de enzymconcentratie op de enzymwerking (amylase Materiaal: * Waterbad 37 o C + thermometer * 8 reageerbuizen * 50 ml zetmeeloplossing 0,5% * onverdund speeksel * 10 ml 2% NaCl-oplossing * jood-oplossing * aqua-dest * 10 ml pipet, pasteurse pipetjes * glasplaat * wit papier Werkwijze: Plaats de zetmeeloplossing in het waterbad. Merk de reageerbuizen 1 t/m 8. Pipetteer in elke buis 1 ml aqua dest. Breng in buis 1 één ml speeksel en meng dit goed door de inhoud van buis 1 in de pipet op te zuigen en weer leeg te laten lopen. Drie maal herhalen. Pipetteer vervolgens 1 ml uit buis 1 over in buis twee, mengen, enzovoorts, tot er in de buizen 1 t/m 8 een verdunningsreeks is ontstaan. De 1 ml die men uit buis 8 opzuigt kan worden weggegooid. Breng vervolgens in alle buizen 1 ml NaCl-oplossing en plaats de buizen in het waterbad. Verdun de standaard-joodoplossing 10 x met aqua-dest. Breng op t=0 5 ml zetmeeloplossing bij de buizen met speekseloplossing en voer een testreeks uit zoals hierboven is beschreven bij proef 1. N.B. De samenstelling van het speeksel varieert nogal sterk. Inplaats van speeksel kan ook een diastase-oplossing worden gebruikt. 4 De invloed van de substraatconcentratie op de enzymwerking (amylase) Materiaal: * een waterbad van 37o C + thermometer. * 4 ml 4% zetmeeloplossing * 10 reageerbuizen * enkele ml onverdund speeksel * aqua dest * jood-oplossing * 10 ml pipet, pasteurse pipetjes * glasplaat * wit papier

Werkwijze: Merk de buizen. Pipetteer in elke buis 2 ml aqua dest. Maak vervolgens op de wijze beschreven bij proef 10 een verdunnings-reeks door in buis 1 twee ml zetmeel te pipetteren, te mengen, 2 ml verdund speeksel over te brengen naar buis 2 enzovoort.Maak van het verzamelde speeksel een geschikte oplossing door het speeksel aan te vullen tot 15 ml. met behulp van aqua dest. Breng als alle vloeistoffen op temperatuur zijn 1 ml zetmeel in elk van de 10 buizen. Verder verwerken als beschreven bij proef 1.

N.B. De samenstelling van het speeksel varieert nogal sterk. In plaats van speeksel kan ook een diastase-oplossing worden gebruikt.

54

Bijlage 2

Enzym voorkomt overdracht van kleur bij bonte was.

NRC Zaterdag 03-04-1999 Marcel aan de Brugh Een bekende wasfout: bij de tennissokken, de helderwitte blouse en de zomerse kaki-kleurige broek wordt, per ongeluk, een nog niet zo vaak gewassen felrood T-shirt gestopt. Resultaat: sokken, blouse en broek komen rose uit de wasmachine. Onderzoekers van het Deense bedrijf Novo Nordisk hebben een enzym gemaakt waarmee ze deze wasramp in de toekomst mogelijk kunnen voorkomen. Het enzym gaat de `overdracht van kleurstof' tijdens een wasbeurt tegen. Dat melden ze in het laatste nummer van Nature Biotechnology (april 1999). Het enzym dat de Denen gebruiken is een peroxidase. Dit enzym vangt kleurstoffen die tijdens een wasbeurt vrijkomen weg en oxideert ze waardoor de ze niet meer aan kleding kunnen hechten. De tot nu toe geteste peroxidases werken over het algemeen slecht, omdat ze in de hete en alkalische wasomgeving binnen enkele minuten hun activiteit verliezen. Dat geldt ook voor het peroxidase waarmee de Denen hun experimenten begonnen. Het enzym is afkomstig uit de schimmel Coprinus cinereus en niet bestand tegen de extreme omstandigheden in de wasmachine. Daarom bewerkten de biotechnologen het enzym. Ze noemen dat `directed evolution', omdat ze het enzym snel laten evolueren in de door hen gewenste richting. Het enzym is opgebouwd uit een lange keten aminozuren. In het ene experiment vervingen de Denen op enkele van te voren gekozen plaatsen het ene aminozuur door een ander. Daardoor bleek het enzym beter bestand te worden tegen hoge temperaturen en een hoge pH. In een andere proef voerden de onderzoekers op het oorspronkelijke enzym een `random mutagenese' uit: ze vervingen willekeurig een aantal aminozuren en testten óf, en zo ja welke nieuwe enzymen beter bestand waren tegen hoge temperaturen en een hoge pH. Vervolgens selecteerden de Denen uit deze beide tests elf enzymen. Dat wil zeggen, de genen voor deze enzymen. Ze gebruikten de genen van het oorspronkelijke peroxidase en van tien mutanten die varieerden in activiteit en stabiliteit. De genen werden in stukken geknipt en in allerlei mogelijke combinaties aan elkaar geplakt, een aanpak die DNA-shuffling wordt genoemd. Het leverde 10.000 varianten op. Daaronder bevonden zich een hoop nonsens-enzymen, maar het leverde ook een aantal enzymen op die actiever en stabieler waren dan welk tot dan toe getest peroxidase ook. De biotechnologen selecteerden de verbeterde versies via een alternatieve wasmachine-test: ze testten de activiteit van de enzymen bij pH 7 en 10,5, de thermostabiliteit bij 30 en bij 40 o Celsius en de stabiliteit in een peroxide-oplossing (0,2 mM H2O2). Bij een pH van 10,5 waren sommige van de mutanten 50 tot 100 keer stabieler dan het oorspronkelijke peroxidase uit de schimmel. Ook de thermostabiliteit steeg met een factor 100. Hoewel de gemuteerde enzymen minder actief zijn dan het oorspronkelijke peroxidase, leveren ze volgens de Denen een beter resultaat. Het oorspronkelijke peroxidase wordt in normaal waswater binnen twee minuten volledig geïnactiveerd. De mutanten zijn dan wel een stuk minder actief, maar hun activiteit houdt veel langer aan. En dat is veelbelovend voor toepassing in wasmiddelen. Of ze het onderzoek zullen doorzetten, zeggen de onderzoekers van Novo Nordisk niet. Op dit artikel rust auteursrecht van NRC Handelsblad BV, respectievelijk van de oorspronkelijke auteur

55

Bijlage 3 Tips voor een goed artikel met aantrekkelijke illustraties van het tijdschrift Natuur Wetenschap en Techniek Deze tips zijn in 2005 in het tijdschrift Natuur Wetenschap en Techniek verschenen ter gelegenheid van de scholierenwedstrijd Profileer Jezelf in 2006. De pdf bestanden werden ter beschikking van scholen gesteld…. en wie bewaart heeft wat ……….

56

57

58

59

Intelligente wasmiddelen

Recommend Documents