Applets in havo 4 ter verheldering van misconcepten over elektriciteit

Applets in havo 4 ter verheldering van misconcepten over elektriciteit

Onderzoek van Onderwijs Enschede 28 augustus 2006 Jeroen Grijsen Begeleiding: Jan van der Veen ELAN Universiteit Twente

Samenvatting Het onderzoeksdoel is het bepalen van het effect van ontworpen lesmateriaal op de begripsontwikkeling op het gebied van de elektriciteit. Het lesmateriaal is een werkblad aan de hand van bestaande applets. Dit zijn kleine internetapplicaties, waarin virtuele experimenten kunnen worden uitgevoerd. De applets zijn dusdanig gekozen dat ze vier bekende misconcepties in de elektriciteit zouden kunnen verhelderen. Het testen van de kennis van de leerlingen is op twee manieren gebeurd. Als eerste door middel van drie schriftelijke tests. Vóór het aanbieden van het lesmateriaal heeft elke leerling een test gedaan. Op het werkblad stonden ook inzichtvragen die gescoord zijn. En ná het aanbieden van het lesmateriaal is er een schriftelijke test afgenomen. De tweede manier om de kennis te testen was het interviewen van vier geselecteerde leerlingen. De schriftelijke tests zijn vooral gescoord op goed/fout. De interviews zijn verwerkt aan de hand van de leerniveaus van Chin & Brown. Hieruit komt voor elk van de geïnterviewde leerlingen een profiel. Aan het einde kan dit weer worden samengevoegd. Dan kunnen er uitspraken gedaan worden over scores en leerniveaus. Twee havo4 klassen van Bob van Leeuwen deden mee van CSG Reggesteyn uit Nijverdal. Eén klas heeft het ontworpen lesmateriaal wel gebruikt, de tweede klas niet. Uit de resultaten van het schriftelijke deel kan alleen geconcludeerd worden dat het lesmateriaal verheldering heeft opgeleverd bij het misconcept dat een lamp stroom verbruikt. De overige data waren niet significant. Er kan met dit onderzoek geen conclusie worden getrokken over de effectiviteit van het ontworpen lesmateriaal. Deze slechte resultaten zijn waarschijnlijk het gevolg van de slechte motivatie van de leerlingen. Het was het einde van het schooljaar en de laatste schoolexamens waren net afgerond. Uit de interviews bleek dat de ondervraagde leerlingen allemaal de surface approach hanteerden. De interviews lieten ook zien dat het gebruik van applets verhelderend werkt. Mits de leerlingen goed begeleid worden in het gebruik van de applet.

Onderzoek van Onderwijs

Jeroen Grijsen

1

Voorwoord Dit Onderzoek van Onderwijs heb ik gedaan als sluitstuk van de Eerstegraads Leraren Opleiding Natuurkunde. Een eenjarige opleiding waarin vooral veel gedaan moest worden in de stages. Dacht ik heel even dat ik verlost was van het onderzoeken, bleek er naast die gave stages ook nog een onderzoeksvak in het pakket te zitten. Vandaar ook dat het tot het laatst is blijven liggen. Een eerste onderzoeksopzet om een applet te schrijven voor de grafische rekenmachine is gestrand, onder andere door het besef dat de computer de grafische rekenmachine heeft ingehaald. Vandaar dat ik in dit onderzoek dankbaar gebruik heb gemaakt van een paar prachtige computer-applets. Ik heb de hulp gekregen van de klassen 4P en 4L en hun docent Bob van Leeuwen van CSG Reggesteyn in Nijverdal. De hulp van de leerlingen kreeg ik niet altijd van harte, want dit moest gebeuren in de weken na de laatste toetsen. Waren ze net blij dat ze naar havo5 mochten, moesten ze nog met testjes en werkbladen aan de slag. Sorry dames en heren, maar hartelijk dank. Zonder jullie was het niet gelukt. Extra dank voor de geïnterviewden: Judith, Martijn Maurits en Mieke. Op de UT kreeg ik hulp van Jan van der Veen. Hij hielp me door het woud der statistiek en voor vragen was er altijd nog wel een gaatje in zijn agenda. Dank je wel Jan. Hiermee is het studeren ook genoeg geweest. Acht jaar lang heb ik op de UT vertoefd, vaak met plezier, soms ook met tegenzin. Nu is het tijd voor het werkende bestaan. Ik ben toe aan een ‘baantje’ als natuurkundedocent op SG Twickel in Hengelo… Enschede, 28 augustus 2006

Jeroen Grijsen


Jeroen Grijsen

2

Inhoudsopgave Inleiding ........................................................................................................................................................................ 4 1 Theoretische kader ................................................................................................................................................ 5 1.1 Elektriciteit ..................................................................................................................................................... 5 1.2 Begripsontwikkeling Chin & Brown .............................................................................................................. 6 1.3 Applets............................................................................................................................................................ 7 1.4 Onderzoeksvraag ............................................................................................................................................ 9 2 Gebruikte methoden en materialen ..................................................................................................................... 10 2.1 Tijdpad.......................................................................................................................................................... 10 2.2 Testpersonen ................................................................................................................................................. 10 2.3 Starttest ......................................................................................................................................................... 10 2.4 Lesmateriaal.................................................................................................................................................. 10 2.5 Eindtest ......................................................................................................................................................... 10 3 Resultaten............................................................................................................................................................ 12 3.1 Resultaten klassikale starttest ....................................................................................................................... 12 3.2 Resultaten klassikale eindtest ....................................................................................................................... 13 3.3 Resultaten werkblad...................................................................................................................................... 13 3.4 Datasets vergeleken ...................................................................................................................................... 14 3.5 Resultaten Interviews.................................................................................................................................... 17 4 Conclusies, discussie en aanbevelingen .............................................................................................................. 21 4.1 Conclusies..................................................................................................................................................... 21 4.2 Discussie ....................................................................................................................................................... 22 4.3 Aanbevelingen .............................................................................................................................................. 23 Bibliografie ................................................................................................................................................................. 24 Bijlage A: Starttest Elektriciteit .................................................................................................................................. 25 Bijlage B: Eindtest Elektriciteit .................................................................................................................................. 27 Bijlage C: Werkblad Computerpracticum Elektriciteit ............................................................................................... 29 Bijlage D: Opzet van de interviews ............................................................................................................................ 33 Bijlage E: Uitgeschreven interviews ........................................................................................................................... 35 E1: Interview Maurits ............................................................................................................................................. 35 E2: Interview Mieke................................................................................................................................................ 40 E3: Interview Judith ................................................................................................................................................ 44 E4: Interview Martijn.............................................................................................................................................. 49 Bijlage F: Resultaten verwerking datasets .................................................................................................................. 53 F1: Antwoorden klassikale begintoets .................................................................................................................... 53 F2: Antwoorden klassikale eindtoets ...................................................................................................................... 55 F3: Antwoorden samenvattende vragen van het werkblad...................................................................................... 57 F4: Resultaten validatie controlegroep.................................................................................................................... 57 Bijlage G: Individuele scores ...................................................................................................................................... 58 G1: Start- en eindtest............................................................................................................................................... 58 G2: Starttest en werkblad ........................................................................................................................................ 60


Jeroen Grijsen

3

Inleiding Dit onderzoek gaat over een lastig onderwerp in het natuurkunde onderwijs, namelijk elektriciteit. In de loop van de tijd zijn er veel misconcepties onderkend en beschreven. Een viertal misconcepties zijn uitgekozen en hiervoor is lesmateriaal ontwikkeld. Dit lesmateriaal bestaat uit een werkblad dat meerdere applets aanhaalt. Dit lesmateriaal is behandeld met één klas, de proefgroep 4P (voornamelijk natuurkunde 1,2). Een andere klas heeft dit lesmateriaal niet onder ogen gehad, de controlegroep 4L (natuurkunde 1). Het waren de klassen van Bob van Leeuwen op CSG Reggesteyn in Nijverdal. Om te kijken of dit lesmateriaal ook effect heeft gehad op het begrip, hebben beide klassen een pre- en posttest ondergaan. Als extra controle zijn de werkbladen voorzien van korte meerkeuze begripvragen, die zijn verwerkt. Hiernaast zijn vier leerlingen uit de proefgroep gekozen, die een interview hebben ondergaan. Dit interview is gebaseerd op de applets die ook in het lesmateriaal aan de orde kwamen. In deze interviews worden de leerniveaus van de leerlingen bekeken, gebaseerd op de indeling van Chin & Brown. Het eerste hoofdstuk bevat het theoretische kader. In het theoretische kader worden de volgende onderdelen besproken: bekende misconcepties over elektriciteit, de gebruikte leerniveau indeling, een overzicht van de applets en als laatste de onderzoeksvraag. De onderzoeksopstelling met het tijdspad, de tests en het lesmateriaal is beschreven in hoofdstuk 2. Alle resultaten zijn samengevat in hoofdstuk drie. De conclusies, discussie en aanbevelingen zijn terug te vinden in hoofdstuk vier.


Jeroen Grijsen

4

1 Theoretische kader In dit hoofdstuk wordt het theoretische kader van het onderzoek weergegeven. Als eerste zullen de bekende misconcepties over elektriciteit worden besproken. Vervolgens wordt de theorie van Chin & Brown over begripsontwikkeling uitgediept. Er is lesmateriaal ontwikkeld op basis van applets, een overzicht van deze applets is in de derde paragraaf te vinden. Als laatste volgt de vraagstelling van het gehele onderzoek.

1.1 Elektriciteit 1.1.1 Misconcepties In de loop van de jaren heeft de wetenschap een bepaalde visie aangenomen over het onderwerp elektriciteit. Deze visie is het resultaat van de eindconclusies die getrokken zijn uit vele experimenten. Tot het tegendeel bewezen is, gaat de wetenschap van deze visie uit. Alle visies die hier niet mee stroken worden ook wel misconcepties of alternatieve concepties genoemd. De term alternatieve conceptie is eigenlijk beter op zijn plaats, omdat de leerlingen meestal niet dom zijn. Ook zijn de alternatieve denkwijzen terug te vinden in de vroege wetenschap (Van den Berg (1995)). Vaak worden de misconcepties gevormd door eigen waarnemingen, voordat het natuurkundeonderwijs is gestart. Omdat ze zijn gevormd door eigen waarnemingen zijn misconcepties erg hardnekkig. Ze zijn te vinden op alle niveau’s (ook bij universitaire studenten). Voorbeelden van veel voorkomende misconcepties zijn hieronder gegeven (Licht en Snoek (1986), Van den Berg (1995), Arons (1997)): 1. Stroom en spanning worden niet onderscheiden en de verbanden worden niet gelegd. 2. Een lampje verbruikt stroom. 3. De stroom door een gesloten stroomkring is niet overal hetzelfde. 4. Meerdere lampjes in een serieschakeling hebben geen invloed op de spanning over de lampjes. 5. De veranderingen in serieschakelingen hebben alleen effect ‘stroomafwaarts’. 6. Parallel schakelen van weerstanden levert een grotere weerstand op. 7. Lokaal redeneren: Moeilijk om een schakeling in een schakeling uiteen te rafelen. 8. Er lopen twee stromen, één vanaf de min, één vanaf de plus. In een lampje botsen ze en er is licht. 9. Spanningsbron is een constante stroombron, ongeacht de belasting. 10. Potentiaalverschil is het gevolg van verplaatsende lading. In dit onderzoek zal de nadruk liggen op de eerste vier misconcepties.

1.1.2 Eindtermen havo natuurkunde 1 Alle kandidaten die eindexamen havo natuurkunde 1 doen in 2006, moeten voldoen aan het examenprogramma. Voor Elektriciteit zijn de volgende eindtermen beschreven (zie www.eindexamen.nl). Domein B: ‘Elektrische processen’, subdomein: ‘Veilig omgaan met elektriciteit’ De kandidaat kan 1. toepassingen van het gebruik van elektriciteit beschrijven in de gezondheidszorg en techniek: opwekking van warmte magnetische werking 2. eigenschappen, functie en wijze van aansluiting beschrijven van onderdelen van een elektrische schakeling: spanningsbron weerstand, LDR, NTC gloeilamp, verwarmingselement stroommeter en spanningsmeter smeltveiligheid en aardlekschakelaar kWh-meter 3. schema's tekenen van elektrische schakelingen, die opgebouwd of beschreven zijn. 4. schakelingen bouwen met behulp van elektrische schema's. 5. problemen oplossen met behulp van formules: spanning, stroom, weerstand, energie en/of vermogen serie- en parallelschakeling soortelijke weerstand en draadvormige geleiders Onderzoek van Onderwijs

Jeroen Grijsen

5

6.

proeven doen met eenvoudige schakelingen en componenten: kwalitatief onderzoek naar de invloed van licht, druk, en van temperatuur op componenten meting van stroom, spanning en weerstand toepassing van eenvoudige schakelingen bij alarmsystemen en bij bewaking van het milieu

Formules bij de subdomeinen ‘Veilig omgaan met elektriciteit’ en ‘Regelsystemen en signaalverwerking’: 1 1 1 l E = + + ... , R = ρ , P = , P = UI , P = I 2 R U = IR , Rv = R1 + R2 + .... , I = I 1 + I 2 + ... , A t Rv R1 R2

1.2 Begripsontwikkeling Chin & Brown Chin & Brown (2000) hebben onderzoek gedaan naar de manier van leren van verschillende studenten. Zij onderscheiden twee leerniveaus, te weten ‘surface approach’ en ‘deep approach’. De ‘surface approach’ is gebaseerd op externe en gedienstige motivatie. Er worden feiten onthouden, handelingen verricht omdat het moet. Alle het geleerde staat los van elkaar, van de werkelijke wereld en van eerdere ervaringen. De ‘deep approach’ wordt geleid door intrinsieke motivatie en interesse in de taken. Alle taken worden in verband gebracht met eerdere kennis en ervaring. In het totaal van leermomenten zien Chin & Brown vijf verschillende categorieën: genative thinking, nature of explanation, asking questions, metacognitive activities en approach to tasks. Per categorie zijn verschillende begripsniveaus te onderscheiden. Voor dit verslag zijn de eerste vier categorieën gebruikt, omdat de laatste categorie: ‘aanpak van problemen’ lastig te staven is aan de hand van alleen maar vragen. Generatief denken (generative thinking): Als een leerling niet meteen een pasklaar antwoord heeft, kan hij er een verzinnen. Om dit te bewerkstelligen moet hij generatief denken. Dit gaat vooral op voor vragen die niet geleerd kunnen worden en problemen die niet hetzelfde zijn als reeds bekende problemen. De indeling is als volgt: Surface approach: 1. De leerling zit vast en wil niet verder nadenken “Ik weet het niet”. 2. De vraag vermijdend door een omtrekkend antwoord te geven. 3. Korte antwoorden, weinig detail. Deep approach: 4. Gedetailleerder, geïllustreerd met ter zaken doende voorbeelden. Manier van verklaring (nature of expanation) Op de vragen zijn verschillende manieren van verklaringen mogelijk op vragen, die verschillen in diepgang en complexiteit. Het volgende onderscheid wordt gemaakt: Surface approach: 1. Herformulering van de vraag. 2. “Black box”, zonder causaal verband. 3. Macroscopisch, enkel verwijzend naar wat zichtbaar is. Deep approach: 4. Microscopisch, met theoretische verbanden die niet zintuiglijk waarneembaar zijn, duidelijk oorzaak-verband. Vragen stellen (asking questions) De manier van vragen stellen van een leerling zegt ook iets over zijn leerniveau. Er zijn twee niveaus te onderscheiden: Surface approach: De vragen refereren naar basale feitenkennis of procedures. Feitenvragen zijn vaak gesloten vragen, met een ondubbelzinnig antwoord. Ze gaan over informatie uit het tekstboek of over eenvoudige observaties van een gebeurtenis. Deep approach: Vaak vragen uit verwondering, voortkomend uit nieuwsgierigheid, verwarring of speculatie. Ze zijn gericht op verbanden, voorspellingen en tegenstrijdigheden in kennis. De vragen hebben vaak een open karakter, zijn fantasierijk en reflecterend. Ze gaan verder dan de geleerde stof, op een hoger conceptueel niveau.


Jeroen Grijsen

6

Metacognitieve activiteiten (metacognitive activity) Een student met metacognitieve activiteiten houdt zelf toezicht op zijn begrip en evalueert zijn eigen leerproces. Het bevat twee essentiële kenmerken: kennis over de cognitieve toestand en regulatieve aspecten. Het gaat niet zozeer over de hoeveelheid kennis, maar over de manier waarop de studenten met een probleem of nieuwe informatie omgaan. De indeling is als volgt: Surface approach: De student reflecteert bijna niet op zijn prestaties en kijkt zelden kritisch naar nieuwe informatie. Hij volgt blind de gegeven procedures en vertrouwen op onthouden feiten. Deep approach: Zowel tijdens als na een actie wordt er gereflecteerd. De gedachten en handelingen worden direct aangepast als dat nodig is. Er worden bewuste reflectieve momenten gecreëerd om stil te staan bij het proces. De leerling stelt zichzelf vragen stellen om te kijken of het proces en de denkwijzen met elkaar kloppen.

1.3 Applets Applets zijn kleine interactieve computer programmaatjes die meestal op een website draaien. Voor het natuurkundeonderwijs zijn er vele aanwezig op het internet. Vaak geven ze een virtueel experiment weer, waarin enkele parameters kunnen worden veranderd. Zelden spreekt een applet voor zich, dit heeft twee oorzaken. Ten eerste de taal, vele applet zijn in het Engels. Ten tweede de manier van uitvoeren: te ingewikkeld, te makkelijk, te vrij, te gesloten, net een andere didactische aanpak. Met een goed werkblad kunnen de leerlingen gestuurd worden. Een applet spreekt juist aan doordat er gemakkelijk dingen kunnen worden veranderd, zonder moeilijke handelingen of brokken te maken. Met een computer werken vinden de meeste leerlingen ook prettig, mede vanwege de afwisseling. Helaas heeft bijna elke applet zijn eigen specifieke ondersteunende software nodig, waardoor het niet altijd zeker is dat een applet ook draait op elke computer. Hoe interactiever een applet, hoe meer die van het systeem vraagt. Hier is een goede samenwerking met het systeembeheer noodzakelijk.

1.3.1 Soorten applets voor elektriciteit. Over diverse onderwerpen uit de elektriciteit zijn applets gemaakt. Het merendeel is te vinden in de hoek van het elektrische velden. Er zijn een aantal virtuele schakelborden te vinden, met beperkte mogelijkheden. Helaas wordt het lopen van stroom niet vaak gevisualiseerd. Over de eerste vier misconcepties van paragraaf 1.1.1, zijn slechts weinige echte goede specifieke applets beschikbaar. Een aantal zijn geschikt om de misconcepties weg te werken, mits er een goed werkblad wordt gemaakt.

1.3.2 Keuze van applets als lesmateriaal De volgende applets zijn onder begeleiding van een werkblad als lesmateriaal aangeboden.

1.3.2.1 Spanning, stroomsterkte en verbruiksidee Een applet die inzichtelijk laat zien wat er met de stroomsterkte gebeurt is Voltage and Current van Lisa Murphy (2000). Deze is te zien in Figuur 1. Door de spanning te vergroten, wordt duidelijk zichtbaar wanneer de stroomsterkte groter wordt en wat voor een effect dit heeft het branden van het lampje. Maar de flexibiliteit van deze applet laat te wensen over. In deze software is een schakeling met een bron en met één lampje weergegeven. Hier kan niets aan de schakeling zelf worden veranderd. Doordat hier een lamp in de schakeling zit kan een deel van het verbruiksidee worden verduidelijkt. Alle stroom die de lamp in gaat, gaat er ook weer uit. Dit is een van de misconcepties. Toch is hier niet te zien dat er energie wordt omgezet, omdat alle deeltje die er in komen, gelijk zijn aan de deeltjes die er uit gaan. De stroom wordt weergegeven met plusdeeltjes, die van min naar plus lopen, dit kan verwarring oproepen.


Jeroen Grijsen

7

Figuur 1: Schermweergave van applet Voltage and Current (Lisa Murphy) Om de verwarring van stroomrichting te verhelpen heeft Murphy nog een andere applet ontworpen (zie hieronder). Hierin laat ze duidelijk zien hoe elektronen overspringen en dat de gaten die ontstaan positief geladen zijn. Deze applet zit in het extra facultatieve deel van het werkblad, vanwege de beperkte tijd.

Figuur 2: Schermweergave van applet Voltage and Current (Lisa Murphy)

1.3.2.2 Weerstand in serieschakeling Een applet waarin kwalitatief wordt weergegeven wat er in een weerstand gebeurt, is ook van Lisa Murphy, geheten: Resistance (zie Figuur 3). Hierin kan de spanningsbron worden gevarieerd, waardoor de stroomsterkte toe of afneemt. Onafhankelijk hiervan kan de weerstand worden vergroot of verkleind, wat zichtbaar gemaakt wordt door meer of minder vernauwing in de stroomkring.

Figuur 3: Schermweergave van applet Resistance (Lisa Murphy) Een applet die het kwantitatieve effect van meerdere weerstanden op stroomsterkte en spanning kan laten zien is De wet van Ohm bij een serieschakeling, van H. Strokap (onbekend bouwjaar). De bediening is erg gemakkelijk. De spanningsbron kan worden veranderd. Door de schakelaar te sluiten, kunnen de meters worden afgelezen. Helaas is er niets te veranderen aan de grootte van de twee verschillende weerstanden.


Jeroen Grijsen

8

Figuur 4: Schermweergave van applet De wet van Ohm bij een serieschakeling (H. Strokap)

1.3.3 Keuze applets voor interview In het interview zijn alle voorgaande applets gebruikt. Hiermee zijn de leerlingen al bekend en is te zien hoe de leerlingen een applet benaderen. In het interview was meer vrijheid gewenst met het maken van serieschakelingen. Daardoor is de applet De wet van Ohm bij een serieschakeling vervangen door Serie en parallel geschakelde weerstanden van Fendt en Russeler (2006). Hiermee zijn maximaal drie weerstanden in serie te zetten en de grootte van de weerstanden kan ook worden veranderd. Van elke weerstand afzonderlijk kan de stroomsterkte en spanning worden gemeten.

Figuur 5: Schermweergave van applet Serie en parallel geschakelde weerstanden (Fendt, Russeler)

1.4 Onderzoeksvraag De onderzoeksvraag van dit onderzoek is als volgt: Is het ontworpen en geselecteerde lesmateriaal (werkblad met applets) geschikt voor het vergroten van de begripsontwikkeling op het gebied van de elektriciteit? Het lesmateriaal is toegespitst op de eerste vier misconcepten uit paragraaf 1.1.1 (Licht en Snoek (1986)): - Differentiatie tussen spanning en stroom - Verbruiksideeën bij een brandend lampje - Stroombehoud in een schakeling - Spanningsverdeling over componenten


Jeroen Grijsen

9

2 Gebruikte methoden en materialen De opzet van het onderzoek wordt hier nader gespecificeerd. Het gaat hier over het tijdspad, de testpersonen, de verschillende schriftelijke klassikale tests en de individuele test

2.1 Tijdpad De planning van het vergaren van de data verliep alsvolgt: 21 juni Klassikale referentietest 27 juni Computer practicum 28 juni (ochtend) Klassikale eindtest 28 juni (middag) 4 personen individueel interviewen, maximaal ½ uur per persoon.

2.2 Testpersonen Het lesmateriaal met de applets is geschikt gemaakt voor havo4 leerlingen. Havo4 natuurkunde1 is verdeeld over twee klassen. In klas 4P zitten 19 natuurkunde1-2 leerlingen en 6 natuurkunde1 leerlingen. In klas 4L zitten 26 natuurkunde1 leerlingen, waarvan het merendeel een ‘zwakke’ leerling is. Een groot deel gaat niet door naar havo5 en zal of naar het VMBO doorstromen of havo4 nog eens over doen. Beide klassen krijgen dezelfde schriftelijke testen. De klas 4L doet mee als controlegroep. In dit geval wordt een na2 met een na1 klas vergeleken. Dit is de best haalbare vergelijking op deze school op het moment van onderzoek. In 4P en 4L zaten alle natuurkunde leerlingen uit 4 havo van dat leerjaar. Aangezien 4L de controlegroep is, heeft deze klas geen lesmateriaal gebruikt, klas 4P wel. Na het gebruik van het lesmateriaal krijgen vier leerlingen uit 4P een individueel mondeling interview. Bij de keuze van de vier leerlingen is gekeken naar hun laatste rapportcijfer en of ze na1-2 of na1 leerling zijn. Er worden 3 natuurkunde1-2 leerlingen gevraagd en 1 natuurkunde1 leerling. Hiervan zijn één ‘goede’, twee ‘middelmatige’ en één ‘zwakke’ leerling uitgekozen.

2.3 Starttest Om een globaal beeld te krijgen van het begripsniveau van alle leerlingen havo4 natuurkunde1, maken alle leerlingen een schriftelijke test. Dit gebeurt een week voor het gebruik van het ontwikkelde lesmateriaal. Dit is de referentiemeting. De test bevat een selectie van vragen van Licht & Snoek (1986). Zij hebben onderzoek gedaan naar de begripsproblemen bij het onderwerp elektriciteit. Zij hebben een test gebruikt, die ook in vijf andere Europese landen is afgenomen. Onderdelen uit deze test zijn in dit onderzoek ook gebruikt (zie bijlage A). De vragen gaan over de eerste vier misconcepties, uit paragraaf 1.1.1. Het zijn grotendeels gesloten vragen, zodat het makkelijker te verwerken is.

2.4 Lesmateriaal Het lesmateriaal bestaat uit het doorlopen van verschillende applets, die beschreven staan in paragraaf 1.3. De leerlingen worden door deze applets geleid aan de hand van een werkblad. Dit blad is terug te vinden in bijlage C. De applets zijn zo gecombineerd dat ze inzicht kunnen geven in de misconcepten. Het doorlopen van het lesmateriaal kost ongeveer één lesuur. Aan het einde van de verschillende onderdelen zijn er samenvattende inzichtsvragen toegevoegd. Deze zullen worden gebruikt als extra controle middel. Voor de snelle leerling is er nog een extra facultatief deel op de laatste pagina van het werkblad. Deze verwijst ook nog naar een nieuwe applet.

2.5 Eindtest Om een indicatie te krijgen wat het effect is van het lesmateriaal doen alle leerlingen weer een schriftelijke test. Om een grondiger idee te krijgen, krijgt een select aantal leerlingen een individueel onderzoek.

2.5.1 Schriftelijk klassikale test Op basis van de begintest is er een soortgelijke test ontworpen, te vinden in bijlage B. De vragen zijn vergelijkbaar, maar ze zien er net even anders uit. Grotendeels gesloten vragen vereenvoudigen de verwerking. Onderzoek van Onderwijs

Jeroen Grijsen

10

2.5.2 Individuele test Om in meer detail te kunnen kijken naar het begripsniveau worden vier leerlingen onderworpen aan een individueel interview. De leidraad voor het interview zijn vragen over de vier misconcepties. De opzet hiervoor is te vinden in bijlage D. De antwoorden die de leerlingen geven, worden ter plekke gestaafd aan applets. De applets zijn op één na gelijk aan die van het lesmateriaal. Deze software staat open op een computer, die ter plaatse is. De leerlingen worden gevraagd hardop te denken. Alle gesprekken worden opgenomen op een cassette en één op één overgenomen op papier, te vinden in bijlage E. Individuele interviews vóór het gebruik van het lesmateriaal zou een betere referentiemeting hebben opgeleverd. Maar het individueel interviewen van deze leerlingen zou ze een speciale behandeling geven en dat beïnvloed de volgende meting. Dit is dan ook niet gebeurd.


Jeroen Grijsen

11

3 Resultaten De samenvattingen van de resultaten van alle tests worden hieronder gepresenteerd. De gedetailleerde beschrijvingen en individuele scores zijn te vinden in de bijlage. Alleen de resultaten zijn verwerkt, van de leerlingen die beide testen hebben gemaakt. Zo worden er eerlijke vergelijkingen gemaakt. Hieronder een schema met het aantal leerlingen dat de begin- én eindtest hebben gemaakt. Klas 4P (proefgroep) 4L (controlegroep) Totaal

Aantal 18 16 34

Aantal Na2 15 15

Aantal Na1 3 16 19

3.1 Resultaten klassikale starttest De verschillende antwoorden uit de klassikale starttest zijn verzameld in bijlage F1. De individuele resultaten zijn te vinden in bijlage G1. Een samenvatting van de resultaten is per vraag hieronder te vinden. Verschil spanning en stroom Er waren vijf leerlingen (15%) die het volledige juiste antwoord hebben gegeven. 93% weet wanneer er stroom gaat lopen en wanneer niet. 85% weet niet het goede spanningsconcept te onderscheiden. Iets minder dan een kwart van de leerlingen maakt geen onderscheid tussen spanning en stroom en denkt dat ze altijd tegelijk voorkomen. Dus als er spanning is dan is er stroom en andersom. Wat opvalt is dat alle leerlingen weten wanneer een lampje wel of niet brandt, maar daarmee wordt in 9% van de gevallen niet het juiste stroomconcept herkend. Verbruiksidee in een lamp Wederom 15% heeft het juiste verbruiksidee van een lamp, namelijk dat er geen stroom wordt verbruikt en dat alle stroom terug komt. 64% denkt dat een deel van de stroom wordt verbruikt en de helft hiervan is niet consistent in zijn logica. Deze groep leerlingen vindt dat niet alle stroom wordt verbruikt, maar dat wel alle stroom terugkomt. In 15% van de gevallen is de misconceptie dat alle stroom wordt verbruikt. 3% heeft geen idee wat er gebeurt. Stroombehoud in een stroomkring Het goede antwoord is gegeven door 56% van de leerlingen. De stroomsterkte door alle lampjes is gelijk. 9% denkt dat de weerstanden stroom verbruiken (waarvan 6% ook denkt dat de bron stroom verbruikt). 15% heeft geen idee en heeft dan ook niets ingevuld. Spanningsverdeling over een lamp Niemand heeft het goede antwoord gegeven. Dat over alle delen van de schakeling dezelfde spanning staat dacht het gros van leerlingen (68%). 6% denkt dat een lamp spanning verbruikt, omdat de spanning over de draad voor en na verschilt. Er zijn ook nog wat andere delingsvarianten gezien, waarbij de draad ook een deel van de spanning opneemt. Spanningsverdeling in een serieschakeling Het goede antwoord werd door 9% van de leerlingen gegeven. Een groot deel (56%) denkt wederom dat de bronspanning over alle draadstukken en componenten hetzelfde zijn, net als bij de schakeling met één lamp. Blijkbaar maakt het voor de spanning dan niet uit of er wel of geen lampjes worden toegevoegd. Ook komen hier antwoorden voor die duiden op spanningsverbruik of op een eerlijke verdeling van de spanning over alle componenten. Bij elke vraag werd een goed antwoord gescoord met 1 punt. Alleen bij vraag I konden de leerlingen twee punten verdienen. Eén voor een juist antwoord over de stroom en één voor een juist antwoord over de spanning. In totaal waren er 6 punten te verdienen.


Jeroen Grijsen

12

3.2 Resultaten klassikale eindtest De verschillende antwoorden op de vragen zijn te vinden in bijlage F2. Een samenvatting van de resultaten van de klassikale eindtest zijn hieronder te vinden. Dezelfde misconcepties als in de eerste test komen hier naar voren. Verschil spanning en stroom Er was geen enkele leerling die het volledige juiste antwoord heeft gegeven. 82% wist wanneer het lampje zou gaan branden en iets meer dan de helft zag goed wanneer er stroom loopt in de schakelingen. Wederom was het begrip over spanning niet goed aanwezig. Een deel dacht dat spanning en stroom samen voorkwamen (12%), een kwart dacht dat er alleen spanning over de lamp zou kunnen worden gemeten. Een groot deel had echt geen idee wanneer er wel of geen spanning over een onderdeel stond. Verbruiksidee in een lamp 26% gaf het juiste antwoord en wist dat een lamp geen stroom verbruikt. Een vijfde van de deelnemers denkt dat alle stroom wordt verbruikt en 39% denkt dat een deel wordt verbruikt. Stroombehoud in een stroomkring Het goede antwoord wordt 20 keer gegeven (59%). 15% heeft het idee dat er stroom wordt verbruikt, hetzij in één lampje, hetzij in beide. 15% heeft geen idee wat er hier gebeurt en heeft daarom ook niets ingevuld. Spanningsverdeling over één lamp De hoeveelheid verschillende antwoorden op deze vraag was groot, geen enkele keer zat het goede antwoord er tussen. 32% van de leerlingen heeft waarschijnlijk meteen hetzelfde ingevuld als in de begintest. Er zijn ook antwoorden te vinden die duiden op spanningsverbruik. Een deel van de leerlingen denkt ook dat over de draden gewoon de bronspanning staat, terwijl de weerstand een deel van de spanning nodig heeft. Spanningsverdeling in een serieschakeling Niemand heeft het juiste antwoord kunnen geven. 56% van de leerlingen heeft het antwoord van de begintest direct overgenomen en ziet dus geen verschil wat betreft de spanning. 9% ziet de spanningsdeling over de weerstanden, maar geeft als spanning over de verbindingsdraad de bronspanning. 15% heeft geen idee wat er gebeuren zal. Voor elk goed antwoord konden de leerlingen 1 punt scoren. Behalve bij de vraag over het verschil tussen spanning en stroom, daar konden wederom twee punten worden verdiend.

3.3 Resultaten werkblad Op het werkblad (zie bijlage C) staan korte controlevragen na elk onderdeel. Deze hebben de leerlingen ingevuld nadat ze de applet met uitleg hebben bekeken. De individuele scores op deze vragen zijn te vinden in bijlage G2. Drie leerlingen (17%) zijn bij het practicum aanwezig geweest, maar hebben niets ingevuld. Wanneer is er spanning Slechts 11% van de leerlingen weet dat er ook spanning kan bestaan zonder stroomkring. Wanneer is er stroom 67% van de leerlingen weet dat er een stroomkring nodig is om stroom te laten lopen. Stroomverbruik in een lamp Een derde van de leerlingen geeft het juist antwoord. 22% denkt dat er een deel wordt verbruikt en 28% denkt dat alle stroom wordt verbruikt. Spanningsverdeling in een serieschakeling Van de leerlingen weet 17% dat de spanning wordt verdeeld over de weerstanden. Stroomverdeling in een serieschakeling 28% weet dat de stroomsterkte gelijk blijft door alle weerstanden in een serieschakeling.


Jeroen Grijsen

13

3.4 Datasets vergeleken Door de verschillende tests te vergelijken, kan er bekeken worden of er verbeteringen zijn opgetreden. Hieronder worden alle vergelijkingen met hun statistische validiteit besproken.

3.4.1 Statistische validatie controlegroep Aan de hand van een onafhankelijke t-toets wordt gekeken of de gemiddelden van de scores van klas 4P (testgroep) en 4L (controlegroep) overeenkomen. Dus de volgende nulhypothese getest: H0: µ1 = µ2. Voor elke vraag van zowel de begin- als de eindtest worden de scores van beide klassen vergeleken. x − x2 De toetsingsgrootheid is hier t = 1 s x1 − x2 Steekproefgemiddelde x: s x1 − x2 : Standaardfout van het verschil van de steekproefgemiddelden Voor het aantal vrijheidsgraden (n=32) geldt dat de kritische waarde tkritisch = 1.697 voor een dubbelzijdige significantie van α = 0.05 (Bhattacharyya, 1977). Komt de absolute waarde boven deze waarde uit, dan zijn de gemiddelden van beide datasets niet gelijk.

3.4.1.1 Numerieke waarden validatie controlegroep Alle relevante resultaten van deze toets zijn opgenomen in bijlage F4. Alleen voor opgave I uit de begintest kan worden gezegd dat de scores van 4P significant verschillen van de scores van 4L (t = -3.238, α = 0.003). Dit betekent dat de proefgroep juist niet geschikt is, omdat de verschillen in de pretest juist zo klein mogelijk moeten zijn. Over de overige opgaven kan niets zinnigs worden gezegd, vanwege de slechte significantie (α > 0.057). Klas 4L kan dus niet als controlegroep dienen voor alle opgaven.

3.4.2 Statistische validatie begin en eindtest Om te kijken naar de validiteit van de toetsen per individu wordt de Wilcoxon signed-rank test gedaan over de resultaten van de begin- en eindtest. De test heeft als nulhypothese H0: x1 – x2 = 0. De test kijkt of de mediaan van beide datasets gelijk zijn. Oftwel wat de kans is dat beide datasets toevalligerwijs gelijk aan elkaar zijn. De Wilcoxon signed-rank test is een test voor gepaarde datasets. Aangezien elk individu twee testen maakt, zijn de datasets niet onafhankelijk. Deze test heeft geen voorwaarden voor de verdeling van de data en is werkbaar met een klein aantal steekproeven. De toetsingsgrootheid bij deze test is: z = (R − µ ) / σ R : som van positieve of negatieve ranggetallen [welke het kleinste is] µ : rekenkundig gemiddelde σ : standaardafwijking De kritische waarde is zkritisch = 1.96 voor een dubbelzijdige significantie van α = 0.05 (Bhattacharyya, 1977). Komt de absolute waarde boven deze kritische waarde uit, dan kan de nulhypothese worden verworpen.


Jeroen Grijsen

14

3.4.2.1 Start- en eindtest per misconceptie Een overzichtstabel van de scores is hieronder opgenomen. In appendix G1 zijn de individuele scores terug te vinden. 4P (n = 18) Concept Spanning en stroom Verbruiksidee lamp Stroom in stroomkring Spanningverdeling 1 lamp en batterij Spanningverdeling serie schakeling

Score voor 15 2 11

Score na 11 6 10

Verschil -4 4 -1

Significantd Nee (α = 0.102) Ja (α = 0.046) Nee (α = 0.564)

z -1.633a -2.000b -0.577a

0

0

0

Nee (α = 1.00)

0.000c

0

0

0

Nee (α = 1.00)

0.000c

38

27

-11

a. Gebaseerd op negatieve ranken, b. Gebaseerd op positieve ranken, c. Som van de positieve ranken is gelijk aan de som van de negatieve, d. Asymptotisch tweezijdig significant

4L (n = 16) Concept Spanning en stroom Verbruiksidee lamp Stroom in stroomkring Spanningverdeling 1 lamp en batterij Spanningverdeling serie schakeling

Score voor 21 3 8

Score na 8 3 10

Verschil -13 0 2

Significantd Ja (α = 0.004) Nee (α = 1.000) Nee (α = 0.414)

z -2.919b 0.000c -0.816a

0

0

0

Nee (α = 1.000)

0.000c

3

0

-3

Nee (α = 0.083)

-1.732b

35

21

-14

a. Gebaseerd op negatieve ranken, b. Gebaseerd op positieve ranken, c. Som van de positieve ranken is gelijk aan de som van de negatieve, d. Asymptotisch tweezijdig significant

De enige significante verbetering van de testgroep is te vinden bij het misconcept van de lamp die stroom verbruikt. 22% van de leerlingen uit 4P laat hier een verbetering zien, niemand doet het slechter. Over de resultaten van dit onderwerp van controlegroep is geen significante uitspraak te doen. De controlegroep scoort wel significant slechter op het begrip van spanning en stroom. Over de verslechtering bij deze misconceptie van de proefgroep is niets te zeggen.

3.4.2.2 Somtotalen van start- en eindtest De somtotalen per leerling van beide tests zijn ook te vinden in bijlage G1. In onderstaande tabel staan de somtotalen opgeteld en is het verschil berekend. De Wilcoxon signed-rank test gaf de volgende resultaten voor beide klassen: Klas Somtotaal Somtotaal na Verschil Significanta voor 4P 28 27 -1 Nee (α = 0.739) 4L 35 21 -14 Ja (α = 0.012)

z 0.333 2.507

a. Asymptotisch tweezijdig significant

Uit de kleine verslechtering bij 4P kan niet eenduidig een conclusie worden getrokken. De somtotalen van de individuen laten kleine verschillen zien en die zorgen voor bijna geen verschil in het totaal. Bij 4L is duidelijk een significante verslechtering te zien.


Jeroen Grijsen

15

3.4.3 Vergelijk starttest en werkblad De antwoorden van de tweekeuze vragen van het werkblad zijn vergeleken met de antwoorden op de begintest. De vragen zijn niet helemaal gelijk, maar dezelfde concepten komen in beide vragenseries aan de orde.

3.4.3.1 Starttest en werkblad per misconceptie De individuele scores per misconceptie zijn opgenomen in bijlage G2. Alleen klas 4P heeft aan het practicum deelgenomen, dus alleen de data van deze klas is bekeken. Als een leerling niets heeft ingevuld bij een vraag op het werkblad, dan wordt het deelonderwerp voor deze persoon er uit gehaald. Om de dataset statistisch te valideren is de Wilcoxon signed-rank toets gebruikt. Het resultaat is hieronder te zien: Concept Score voor Score na Verschil Significant z Spanning en strooma 13 14 1 Nee (α = 0.705) -0.378d Verbruiksidee lampa 1 6 5 Nee (α = 0.059) -1.890d Stroom in stroomkringb 5 5 0 Nee (α = 0.655) -0.477e Spanningverdeling serie 0 4 4 Nee (α = 0.083) -1.732d b schakeling 19 29 10 a: 3 leerlingen niets ingevuld, b: 9 leerlingen niets ingevuld, c: Asympotisch tweezijdig significant, d: Gebaseerd op negatieve ranken, e: Gebaseerd op positieve ranken

De tendens is een verbetering, waarbij vooral het verbruiksidee van een lamp en de spanningsverdeling in een serieschakeling beter worden herkend. Toch is geen enkele verbetering is significant volgens deze test.

3.4.3.2 Somtotalen starttest en werkblad Om de somtotalen van de starttest en het werkblad te vergelijken zijn ze geschaald tussen 0 en 1. Deze score heet het relatieve somtotaal. De relatieve somtotalen van elk individu van de beide tests zijn vergeleken en terug te vinden in bijlage G2. Hieronder de opgetelde somtotalen van alle leerlingen.

Klas 4P

Score relatieve somtotalen begintest 4.667

Score relatieve somtotalen werkblad 8.300

Verschil

Significanta

z

3.633

Ja (α = 0.014)

-2.446

a. Asymptotisch tweezijdig significant

Over de hele linie is dus duidelijke een verbetering zichtbaar, want de nulhypothese mag worden verworpen. Deze verbetering is significant.


Jeroen Grijsen

16

3.5 Resultaten Interviews De volledige teksten van de interviews zijn te vinden in bijlage E. Aan de hand van deze interviews wordt er per proefpersoon een profiel gemaakt. Dit profiel is gebaseerd op de indeling van Chin & Brown, zoals beschreven in hoofdstuk 1.2.

3.5.1 Maurits Generatief denken Maurits was regelmatig niet zeker van zijn zaak, maar antwoordde wel altijd. Hij past over het algemeen de surface approach toe. Deze conclusie kan getrokken worden aan de hand van de meeste antwoorden, die gegeven zijn in categorie 3. Heel af en toe werd er ook een categorie 4 antwoord gegeven. Meestal probeerde hij vanuit zijn parate kennis tot een oplossing te komen, hij kwam zelden met feitenkennis. Een representatief voorbeeld van niveau 3: 3 D Weet je ook hoe spanning en stroom samenhangen, heb je daar een idee van? 4 L Eehum, ik denk dat spanning is altijd ongeveer meestal wel hetzelfde en de stroom meestal niet. Hoeveel stroom een stroom, een voorwerp kan maar een bepaalde hoeveelheid stroom hebben. Niet meer. En en de spanning kan altijd, ja, zoveel, dat ligt er net aan. 5 D En als ik nou geen spanning heb, kan er dan stroom zijn? 6 L Eum, nee. 7 D En als ik dan een grote spanning heb, wat gebeurt er dan met de stroom? Stroomsterkte? 8 L Die wordt dan ook groter. Manier van verklaren Ook in de manier van verklaren werd overwegend de surface approach toegepast. Het gaat wel naar de deep approach omdat hij de theorie erbij wil betrekken en niet alleen de zichtbare applet gebruikt voor zijn verklaringen. Een typisch voorbeeld van niveau 3: 25 D Waar komt die warmte vandaan? Wordt er dan stroom verbruikt in een weerstand. 26 L Nou, eum, dan denk ik dat spanning, dat komt er dan op die weerstand te staan. En ik denk dat als je die weerstand groter maakt. Kijk dat kun je hier zien, dan gaat het er moeilijker door. Dan ontstaat er hier spanning. En ik denk dat daardoor die draad gaat gloeien. Vragen stellen De meeste vragen die worden gesteld refereren naar feiten en zijn antwoorden op vragen van de interviewer. Hij weet het dan niet helemaal zeker en vraagt om bevestiging. Dit zou kunnen worden gekwantificeerd als surface approach. Op de vraag of er nog iets niet duidelijk is wilde hij wel graag iets weten over stof die niet in het interview zat. Dit is een kenmerk van de deep approach, want het was al pauze en hij had weg gemogen. Een vraag die als niveau 3 kan worden gekenmerkt: 87 D …. Laten we eerst eens kijken wat er gebeurt met de stroomsterkte. 88 L Dat is het Ampère? Metacognitieve activiteiten De metacognitieve activiteiten kunnen worden ingeschaald als surface approach, maar neigen naar deep approach. Hij bouwde voor zichzelf niet veel tijd in om te reflecteren en stelde zichzelf ook geen vragen. Maar als er inzichten kwamen die niet strookten met zijn gegeven antwoorden, dan herzag hij ze wel meteen. Hij ging bijna nooit blind af op de geleerde kennis. Een typerend voorbeeld van de metacognitieve activiteiten van Maurits: 16 L Nou, omdat de stroomsterkte groter wordt, wordt denk ik ook de spanning groter. 17 D Ok, dus. Wat je nu in deze applet verandert is je spanning. 18 L Oh, ja, dan wordt het juist andersom, dus…


Jeroen Grijsen

17

3.5.2 Mieke Generatief denken Mieke hanteert hier de surface approach. De antwoorden zijn altijd heel kort en vele malen zegt ze ook gewoon dat ze het niet weet. Ze herhaal de vraag af en toe of ze geeft een omtrekkend antwoord. Het hele scala van niveau 1 t/m 3 komt aan bod. Kenmerkend voor Mieke’s generatief denken. 95 D Ja, hartstikke goed. Inderdaad de spanning deelt zich. Als we twee weerstanden hebben die gelijk zijn, deelt de spanning zich. En hoe zit dat nou met de stroomsterkte? 96 L […] die blijft gelijk. 97 D En waarom? 98 L [lachen] geen idee… 99 D Wat was dat ook al weer stroomsterkte? Weten we dat nog? Dat waren die rooie bolletjes, he? 100 L Ja, dat heb je net allemaal verteld.

Niv.3 Niv.1 Niv.2

Manier van verklaren De manier van verklaren is duidelijk een surface approach. De vraag wordt regelmatig opnieuw gesteld, of herhaald. Ook worden er kreten geslaakt over theorie die er wel iets mee te maken heeft, maar die niet helemaal in de context past. 45

D

46 47

L D

48 49 50

L D L

Ja, maar blijkbaar wordt het dus niet verbruikt. Want ‘verbruikt’ is, je stopt het erin, maar het komt er niet meer uit. Ja, maar hij wordt wel warm. Als je een weerstand heel lang, zoals de constantaandraad, als je daar veel stroom doorheen jaagt, dan wordt die echt warm. Ja, dan wordt hij warm. En als ik het lampje aanzet, in de applet met het lampje, dan krijg je licht. Maar er gaat evenveel stroom in als uit. Hoe kan dat? Hetzelfde als bij de weerstand. Het hoopt een beetje op Energie in is energie uit

Niv.1

Niv.3 Niv.2

Vragen stellen Hier is heel duidelijk sprake van een surface approach. Als er een vraag van de interviewer niet duidelijk was, werd hier om verduidelijking gevraagd. Voor de rest geen vragen. Een voorbeeld van de surface approach: 57 D En de stroom die er in gaan en de stroom die er uit gaat is hetzelfde. 58 L Ja […], wat wil je nou bereiken dan? Metacognitieve activiteiten Ook hier duidelijk surface approach. Er werd zo snel mogelijk antwoord gegeven en er werd niet gereflecteerd. Als iemand ooit eens iets gezegd had, dan zou dat wel waar zijn en dan kon je dat gebruiken. Typerend voor surface approach: 132 D Nee Die druk je er gewoon door. Maar wat gebeurt er nu met de spanning? 133 L Die wordt verdeeld over de twee weerstanden. Als je een grotere weerstand heb, […] heb je een kleinere spanning. Volgens mij. Volgens mij heeft Schrijfer mij zoiets verteld.

3.5.3 Judith Generatief denken Niveau 3 wordt door Judith het meeste gehaald, dat is de surface approach. De antwoorden zijn vaak heel kort, maar ze weet dan wel waar het om gaat. Maar als ze het niet weet, wil ze soms niets verzinnen en zegt ze dat ze het niet weet. Ze draait niet snel om een antwoord heen.


Jeroen Grijsen

18

Voorbeeld van generatief denken van niveau 3: 89 D Stel we hebben die karretjes, wat gebeurt er in die batterij? 90 L Gaan volle weg en komen lege terug. 91 D Ja, dus in de batterij zelf 92 L Spanning verandert 93 D Ja en als we dan naar de energie in de karretjes kijken? […] Dus de karretjes worden weer… 94 L Gevuld. Manier van verklaren De scores laten vaak niveau 3 zien, een duidelijke surface approach. Een voorbeeld staat hieronder. 188

D

189 190 191

L D L

Eén weerstand had een bepaalde waarde en als ik er twee naast elkaar deed, zie. Er staat 10 over beide, en de spanning verdeeld zich. Kun je dat ook verklaren? Verklaren waarom een grotere weerstand een grotere… Omdat het er moeilijker langs kan. Ja, dus je hebt meer kracht nodig Ja en daarom gaan ze langs die ander, omdat die makkelijker gaat.

Vragen stellen Heel vaak wordt verduidelijking gevraagd over de gestelde vraag. Een enkele keer stroken er zaken niet met haar gedachten en wil daar dan duidelijkheid over. Dat wijst op deep approach. Voor de rest wordt er niet zo veel gevraagd. Een voorbeeld staat hieronder. In de applet Voltage and current waren haar dingen niet duidelijk, omdat er in de applet niets veranderde, terwijl dat wel zo zou moeten zijn. De ‘stroomdeeltjes’ die de lamp in gaan, blijven precies hetzelfde als ze eruit komen, terwijl ze energie hebben afgegeven: 79 D Kan het zo zijn, dat deze karretjes vol binnen. Maar kan het zijn dat als je ze leeggegooid hebt dat die er leeg weer uitkomt? Want we hebben karretjes, die zie je hier lopen [rode deeltjes in applet Current and Voltage] 80 L Kan wel, maar waarvoor zijn die plusjes dan niet anders? Metacognitieve activiteiten Ze hanteert af en toe methoden die wijzen op deep approach. Ze kan haar concepties stand te pee aanpassen aan nieuwe bevindingen en doet dat ook aan de hand van de applets. Ze is kritisch op wat wordt aangeboden in combinatie met haar eigen denkbeelden. Daarentegen reflecteert ze in het algemeen weinig op haar antwoorden en geeft zichzelf ook niet de tijd om dit te doen. Een voorbeeld van deep approach, waarin gedachten ter plekke worden gewijzigd. 153 D Dus dit is 6 en dit is 6 [over weerstand 2] en wat staat nu hier over [over weerstand 1 en 2]? 154 L Dat is toch hetzelfde, of niet? 155 D We hadden gezien, hier… 156 L Hier is het 12 [voor weerstand 1] daar is het 12 [tussen weerstanden in], oh… dat is samen 12.

3.5.4 Martijn Generatief denken Alle oplossingen liggen in het surface approach domein. Hij geeft uitgebreid antwoord en probeert zoveel mogelijk zijn bestaande kennis te gebruiken. Dit neigt naar deep approach, maar de diepgang ontbreekt hier en daar nog. Een voorbeeld van niveau 3 generatief denken: 16 L Als je de spanning opvoert, dan eum… […] dan gaat de lamp branden. 17 D Doet de stroom ook nog mee, of niet? 18 L Ja die is altijd eum […] die loopt mee ja. 19 D Je verhoogt de spanning, wat gebeurt er dan met de stroom? 20 L Die wordt ook gewoon groter. 21 D Ja en daarmee, dat zeg je al dan wordt de lichtsterkte groter.


Jeroen Grijsen

19

Manier van verklaren Hij zocht in het begin naar formules om dingen te verklaren. Op verzoek heeft hij naar meer kwalitatieve verklaringen gezocht. Dit ging hem redelijk af, maar hij kwam zelden voorbij de zichtbare wereld. Dit is een grensgeval van surface en deep approach. Voorbeeld van niveau 3 verklaring: 121 D Dat [niet veranderde weerstand] was nu 4 net was hij 6, nu wordt die kleine 4 en wat zou die grote nu hebben? Heb je een idee? 122 L Van 6 naar 8. 121 D En waarom? [klik, klik] Ja, 8 en waarom? Je zei meteen dat is 8, klaar. 123 L Ja, want samen moet het 12 zijn, denk ik. Vragen stellen Er zijn geen vragen gesteld. Hieruit kunnen dus geen conclusies worden getrokken. Metacognitieve activiteiten Hij dacht zorgvuldig na en nam ook tijd om zijn antwoorden te staven. Na een zin veranderde hij soms zijn idee en begon een nieuwe zin. Dit is de deep approach benadering. Een voorbeeld van deep approach: 31 D De stroom gaat terug. Kijk, wordt er dan stroom verbruikt in het lampje? 32 L Eum […] stroom niet, volgens mij, de spanning […] Stroom wel, de spanning niet.


Jeroen Grijsen

20

4 Conclusies, discussie en aanbevelingen 4.1 Conclusies 4.1.1 Conclusies starttest Het begrip stroom en stroomsterkte is aardig begrepen. Bijna iedereen kan vertellen wanneer er stroom loopt en waneer dat niet het geval is. Dat de stroomsterkte in een gesloten schakeling dan ook niet verandert, snapt ruim de helft. Hier is nog wat te verbeteren, maar de klassen zijn op de goede weg. Als er stroom loopt, brandt het lampje, deze conclusie trekt bijna iedereen. Maar dat er geen stroom wordt verbruikt weet maar 15% van de leerlingen. Dit was te verwachten, omdat het branden van een lamp heel erg goed zichtbaar is. En het enige dat er naar een lamp loopt, is stroom. Het begrip van spanning en hoe spanning samenhangt met stroomsterkte is minder duidelijk. Bijna niemand weet wat hij/zij met spanning aanmoet, dat blijkt al uit de vraag I maar nog veel duidelijker uit vraag IV. De spanning over één lampje wordt door een klein deel uit de controlegroep goed bepaald, dit kan ook duiden op een goede gok. De rest heeft geen idee wat er gebeurt. Spanning is een van de concepten die lastig is uit te leggen. Het is een concept in gedachten omdat het weinig tastbaar is. Als de schakeling moeilijker wordt, wordt er niet goed gegokt. De spanningsverdeling over meerdere lampjes wordt door niemand herkend.

4.1.2 Conclusies vergelijk begin- en eindtest De klas die geen lesmateriaal heeft genoten, kan niet als controlegroep dienen. De significante waarde was te groot om zinnige conclusies aan de vergelijking met de controlegroep te verbinden. Na het gebruik van het lesmateriaal zijn er per misconcept wel kleine verschuivingen waarneembaar in de resultaten. Maar de kans dat dit op toeval berust, is groter dan 5% in bijna alle gevallen. Het stroomverbruik van een lamp is de enige misconceptie die significant beter begrepen wordt door de proefgroep. In de pretest scoorde 11% van leerlingen uit 4P het juiste antwoord en in de posttest scoorde 33% het juiste. Het gebruik van het ontworpen lesmateriaal is succesvol voor deze misconceptie. Wat het effect is van het lesmateriaal op de andere misconcepties kan niet worden gezegd met deze manier van testen. Vanuit de somtotalen laat 4P een zeer kleine verslechtering zien, die niet significant is. De scores zijn nogal verspreid over de leerlingen, de één gaat vooruit en de ander achteruit. Toch kan hieruit niet meteen de conclusie worden getrokken dat het lesmateriaal of de tests ongeschikt zijn. Nader onderzoek is hier gewenst.

4.1.3 Conclusies vergelijk begintest en werkblad Het verschil tussen de scores van de begintest en de scores van het werkblad laat een duidelijke verbetering zien. Het somtotaal per leerling wijst uit dat het zinvol is om de applets op deze manier aan te bieden. Het lijkt vooral dat twee misconcepties beter worden onderkend: stroomverbruik van een lamp en de spanningsverdeling in een serieschakeling. Maar om een significant verschil op misconceptie-niveau te behalen is een grotere proefgroep noodzakelijk.

4.1.4 Conclusies interviews Geen enkele leerling gebruikt de deep approach. Maar in de de surface approach zijn duidelijke verschillen te zien. Maurits zit op een paar gebieden op de grens van surface en deep approach. Hij is niet altijd zeker van zichzelf, maar antwoord wel altijd, correct of incorrect. In zijn manier van verklaren probeert hij vaak ook voorkennis te gebruiken naast de zichtbare applet. De vragen die hij stelt zijn meestal ter bevestiging, maar aan het einde wilde hij toch meer weten over een onderwerp dat niet in het interview aan de orde kwam. De antwoorden die hij geeft, worden ook weer herzien als zich nieuwe inzichten aanbieden. Maar hij reflecteerde weinig op zichzelf.


Jeroen Grijsen

21

Mieke heeft een heel duidelijke surface approach voor alle facetten. Vaak kan ze geen antwoord bedenken en zegt dit ook duidelijk. Af en toe probeert ze te maskeren dat ze het niet weet, door een begrip op tafel te gooien die niet helemaal past in de context. Haar verklaringen zijn altijd gebaseerd op de zichtbare wereld en hebben weinig diepgang. De enige vragen die gesteld werden, hadden verduidelijking van de vraag als doel. Geen vragen uit interesse of nieuwsgierigheid. De antwoorden die ze gaf werden zo snel mogelijk gegeven en er werd niet teruggekeken. Judith zit vooral in de deep approach wat betreft werkhouding (vragen en metacognitieve activiteiten). Bij het bedenken en verklaren van antwoorden scoort ze vooral in surface approach, bang om fouten te maken. Ze geeft korte antwoorden die er toe doen, ze weet waarover ze praat. Als ze het niet weet zegt ze dat ook, maar durft ze niet iets te bedenken. Haar verklaringen zijn voorzichtig en vaak gebaseerd op de applets. De vragen die ze stelt zijn vaak uit verwondering, omdat dingen toch anders blijken te zijn dan ze dacht. Ze houdt haar kennis kritisch tegen het licht van de aangeboden materialen en past waar nodig haar denkbeelden aan. Martijn neigt ook naar de deep approach aanpak op bijna alle vlakken. In het generatief denken gebruikt hij graag voorkennis, in de vorm van formules. De antwoorden zijn niet altijd kort en hij probeert voorkennis te integreren. De manier van verklaren waren naast de formules sterk gericht op het zichtbare en hadden weinig theoretische diepgang. Er zijn geen vragen gesteld. Hij neemt tijd om te formuleren en past waar nodig zijn concepties aan. Wat de invloed is van de verschillende leermanieren op de scores in de klassikale testen kan niets worden gezegd. Als er al verschillen zichtbaar zijn tussen pre- en posttest, dan zijn deze verschillen te klein. Het interview laat zien dat het gebruik van applets goed werkt, bij het verduidelijken van misconcepties, mits de leerling goed begeleid wordt. De leerling wordt hier heel direct geconfronteerd met zijn eigen denkbeelden. Hij kan zelf de randvoorwaarden van het experiment aanpassen en zoveel virtuele experimenten uitvoeren als hij zelf wil.

4.2 Discussie De grootste factor in het behalen van de slechte resultaten is de bereidheid. De bereidheid om mee te werken aan het lesmateriaal en de testen was zeer matig, door het tijdstip. Ten eerste waren ze maar heel kort bezig met het onderwerp elektriciteit, hun hoofd zat nog vol met mechanica. Voor de laatste toets hebben ze een week gewerkt aan elektriciteit (ongemotiveerd, want er stond een groot proefwerk voor de deur) en na de toets ook nog eens een week. Ten tweede hadden de leerlingen op het moment van testen hun laatste schoolexamen van dat jaar net achter de rug. In de interviews geeft een van de geïnterviewden ook aan dat ze blij was dat ze over zou gaan en dat ze volgend jaar wel weer aan het werk zou gaan. Een andere verklaring voor de slechte scores kan zijn dat de eindtest voor de leerlingen misschien lastiger te interpreteren is dan de begintest. In plaats van de tekeningen van lampjes, zijn er meer schema’s gebruikt in de eindtest. De leerlingen moesten ook uitspraken doen over de spanning tussen bepaalde punten in de pretest. In de tweede test is er over de twee punten een Volt-meter gezet. Dit maakt het geheel ingewikkelder en minder overzichtelijk. Lampjes zijn vervangen door weerstanden en andersom, dit maakt het voor sommige leerlingen moeilijker. Veel leerlingen zien deze als componenten met compleet verschillende eigenschappen. Het aantal proefpersonen was klein. Waarschijnlijk verbetert de significantie met een grotere groep leerlingen. In dit onderzoek is er gekozen voor een controlegroep. Hierdoor was zowel de controlegroep als de proefgroep klein. Als beide klassen hadden meegedaan als proefgroep, was de significantie waarschijnlijk verbeterd. Hiermee verdwijnt de controlegroep, maar in dit onderzoek is de bruikbaarheid hiervan laag door de hoge significante waarden.


Jeroen Grijsen

22

4.3 Aanbevelingen Onderzoeksplanning: Doe een onderzoek als dit middenin een lessenserie. Op die manier sluit het aan bij de leerstof. Aangezien een afwisseling is op het reguliere onderwijs, zal de bereidheid en motivatie van de leerlingen redelijk tot goed zijn. De leerlingen moeten enigszins bereid zijn om mee te werken, anders heeft het geen zin. Tests: Begin en eindtest waren identiek wat betreft de opmaak. Meteen bij het zien van de test kreeg ik van velen de vraag of dit niet gewoon dezelfde test was als een week geleden. Vooral in vraag II van de eindtest lijkt het wel zo te zijn dat ze blindelings hetzelfde antwoord hebben gegeven als in de soortelijke vraag (IV) van de begintest. Waarschijnlijk is het zinvol dat beide testen in een totaal verschillende opmaak worden gezet. Dan krijgen de leerlingen het gevoel dat ze ook daadwerkelijk twee verschillende testen aan het maken zijn. Als extra controlemiddel is het handig om snelle meerkeuze vragen op het werkblad plaatsen. Hiermee kan snel een inzicht worden gekregen over het effect op korte termijn van de applet. Dit is ook een methode die in een reële klassituatie zou kunnen worden gebruikt. Neem een zo groot mogelijke groep proefpersonen. Bij een kleine proef- èn controlegroep kan worden overwogen om de controlegroep ook deel van de proefgroep te maken. Dan is er geen controlegroep meer, maar dan wordt de hoeveelheid testpersonen aanzienlijk vergroot. Waarschijnlijk verbetert dit de significantie. Interviews: Veel antwoorden uit het interview werden gevraagd aan de hand van de applets. Aan de hand van applets verklaringen vragen, zorgt ervoor dat de leerling zich zal richten op wat te zien is in de applet. Als de voorkennis ook moet worden getoetst, moet daar expliciet naar gevraagd worden in het interview. Een paar vragen bedenken die niets met een applet te maken heeft, zal waarschijnlijk andersoortige antwoorden opleveren. Achteraf gezien zaten er in de interviews veel gesloten vragen, hierdoor is het moeilijker om te achterhalen wat er nu precies in het hoofd van een leerling om gaat. Ze krijgen niet de vrijheid om hun eigen concept te presenteren, maar worden een richting op geduwd.


Jeroen Grijsen

23

Bibliografie Boeken en artikelen Arons A.B., Teaching Introductory Physics, New York, John Wiley & Sons Inc., 1997 Bhattacharyya G.K, R.A. Johnson, Statistical Concepts and Methods, New York, John Wiley & Sons Inc., 1997 Berg E van den., W. Grosheide, J. Breedijk, A. Schouten, ‘Misconcepties, elektriciteit, energie en basisvorming’, In NVOX 20 (1995), nr. 6, p. 257-260 Chin C., D.E. Brown, ‘Learning in Science: A comparison of Deep and Surface approaches’, In: Journal of Research in Science Teaching 37 (2000), nr. 2, p.109-138 Hiele P. M. van., Structuur, Purmerend, Muusses, 1981 Hiele P. M. van, Begrip en inzicht, Purmerend, Muusses, 1973 Jong. W.J., ‘Begripsontwikkeling en misconcepten van 5-vwo leerlingen bij het onderwerp elektriciteit’, Verslag Onderzoek van Onderwijs, Instituut Elan, Universiteit Twente, 2005 Licht P., ‘Elektriciteit door de leerjaren heen’, In: NVOX 16 (1991), nr. 3, p.66-70 Licht P., M. Snoek, ‘Elektriciteit in de onderbouw’, In: NVOX 11 (1986), nr. 11, p.32-36

Internetlinks www.eindexamen.nl, Officiële website voor de examens in het Voortgezet Onderwijs Directie Voortgezet Onderwijs van OCW, CEVO laatst bezocht: 16 augustus 2006 www.wynneconsult.com, Kennisbasis Statistiek Wijnne Consult, dr. H.J. Wijnne laatst bezocht: 18 augustus 2006 en.wikipedia.org, Wikipedia, the free encyclopedia open source: van en voor iedereen laatst bezocht: 16 augustus 2006

Applets www.mste.uiuc.edu/murphy/LightBulb/default.html, Voltage and current: Weergave stroomsterkte door een stroomkring met een lamp, aan de hand van een variabele spanningsbron. Lisa Murphy, 2000 laatst bezocht: 16 augustus 2006 www.mste.uiuc.edu/murphy/HoleFlow/HoleFlow.html, Hole Flow: het verplaatsen van elektronen in een draad. Lisa Murphy, 2000 laatst bezocht: 18 augustus 2006 www.mste.uiuc.edu/murphy/Resistance/default.html, Resistance: Weergave van stroomsterkte door een variabele weerstand, aan de hand van een variabele spanningsbron. Lisa Murphy, 2000 laatst bezocht: 16 augustus 2006 www.haycap.nl/app-c/serie/serie.htm, De wet van Ohm bij een serieschakeling: Meten van spanning en stroomsterkte over twee weerstand die in serie gezet kunnen worden. H. Strokap, onbekend laatst bezocht: 16 augustus 2006 www.walburgcollege.nl/vakken/natuurkunde/ntnujava/ph_nl/combres_nl.html, Serie en parallel geschakelde weerstanden: spanning en stroomsterkte over een weerstand uit een schakeling meten Walter Fendt, 2003, Nederlandse bewerking: Henk Russeler laatst bezocht: 16 augustus 2006 www.article19.com/shockwave/oz.htm, Ohm zone: virtueel schakelbord Article 19 Group Inc., 2004 laatst bezocht: 16 augustus 2006


Jeroen Grijsen

24

Naam: Klas:

Bijlage A: Starttest Elektriciteit I Lamp en batterij Kijk naar de vier tekeningen A, B, C en D. De lampjes en batterijen zijn allemaal in orde.

A

B

C

D

weet niet

niet waar

weet niet

1. Het lampje geeft licht in situatie: 2. Er is sprake van elektrische stroom in situatie: 3. Er is sprake van elektrische spanning in situatie:

II Brandend lampje Een lampje is aangesloten op een batterij.

waar 4. Het lampje verbruikt alle elektrisch stroom: 5. Het lampje verbruikt een beetje van de elektrische stroom: 6. Alle elektrische stroom van de batterij naar de lamp komt terug naar de batterij:

III Stroomkring In de volgende stroomkring zijn de weerstanden R1 en R2 opgenomen. R1 en R2 zijn verschillend. I4 = … A

A4 I1 = 2 A

A3 I 3 = … A

A1 R1

A2

R2

I2 = … A 7. Er zijn vier ampèremeters in de kring opgenomen, A1 = 2 A. Schrijf bij elk van de meters op, wat je denkt dat ze aanwijzen.

Z.O.Z.


Jeroen Grijsen

25

IV Spanning en lampjes Bekijk de volgende schakelingen, A en B: U=6V U=6V 4

1

4

1

3

2

3

2

A

B

8. Hoe groot is in schakeling A de spanning tussen de punten: 1 en 2: U = … V 2 en 3: U = … V 3 en 4: U = … V 9. In schakeling B wordt er een lampje bij gezet. Beide lampjes zijn gelijk. Wat is de spanning tussen de punten: 1 en 2: U = … V 2 en 3: U = … V 3 en 4: U = … V


Jeroen Grijsen

26

Naam: Klas: Wel/niet* extra opdracht gedaan bij practicum * omcirkel wat van toepassing is

Bijlage B: Eindtest Elektriciteit I Stralende bouwlamp

Een bouwlamp wordt aangesloten op een autoaccu, de lamp gaat branden. De situatie is hieronder te zien:

waar

niet waar

weet niet

1. De bouwlamp verbruikt alle elektrisch stroom: 2. De bouwlamp verbruikt een beetje van de elektrische stroom: 3. Alle elektrische stroom door de lamp komt terug naar de accu:

II Spanningsmeting Een schakeling is gebouwd, met één weerstand. Dat is schakeling I, zoals hieronder is te zien. De spanning wordt over drie stukken tegelijkertijd gemeten. V1

U = 12 V

V1

V2

U = 12 V

V2

V3

V3

I

II

4. Wat geven de meters aan in schakeling I: U1 = … V U2 = … V U3 = … V Vervolgens wordt er aan schakeling I een nog een weerstand toegevoegd. Beide weerstanden zijn gelijk. Dit wordt schakeling II. 5. Wat geven de meters nu aan, in schakeling II: U1 = … V U2 = … V U3 = … V


Jeroen Grijsen

27

III Stroomkring In de volgende stroomkring zijn lampjes L1 en L2 opgenomen. Lampjes L1 en L2 zijn gelijk.

I4 = … A A4 I1 = 2 A

A3 I 3 = … A

A1 L2

L1 A2 I2 = … A

6. Er zijn vier ampèremeters in de kring opgenomen, I1 = 2 A. Schrijf bij elk van de meters op wat je denkt dat ze aanwijzen.

IV Lamp, batterij en schakelaar Gegeven twee schakelschema’s A en B in de tekening hieronder. Op een batterij zijn een lampje en een schakelaar in serie aangesloten. V V

A

B

V

V

C

D A

B

C

D

weet niet

7. Het lampje geeft licht in situatie: 8. Er is sprake van elektrische stroom in situatie: 9. De Volt-meter slaat uit in situatie:


Jeroen Grijsen

28

Naam: Klas:

Bijlage C: Werkblad Computerpracticum Elektriciteit !!! LEES HET BLAD GOED !!! Nodig: Pen, Kernboek kernboek N1 – havo2, PC. Als je een antwoord niet weet, vraag het aan de docent of TOA

Inleiding In de loop van je schoolcarrière is elektriciteit al een aantal malen aan de orde geweest. Toch blijkt dat het begrip moeilijk, vandaar dit werkblad. Aan de hand van verschillende applets (kleine interactieve computerprogramma’s) gaan we eens kijken naar verschillende begrippen.

Spanning en stroomsterkte Spanning en stroomsterkte zijn de twee kernbegrippen in de elektriciteit, die nauw samenhangen. Door middel van een applet met een lampje gaan we dit nader onderzoeken.

Lampje Open een nieuw internetvenster en ga naar de applet: Voltage and Current: www.mste.uiuc.edu/murphy/LightBulb. ...WACHT EVEN RUSTIG... De mate van stroom die loopt wordt weergegeven met rode + deeltjes. Deze deeltje lopen zo, omdat we met z’n allen hebben afgesproken dat stroom van + naar – stroomt. De spanning kun je regelen. Door de spanning te vergroten of te verkleinen gebeurt er iets met de stroomsterkte en met de lichtsterkte. Speel er maar eens mee. 1.

Teken hieronder het schema van de Voltage and Current-applet, met de juiste symbolen (zie p.14 van je boek).

2.

Zoek in je boek op wat stroomsterkte is (p.25). Leg uit mbv de applet dat de stroomsterkte voor en na de lamp even groot is. ………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………

3.

4.

5.

6.

De lamp verbruikt dus geen stroom in de lamp. Alles wat er in gaat, komt er ook weer uit. Stroom is een drager van elektrische energie. Leg uit dat je in de applet niet kunt zien hoe de lamp elektrische energie verbruikt. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… Blijkbaar heeft het lampje een stroom nodig om te kunnen branden. Hoe hangt de lichtsterkte af van de stroomsterkte? ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… Kijk in de applet nog iets beter naar het effect van de spanning op de stroomsterkte. Zet de spanning op 0V. Als er geen spanning is, loopt er dan stroom? ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… Zet de spanning eens op 10V. Als er een grote spanning is, wat gebeurt er dan met de stroomsterkte? ………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………


Jeroen Grijsen

29

Speel met de spanning en kijk goed naar de stroomsterkte Leg uit hoe de stroomsterkte van de spanning afhangt. ………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………

7.

Weerstand We gaan inzoomen op het effect van de stroomkring op de stroomsterkte en spanning. Open een nieuwe Internet Explorer en ga naar de applet Resistance: www.mste.uiuc.edu/murphy/Resistance/default.html. In deze applet wordt een stroomkring met een weerstand nagebootst. Speel hier maar eens mee. 8.

Teken hieronder schematisch de schakeling, met de juiste symbolen.

Zet de spanningsbron op 5V, verander de weerstand een paar keer. Leg uit wat de invloed is van de grootte van de weerstand op de stroomsterkte. ………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………

9.

10.

11.

12.

Stel de weerstand wordt oneindig groot, dan wordt de stroomkring volledig geblokkeerd. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij een schakelaar die ‘uit’ staat, of bij een losse batterij zonder stroomkring (hierbij is de lucht tussen de + en – pool een oneindig grote weerstand). Leg uit of er nog stroom loopt, als de weerstand oneindig groot wordt. Doe dit aan de hand van deze applet. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… Leg uit of er dan spanning kan bestaan, als de weerstand oneindig groot wordt. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… Weerstand zorgt blijkbaar voor een ‘vernauwing’ in de stroomkring. Leg uit dat een lampje ook als een soort weerstand gezien kan worden. ………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………

Samenvatting: 13. 14. 15. 16. 17. 18.

Nu volgen er een paar uitspraken. Omcirkel het goede antwoord bij de *. Voor het leveren van spanning is wel/geen* stroomkring nodig. Voor het leveren van stroom is wel/geen* stroomkring nodig. Hoe groter de spanning hoe kleiner/groter* de stroomsterkte. Hoe groter de spanning, hoe feller/minder fel* het lampje gaat branden. Hoe groter de stroomsterkte, hoe feller/minder fel* het lampje gaat branden. De lamp verbruikt geen/beetje/alle* stroom die de bron levert.

Serie schakeling Om nu het effect van twee verschillende weerstanden in serie op de stroomsterkte en spanning te bekijken gaan we een nieuwe applet gebruiken. Open Internet Explorer en ga naar: www.haycap.nl/app-c/serie/serie.htm Hierin kun je verschillende schakelingen met weerstanden simuleren. Een weerstand wordt hier als ‘zigzag’ weergegeven, dus anders dan in het boek. Door de schakeling te sluiten gaat er stroom lopen. Het gaat hier niet om de formules! Speel er maar eens mee.

19. 20.

Kijk eens naar de schakeling met weerstand R1. Zet de bron op 10V. Noteer wat de stroomsterkte is (dus wat de Ampèremeter aanwijst): IR1 =…………A Noteer de spanning over de weerstand: VR1 = ……………V Onderzoek van Onderwijs

Jeroen Grijsen

30

21. 22.

23.

24. 25. 26. 27. 28.

29.

30.

Kijk nu naar de schakeling met weerstand R2. Houdt de bron op 10V. Noteer wat de stroomsterkte is (dus wat de Ampèremeter aanwijst): IR2 =…………A Noteer de spanning over de weerstand: VR2 = ……………V Hoe kleiner de stroomsterkte, hoe groter de weerstand. Dit gaan we combineren met de tweede applet Resistance. Leg uit dat weerstand R2 groter is, aan de hand van de tweede applet Resistance. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… Kijk nu naar de schakeling met R1 en R2 in serie. Houdt de bron op 10V. Noteer wat de stroomsterkte is (dus wat de Ampèremeter aanwijst): IR1+R2 =…………A Noteer de spanning over de weerstand R1: VR1 = ……………V Noteer de spanning over de weerstand R2: VR2 = ……………V Noteer de spanning over beide weerstanden: VR1+R2 = ……………V Noteer de som van de spanningen van R1 en R2: VR1 + VR2 = …………V De stroomsterkte door de stroomkring, zal voor en na een lampje of weerstand niet veranderen. Dit hadden we al gezien in de applets Voltage and Current en Resistance. Er waren evenveel rode deeltje voor als na. Dit gebeurt dus ook niet na twee weerstanden. Leg uit waarom de stroomsterkte toch kleiner is als twee weerstanden in serie zijn geschakeld. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… De spanning daarentegen verandert wel. De grootste weerstand neemt het grootste deel van de spanning. Leg uit hoe de spanning (10V) verdeeld zou zijn als de twee weerstanden even groot zouden zijn. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………

Samenvatting serie 31. 32.

Nu volgen er een paar uitspraken. Omcirkel het goede antwoord bij de *. In een serieschakeling wordt de stroomsterkte / spanning* van de bron gedeeld over alle lampjes. In een serieschakeling wordt de stroomsterkte / spanning* van de bron niet verdeeld over de lampjes en is voor elk lampje gelijk aan de bron.

Einde Voor de mensen die lekker snel klaar zijn --> z.o.z.


Jeroen Grijsen

31

Extra: Lampje

33.

Is je ook wat vreemds opgevallen aan de applet Voltage and Current en Resistance? Door de draden en de lamp stromen positieve deeltjes! Dit komt omdat we met z’n allen hebben afgesproken dat stroom van + naar – stroomt. Maar we hadden geleerd dat juist alleen de elektronen zich verplaatsten? Op een nieuw internetvenster en bekijk de volgende applet: www.mste.uiuc.edu/murphy/HoleFlow/HoleFlow.html Leg met behulp van de applet uit wat er precies gebeurt. ………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………


Jeroen Grijsen

32

Bijlage D: Opzet van de interviews

1.

2. 3. 4.

Doel: Antwoord krijgen op de volgende vragen: Wat heeft stroom met spanning te maken? a) Kan spanning zonder stroom? b) Kan stroom zonder spanning? Wordt er stroom verbruikt in een weerstand, deze wordt toch warm? Gaat er stroom verloren in een gesloten stroomkring? Wat gebeurt er met de spanning over elementen in een serieschakeling? Middel: Een los gesprek aan de hand van dezelfde applets als in het practicum: Voltage and current (http://www.mste.uiuc.edu/murphy/LightBulb/default.html) Serie en parallel geschakelde weerstanden (http://www.walburgcollege.nl/vakken/natuurkunde/ntnujava/ph_nl/combres_nl.html) Materiaal: cassette recorder, papier, computer met de applets, schrijfgerei Interview: VOORAF: - Spreek vrijuit - Denk hard op - Geen beoordeling, alleen voor mijn onderzoek. Eerst nadenken over de volgende vragen: * Leg eens uit hoe stroom en spanning met elkaar samenhangen? DOEN: - Openen van: Voltage and current - Spelen met applet en vertellen wat hij/zij ziet. - Leerling kijkt zelf of hij/zij gelijk had.

Situatie A: Volgend schema groot op een A4-tje getekend en laten zien. Hiernaar wordt gerefereerd in bijlage E als blad 1.

U = 10 V

* Wat gebeurt er met de spanning over de weerstand? * Wordt er stroom verbruikt in de weerstand? Deze wordt toch warm? * Wat gaat er met de stroomsterkte gebeuren, voor en na de weerstand? DOEN: - Open Serie en parallel geschakelde weerstanden - Leerling bouwt een schakeling met een weerstand van 10Ω. - Leerling bedenkt zelf hoe hij/zij er achter kan komen of hij/zij gelijk heeft.

z.o.z.


Jeroen Grijsen

33

Situatie B: Volgend schema groot op een A4-tje getekend en laten zien. Hiernaar wordt gerefereerd in bijlage E als blad 2.

U = 10 V

B * Lampje en weerstand hebben dezelfde weerstand. Wat gebeurt er nu met spanning over de weerstand? * Wordt er nu wel stroom verbruikt, we hebben een lampje dat licht geeft? * Wat gebeurt er met de stroomsterkte in de kring?

DOEN (gebruik weer Serie en parallel geschakelde weerstanden): - Leerling maakt een serieschakeling door 1 lampje bij te zetten. - Leerling bedenkt zelf hoe hij/zij kan onderzoeken of hij/zij gelijk heeft.


Jeroen Grijsen

34

Bijlage E: Uitgeschreven interviews E1: Interview Maurits Nijverdal, 28 juni 2006, 20 min 25 sec 1

D

2

L

3 4

D L

5 6 7 8 9

D L D L D

10

L

11 12 13 14

D L D L

15

D

16 17 18 19

L D L D

20 21 22 23

L D L D

24 25 26

L D L

27 28 29 30

D L D L

31

D

Dit interview gaat over elektriciteit dus. Heb je een idee hoe elektriciteit en spanning, wat dat eigenlijk zijn, weet je dat? Ja, eum, volgens mij zijn dat deeltjes die dan , eum, een voorwerp iets laten doen. Wat? Eum. Dan gaan bijvoorbeeld de negatieve ions gaan dan naar de positieve toe en zo wordt er iets geladen, denk ik. Weet je ook hoe spanning en stroom samenhangen, heb je daar een idee van? Eehum, ik denk dat spanning is altijd ongeveer meestal wel hetzelfde en de stroom meestal niet. Hoeveel stroom een stroom, een voorwerp maar een bepaalde hoeveelheid stroom hebben. Niet meer. En en de spanning kan altijd, ja, zoveel, dat ligt er net aan. En als ik nou geen spanning heb, kan er dan stroom zijn? Eum, nee. En als ik dan een grote spanning heb, wat gebeurt er dan met de stroom? Stroomsterkte? Die wordt dan ook groter. Ja, dat hebben we gezien aan de hand van de applet. Ik heb hem hier nog wel een keertje open staan. [Resistance] Geen weerstand, kun je eens beschrijven wat je hier ziet. Wat gebeurt hier? Eum, daar zie je dus dat de stroom loopt, eum, door een draad heen, ja en eum, de positieve gaan dan naar, eeum, die lopen dan rond. Ja, en hoe meer volts erop staat, hoe meer positieve ionen ze hebben. Ja, Hoe meer stroom er doorheen lopen? Kun je dat laten zien, kun je aan de hand van wat jij zegt hier laten zien of dat klopt? Kijk als je minder doet [de spanning in de applet verminderd], op twee volt zet, dan zie je dat ook veel trager bewegen, veel minder. En als je dan op 10 Volt zet, dan loopt het sneller en zijn het er meer. Ja, dat klopt. En hoe zit het nu. Is het nu dat de spanning groter wordt omdat de stroomsterkte meer wordt, of is het omdat de spanning groter wordt, dat de stroomsterkte groter wordt. Wat is de oorzaak en wat is het gevolg? Nou, omdat de stroomsterkte groter wordt, wordt denk ik ook de spanning groter. Ok, dus. Wat je nu in deze applet veranderd is je spanning. Oh, ja, dan wordt het juist andersom, dus… Ja inderdaad. Het enige dat je hier verandert is de spanning. Doordat je de spanning verandert, zie je inderdaad wat er gebeurt met de stroomsterkte. Ja, ja En nou stel hier hebben we een weerstand. Nu is die nul Ja En wordt daar ook, als ik bijvoorbeeld een weerstand aansluit, en ik jaag er flink wat stroom doorheen, dan wordt ie warm. Ja Waar komt die warmte vandaan? Wordt er dan stroom verbruikt in een weerstand. Nou, eum, dan denk ik dat spanning, dat komt er dan op die weerstand te staan. En ik denk dat als je die weerstand groter maakt. Kijk dat kun je hier zien, dan gaat het er moeilijker door. Dan ontstaat er hier spanning. En ik denk dat daardoor die draad gaat gloeien. Maar wordt er ook stroom verbruikt in zo’n weerstand? Of niet? Ja, want er komt ook stroom in, dus zou er ook denk ik wel stroom verbruikt worden. Wat betekend verbruiken dan? Ja, nou, dat er dan eum, kijk want hier is het nog helemaal geladen als het er in komt en dan komt het er hier ongeladen uit. En ik denk dat het zo werkt. Ja, maar als ik denk aan verbruik, dan stop je ergens iets in en dan wordt het opgemaakt en dan komt er eigenlijk niets meer uit. Maar is dat hier het geval?


Jeroen Grijsen

35

32 33

L D

34 35 36 37 38 39 40

L D L D L D L

41 42 43 44 45

D L D L D

46 47 48 49 50 51

L D L D L D

52

L

53 54 55

D L D

56 57 58 59 60 61 62

L D L D L D L

63 64 65 66

D L D L

67 68 69 70 71 72 73 74 75 76

D L D L D L D L D L

77 78

D L

Nee, want het loopt altijd door. Ja, het loopt altijd door, dus maar wat wordt er dan wel verbruikt daar? We zien stroom blijft, maar wordt er dan wel verbruikt? Kun je dat zien hier? Ik denk dat eum dat hier de positieve ionen gebruikt worden. […] Ja hoe moet je dat zeggen. Probeer eens. Eeum, […] ik denk dat eum. […] Kan stroom een energie drager zijn? Eum, ja. […] Moet ik even goed nadenken. Eum. Zou het daarmee te maken kunnen hebben? Ja van stroom, van een batterij komt het denk ik geladen. En dan bij zo’n weerstand gebruikt wel stroom, maar ik weet niet of die alle stroom gebruikt. Nu zien we hier… Die rode bolletjes zijn stroom. Ja Komt alles wat er ingaat ook weer uit? Nee, Als je nou de weerstand iets lager zet en je volgt één bolletje. Verdwijnt dat ene bolletje? We volgen dit bolletje hierzo. Die. Ja, bijvoorbeeld. Verdwijnt die nou in de weerstand? Laten we even kijken wat gebeurt. […] Ja, hij loopt er gewoon doorheen. Hij loopt er gewoon doorheen. Stroom wordt blijkbaar niet verbruikt. Nee Wat wordt er dan wel verbruikt? Want dat ding wordt wel warm. We kunnen ook nog kijken naar het applet met het lampje, Voltage and current. Zo, deze hebben we gezien. Is dat hier hetzelfde of wordt hier ook stroom verbruikt? Als het er hier drie ingaan, gaan er dan ook weer drie uit? Of hoe? Het gaat er dan wel weer uit, maar het wordt ook wel. Kijk want als je hem [Spanning] groter maakt, dan zie je ook dat het lampje meer gaat branden. Dus de spanning maak je groter, het lampje gaat meer branden, maar wat Maar de stroom die blijft hetzelfde. Maar wat zou er dan zorgen voor het licht? We hebben gezien we maken de spanning groter… De spanning … de stroom wat gebeurt daarmee, de stroomsterkte als we de spanning groter maken? Die blijft gewoon gelijk, als je de spanning groter maakt Als je de spanning groter maakt, dan wordt de stroomsterkte… Ook groter, en dan gaat de lamp… Harder branden. Blijkbaar heeft het wel iets met elkaar te maken. Maar wat zou er dan nou, dat kun je in deze applet niet zien, maar de stroom heeft energie. Die energie wordt in de lamp afgegeven Ja En daarna stroomt het gewoon verder. Net als een waterrad, bijvoorbeeld. Ja. Het stroomt heel hard, je hebt een waterrad, en dat gaat draaien en het water gaat gewoon verder. Ja, Maar het heeft wel minder energie. Heeft valt naar beneden en heeft minder hoogteenergie. Ja Dat gebeurt hier ook een beetje. Je hebt energie, die zit in de stroom. Ja, Stroom gaat door het lampje, geeft zijn energie af, maar het gaat vervolgens weer verder. Ja Stel we hebben… Alle stroom die erin gaat komt er ook weer uit. Stel we hebben een batterij van 10V en een weerstand. Wat gebeurt er nu met de spanning over de weerstand? Wat zou die zijn. [blad 1 (bijlage D) wordt getoond] De spanning over de weerstand […] Ja dat is […]


Jeroen Grijsen

36

79 80 81 82 83 84

D L D L D L

85 86 87 88

D L D L

89 90 91

D L D

92 93 94 95 96 97

L D L D L D

98 99 100 101

L D L D

102 103

L D

104 105

L D

106 107

L D

108 109 110 111 112 113

L D L D L D

114 115

L D

116 117 118

L D L

119

D

Ja, dus Van dit bolletje zo over de weerstand, van hier naar hier […] Wat geeft die voltmeter aan. Gewoon hetzelfde. 10 V aan beide kanten, 10 V. Ja, dus hier overheen staat 10 V. Ja Zou dat zo zijn? We kunnen even kijken, want we hebben hier een applet nog [Serie en parallel geschakelde weerstanden]. Als je hem op reset zet, heb je 1 weerstand en een spanningbron. Als we die even op 10 zetten, dan hebben we hetzelfde als we hier hebben Dat is deze Ja, Verklap wat je… Nu kun je meten met die meters. Ja, Nu hebben we 12 , dat klopt ook, want die draden doen eigenlijk niks. Wat over die bron staat, staat over… Stel nou dat ik een weerstand toevoeg. Ik voeg een weerstand toe [blad 2 (bijlage D) wordt getoond]. We hebben weer dezelfde bron, 10 V. Twee dezelfde weerstanden, wat gebeurt er dan. Laten we eerst eens kijken wat er gebeurt met de stroomsterkte. Dat is het Ampère? Ja, dat is inderdaad in Ampere. Dat, eum, ik denk dat het Ampere, als je dus geen gat wilt… Dan is ie hier nog gelijk aan die [Hij wijst stroomopwaarts voor de eerste weerstand] en dat ie hier naarmate minder wordt [over elke weerstand minder]. Ja, wat is stroomsterkte dan? Stroomsterkte is het aantal Ampere, dus dat is de spanning… De spanning is in Volt Oh ja, En die rode bolletjes die we net gezien hebben, dat was de…? […]Stroom En als we dat nu hier zien [applet Resistance] in dit ding, wat zou er dan met de stroomsterkte gebeuren? Die blijft hetzelfde. Waarom? Want die, eum, […] als hier iets ingaat, komt er ook weer hetzelfde uit. Ja, denk het ook, want hij kan nergens heen. Als ik hier duw tegen die bolletjes, dan kunnen ze niet anders dan hier gewoon heen. Maar wat gebeurt er nu met de spanning? Die blijft dan ook wel hetzelfde? We hadden net gezien, als we er een hadden dan was dit [spanning over weerstand] 10. Maar nu zit er nog één [weerstand] bij. Dat maakt verder niet uit. Hoe zou je hier achter kunnen komen, of dat wat je nu zegt klopt? We hebben deze applet [Serie en parallel geschakelde weerstanden]. Hier kun je dus meerdere dingen naast elkaar zetten, probeer maar eens. En vertel hardop wat je denkt en doet. Nou, ampèremeter, spanningsmeter, en dan moet je er hier twee van maken? Ja, dat kan alleen nog maar als je de V- en A- meter even uit zet. Die kunnen zo weer aan. Dus als we die nu even uitzetten, deze twee. Nou kunnen we een serie schakeling maken. Door nu op deze weerstand of die te klikken kun je meten wat over die of over die staat. Ok, spanningsmeter, ampèremeter erbij. Bij die is ie 120 [mA] en 6 [V] en hier ook 120 [mA] en 6V dus dat blijft hetzelfde. Ja, maar de bron is 12 [V] Mm En nu zie ik over 1 weerstand 6V staan. Ja, omdat hier [linker weerstand] 6V ingaat en hier 6V ingaat [V-meter], omdat dit parallel staat [meter en weerstand]. Toch? Hier zie ik twee snoertjes. Wat staat parallel? Van […] eum, tussen die weerstanden en dan naar de hier [V-meter]. Kijk daar lopen twee snoeren. Die weerstand en die voltmeter staan parallel. Ja. En als we nu weer eens teruggaan naar 1 weerstand. [kijken naar applet Serie en parallel geschakelde weerstanden] En we meten hier [over 1 weerstand] de spanning van. 12 V.


Jeroen Grijsen

37

120 121 122 121 123

L D L D L

124 125 126

D L D

127 128 129 130 131 132

L D L D L D

133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146

L D L D L D L D L D L D L D

147 148 149 150 151 152 153

L D L D L D L

154

D

155 156

L D

157

L

158 159

D L

Waarom is die nu wel 12 V? Nu staan ze toch ook parallel? Oh ja, ik denk omdat er maar 1 weerstand staat […] Ja […] Ja […] Een voltmeter staat inderdaad altijd parallel, dat moet. Maar die doet niet mee, want die heeft een heeele grote weerstand. Dus alle stroom gaat gewoon netjes door de weerstand weer verder. Die zal niet hier [V-meter] doorheen gaan. Want we hadden gezien als we weerstand hebben… als we nog even kijken naar deze applet [Resistance], dan heb je weerstand. Wat gebeurt er als je een hele grote weerstand hebt, wat gebeurt er dan? Dan blijven ze [bolletjes] stilstaan. Ja, dus je weerstand wordt heel groot in een V-meter. Ja. Als we dan even teruggaan naar de applet met serie en parallel. Als de weerstand hier [in Vmeter] heel groot wordt, gaat hier niets doorheen. Dus je meet alleen… de stroom gaat gewoon rechtdoor. Als we nu weer teruggaan naar twee weerstanden [klik, klik]. Nu is de spanning 6 V [over de linker weerstand] Ja precies. En die [rechter weerstand] Ja, 6 Volt [……] Ook 6V, dus wat zien we nu hier gebeuren? Stroom wordt verdeeld. De spanning in Volt wordt inderdaad verdeeld. Dus als we twee dezelfde weerstanden hebben, dan wordt de spanning verdeeld. We hadden gezien, de stroom kan alleen maar rond. Ja Maar de spanning, we hebben 12 V Ja En die moet ie nu verdelen over twee… Weerstanden Als ik nu deze weerstand [Linker] groter maak dan die [rechter], wat zou er dan gebeuren? Dan komt [..] hier meer spanning door, door die weerstand die groter is. Die heeft meer spanning nodig? Ja, dan die andere weerstand. Laten we eens kijken of het zo is [klik, klik, klik] Komt hier [linker weerstand] 6.55 V. En bij die [rechter] 5.45V Dat klopt [……] Dus als we een serieschakeling hebben, dan … wat gebeurt er dan met de stroom? Die blijft gelijk En wat gebeurt er met de spanning? Die wordt verdeeld. Ja en dan evenredig? Nee, naarmate van hoe groot die weerstand is. Ja. Als die even groot zijn, wordt die verdeeld. En als de ene groter is dan de ander, dan komt bij diegene die groter is meer spanning dan bij die andere. Ja, want het kost meer moeite om de stroom daar doorheen te drukken. Ja en die moeite om de stroom er doorheen te drukken dat is eigenlijk spanning. Dus hoe groter onze spanning, hoe groter ook onze stroomsterkte. Dus inderdaad zal die [grotere weerstand] ook iets meer spanning vragen. Dit was eigenlijk wat ik wilde vragen. Dank je wel. Zijn er nog vragen over elektriciteit, over deze dingen, over dingen die je nu hebt bekeken en die je niet snapt. Ik snap het nog niet hoe het met een parallelschakeling is dan. Laten we even gaan kijken [in applet Serie en parallel geschakelde weerstanden, twee gelijke weerstanden parallel zetten] Wat zou er nu gebeuren met je spanning? Ik denk, eum […], dat ie eum […] dan hier [over de bovenste weerstand] ook 6V nog is. Ik denk dat het niet veel uit maakt. [Klik, klik, een V- en A- meter toevoegen] He… 12 12V


Jeroen Grijsen

38

160

D

161 162 163 164 165

L D L D L

166

D

167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177

L D L D L D L D L D L

Dus we hebben dezelfde punten waarover we meten. Al die puntjes waarover we meten, zitten allemaal aan dezelfde bron. Ja, Zou dat bij die andere ook zo zijn, of zou die 0V hebben? Nee, ik denk ook 12. [Klik, klik] Ja, inderdaad. En hoe zit het hier met de stroom dan? Blijkbaar wordt hier Hier [onderste weerstand] is ie 0.2 [klik, klik] en hier is ie ook 0.2 [bovenste weerstand], dus hij blijft hetzelfde. Maar wat zou dan hier zijn [In de draad weer naar de batterij]. Jammer dat je dat niet kunt meten. Dat is 0.4 denk ik Ja Alles bij elkaar opgeteld. Want de stroom kan hier [vertakking naar beide weerstanden] naar links of naar rechts Ja En hier […][vertakking van de beide weerstanden af] kan de stroom alleen maar hierdoor. Ja, alleen maar rechtdoor. Ja, denk het ook. Dan is alles wel duidelijk. Mooi, dank je wel. Ok, alstublieft.


Jeroen Grijsen

39

E2: Interview Mieke Nijverdal, 28 juni 2006, 17 min 55 sec. 1

D

2 3 4 5

L D L D

6

L

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

D L D L D L D L D L D L D L D L

23 24 25 26

D L D L

27 28 29

D L D

30 31 32 33

L D L D

34 35 36 37

L D L D

38

L

39

D

40 41

L D

Zeg vooral wat je denkt, want dat ding kan niet alles zien. Verklap alles. Zo kan ik kijken hoe je tot een antwoord komt of niet… Ja Ja? JA! Laten we beginnen. Stroom en spanning. Daar gaat het natuurlijk allemaal over. Eum… Kun je in eigen woorden vertellen wat spanning is, wat stroom is? Eum, […] spanning dat gaat van de batterij af […] Nee stroom gaat van de batterij af, door draadjes en dingetjes waar het allemaal doorheen moet gaan. Door je opstelling. En spanning is […] stroomsterkte. Ja, heb je nog ideeen hoe die met elkaar samenhangen? Zonder spanning geen stroom. Ik denk het ook, en kun je wel spanning hebben zonder stroom? Kan dat? Eum. Eigenlijk niet, want als je spanningdraad [schrikdraad] heb, dan staat er wel stroom op. Ja, maar die loopt door de draad he. Ja, dat snap ik. Maar als ik nu bijvoorbeeld een batterij heb, gewoon een lege batterij. Ja, Heb ik dan spanning? Geen idee? Ja of nee? […] Geen idee. Nee? Het zal vast ‘wel’ Ja, is wel. Want als ik daar een draadje aan maak, Doet ie het. dan gaat ie het doen. Heel goed. Laten we eens gaan kijken. Als ik nu de stroomsterkte, die heeft een bepaalde waarde. Er gaat een bepaalde stroom lopen, en als ik nu de spanning groter maak. Wat gebeurt er dan? De spanning groter? De spanning maak ik groter, wat gebeurt er met de stroomsterkte? Ja, eum […] die gaat sneller lopen. Ja, kun je dat laten zien aan de hand van deze applet [Resistance] bijvoorbeeld. Dan zetten we de weerstand op 0 Ja, want als je deze [spanning] omhoog zet Ja, de spanning omhoog Dan komen er meer, als je daar [spanning laag] hebt staan dan heb je heel weinig en komen er ze niet vooruit. En daarzo [spanning midden] gaan ze iets sneller en als ie daar staat [spanning hoog] gaan ze veel sneller en zijn het er heel veel. Ja, dus die rode bolletjes is de… Spanning, eum, stroomsterkte. Inderdaad, de hoeveelheid bolletjes die langskomen, dat is de stroomsterkte. Ja. Stel nou… Hoe zit het met het verbruik in een lampje, als we kijken naar deze applet [Voltage and current]. We hebben spanning. We hebben gezien, hoe groter de spanning, hoe groter de stroomsterkte, maar wat gebeurt er dan met het licht? Dat gaat feller branden. Gaat feller branden, maar wordt hier ook stroom verbruikt in het lampje, of niet? Ja, dat wordt omgezet in licht en warmte. […] Toch? Kun je dat… Maar ik zie hier bolletjes in komen, maar er gaat ook weer stroom uit. Is dat evenveel? Eum, zoals je hier ziet wel. Volgens mij gaat er altijd wel wat verloren naar warmte. Stroom in = stroom uit. Als je nou eens kijkt naar die weerstand. [applet Resitance] Die weerstand zit hier en als ik die iets vergroot, wat gebeurt er dan hier [wijzen op bolletjes] Die wordt kleiner, de stroomsterkte wordt tegengehouden. Ja, maar komt er net zoveel stroom in als uit?


Jeroen Grijsen

40

42 43

L D

44 45

L D

46

L

47

D

48 49 50 51 52 53 54 55

L D L D L D L D

56 57 58 59 60

L D L D L

61

D

62

L

63 64 65 66 67

D L D L D

68 69 70 71

L D L D

72 73

L D

74 75 76 77

L D L D

Nee, het wordt tegengehouden. Ja, nu wordt het een beetje ophopen. Dat klopt. Wat vind jij verbruik? Als er iets wordt verbruikt, wat is dat? Dat komt er allemaal doorheen, maar het duurt iets langer. Ja, maar blijkbaar wordt het dus niet verbruikt. Want ‘verbruikt’ is, je stopt het erin, maar het komt er niet meer uit. Ja, maar hij wordt wel warm. Als je een weerstand heel lang, zoals de constantaandraad, als je daar veel stroom doorheen jaagt, dan wordt die echt warm. Ja, dan wordt hij warm. En als ik het lampje aanzet, in de applet met het lampje, dan krijg je licht. Maar er gaat evenveel stroom in als uit. Hoe kan dat? Hetzelfde als bij de weerstand. Het hoopt een beetje op Energie in is energie uit Ja, dat is waar. De wet van energiebehoud. Ja, dat klopt. Wat draagt dan de energie hier? Nou, je moet niet van die moeilijke vragen stellen. Gewoon even in het Nederlands. Nou, we hebben dus… Je zegt er komt energie en er gaat energie uit. Er komt energie in, dat is dan blijkbaar stroom. Er komt licht en warmte uit, maar er komt ook weer stroom uit. Ja En de stroom die er in gaan en de stroom die er uit gaat is hetzelfde. Ja […], wat wil je nou bereiken dan? Nou, wat is dat met die energie? Wat blijkbaar wordt er geen stroom verbruikt, maar er wordt wel energie eum […] Dat wordt omgezet in energie waarschijnlijk. Ja, maar zou bijvoorbeeld zo’n bolletje ook een karretje kunnen zijn met energie? [… …] Die gooit zijn karretje leeg in de lamp, maar gaat dan weer verder. Dus de karretjes gaan allemaal door, maar hij gooit zijn energie… Ja, zou kunnen ja. […] even kijken hoor, ja volgens mij zou dat kunnen. Ja, ik denk ook dat het zo is. Want de stroom, al die karretjes, die blijven gaan. Dat zien we. En dan worden ze hier [batterij] weer geladen. En als je het toch op die karretjes wilt houden Ja, inderdaad. […] Mee eens. Dus hebben we stroomverbruik in een lamp? Ja […] Nee, energieverbruik. Ja. […] De stroom loopt en de stroom kan ook nergens anders heen … De energie wordt eruit gehaald. En de energie wordt er uitgegooid. De stroom gaat vervolgens weer terug, hier wordt ie weer opgeladen en weer verder […] Heel goed. [Wijzen op de applet] Want hier wordt energie vervoerd, hier wordt het er uitgewipt en hier wordt ie weer opgeladen. Stel we hebben een weerstand, dat is ook zo’n leuk ding. [Plaatje van blad 1 (bijlage D) laten zien]. We hebben één weerstand, zo en een bron. 10V. Wat is nou de spanning die over de weerstand staat. Hoe bedoel je dat, wat hier de spanning is. Ja, de spanning over deze punten, dit bolletje voor de weerstand. Dit bolletje na de weerstand. Dat is gelijk. Dus de spanning is de spanning over twee punten. Dus die 10 hier [over weerstand] is die 10 hier [over bron]. Mmm [knikken]. Nou, zou je dat kunnen achterhalen aan de hand van deze applet? [applet Serie en parallel geschakelde weerstanden] Zo, dan hebben we hier een weerstand, voor het gemak 100 maken. 1 weerstand van 100 en de spanning is 10. Hoe kun je nou zien of die 10V hier overheen staat? We hebben een spanningsmeter, een ampèremeter. Kun je dat eens doen. […] Dit zijn gewoon meters die je aan kunt zetten. Moet ik die erin zetten? Ja, dat kun je zelf met de muis doen. En wat wil je weten? Of die … wat jij zegt of dat klopt. […] [klik, klik] Nou inderdaad 10V. Want die zitten op dezelfde… Deze zit met een draad daaraan [weerstand aan + pool], deze zit met een draad daaraan [weerstand aan – pool]. Dus die spanning is gewoon hetzelfde. En als ik nou dezelfde bron heb, 10V en ik zet er een weersstandje bij [blad 2 (bijlage D) laten zien]


Jeroen Grijsen

41

78 79 80 81 82 83

L D L D L D

84 85

L D

86

L

87 88 89 90 91 92 93

D L D L D L D

94 95

L D

96 97 98 99

L D L D

100 101

L D

102 103 104 105 106 107

L D L D L D

108 109 110

L D L

111 112 113 114 115

D L D L D

116 117 118 119

L D L D

120 121

L D

Ja. Wat voor een soort schakeling is dit [...] serie of parallel? Serie Serie, ja, wat gebeurt er nu met de spanning over de weerstanden Blijft gewoon hetzelfde, wet van energiebehoud. We hebben hier een draad, we zagen bij de eerst, deze punt zit hieraanvast [blad 1 (bijlage 1): weerstand aan + pool] en deze punt zit hieraanvast [weerstand aan - pool] en bij deze [blad 2 (bijlage D)] dit punt zit hieraan vast [weerstand 1 aan + pool] en dit punt zit hieraan vast [weerstand 2 aan – pool] en er zit iets tussen. Dus? Dat kun je met deze applet ook bekijken. Kun je eens proberen of je zou kunnen uitvinden of je gelijk hebt? Of die 10 [V over weerstand1] is en die 10 [V over weerstand2] is. Vraag je mij om met een computer te werken… Wat staat er allemaal naast [kijken naar de uitleg naast de applet] Je kunt dat gebruiken, maar je kunt ook gewoon de meters aanzetten Ja, deze aanklikken? Twee weerstanden, he, 6V. We hebben een bron van 12 en er … .. die wordt dus verdeeld… staat 6V over 1 weerstand. 12 delen door 2 is 6. Ja, dus als we twee gelijke weerstanden hebben… […] deelt de spanning zich blijkbaar. Is dat ook bij die [weerstand 2] zo? [klik klik] Ik wil jou daarheen hebben. Ik ben mie goed met computers. Ja, hartstikke goed. Inderdaad de spanning deelt zich. Als we twee weerstanden hebben die gelijk zijn, deelt de spanning zich. En hoe zit dat nou met de stroomsterkte? […] die blijft gelijk. En waarom? [lachen] geen idee… Wat was dat ook al weer stroomsterkte? Weten we dat nog? Dat waren die rooie bolletjes, he? Ja, dat heb je net allemaal verteld. Ja, maar kun je… zou je die rode bolletjes… zou je ook zoiets hiervan kunnen bedenken? Zou je die rode bolletjes applet hierop kunnen toepassen? Ja vooral voor deze kant of voor die kant. [linker of rechter weerstand] Wat je wilt, maakt niet zoveel uit. Ja… Dus deze he, [applet Resistance]. Weer met alle bolletjes daarzo Stel we hebben twee weerstanden, we gaan nog even terug naar die Resistance. Dus we hebben twee keer een vernauwing. Dat is logisch. Wat zou er dan gebeuren met de stoom? Nou als er hier al eentje zit [vernauwing] en daar wordt tegengehouden. En dat zit er hier bijvoorbeeld nog een Ja. Dan wordt het dus twee keer opgehouden en dan komt het hier dus heeeel langzaam uit. Ja, maar dan. Ja, maar dan hier heeel veel [ophoping voor eerste weerstand] Ja, het gaat net zo snel he. Op een gegeven moment kan het gewoon niet harder. Dus alles wat hier [door vernauwing] in komt gaat er ook weer uit. Dus zou het … Alles wat door de weerstand heen gaat, komt er ook weer uit. Dat hadden we net gezien, he? Ja Dus voor de volgende telt dat ook. Nu niet… Nu zit ie inderdaad even vast. [applet was vastgelopen en alle bolletjes hadden zich opgehoopt] Hihihi Daar heb je wel gelijk in. Als je hem even reset.


Jeroen Grijsen

42

122 121 123 124

L D L D

125 126 127 128

L D L D

129 130 131 132 133

L D L D L

134

D

135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146

L D L D L D L D L D L D

147 148 149 150 151 152 153

L D L D L D L

154 155 156 157 158 159 160

D L D L D L D

Wijsneus. Dan doet ie het wel weer. Hoe zou het hier met de stroomsterkte zijn. Daar loopt het gewoon langzamer. Ja, denk het ook. Maar heb ik hier [blad 2 (bijlage D): voor weerstand1] net zoveel als hier [tussen weerstanden] als hier [weerstand 2]? […] eum, even kijken. Hier zit 10 of 12 en hier dan 6 en 6. Nee, hier staat 6 V over, dat is spanning, maar de stroomsterkte? Jaja, die blijft gelijk. Ja denk het ook, want hij kan zich nergens splitsen. Want als ik duw, als ik die bolletjes duw, dan kunnen ze niet anders dan gewoon hier volgen. Door de weerstand, nog door een weerstand, vooruit. Het kan niet anders. Dus in een serieschakeling, deelt de spanning zich en blijft de stroomsterkte gelijk. Als ik nu de weerstanden verander? Als ik nou twee verschillende weerstanden neem. De eerste bijvoorbeeld maak ik groter. Wat zou er dan gebeuren? Eerst met de stroomsterkte Die blijft gelijk… Ik denk het ook, en waarom? Nou als je zegt met die bolletjes, die zijn niet eum […] te breken Nee. Die druk je er gewoon door. Maar wat gebeurt er nu met de spanning? Die wordt verdeeld over de twee weerstanden. Als je een grotere weerstand heb, […] heb je een kleinere spanning. Volgens mij. Volgens mij heeft Schrijfer mij zoiets verteld. Kunnen we eens kijken? We kunnen nu een van deze twee weerstanden groter maken [applet Serie en parallel geschakelde weerstanden] Probeer maar eens. Hoe bedoel je, een weerstand groter maken? Je kunt hier een andere waarde ingeven. Dus probeer hiermee te achterhalen of het … [klik klik] Oooh wat goed. Dus wat gebeurt er nu? Dat andere ding wordt ook groter. Ja dus de weerstand wordt groter, en de … Spanning Wordt groter. En hoe zat het nou bij die andere weerstand, die kleinere weerstand, zei je? Die wordt kleiner, want de spanning blijft op zich gelijk, toch? [klik, klik] Ja dat klopt. Want uiteindelijk hebben deze twee punten [over twee weerstanden]… Samen twaalf. Heel goed. Volgens mij ben ik nu door mijn dingen heen. Heb je nog vragen zelf? Over elektriciteit, over de vragen die je tot nu toe gezien hebt, op die blaadjes, waarvan je denk… na, wat doe je hier, wat gebeurt hier. […] nee. Alles duidelijk. Hihihi, nou geen idee, ik heb nog niet zo goed naar het blaadje gekeken. Maar je heb ze wel ingevuld. Ja, Judith had hem ook ingevuld. Ok. Ik dacht, ik ga nu niet meer met wat anders beginnen. Ik ben blij dat ik overga, dan zien we volgend jaar wel weer verder. Beetje onnuttig om dan nog les te gaan geven. Nou, dat komt volgend jaar allemaal weer terug. Maar dan begint ie daar volgend jaar gewoon weer opnieuw mee. Ja, maar hij gaat er wel snel doorheen. Ja, en? Dat doet ie nu ook al? Ja, maar wel duidelijk. Oh ja. Wat mij betreft dank je wel.


Jeroen Grijsen

43

E3: Interview Judith Nijverdal, 28 juni 2006, 18 min 45 sec. 1 2 3 4 5 6 7

D L D L D L D

8 9

L D

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

L D L D L D L D L D L D L D L D L D L

29 30 31 32

D L D L

33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

D L D L D L D L D L D L

45 46 47

D L D

Dit gaat dus over elektriciteit Ja Verrassing Mijn doel hiervan is dat ik graag wil weten hoe iemand problemen oplost Ja En hoe je problemen aanpakt en wat je weet van de elektriciteit OK, Ik heb een paar vraagjes, die ik wil vragen. Een van de eerste vragen was: Stel we hebben nu allemaal van die applets gedaan, over spanning en stroomsterkte Ja Wat is nou spanning, wat is nou stroomstroomsterkte en hoe hangen ze samen. Je hebt een paar dingen gezien en is het nog veranderd of ? Nee Wat is het, kun je verklappen wat spanning is. Spanning dat is toch […] Volt, Volt inderdaad en dan hebben we nog stroomsterkte. Ampere Wat is stroomsterkte, heb je een idee. Sterkte van stroom Ja, […] ja inderdaad. En hoe hangen deze met elkaar samen? Ja, zoveel stroomsterkte levert zoveel spanning, eigenlijk andersom. Ja, dus wat was er eerst? Spanning Stel nu ik heb een batterij, he. En er zit geen stroomkring aan. Nee Heb ik dan spanning? Ja, want? Tussen + en – daar zit een verschil tussen Ja, inderdaad en heb ik dan nog stroom? Nee, Nee dan heb ik geen stroom. En als ik nou… Je hebt inderdaad een stroomkring en als we daar nu een lampje op aansluiten, dat hebben we gezien in de applet [openen applet Voltage and Current]. We sluiten er een lampje op aan. Spanning wordt groter, daarmee wordt de stroomsterkte groter, … Feller licht Hoe kan het nou. Wat gebeurt er in de lamp? Daar wordt de stroom omgezet, spanning omgezet in s… licht. Maar we hebben hier inderdaad nu in dit geval 6.2V, stel je voor we maken er 8 van of zo. We hebben nu 8 Volt en dan zeg jij de spanning wordt omgezet in energie en licht. Ja, en warmte. Maar staat hier ook nog spanning over? Ja Over dit lampje, dus over het lampje… Gaat toch door die draden heen. Spanning of stroom? Stroom En hebben we stroomverbruik hier? In de lamp? Nee Want? Kun je dat zien aan de applet? Er komt evenveel uit als erin gaat. Ja. Dus er gaat stroom in, de spanning die hier staat [over bron] staat ook hier [over lampje]. En toch heb ik licht? Ja Hoe kan dat nou? Geen flauw idee…


Jeroen Grijsen

44

48 49 50 51 52 53

L D L D L D

54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

L D L D L D L D L D L D L D L D L D

72 73

L D

74 75 76 77 78 79

L D L D L D

80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95

L D L D L D L D L D L D L D L D

96 97

L D

Geen idee? Nee Kun je dat hier zien? Nee Nee je kunt dat niet zien Zou dat iets… Licht is een vorm van energie, zei je al. We hebben warmte. Waar komt dat vandaan? Weet ik niet… Geen idee, komt dat… het enige dat de lamp inloopt is stroom. Ja Dus het zal wel iets met stroom te maken hebben. Ja Dus blijkbaar komt het licht uit de stroom… Ja …er wordt geen stroom verbruikt, d’r komt licht uit stroom. Ja? Hoe zou dat kunnen? Geen idee! Zou je een verklaring kunnen geven? Nee. Zou je iets kunnen bedenken? Nee. En als je nou… We zeggen heel vaak een batterij is een energiebron, he? Ja Als nou de stroom ,1 zo’n bolletje is [uit de applet], als dat nou een karretje zou zijn. Zou je het dan kunnen verklaren? Nee Dus er gaat een karretje, die wordt volgeladen met energie, loopt hier, loopt hier [stroomafwaards richting lamp] er gebeurt helemaal niets. Gaat door de lamp en dan? [……] Wordt het karretje leeg gegegooid? Nee. Niet? Komt toch weer vol langs. Kan het zo zijn, dat deze karretjes vol binnen. Maar kan het zijn dat als je ze leeggegooid hebt dat die er leeg weer uitkomt? Want we hebben karretjes, die zie je hier lopen [rode deeltjes in applet Current and Voltage] Kan wel, maar waarvoor zijn die plusjes dan niet anders? Ja, dat is niet zo netjes van deze applet. Daar kun je niet zien wat er gebeurt. Nee Maar zou dat kunnen? Zou kunnen. Want we hadden gezien stroom blijft behouden, en toch hebben we licht. Ja. Ja en in een batterij, wat zou er in een batterij gebeuren? Hoe bedoel je? Stel we hebben die karretjes, wat gebeurt er in die batterij? Gaan volle weg en komen lege terug. Ja, dus in de batterij zelf Spanning verandert Ja en als we dan naar de energie in de karretjes kijken? […] Dus de karretjes worden weer… Gevuld. Ja, dus er blijven dingen stromen, maar de energie die zal, die zit in de stroom, die loopt rond en die geeft .. het karretje loopt rond gooit zijn energie eruit, en gaat verder. Ja. Maar, dat is dus een beetje verradelijk. Want heel veel lampen en zo staat: het stroomverbruik is, zo en zo veel, maar dat is heel gek. Dat klopt eigenlijk niet. Kun je vertellen waarom niet? […] Waarom de term stroomverbruik bij een lamp een beetje gek is? Stroomverbruik bij alles is een


Jeroen Grijsen

45

98 99 100 101

L D L D

102 103 104 105 106 107 108 109 110 111

L D L D L D L D L D

112 113

L D

114 115 116 117

L D L D

118 119 120 121 122 121 123 124 125 126 127 128 129 130


131 132

L D

133 134 135 136 137

L D L D L

138 139

D L

140

D

beetje gek. Omdat dezelfde hoeveelheid stroom er weer uitgaat. Ja inderdaad. De stroom wordt hier niet verbruikt, maar […] wat wel? De spanning. En als we weer naar die karretjes kijken, we hadden gezien. Er komt energie uit de lamp en de stroom is niets anders dan een energietransporteur. Er wordt inderdaad geen stroom verbruikt, dat klopt. […] En stel we hebben nou een weerstand. 1 weerstand en 1 bron. Wat staat hier nu over de bron? Ligt eraan hoe groot de weerstand is. Ja, dit is 10 V, en wat staat hier over de weerstand? 10 10, en als die weerstand heel groot is? Nog 10 Nog steeds 10, waarom? Omdat die Voltmeter parallel is geschakeld. Nou… Omdat er niets verloren gaat. Inderdaad. Dit punt [op batterij] en dit punt [aan weerstand] zitten aan hetzelfde draadje en dat draadje doet eigenlijk niks he. En dit is het zelfde, de bovenste punt van de bron zit eigenlijk direct aan de bovenste punt van de weerstand. Ja Dus hierover staat het zelfde als hierover. Dat klopt. Stel we planten er nog een weerstandje bij. Dan hebben we deze manier [blad 2 (bijlage D) laten zien]. Hoe heet deze schakeling? Parallel [.] Serie Serie, ja en wat staat parallel? Deze staan parallel. Die, ja, inderdaad, want de voltmeter staat altijd parallel, he. Want we willen over twee punten meten. Hoe zou hier de stroomsterkte gaan. Stel we hebben een stroomsterkte van 3 Ampere. Ja Wat zou die dan hier zijn? [Tussen bron en weerstand 1] 3 En hier [tussen beide weerstanden in] 3 Ja, waarom Hij verandert niet Waarom niet? [……] één voor één gaan ze langs Ja, kun je dat hier laten zien, aan de hand van deze applet? [Resistance] Of niet? Hoe bedoel je dat? Nou, kun je aan de hand van dit Boven gaat evenveel als onderin Ja, want hierzo [net voor de weerstand] gaan er netzoveel in, als dat er hier uit komen [na de weerstand] Ja Dat klopt, dus het kan inderdaad niet anders, dus in een serie hebben we altijd dezelfde stroomsterkte. En hoe zit het nou met de spanning? Is ook 10 Over welke punten? Deze, over de eerste weerstand staat 10 Ja En over deze [weerstand 2] Nou, we hebben hier nog een andere applet [Serie en parallel geschakelde weerstanden]. Waarin we één weerstand hebben en een bron. Als ik nou de spanning meet, dan is inderdaad hetzelfde. als wat jij zei. Kun je nu aan de hand van dit ding, want je kunt hier ook serieschakeling van maken, ook kijken of dit 10 en dit 10 is? Kun je dat doen? Hoe bedoel je? Probeer met je muis een serieschakeling te maken, dat kun je doen door hier op te klikken en dan te meten over de weerstand. Wat moet je meten?


Jeroen Grijsen

46

141 142 143 144 145

L D L D L

146 147 148 149 150 151

D L D L D L

152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164

D L D L D L D L D L D L D

165 166 167

L D L

168

D

169 170

L D

171 172

L D

173 174 175 176

L D L D

177 178 179 180

L D L D

181

L

181 182 183

D L D

De spanning bijvoorbeeld. We willen meten…. [klik klik] He, 6 V [……], we hebben een bron van 12. Net was het nog tien. Ok, maar nu is ie 12 [zoals ingesteld in de applet], en hier hebben we 6 [over de 1e weerstand]. Wat zou dan hier over staan [2e weerstand]? Ook 6. Ook 6, dat kun je meten. [klik, klik] Ja en waarom is dat? Omdat de weerstanden even groot zijn. De weerstanden zijn even groot, net als in dit geval [blad 2 (bijlage D)]. En wat staat er nou over deze[1e weerstand]? Van hier naar hier? 6 Dus dit is 6 en dit is 6 [over weerstand 2] en wat staat nu hier over [over weerstand 1 en 2]? Dat is toch hetzelfde, of niet? We hadden gezien, hier… Hier is het 12 [voor weerstand 1] daar is het 12 [tussen weerstanden in], oh… dat is samen 12. Ja, dat is inderdaad samen 12. Heel goed. En stel nou dat ik de linker weerstand groter maak. Ja Wat gebeurt er dan met de stroomsterkte? Die wordt groter? De stroomsterkte (in Ampere)? Eum, […] nee Laten we eens kijken aan de hand van die Resistance, een applet. Hier zien we één vernauwing, één weerstand. Stel nou dat ik er twee heb, ik zet er bijvoorbeeld hier onderin zet ik weer een vernauwing. Wordt het minder. Wordt het inderdaad minder. Inderdaad. Is het dan overal hetzelfde? Of hebben we verschillende stukjes? Is het zo dat het hier anders wordt dan hier, dan daar? [… …] Ja, als verschillende weerstanden is, dan wel. Ja dan worden de rode bolletjes worden dan minder? Die gaan minder stromen, maar gaan er dan… Zou het dan betekenen dat ik hier… Als ik hier zo een poortje heb, dan komen er net zoveel langs als hier, he? Want als ik hier [voor weerstand] sta, staan ze bijna stil. Als ik nou een volgend poortje maak, hier [na de weerstand]. Komen er dan net zoveel langs als hierboven? Denk het wel. Denk het ook, want ze kunnen nergens anders heen. Als ik ga duwen, dan kunnen die bolletjes niet anders dan door de weerstand. Nee Wat gebeurt er met de spanning dan? Even terug naar de Serie en parallel. Ik maak de linker [weerstand] groter, wat gebeurt er dan met de spanning? Die wordt groter. Groter, eens kijken of dat zo is. [klik, klik] Nu kun je meten wat er gebeurt […] De spanning wordt inderdaad groter, wat gebeurt er met de spanning over de rechter weerstand? Blijft het zelfde? Blijft hetzelfde, OK [klik, klik, meten in de applet] wordt minder. Wordt minder, dus de linker wordt groter, dus de spanning wordt groter. De rechter blijft hetzelfde en de spanning wordt minder […] Die moet toch gelijk blijven? Want daartussen [1 punt, tussen twee weerstanden in] is het 12 en waarom is het daar ineens 5? Is het daartussen 12 of is het, kan het ook zijn dat het hier [over beide weerstand] altijd 12 is? Is toch op elk punt hetzelfde? Nee, de stroomsterkte wel, dat klopt, die bolletjes lopen, dat is overal het zelfde. Maar de spanning, dat is dus wat hier over de bron staat, die wordt hier groter en hier kleiner. En als we


Jeroen Grijsen

47

184 185 186 187 188 189

L D L D L D

190 191

L D

192 193 194 195

L D L D

196 197 198 199

L D L D

die nou bij elkaar optellen? Dus ik tel die [over weerstand 1] op bij die [over weerstand 2]. Dat is 12 Dat wordt weer 12. Wat kun je daar uit concluderen? […] Dat is weerstand 1 plus weerstand 2 samen Ja Samen 12 is. Dus uiteindelijk moet tussen deze twee punten, het punt helemaal links en helemaal rechts [over beide weerstanden] daartussen, daaroverheen staat 12. Die wordt netjes verdeeld over die twee. Ik zal nog een andere applet bij pakken.[De wet van Ohm bij een serieschakeling, gebruikt in het lesmateriaal] Want hier hebben we dat ook gezien. Ja Eén weerstand had een bepaalde waarde en als ik er twee naast elkaar deed, zie. Er staat 10 over beide, en de spanning verdeeld zich. Kun je dat ook verklaren? Verklaren waarom een grotere weerstand een grotere… Omdat het er moeilijker langs kan. Ja, dus je hebt meer kracht nodig Ja en daarom gaan ze langs die ander, omdat die makkelijker gaat. Kun je dat nog een keer iets duidelijker maken? Dus omdat de weerstand kleiner is, gaat wat makkelijker? Gaat er makkelijker doorheen. Gaat er makkelijker doorheen [BEL] En nu heb ik les. Ik dank je.


Jeroen Grijsen

48

E4: Interview Martijn Nijverdal, 28 juni 2006, 16 min 20 sec. 1

D

2 3 4 5 6 7

L D L D L D

8 9

L D

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23


24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

L D L D L D L D L D

34 35 36 37

L D L D

38 39 40 41

L D L D

42

L

Het gaat over elektriciteit, ik heb wel een aantal vraagjes die ik zou willen doen. De belangrijkste dingen die gebruikt worden zijn spanning en stroomsterkte. Heb je een idee hoe deze van elkaar afhangen. Stel we hebben een batterij en ik heb daar een lampje aan. Hoe zit het dan met de stroomsterkte en spanning? Wat is het eigenlijk, wat is spanning? Wat is stroomsterkte? Spanning staat er altijd op, is constant. De stroomsterkte ook. En als ik nou de spanning verhoog, wat gebeurt er dan met de stroomsterkte? R=U/I, dus […] ja […] natuurlijk eum, wat wordt verhoogt hier? Ik ga de spanning ga ik opdraaien. Ja Dus die ga ik omhoog schroeven. Dan hebben we ook nog zo’n applet gezien met dat lampje. Daar kon je ook de spanningsbron aanpassen. Ja, dan wordt die ook groter volgens mij ja. Ja, laten we eens kijken [naar de applet Voltage and current]. Jullie hebben hiermee gewerkt, als het goed is. Kun je aan de hand van de applet eens laten zien of jouw idee klopt en praat vooral hardop. Als je iets denkt praat hardop, dan kunnen we dat ook vastleggen. Ja. Zelfde als gisteren dit? Ja OK, [wachten op de applet die niet werkt] Nou je had een bepaald idee over spanning en stroom, kun je dat ook uit deze applet halen? Eum Wat zie je… Als je de spanning opvoert, dan eum… […] dan gaat de lamp branden. Doet de stroom ook nog mee, of niet? Ja die is altijd eum […] die loopt mee ja. Je verhoogt de spanning, wat gebeurt er dan met de stroom? Die wordt ook gewoon groter. Ja en daarmee, dat zeg je al dan wordt de lichtsterkte groter. Ja! En nu zien we dat lampje, we verhogen de stroom en er komt licht. Wat gebeurt er in die lamp. Die lamp daar eum […] gaat stroom door. En eum [..] gaat gloeien. Ja Die zendt energie uit, in de vorm van licht Wat is er dan met energie? Die wordt omgezet, van elektrische energie in licht en warmte. Van elektrische energie, maar wat gebeurt er na het lampje dan? Eum […] Na het lampje gaat de stroom weer terug. De stroom gaat terug. Kijk, wordt er dan stroom verbruikt in het lampje? Eum […] stroom niet, volgens mij, de spanning… Stroom wel, de spanning niet. Maar we hebben nu gezien dat die rode bolletjes… Gaan er evenveel rode bolletjes in als er uit komen? Ja Die rode bolletjes is de stroom. Die wordt niet verbruikt dus… Dus de stroom wordt niet verbruikt, maar wat wordt er wel verbruikt in die lamp? Wat gebeurt daar? Ja energie Energie? Maar als er geen stroom is werkt de lamp niet. Nee En als er wel stroom is, als ik de spanning verhoog, dan is er een grotere stroomsterkte en dan brandt de lamp heel fel. Maar er wordt geen stroom verbruikt. Kan dat? Eum… Geen stroom verbruikt, maar hij brandt wel. Ja, eum [……] Ik heb geen idee.


Jeroen Grijsen

49

43 44 45 46 47 48 49

D L D L D L D

50 51 52 53

L D L D

54 55 56 57 58 59

L D L D L D

60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73


74 75

L D

76 77

L D

78 79

L D

80 81

L D

82 83

L D

84 85 86 87

L D L D

Je zegt zelf al, er wordt energie omgezet. Ja. Kan het zijn dat je de energie niet kunt zien in de rode bolletjes? Die kun je niet zien, nee. Daar zit geen verband tussen. Heb je een idee, zou je eens kunnen verzinnen hoe dat dan zou kunnen? Ja, ik denk R = U*I. Nou niet met formules, maar gewoon even zo hier naar kijken. Wat kunnen we daar mee doen? We voeren de spanning op, dan krijgen we meer stroomsterkte. Er komt dus meer stroom per tijd langs, d’r gaat een lamp feller branden, maar er wordt geen stroom verbruikt. Ik denk dat die elektronen die energie zeg maar […] Ja … in de lamp afgeven. Ja, bijvoorbeeld. Dat is een hele mooie denk ik. Hoe ik het zie is dat een elektron niets anders is dan een karretje. Daar komt een pakketje energie in, die gaat naar de lamp en gooit zijn pakketje energie eraf, maar het karretje gaat gewoon weer verder. Ja Een soort achtbaan. Wordt er dan wel of geen stroom verbruikt? Nee, stroomsterkte blijft gelijk. Maar de energie wordt afgedragen. Ja, denk het ook. Nou, dan hebben we natuurlijk ook nog de weerstanden. Stel ik heb 1 weerstand en 1 spanningsbron [blad 1 (bijlage D)] en wat is de spanning die over die weerstand staat? De spanning die over die weerstand staat? Ja, eum […] die is 10V. Die is 10V, want de bron is 10V. Dat is waar. En waarom? Je hebt geen [..] blijft altijd gelijk. Waarom? Want? Eum, heb ik geleerd. Ok. Waarom, ja […] die bolletjes die bolletjes gaan terug. Blijft altijd gelijk. Maar heeft dat iets met spanning te maken? Die bolletjes was de …? Stroom En dat meten we meestal in …? Volt. Stroom in Volt? Nee in […] Ampere Ja, spanning doen we dus in Volt. En waarom is die bronspanning dan gelijk aan de spanning over de weerstand? Klopt, maar waarom? Goeie vraag… Eum, [……] Ik zou het niet durven te zeggen. Want die draadjes doen eigenlijk helemaal niks. Als ik nu twee hele korte draadjes had, of ik had een batterij die rond is. Ja En ik stop daar een weerstand tussen, dan staat er natuurlijk gewoon die spanning van die batterij staat over die weerstand. Ja. Stel mijn batterij is niet recht maar krom, als een banaan, en ik kan daar precies een weerstand tussen zetten. Ja? Ja Dus tussen het bovenste punt en onderste punt van mijn bron is 10 V. Dan staat daar dus ook precies 10 V overheen. Ja Dus die draadjes doen helemaal niks. Stel ik voeg nog een extra weerstand toe [blad 2 (bijlage D)] en die zijn gelijk. Dus dezelfde bron nog een dezelfde weerstand toe. Wat gebeurt er dan met de spanning? Volgens mij wordt die […] Volgens mij blijft die toch gelijk? Ja, beide 10 Beide 10 V. Kunnen we eens even kijken …


Jeroen Grijsen

50

88 89

L D

90 91

L D

92 93 94 95 96 97

L D L D L D

98 99

L D

100 101 102 103

L D L D

104 105 106 107

L D L D

108 109

L D

110 111

L D

112 113 114 115

L D L D

116

L

117 118 119

D L D

120 121

L D

122 121 123

L D L

Nee, of gedeeld, twee keer vijf. Nou laten we eens even gaan kijken. Hier is nog een andere applet [Serie en parallel geschakelde weerstanden] en misschien kun je aan de hand van deze applet eens proberen te kijken of je dat aan de hand van deze applet eens zou kunnen doen. Zeg wat je ziet, zeg wat je denkt. OK. Kijk, je kunt meten door hier de vinkjes aan te zetten. Dan kun je dat zien. Inderdaad, 12V over de weerstand, als de bron ook 12 V is. Als ik nu reset zeg en dan serieschakeling, kan ik er twee neer zetten. Je kunt nu meten. [klik, klik] 6 [..] gedeeld door 2 Net dacht je spanning wordt gedeeld. Ja Zou die [andere weerstand] dan ook 6 aangeven? De ene weerstand is 6, de bron is 12. Ja, is gelijk [klik,klik] Ja. Inderdaad. En wat gebeurt er nu met de stroomsterkte in die kring? We hadden één weerstand met een bepaalde stroomsterkte, vervolgens hebben twee weerstanden. Wat gebeurt er dan met de stroomsterkte? Eum die blijven gelijk, overal. En als we nog eens teruggaan naar het applet met de weerstand [Resistance]. Die hebben jullie ook gezien, volgens mij. Ja, die hebben we gezien. Hoe wordt hier de weerstand weergegeven? Als de vernauwing. Ja, inderdaad. En als we nu twee weerstanden hebben, we plaatsen nu nog een weerstand, twee van die vernauwingen. Wat gebeurt er dan met de stroomsnelheid, de stroomsterkte van de bolletjes… Oh, ja, langzamer. Want? Want het gaat moeizamer. Ja inderdaad. Dan kunnen we weer even gaan kijken in de vorige serie en parallel [Serie en parallel geschakelde weerstanden].[klik, klik, klik] Want we hadden gezien met één [weerstand] 0.12 A en als ik er nu twee neerzet. [klik] wat zouden we dan verwachten? Wat zou er met de stroomsterkte gebeuren? Eum, kleiner. [klik, klik] klopt inderdaad ook. Want de weerstand wordt twee keer zo groot, dus de stroomsterkte twee keer zo klein. We kunnen dus voorstellen aan de hand van deze applet [Resistance] die we net gezien hebben. Ja, duidelijk. Dat was de stroomsterkte. Maar nu zitten we nog steeds een beetje met die spanning. Want hadden gezien dat de spanning halveert. Maar wat zou er nu gebeuren als ik één van de twee weerstanden groter maak, dus stel die van 100, die linker, maar ik 200. Wat zou er dan met de spanning gebeuren? Eum, die wordt kleiner. Ja? Laten we eens kijken of dat zo is. Hoe kun je dat nou… [klik, klik, klik] 400, ipv 600. Ja, dus de stroomsterkte wordt kleiner, dus wat gebeurt er nu… Je hebt een grotere weerstand. Kun je dat ook nog vertalen in die bolletjes applet [Resistance]? Ja [klik, klik], die wordt dan zeg maar groter, en dan wordt de vernauwing nauwer, zeg maar. En wat gebeurt er met de spanning? De spanning blijft gelijk. Kijken we even in die andere applet [Serie en parallel geschakelde weerstanden]. Mmmm… Nee, toch niet. Dat [niet veranderde weerstand] was nu 4 net was hij 6, nu wordt die kleine 4 en wat zou die grote nu hebben? Heb je een idee? Van 6 naar 8. En waarom? [klik, klik] Ja, 8 en waarom? Je zei meteen dat is 8, klaar. Ja, want samen moet het 12 zijn, denk ik.


Jeroen Grijsen

51

124 125 126

D L D

127 128 129 130

L D L D

131 132 133

L D L

134

D

Ja, want hier overheen [over beide weerstanden] moet het 12 zijn. Ja Want dat zijn die twee punten van de bron, die moet 12 zijn. En inderdaad dit wordt een kleinere vernauwing, dus dan moet je ook harder drukken. En hoe hard je drukt is eigenlijk een beetje de spanning. Volgens mij heb ik nu eigenlijk alles wat ik zou willen weten. Heb jij nog vragen? We hebben nu die testjes gemaakt en daar snap ik helemaal niets van. Nee hoor, geen vragen. Zijn hier nog dingen duidelijker geworden? Wel weer opgefrist ja. Zijn er nog dingen waarvan je zegt: die had ik anders in mijn hoofd, of nou die applet vind ik erg goed Nou, ik de applet op zich wel overzichtelijk. Je kunt goed… En jullie hebben ook een werkblad gemaakt, was dat wat? Ja, ik deed er op zich weinig aan. Maar op zich wat ik er aan deed gaf het op zich wel goed weer. OK, dank je wel, mooi.


Jeroen Grijsen

52

Bijlage F: Resultaten verwerking datasets F1: Antwoorden klassikale begintoets Alle antwoorden van de begintoets zijn hier per vraag verzameld. De scores van 4P en 4L zijn samen verwerkt. Vraag I: Spanning en stroom 1 2 3 4

Licht Goed Goed Goed Goed

Stroom Goed Goed Goed Goed

Spanning Goed Fout Fout Fout

5 6 7

Goed Goed Goed

Goed Fout Fout

? Goed/fout Fout

Mogelijke verklaring Goede antwoord Spanning en stroom komen altijd samen voor Spanning als minstens 1 draad is aangesloten Spanning als er batterij is, stroom als minstens 1 draad aanwezig is. Weet niet wat spanning is. Als batterij, dan stroom. Heeft geen idee wat stroom en spanning is.

Totaal 5 21 3 1

% 15 62 9 3

Score 2 1 1 1

1 2 1

3 6 3

1 0 0

Mogelijke verklaring

Totaal

%

Score

Goede antwoord Energie en stroom worden hetzelfde gezien in twee verschillende contexten Bijna alle stroom stroomt rond. De stroom wordt helemaal verbruikt

5 4

15 12

1 0

11 1

32 3

0 0

Een deel van de stroom wordt gebruikt Een deel van de stroom wordt verbruikt, maar of er wat terugkomt is onbekend Geen idee wat er gebeurt.

11 1

32 3

0 0

1

3

0

Totaal 19 1 1

% 56 3 3

Score 1 0 0

2

6

0

1

3

0

1 1 1 1 1 5

3 3 3 3 3 15

0 0 0 0 0 0

Vraag II: Stroomverbruik in een lamp

Verbruik alle stroom

Verbruik deel stroom

Alle stroom komt terug Waar Waar

1 2

Niet waar Waar

Niet waar Niet waar

3 4

Niet waar Waar

Waar Niet waar

5 6

Niet waar Niet waar

Waar Waar

Waar Niet waar /weet niet Niet waar Weet niet

7

Weet niet

Weet niet

Niet waar

Vraag III: Stroombehoud in een gesloten stroomkring 1 2 3

I2 (A) 2 2 1

I3 (A) 2 6 0.5

I4 (A) 2 10 2

4

2

4

4

5

2

0

0

6 7 8 9 10 11

1 3 1 1.5 1 -

2 4 0.5 1.0 2 -

2 1 0.25 0.5 1 -


Mogelijke verklaring Goede antwoord, stroombehoud In de bron is de stroomsterkte maximaal, De weerstanden verbruiken stroom. Het ligt aan de grootte van de weerstand hoeveel. Door bron grotere stroom, maar alleen R2 verbruikt stroom. De rechter weerstand verbruikt alle stroom, in de bron loopt geen stroom Verdelen van de stroom over twee weerstanden Ondoorgrondelijke logica. Stroomverbruik door weerstanden en bron Stroomverbruik door weerstanden en bron Symmetrie, vanwege schematische weergave. Leerling heeft geen idee

Jeroen Grijsen

53

Vraag IVa: Spanningsverdeling over één lamp

1 2 3 4 5 6 7 8 9

U1-2 (V) 0 6 6 6 6 6 2 6 3

U2-3 (V) 6 4 6 ? 4 4.5 2 3 0

U3-4 (V) 0 3 6 ? 6 4.5 2 3 3

10

6

9

6

11

2

4

2


Totaal

Goede antwoord Onnavolgbare logica Spanningsbehoud ipv stroombehoud Weet niet wat een lamp met de spanning doet. De lamp vermindert de spanning De lamp verbruikt spanning Verdeling van de spanning over alle elementen. De lamp verbruikt spanning Er staat geen spanning over de lamp, de spanning wordt verdeeld over de draadjes. De lamp genereert spanning en over de draden staat gewoon de bronspanning De draden en de lamp delen de spanning onevenredig.

0 1 23 1 1 1 1 3 1

%

Score

9 3

1 0 0 0 0 0 0 0 0

1

3

0

1

3

0


Totaal

%

Score

Goede antwoord Spanningsbehoud ipv stroombehoud Spanning wordt over lampjes verdeeld, maar over draad staat gewoon 6 V. Beide lampjes verbruiken een deel van de spanning Beide lampjes verbruiken een deel van de spanning Spanning wordt verdeeld over zowel de draden als het lampje. Onnavolgbare logica Slechts één lampje gebruikt spanning. De lampjes delen de spanning en over de draad staat hetzelfde als over de laatste lamp. Onnavolgbare logica Spanningsverbruik Ll heeft geen idee wat en of er iets verandert.

3 19 2

9 56 6

1 0 0

1 1 1

3 3 3

0 0 0

1 1 1

3 3 3

0 0 0

1 1 2

3 3 6

0 0 0

3 68 3 3 3

Vraag IVb: Spanningsverdeling in een serieschakeling.

1 2 3

U1-2 (V) 3 6 3

U2-3 (V) 3 6 3

U3-4 (V) 0 6 6

4 5 6

4 4.5 2

2 3 2

2 3 2

7 8 9

0 6 3

0 3 3

3 6 3

10 11 12

0.5 2 ?

5 1 ?

6 0 ?


Jeroen Grijsen

54

F2: Antwoorden klassikale eindtoets Alle antwoorden van de eindtoets zijn hier per vraag verzameld. De scores van 4P en 4L zijn samen verwerkt. Vraag IV: Spanning en stroom Licht Stroom Spanning 1 Goed Goed Goed 2 Goed Goed Fout 3 Goed Goed Fout

Totaal 0 4 1

% 0 12 3

Score 2 1 1

2 2 1

6 6 3

1 0 0

6 9

18 26

0 1

3 2 1 3

9 6 3 9

1 0 0 0


Totaal

%

Score

Goede antwoord Energie en stroom worden hetzelfde gezien in twee verschillende contexten Een deel van de stroom wordt verbruikt De stroom wordt helemaal verbruikt

9 4

26 12

1 0

8 7

24 21

0 0

Een deel van de stroom wordt gebruikt Een deel van de stroom wordt verbruikt, maar of er wat terugkomt is onbekend

3 2

9 6

0 0

1

3

0


Totaal

%

Score

Goede antwoord, stroombehoud Tussen de bronnen loopt geen stroom en L1 verbruikt stroom. Tussen L1 en L2 wordt de stroomsterkte minder Stroomverbruik in de lampjes Stroomverbruik vanaf beide polen van de bron. Onnavolgbare redenering. Stroomverbruik. Stroombehoud en geen stroom tussen de bronnen. Geen idee wat er gebeurt.

20 1 2 2 1 3 1 1 3

59 3 6 6 3 9 3 3 9

1 0 0 0 0 0 0 0 0

4 5 6

Goed Goed Goed

Goed Fout Fout

? fout Fout

7 8

Goed Goed

Fout Goed

Fout Fout

9 10 11 12

Goed Fout Fout ?

Goed Fout ? ?

Fout Fout ? ?

Mogelijke verklaring Goede antwoord Spanning en stroom komen altijd samen voor Alleen spanning over batterij, nooit spanning over lampje. Weet niet wat spanning is Als batterij, dan stroom Alleen spanning over lampje als schakelaar open. Er loopt ook stroom door de voltmeter. Heeft geen idee wat stroom en spanning is. Alleen uitslaande V-meter als er over de lamp wordt gemeten in een gesloten stroomkring. Alleen spanning als schakelaar open. Heeft het niet gegrepen Weet het niet Weet het niet

Vraag I: Stroomverbruik in een lamp

Verbruik alle stroom

Verbruik deel stroom

1 2

Niet waar Waar

Niet waar Niet waar

Alle stroom komt terug Waar Waar

3 4

Niet waar Waar

5 6

Niet waar Niet waar

Waar Niet waar /weet niet Waar Waar

Waar Niet waar /weet niet Niet waar Weet niet

7

Niet waar

Niet waar

Niet waar

Vraag III: Stroomsterktes in een gesloten stroomkring

1 2 3 4 5 6 7 8 9

I2 (A) 2 2 1 4 1 8 1 2 ?

I3 (A) 2 1 2 6 2 8 0.5 2 ?

I4 (A) 2 0 2 6 3 4 2 0 ?


Jeroen Grijsen

55

Vraag IIa: Spanningsverdeling over één lamp

1 2 3

U1 (V) 0 12 12

U2 (V) 12 12 6

U3 (V) 0 12 12

4 5 6

12 0 6

5 4 6

7 0 6

7 8

4 6

4 12

4 6

9 10 11 12 13 14

12 12 3 12 12 12

0 12 3 12 6 3

0 6 3 0 6 12

15

?

?

?


Totaal

%

Score

Goede antwoord Spanningsbehoud. Lamp gebruikt spanning, maar over draad staat gewoon bronspanning Spanningsdeling over 1 draad en de weerstand Over de weerstand staat een deel van de bronspanning Omdat deze heel erg lijkt op de starttest hebben ze gewoon meteen maar hetzelfde ingevuld Over alle stukken staat dezelfde spanning De draden delen de spanning, over de weerstand staat de bronspanning Spanningsverbruik door de weerstand Spanningsverbruik door de weerstand De spanning deelt zich over alle delen Spanningsverbruik door de weerstand Spanningsverbruik door de weerstand Over de draden staat bronspanning en de weerstand neemt een deel Geen idee wat er gebeurt.

0 6 3

0 18 9

1 0 0

2 1 11

6 3 32

0 0 0

1 3

3 9

0 0

1 1 1 1 1 1

3 3 3 3 3 3

0 0 0 0 0 0

1

3

0


Totaal

%

Score

Goede antwoord Spanningsbehoud Een deel van de bronspanning staat over alle elementen. Maar het is onnavolgbaar waar de overige spanning zou moeten blijven. De weerstanden delen de spanning en over de draad staat gewoon de bronspanning Leerling heeft precies hetzelfde ingevuld als bij IIa. Omdat deze heel erg lijkt op de starttest hebben ze gewoon meteen maar hetzelfde ingevuld De weerstanden delen een deel van de bronspanning Onnavolgbaar Leerling heeft hetzelfde antwoord als IIa gebruikt Spanningsverbruik Onnavolgbaar Geen idee wat er gebeurt.

0 5 2

0 15 6

1 0 0

3

9

0

1 12

3 35

0 0

1 1 1 1 2 5

3 3 3 3 6 15

0 0 0 0 0 0

Vraag IIb: Spanningsverdeling over twee lampen in serie geschakeld.

1 2 3

U1 (V) 6 12 8

U2 (V) 6 12 8

U3 (V) 0 12 8

4

6

6

12

5 6

6 6

12 6

6 6

7 8 9 10 11 12

2 6 12 12 6 ?

2 0 12 10 12 ?

0 0 6 8 15 ?


Jeroen Grijsen

56

F3: Antwoorden samenvattende vragen van het werkblad # 13 14 15 16 17 18

31 32

Spanning Stroom Relatie stroom en spanning Relatie spanning en lichtsterkte Relatie str. sterkte en lichtsterkte Stroomverbruik

Spanningsverdeling seriesch. Stroomverdeling seriesch

Goed Aantal 2 12 13 14

11% 67% 72% 78%

Fout Aantal 13 3 2 1

72% 17% 11% 5.5%

Niet ingevuld Aantal 3 17% 3 17% 3 17% 3 17%

14

78%

1

5.5%

3

17%

6

33%

9 Waarvan: - 4 deels stroomverbruik - 5 volledig stroomverbruik

50%

3

17%

- 22% - 28%

3

17%

5

28%

3+7

56%

5

28%

4

22%

3+6

50%

F4: Resultaten validatie controlegroep Een samenvatting van de resultaten van de onafhankelijke t-toets. 4P en 4L zijn hier de groepen. Concept Vraag # t Significantiea Verschil spanning en Begin I -3.238 0.003 Stroom Eind IV 0.636 0.529 Verbruiksidee lamp Begin II -0.613 0.544 Eind I 0.946 0.351 Stroombehoud in Begin III 0.636 0.529 stroomkring Eind III -0.399 0.692 Spanningsverdeling over 1 Begin IVab lamp Eind IIab Spanningsverdeling in Begin IVb -1.977 0.057 serieschakeling Eind IIbb a: Tweezijdig significant, b: Kon niet worden berekend, want van zowel 4P als 4L is de standaard deviatie σ = 0


Jeroen Grijsen

57

Bijlage G: Individuele scores G1: Start- en eindtest

4P Addo S Bas v.d.B Chiel K. Daan S. Danny B. Elise T. Farhad K. Gert-Jan H. Judith S.* Mariëlle S. Martijn K.* Marya N. Maurits H.* Michaël K. Mieke K.* Mustafa N. Nick A. Tim S. totaal

Spanning en stroom Voor Na Verschil 1 1 0 1 0 -1 1 1 0 0 1 1 1 0 -1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 -1 1 1 0 1 1 0 1 0 -1 1 1 0 1 0 -1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 15 11 -4

Verbruiksidee lamp Voor Na Verschil 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 2 6 4

Stroombehoud Voor Na Verschil 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 -1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 -1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 11 10 -1

4L Annelies S. Charis A. Jeanet G. Leon t. H Lineke v.d. N. Marinda t. B. Nathalie G. Nick G. Niels B. Niels de J. Paul B. Ronald A. Sanne J. Sanne N. Sharon J. Thijs K. Totaal

1 1 1 2 1 2 1 2 2 1 1 1 1 1 1 2 21

0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 3

0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 8

1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 8

0 0 0 -2 0 -1 -1 -1 -2 -1 0 -1 -1 -1 0 -2 -13

0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 3

0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 1 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 10

0 1 0 -1 0 1 0 0 0 -1 0 0 0 1 1 0 2

* geïnterviewde


Jeroen Grijsen

58

U-verdeling 1 lamp 4P Voor Na Verschil Addo S 0 0 0 Bas v.d.B 0 0 0 Chiel K. 0 0 0 Daan S. 0 0 0 Danny B. 0 0 0 Elise T. 0 0 0 Farhad K. 0 0 0 Gert-Jan H. 0 0 0 Judith S.* 0 0 0 Mariëlle S. 0 0 0 Martijn K.* 0 0 0 Marya N. 0 0 0 Maurits H.* 0 0 0 Michaël K. 0 0 0 Mieke K.* 0 0 0 Mustafa N. 0 0 0 Nick A. 0 0 0 Tim S. 0 0 0 totaal 0 0 0

U-verdeling seriesch. Voor Na Verschil 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Somtotalen Voor Na 3 3 1 1 2 2 1 1 2 1 2 2 1 1 2 3 2 1 1 2 1 3 2 1 2 2 2 0 1 0 1 2 0 1 1 1 28 27

Verschil 0 0 0 0 -1 0 0 1 -1 1 2 -1 0 -2 -1 2 1 0 -1

4L Annelies S. Charis A. Jeanet G. Leon t. H Lineke v.d. N Marinda t. B. Nathalie G. Nick G. Niels B. Niels de J. Paul B. Ronald A. Sanne J. Sanne N. Sharon J. Thijs K. totaal

1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3

2 2 2 3 1 3 2 4 4 2 1 2 2 1 1 3 35

-1 0 -1 -3 0 0 -1 -1 -3 -2 0 0 -1 0 1 -2 -14

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

-1 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -3

1 2 1 0 1 3 1 3 1 0 1 2 1 1 2 1 21

Rel. som tot.^ Voor 0.500 0.167 0.333 0.167 0.333 0.333 0.167 0.333 0.333 0.167 0.333 0.333 0.333 0.167 0.167 0.333 0.000 0.167

* Geïnterviewde ^ Relatieve somtotaal = Somtotaal / maximale score Dit getal is gebruikt in de vergelijking met de somtotalen van het werkblad.


Jeroen Grijsen

59

G2: Starttest en werkblad Het werkblad bevatte niet dezelfde vragen als de begintest. Ook de indeling van de vragen was anders. In onderstaande tabel staat welke vragen zijn vergeleken. De vraag I uit de pretest is vergeleken met de som van de scores van vraag 13 en 14 uit het werkblad, want in de pretest zaten spanning en stroom ook samen in één vraag.

4P Vraag # Addo S Bas v.d.B Chiel K. Daan S. Danny B. Elise T. Farhad K. Gert-Jan H. Judith S.* Mariëlle S. Martijn K.* Marya N. Maurits H.* Michaël K. Mieke K.* Mustafa N. Nick A. Tim S. totaal

Spanning en stroom Test Werk voor blad Verschil I 13+14 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 -1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1` 1 0 -1 1 2 1 1 1 0 0` 1 1 0 0 2 2 1` 13 14 1

4P Vraag Addo S Bas v.d.B Chiel K. Daan S. Danny B. Elise T. Farhad K. Gert-Jan H. Judith S.* Mariëlle S. Martijn K.* Marya N. Maurits H.* Michaël K. Mieke K.* Mustafa N. Nick A. Tim S. totaal

U-verdeling seriesch. Test Werk voor blad Verschil IVb 31 0` 0 1 1 0 0 0 0` 0 1 1 0` 0 0 0 0` 0 0 0 0` 1 1 0` 0 0 0 0 1 1 0` 0` 0 0 0 0` 0` 0 4 4


Verbruiksidee lamp Test Werk voor blad Verschil II 18 1 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1` 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0` 0 0 0 0 0 0 0` 1 6 5

I-verdeling seriesch. Test Werk voor blad Verschil III 32 1` 0 1 1 1 0 -1 1` 1 1 0 1` 0 0 0 1` 1 0 -1 0 1 1 0` 1 0 -1 1 1 0 0` 1` 1 1 0 0` 0` 5 5 0

Relatieve somtotalen^ Test Werk voor blad Verschil 0.500 0.167 0.333 0.167 0.333 0.333 0.167 0.333 0.333 0.167 0.333 0.333 0.333 0.167 0.167 0.333 0.000 0.167 4.667

0.300 0.700 0.500 0.300 0.600 0.600 0.600 0.600 0.600 0.600 0.000 0.100 0.900 0.500 0.000 0.600 0.700 0.000 8.3

-0.200 0.533 0.167 0.133 0.267 0.267 0.433 0.267 0.267 0.533 -0.333 -0.233 0.567 0.333 -0.167 0.267 0.700 -0.167 3.633

* geïnterviewde ` als een vraag van het, werkblad niet is ingevuld dan wordt deze score niet meegeteld ^ Relatieve somtotalen = Somtotalen / max. score

Jeroen Grijsen

60

Applets in havo 4 ter verheldering van misconcepten over elektriciteit

Recommend Documents