Nanorobotter mod kræftceller

Formålet med forløbet er, at eleverne arbejde med at opfinde og designe små robotter,

Forudsætninger, form og indhold.

I arbejdet med innovation og kreativitet er det vigtigt at have øvet sig, inden man skal finde på nye ideer eller designe en robot som i dette forløb.  Den Kreative Platform er en procesmetode, der er udviklet til at skabe kreativitet og nytænkning. Den indeholder en række øvelser, som eksempelvis træner eleverne i at acceptere fejl, at sige ”ja” til andre ideer og til at udvikle nye ting. Øvelserne findes her og kan bruges som opvarmning til den enkelte lektion, eller inden selve forløbet går i gang.   

Der er ligeledes en række faglige overvejelser, som eleverne kan gøre sig, inden de begynder at bygge deres robotter. Det kan være vigtigt for eleverne at forstå, hvad en nanometer er, inden arbejdet begynder, og klassen kan med fordel i fællesskab se denne introduktion. ​​Det antages desuden i forløbet, at eleverne har enkel viden om blodkredsløbet. 

Robotterne bygges som prototyper, og det er vigtigt, at eleverne forstår, at en prototype er noget, som kan ændres og bygges om i takt med, at projektet skrider frem.

Forløbet tager udgangspunkt i følgende konkrete opgave til eleverne:

“Hvad kan vi gøre for at bekæmpe sygdomme på en ny måde? Hvis vi kunne bygge en meget lille robot, der skulle jagte syge celler, mens de stadig var inde i kroppen, hvad skulle den så kunne?”

Tilrettelæggelse

For at hjælpe eleverne på vej i deres kreative proces kan læreren vise dem ting med samme funktion, eller som fungerer ved samme princip, som det eleverne er ved at designe. I dette forløb kan det være i form af en række inspirationskasser, som læreren i forvejen skal have pakket til forløbets forskellige faser, Forslag til indhold kan ses i beskrivelsen af faserne.

Forslag til spørgsmål, som kan overvejes, inden forløbet gennemføres:

• Skal vi invitere en ekspert, som kan besvare spørgsmål om kræft?
• Skal vi arbejde med øvelser fra den kreative platform?
• Er der virksomheder i lokalområdet, som arbejder med robotter?
• Hvor erfarne er eleverne med hensyn til ideudvikling og samarbejde?

Forløbets opbygning

Forløbet er opdelt i fem faser.

1. Udformningen
Eleverne kan bygge eller tegne en udformning af robotten, der gør den bedst egnet til at bevæge sig i en flod/blodårer. Eleverne kan opfordres til at tænke på, hvordan en blodåre ser ud, og til tænke over, at robotten skal kunne komme frem og ikke må sidde fast i noget. I denne fase kan eleverne tegne robottens udformning på papir eller bygge en prototype.

I inspirationskassen kan ligge ting, som leder tankerne i retning af, hvordan forskellige objekter bevæger sig, og om form betyder noget for fart og bevægelighed.

Inspirationskassen kan eksempelvis indeholde:

• Billeder af en isfugl, der jager, en rumraket, racerbiler, projektiler.
• Klodser af forskellige typer - runde, pyramideformede, firkantede.
• En balje med vand til at trække hænderne igennem, så eleverne mærke modstanden. Densiteten kan øges ved at blande vand og sirup, og på den måde nærme sig blods tykkelse.
• En hel fisk, eksempelvis en ørred eller makrel - hvilke løsninger har naturen fundet på, og er der forskel på fiskenes form?

2. Motoren
Eleverne kan i denne fase bygge en løsning, som kan drive robotten frem og efterfølgende installere den på deres prototype. 

Inspirationskassen kan indeholde ting, som tydeligt viser fremdrift, for eksempel:

• Billeder af rumraketter
• Blæksprutte der svømmer
• Jetmotorer
• Nærbilleder af bakterier som kommer frem via fimrehår
• Små batterier 
• Dampmaskiner

3. Genkendelsen
Når nanorobotten støder ind i en celle, skal den kunne afgøre, om cellen er syg eller rask, inden robotten bekæmper cellen. Gruppen kan derfor lave en model af to celler: Én celle der er rask, og én celle der er syg. Udformningen af cellerne kan de selv bestemme. Robotten skal kunne genkende den syge celle, når den støder ind i den, og forskellen på den syge og på den raske celle skal altså være helt tydelig.

Inspirationskassen indeholder ting, som eleverne kan konstruere med:

• Træklodser af forskellige former
• Lego
• Stumper af træ eller andet materiale
• Modellervoks
• Pap eller karton

4. Fastgørelse

Hvordan kan nano-robotten hænge fast på kræftcellen?

Gruppen skal lave en anordning, der fastholder nanorobotten til kræftcellen, når denne er blevet identificeret.  Anordningen testes på modellen af cellen og påmonteres prototypen.

Inspirationskassen kan indeholde ting, som kan holde noget eller nogle fast:

• Magneter 
• Sugekopper 
• Munddelen fra en guldsmedenymfe
• Grabben fra en gravko
• Burer 
• Velcrobånd
• Knapper
• Bælte
• Lasso
• Pigsko
• Krogen til en trailer

5. Aflivningen
Når først robotten har sat sig fast på en kræftcelle, skal cellen aflives. Det sker med en ladning kemoterapi leveret direkte ind i cellen, hvilket eleverne skal illustrere:

• Hvordan skal det se ud?
• Skal robotten klare flere kræftceller, eller skal den kun klare én?
• Skal den have flere sække med gift om bord?

Inspirationskasse med eksempler på, hvordan dyr angriber eller forsvarer sig med gift: 

• Billeder af biens brod – evt. i mikroskop
• Brændenældens “glas-pigge”
• Brandmandens gifttråde 
• Lamprettens mundsystem 
• Myggens snabel 
• Hvepsens glatte brod 
• Lusens bid 
• Virus-animationer fra YouTube kan også indgå som inspiration.

Som den sidste del af design- og byggeprocessen skal ”nålen” designes og påmonteres nanorobotten.

Evaluering

Under processen kan eleverne have taget billeder af deres produkter, optaget små film og forberedt en præsentation og beskrivelse af deres nanorobot. Grupperne skal til sidst kunne gøre rede for, hvordan robotten, som sendes ind i menneskets blodårer, bekæmper kræftceller i blodet. De kan også overveje, om nanorobotter kan bruges til andre formål.

Præsentationerne kan vises som pecha kucha – meget hurtige PowerPoint præsentationer for klassen eller på Skoletube. De kan også udstilles på PLC med prototyper fra de forskellige faser eller som en del af en individuel aflevering.

Der kan efter gennemførelsen af forløbet sættes fokus på spørgsmål som:

• Hvordan virkede inspirationskasserne – åbnede eller lukkede de for fantasien?
• Kan eleverne arbejde med prototyper i andre fag?     
• Var der sammenhæng mellem de faglige områder og det kreative og innovative?

Kreditering.

Forløbet er udarbejdet af lærer Anders Juul Thorup og Fonden for Entreprenørskab.