Contexten in Nieuwe Scheikunde

inhoudsopgave

Inleiding

Contexten in Nieuwe Scheikunde VOORAF 01 02 03 04

Inleiding Op weg naar een nieuw scheikundeprogramma Vernieuwingen van scheikundeonderwijs in het buitenland Initatieven voor de vernieuwing van bètaonderwijs

ARTIKELEN 05 08 11 14 17 19 22 24 27 28 32 34 36

Contexten in Zelfherstellende materialen Contexten in Ionische vloeistoffen Contexten in Melkzuur Contexten in De Scooter van de 21e eeuw Contexten: “Waarom moet ik dit leren?” 1e brugartikel Contexten in Landbouw: kunstmest en pesticiden Contexten in Smart materials Contexten in Formules Contexten: vakinhoud in nieuwe scheikundemodules, 2e brugartikel Contexten in Blik Contexten in Reddende luiers Contexten in beoordelen, 3e brugartikel Nieuwe Scheikunde op het Pallas Athene

EN VERDER 38 38 39 39 40 40

Evaluatie Nieuwe Scheikunde Tot slot Literatuurverwijzing artikelen Over de redacteuren Auteursregister Register

Dit boek geeft een overzicht van contexten in het scheikundeonderwijs. Het laat zien hoe verschillende modules eruit zien, en wat kenmerkend is voor de activiteiten van leerlingen, docenten en toa’s. Die artikelen zijn eerder verschenen in NVOX. Ze beschrijven concrete voorbeelden van modules en de ervaringen daarmee in de klas. Sommige van die artikelen geven ook een overzicht van een thema dat door de artikelen heen loopt: het gebruik van contexten, de onderwijsvormen die gebruikt worden, en de wijze van beoordeling. Het boek bevat ook enkele artikelen die extra toelichting geven, bijvoorbeeld over activiteiten van Jet-Net, Technasia en Universumscholen en over buitenlandse programma’s die zijn gebaseerd op contexten. De eerste resultaten van een evaluatie zijn opgenomen. De artikelen laten concreet zien wat de diversiteit in het gebruik van contexten in de klas kan betekenen. Er wordt geen alomvattende evaluatie van de effecten gepresenteerd. Ook theoretische beschouwingen over de didactiek van de concept-contextbenadering heeft de redactie niet opgenomen. Dergelijke artikelen passen niet in de opzet van deze bundel, en zijn beschikbaar in tijdschriften en via internet. De redactie is van plan door te gaan met het beschrijven van concrete voorbeelden van modules en beschouwingen over de achtergronden daarvan in NVOX. Suggesties daarvoor zijn welkom, evenals reacties op gepubliceerde artikelen. De redactie bedankt de redactie van NVOX, de NVON en sponsors hartelijk voor hun steun en stimulans om deze uitgave mogelijk te maken. Sponsors zijn de sectie Chemiedidactiek van het Freudenthal Instituut voor Didactiek van Wiskunde en Natuurwetenschap van de Universiteit Utrecht en de Vereniging van de Nederlandse Chemische Industrie, VNCI. De artikelen in dit boek sluiten aan op de wensen van de Regiegroep Chemie om scheikundelessen beter te plaatsen in de context van de toepassingen en maatschappelijke waarde van chemie. Daarmee dragen ze ook bij aan een beter imago van het vak en de industrie zoals beoogd met het speerpunt van de sector Chemie is Overal. Wij wensen u veel genoegen bij het gebruik van dit boek. De redactie: Jan de Gruijter, Joke van der Aalsvoort, Albert Pilot, Lisette van Rens en Martin Vos

Contexten in Nieuwe Scheikunde

1

Op weg naar een nieuw scheikundeprogramma ■

2

Emiel de Kleijn, projectleider Nieuwe Scheikunde

Sinds 2002 hebben achtereenvolgens de Verkenningscommissie Scheikunde, de commissie Vernieuwing Scheikunde en de stuurgroep Nieuwe Scheikunde samen met vele betrokkenen van verschillende achtergrond, het huidige scheikundeonderwijs onderzocht. Op basis daarvan zijn concrete plannen ontwikkeld voor een vernieuwd, vernieuwend en continu vernieuwbaar programma voor havo en vwo. Er wordt een programma ontwikkeld: • dat voor alle leerlingen bijdraagt aan ‘scientific literacy’ die past bij de ontwikkeling van scheikunde in de komende decennia; • dat leerlingen inzicht geeft in de maatschappelijke relevantie van het vak scheikunde en het verband leert leggen tussen de leerstof in de klas en de toepassingsmogelijkheden in de wereld om hen heen; • waarmee leerlingen de concepten die ze geleerd hebben kunnen herkennen en toepassen in nieuwe situaties; • dat bijdraagt aan een grotere instroom in de bètaprofielen in het voortgezet onderwijs en een toename van de uitstroom naar een bèta(technische)opleiding in het hoger onderwijs. Om dit te realiseren is gekozen voor een ‘bottom-up’ aanpak met docenten en toa’s uit het veld, die de vertaalslag maken van (examen)programma naar kennisontwikkeling en begripsvorming bij leerlingen. Alle activiteiten bij de Nieuwe Scheikunde zijn er op gericht om docenten en toa’s meer dan in de oude situatie eigenaar te maken van hun lesprogramma. Docenten van verschillende scholen hebben in samenwerking met vakexperts, lerarenopleiders en (vak)didactici in zogenoemde moduleteams, voorbeeldlesmateriaal ontwikkeld waarin wordt uitgegaan van een context-conceptbenadering. Dit materiaal wordt getest en gebruikt in verschillende scholen en dient als bron van inspiratie voor vernieuwing. In eerste instantie is voorbeeldlesmateriaal voor de derde klas gemaakt, maar gaandeweg zijn er ook veel modules voor de bovenbouw


ontwikkeld. De moduleteams worden ondersteund door de expertgroep ‘Coaches‘ die criteria aangeeft voor succesvolle modules. Daarnaast ontwikkelt deze expertgroep verschillende leerlijnen voor een compleet curriculum. Docenten kunnen een keuze maken uit een van deze leerlijnen, maar hebben ook de mogelijkheid een eigen leerlijn te ontwerpen. Dat kan door een keuze te maken uit de beschikbare modules en deze aan te passen aan de wensen en mogelijkheden van de school, de leerlingen en niet te vergeten henzelf. De vernieuwing in het scheikundeonderwijs staat niet op zichzelf, maar wordt afgestemd op de ontwikkeling van de andere bètavakken in de bovenbouw van de tweede fase. Ook in Engeland en Duitsland vinden vergelijkbare ontwikkelingen plaats in het scheikundeonderwijs. In het schooljaar ‘07-’08 zijn 12 havo- en 8 vwo-scholen gestart met het examenexperiment Nieuwe Scheikunde. Deze scholen werken uitsluitend met modules en toetsen of het ontwikkelde lesmateriaal onderwijsbaar, haalbaar (binnen de beschikbare tijd c.q. studielast én leerbaar voor leerlingen) en toetsbaar is. Uit de eerste evaluatiegegevens van het examenexperiment blijkt dat leerlingen over het algemeen actiever bij het leerproces betrokken zijn en dat ze de (maat-

schappelijk) relevantie van wat ze leren in de scheikundeles beter onderkennen. De docenten en toa’s geven aan dat ze, door allerlei omstandigheden, vooral in het begin hard moesten werken, maar dat ze met veel meer plezier en enthousiasme naar hun werk gaan. (De complete interim-rapportage is te downloaden van www.nieuwescheikunde.nl). Er zijn veel docenten, toa’s, lerarenopleiders, onderzoekers en vakmensen uit de industrie actief betrokken (geweest) bij het ontwikkelen en testen van nieuw lesmateriaal. Ongeveer de helft van alle h/vscholen heeft hier in meer of mindere mate aan meegewerkt. Dankzij de inzet van velen zijn we al een eind op de goede weg. Het project heeft veel positieve energie en enthousiasme bij leerlingen, docenten en toa’s losgemaakt. In het najaar van 2010 levert de stuurgroep haar advies op aan het ministerie van OCW. In dit advies wordt de ontwikkeling geëvalueerd en worden voorstellen gedaan voor een landelijk in te voeren (ver)nieuw(end) scheikundeprogramma. De verwachting is dat met ingang van het schooljaar ‘12-’13 de vernieuwde bèta-examenprogramma’s gefaseerd landelijk ingevoerd zullen worden. Voor meer informatie: www.nieuwescheikunde.nl en www.examenexperiment.nl

De module Groente in een flesje op een school in Zeeland “Vandaag is de grote dag. Jullie maken twee flesjes van 300 ml fruit/groentesap”. De docent scheikunde, blozend gezicht, levendige ogen en bijna helemaal wit haar, zegt nog twee zinnen over de organisatie voor over drie weken: het smaakpanel. Zorg ervoor dat je tijdig van tevoren de leden voor het panel hebt benaderd én goed geïnformeerd. De leerlingen van klas G3 knikken en gaan direct aan de slag met alle spullen die ze van thuis hebben meegenomen. Op een labtafel liggen bananen, appels, kiwi’s maar ook komkommers en een pak nog bevroren spinazie. De aardappelschilmesjes worden al snel gebruikt en de tupperware kommetjes zijn al snel gevuld met fijngesneden stukjes fruit. “Zouden jullie geen jas aandoen?” De stevige stem van de docent overstemt het rumoer van de klas. De leerlingen waren al zo actief dat ze er niet aan dachten om een labjas aan te trekken. Een ander groepje heeft naast broccoli, peren, citroenen, kiwi’s en prei ook een blender van thuis meegenomen. “Zo snel heb ik m’n leerlingen nog nooit aan het practicum gekregen, vertrouwt de docent me toe”. Zijn ogen glimmen. “Ik ben te oud om nog met de ontwikkeling van nieuwe modules mee te werken”, zegt hij, “maar ik wil het wel graag uitproberen”. Bron: NVOX, mei 2006

CONTEXTEN IN NIEUWE SCHEIKUNDE

De vernieuwing van scheikundeonderwijs in het buitenland

In Duitsland is het programma Chemie im Kontext (ChiK) ontwikkeld, dat voor de Nederlandse ontwikkelaars en docenten een belangrijke bron van informatie en ervaringen is. ChiK heeft een opzet waarbij leerlingen een aansprekend probleem krijgen, daarbij vragen voor verkenning stellen en experimenten uitvoeren. Op basis van de verkregen resultaten interpreteren ze de theorie en de verkregen kennis tot een samenhangend geheel, dat weer uitgangspunt is voor verdere onderwerpen. Interesse van leerlingen, opbouw rond kernbegrippen en diversiteit in onderwerpen zijn kenmerkend. De variatie in uitwerking is groot, mede omdat het

programma en de exameneisen per Bundesland geregeld worden. Aanzienlijke inbreng van docenten is een uitgangspunt bij de uitwerking van ChiK. Meer informatie is beschikbaar via www.ChiK.de . In Engeland is het Salters-programma een aansprekend voorbeeld van een op contexten gebaseerd scheikunde programma. Met name Salters Advanced Chemistry is bekend geworden en na een ontwikkeling tussen 1983 en 1992 vervolgens in veel landen aangepast en overgenomen. Uitgangspunten zijn zowel het wekken van interesse van leerlingen via aansprekende contexten als een gedegen behandeling van begrippen en theorieën. Dit binnen de exameneisen die door de overheid aan de verschillende Engelse programma’s worden gesteld. Er zijn drie soorten materi-

HEIN JAN SCHOOREL

In Nederland wordt scheikundeonderwijs gegeven, maar ook in andere landen. En net als in Nederland zijn ook andere landen bezig hun scheikundeonderwijs te vernieuwen. Ook daarbij gaat het om vernieuwing van de vakinhoud: nieuwe onderwerpen en thema’s, zoals nieuwe materialen, nieuwe structuren op nanoniveau, geneesmiddelen, voeding, groene chemie. Ook worden nieuwe onderwijsvormen ingevoerd, zoals het gebruik van simulaties en animaties, feedback geven door leerlingen onderling, en onderzoeksen ontwerpprojecten. Tenslotte wordt ook in andere landen een nieuwe visie ontwikkeld op doelen en functies van het scheikundeonderwijs: meer gericht op relevantie voor leerlingen die geen scheikunde of verwante vervolgstudie kiezen, meer aansluiting bij maatschappelijke ontwikkelingen in leefwereld en toekomstige beroepen. Enkele voorbeelden van die ontwikkelingen beschrijven we kort, met daarbij een verwijzing naar websites voor meer informatie en materialen. Op het didactisch onderzoek naar de effecten en werkwijzen gaan we niet in. Daarover is meer informatie te vinden in de onderzoeksliteratuur die tegenwoordig via Google Scholar en andere bronnen toegankelijk is.

aal: het boek Storylines dat contexten schetst, het boek Chemical Ideas, dat de theorie presenteert, en het materiaal dat de Activities Folder wordt genoemd en de opdrachten voor activiteiten omvat. Ook bij de ontwikkeling van dit programma hebben teams van docenten een belangrijke bijdrage geleverd. Meer informatie is te vinden op de website: www.york.ac.uk/org/seg/ salters/chemistry . Tenslotte de USA: daarin is met steun van de Amerikaanse Vereniging van Chemici (ACS) een tweetal programma’s ontwikkeld waarin contexten een belangrijk uitgangspunt vormen. Chemistry in the Community (ChemCom) is een programma voor de ‘high school’ dat al omstreeks 1988 is ontwikkeld met contexten als uitgangspunt. Voor de bachelorprogramma’s in het hoger onderwijs is omstreeks 1992 Chemistry in Context gemaakt met contexten en thema’s als uitgangspunt. Steeds weer worden edities geactualiseerd door nieuwe thema’s te kiezen en uit te werken, waarbij ook nieuwe vakinhoud wordt opgenomen (terwijl oude thema’s dan vervallen). Meer informatie is te vinden via de website http://www.mhhe.com/ physsci/chemistry/cic/ss/ index.mhtml .


3

Initiatieven voor de vernieuwing van bètaonderwijs Er zijn de laatste jaren meerdere initiatieven voor de vernieuwing van bètaonderwijs. We noemen Jet-Net, Universum, Technasium en C3. In 2009 hebben Jet-Net, Universum en Technasium besloten hun krachten te bundelen in de BètaCoöperatie VO, zie het manifest Samen Sterk: www.platformbetatechniek.nl/samensterk.

4

Jet-Net, Jongeren en Technologie Netwerk Nederland, is een samenwerking tussen bedrijven, onderwijs en overheid. Doel is havo/vwo-leerlingen een reëel beeld te geven van bèta en technologie en ze te interesseren voor een bètatechnische vervolgopleiding. 160 scholen en 35 bedrijven werken in JetNet met elkaar samen en het netwerk groeit nog steeds. Andere activiteiten zijn bijvoorbeeld initiatieven om meisjes voor bètavakken te interesseren, zoals MovaresGirlsday, een cursus fotoshoppen en spaghettibruggen bouwen (wie bouwt de hoogste brug?). Er is een wedstrijd wie de beste film over een bètaberoep op YouTube weet te zetten. Verder werkt Jet-Net samen met musea. Een manifestatie rond onderwijs, innovatie en arbeidsmarkt in de techniek, Techtop, vond in 2009 plaats in Maastricht. Er is een mogelijkheid voor scholen subsidie aan te vragen om in samenwerking met bedrijven leerlingen te stimuleren zich ondernemender op te stellen. www.jet-net.nl

Universumscholen zijn scholen die willen bijdragen aan de vernieuwing van het bèta- en techniekonderwijs. 181 scholen en 95 volgscholen werken aan het Universumprogramma mee. Daartoe maken ze afspraken over onderwijsvernieuwing, onderwijs anders organiseren, over profiel- en studiekeuzebegeleiding, over praktijk- en beroepsoriëntatie


en over verduurzaming van bèta. Universumscholen doen mee in allerlei netwerken, waarbij gestimuleerd wordt dat meer meisjes voor bèta kiezen, er subsidie wordt verstrekt voor scholen die met initiatieven komen om het bètaonderwijs te verbeteren en de samenwerking met bedrijven te verbeteren. Universumscholen wisselen ervaringen met elkaar uit en stimuleren zo elkaar om de belangstelling van leerlingen voor bèta- en techniekvakken te vergroten. Jet-Net en Universum gaan samenwerken. Dit houdt in dat iedere universumschool voor zover dat nog niet is gebeurd op den duur gekoppeld wordt aan een Jet-Net bedrijf. www.universumprogramma.nl

Een groeiend aantal scholen in Nederland voert een technasium in. In augustus 2009 waren er 41 technasia. Ze werken schooloverstijgend samen in regionale netwerken, onder andere bij de ontwikkeling van nieuw lesmateriaal. Dat kan door alle technasiumscholen gebruikt worden. Om technasium te kunnen worden, doorloopt een school een voorbereidingstraject van een jaar; op het ogenblik doen daar dertien scholen aan mee, verdeeld over twee netwerken. Belangrijk op het technasium is het examenvak Onderzoek en Ontwerpen (O&O). Hierbij werken leerlingen in groepjes aan onderzoeksen ontwerpopdrachten. Een O&O-project is gebaseerd op een actueel vraagstuk van een bedrijf of instelling in de moderne wereld van bèta en techniek. In de onderbouw werken leerlingen per jaar aan vier O&O-projecten. De omvang van een O&O-project is 7 weken, 6 uur per week. In het jaar voor het examen werken leerlingen aan twee grote keuzeprojecten.

In het examenjaar sluiten ze het vak af in het schoolexamen, met de meesterproef. Een deskundige uit het hoger onderwijs is gecommitteerde bij de beoordeling van de meesterproef. www.technasium.nl

C3 promoot de chemie, opleidingen en beroepen in de chemie. Vooral aan jongeren wil C3 laten zien dat de chemie interessant is, de chemische industrie belangrijk is en het werken in de chemische sector aantrekkelijk is. C3 doet dit samen met chemische bedrijven, onderwijsinstellingen en (branche)organisaties. NVON is één van de partners van C3. De komende jaren vergroot C3 de aandacht voor chemie in het onderwijs. C3 hanteert hierbij de ketenaanpak: van projecten in het basisonderwijs tot projecten in het voortgezet onderwijs (van onderbouw tot bovenbouw, van vmbo tot vwo). Binnen deze verschillende projecten ontwikkelt C3 direct bruikbare materialen en organiseert C3 makkelijk inzetbare activiteiten voor de jongeren en hun intermediairs. De verschillende projecten van C3 zijn gerangschikt in drie programma’s: Het project ABC, 123 en chemie maakt deel uit van het programma Expedition Chemistry (basisonderwijs). Het project Piek in de lab- en procestechniek past binnen het programma The Chemical Factory (vmbo). De projecten PROEF! werk en Exact wat je zoekt! behoren tot het programma Feel the Chemistry (voortgezet onderwijs). www.c3.nl


Contexten in Zelfherstellende materialen De docent zegt: “Je hebt een kras op je nieuwe scooter; dat is balen! Maar …. even föhnen en weg kras! Je rijdt net met je bumper tegen een parkeerpaaltje; dat is pech, deuk. Gelukkig is de bumper van geheugenkunststof. Even verwarmen en …. de deuk is eruit! Is dat toekomstmuziek? Nog wel … maar jullie (leerlingen van 3 havo/vwo) zijn er in de klas al mee bezig.” ■

Jan de Gruijter / Fontys Lerarenopleiding Tilburg

Dit artikel is het eerste in een serie met een steeds terugkerende titel ‘Contexten in ….’ De auteurs Lisette van Rens (VU, Amsterdam), Albert Pilot (UU, Utrecht), Martin Vos en Jan de Gruijter (beiden Fontys, Tilburg) willen laten zien wat de besproken lesmodules inhouden, wat voor doel ze hebben, welke begrippen aan de orde komen en wat docenten, toa’s en leerlingen ervan vinden. De artikelen bedoelen bij te dragen tot een beter overzicht van de ontwikkelde modules Nieuwe Scheikunde.

Inhoud In de module zelfherstellende materialen krijgen leerlingen een idee dat ‘zelfherstellend‘ voor het ene materiaal iets anders betekent dan voor het andere. In de introductieles werken leerlingen met maïzena en water. Zo krijgen ze een idee van zelfherstellend materiaal. In de volgende lessen komen de onderwerpen zelfherstellend beton, geheugenmetaal, geheugenkunststof en zelfherstellende verf aan de orde.

begrijpen. Verder doen ze proeven met geheugenmetaal (invloed van warmte en invloed van elektrische stroom) en ze doen een onderzoek naar het geheugen van geheugenmetaal. In de les geheugenkunststof krijgen leerlingen inzicht in de microwereld van kunststoffen, met en zonder cross-links. Ze experimenteren zelfs met echte geheugenkunststof. In de les zelfherstellende verf is de theorie het belangrijkste. Leerlingen krijgen kennis van het verband tussen stijfheid van een polymeer en de temperatuur. Ze leren over eenmalig herstel op één plaats en meervoudig herstel op één plaats. De theorie daarachter is erg interessant, maar zeker niet eenvoudig. De experimenten zijn goed te doen. De activiteiten zijn afwegen, mengen, roeren en verwarmen. Maar waarnemen, concluderen en verklaren zijn moeilijker, omdat de theorie pittig is. In een enkel geval is de beschrijving van de proef summier en moeten leerlingen zelf een volledig voor-

schrift maken of zelf een aanpak bedenken. In alle lessen speelt het heen-en-weerdenken tussen micro- en macrowereld een rol, waardoor de theorie een behoorlijk niveau krijgt.

Opzet van de module De auteurs bieden drie manieren aan waarop de module kan worden doorgewerkt, namelijk volgens 1. een open aanpak; 2. een gesloten aanpak; 3. deels open, deels gesloten. Ad 1. Na twee introductielessen over dilatant en zelfherstellend gedrag van een maïzena/watermengsel kiezen leerlingen op grond van informatie in een PowerPointpresentatie met welk onderwerp (zelfherstellend beton, verf, geheugenmetaal of -kunststof) ze opdrachten en experimenten willen doen. Vier lessen later presenteren ze

Model om de micro-macro overgangen te verduidelijken.

Wat doen de leerlingen? Leerlingen ervaren dat het mengsel maïzena/water zelfherstellende eigenschappen bezit. Ze doen oriënterende experimenten met zand, zout, meel en maïzena en water. Het mengsel maïzena/water vertoont dilatant gedrag. Dat is een heel bijzonder verschijnsel dat in een reogram kan worden weergegeven. In de volgende lessen doen leerlingen proeven met ingekrast beton dat na enige dagen zelfherstellend blijkt te zijn. Ze werken met een model om beton op microniveau te leren


5

Concepten les

macrobegrippen

microbegrippen

introductieles

niet-levend zelfherstellend materiaal viscositeit reologische eigenschappen newtonse vloeistoffen en niet-newtonse vloeistoffen viscosimeter afschuifspanning en -snelheid reogram

dilatant gedrag maïzena en water is zelfherstellend

zelfherstellend beton

cement specie grondstoffen voor beton zelfherstellend beton dichtheid blokschema van de productie van portlandcement

hydratatie zelfherstellend vermogen van beton pakking en raakvlakken

geheugenmetaal

legeringen bruikbaar als geheugenmetaal geheugenmetaal gedrag geheugenmetaal onder invloed van de temperatuur gedrag geheugenmetaal onder invloed van een elektrische stroom

opbouw metalen en legeringen austeniet en martensiet geheugenmetaal

geheugenkunststof

polymeren thermoplast

monomeer en polymeer harde en zachte polymeren cross-link thermoplast

zelfherstellende verf

componenten verf en lak: bindmiddel, oplosmiddel en pigmenten zelfherstellende verf

schematische weergave van herstel glasovergangstemperatuur glas- en vloeitemperatuur eenmalig herstel van verf meervoudig herstel van verf

6

hun onderzoeksresultaten en uitwerkingen van opdrachten aan elkaar; in de laatste les is de verdieping. Ad 2. De lessen worden in de aangeboden volgorde klassikaal gevolgd. Alle leerlingen zijn met de zelfde lesstof bezig. In de zevende les wordt de module afgerond met een toets. Ad 3. De eerste twee lessen verlopen volgens de open aanpak (ad 1). Vervolgens werken de leerlingen aan de diverse opdrachten en een onderzoek in een tempo dat zij zelf bepalen. De afsluiting kan centraal zijn en sterk door de docent geleid of door presentaties van leerlingen.

Wat doet de docent/toa? Afhankelijk van de keuze van de werkvorm is de docent meer begeleider en coach (bij de context-conceptmethode) of


meer traditioneel docent die uitlegt en bepaalt wat leerlingen doen. De toa heeft een belangrijke taak in de voorbereiding en uitvoering van de praktische kant van de module. Het geheugenmetaal is via Stichting C3 te bestellen ([email protected]) en de geheugenkunststof komt van DuPont. Het beton wordt van tevoren gemaakt in een mal (alle gegevens staan duidelijk in een docenten/toahandleiding). Voor het prachtige model van de microstructuur van beton is een bak van doorzichtige kunststof nodig, die de toa maakt. De piepschuimbolletjes van diverse doorsneden zijn in een hobbyzaak te verkrijgen. Een enthousiaste toa is voor de module zelfherstellende materialen erg belangrijk. Trouwens bij alle vernieuwing van biologie-, natuur- en scheikundeonderwijs kun je niet zonder een goede toa!

Hoe leren leerlingen aan de hand van de context de begrippen en vaardigheden? De context zelfherstellende materialen leert leerlingen begrippen die direct te maken hebben met het zelfherstellend karakter van beton, verf, kunststof en metaal. Ter verklaring van het specifieke gedrag komt steeds de microstructuur van beton, polymeer (zowel bij verf als bij kunststof) en metaal ter sprake. In het lesmateriaal wordt leerlingen duidelijk gemaakt of de tekst op de micro- of de macrowereld betrekking heeft. De bedoeling hiervan is dat leerlingen zich het heen-en-weer-denken eigen maken. De overige begrippen hebben een relatie met de microstructuur van de materialen. De begrippen dilatant, newtonse vloeistof en niet-newtonse vloeistof, reogram en dergelijke zijn niet per se nodig om het

CONTEXTEN IN NIEUWE SCHEIKUNDE zelfherstellend karakter van materiaal door te krijgen.

Welke eisen worden gesteld? De aanschaf van materialen kan een belemmering zijn. DuPont (Dordrecht) stelt geheugenkunststof ter beschikking. Zolang zij dat doen kunnen proefjes met geheugenkunststof uitgevoerd worden. Geheugenmetaal kan bij Stichting C3 worden besteld. Via email verloopt dat snel. De theorie van zelfherstellende materialen is nog volop in ontwikkeling en komt in deze module nog niet uitgebreid aan de orde. Daarom moeten docenten zich goed op de lesinhoud voorbereiden omdat zij over zelfherstellende materialen niet zoveel weten. Een voordeel is wel dat blijkt dat leerlingen de inhoud van de module erg interessant vinden. De module is al op diverse scholen uitgeprobeerd. Opmerkelijk was dat na een publicatie in Chemie Magazine, het maandblad van de VNCI, de KRO-rubriek Dingen die Gebeuren (Radio 1) belangstelling had om een opname in de klas te maken terwijl leerlingen met zelfherstellende materialen bezig waren. Op het Peellandcollege in Deurne werden leerlingen en docente bevraagd over hun ervaringen met deze leerstof. Dat zulke leerlingen enthousiast zijn hoeft geen betoog. De eerste scholen hebben zich aangeboden de module uit te testen.

Een voorbeeld van micro-macrobeschrijving

Maïzena/watermengsels op microniveau. De stervormige deeltjes stellen de maïzenadeeltjes voor en de bolletjes de waterdeeltjes. Zowel in het linker- als het rechterplaatje zitten evenveel maïzenadeeltjes als waterdeeltjes. Toch worden in het linkerplaatje de maïzenadeeltjes beter ‘gesmeerd’ dan in het rechterplaatje. Dat komt doordat in het rechterplaatje de regelmatige structuur is verstoord. Als je in het maïzena/watermengsel langzaam roert (kleine afschuifspanning) blijven de maïzenadeeltjes met water omgeven. Daardoor glijden ze gemakkelijk over elkaar. Het mengsel voelt als een vloeistof aan. Dit komt omdat het water een vloeistoffilm om de maïzenadeeltjes heen vormt. Wanneer er hard wordt geroerd (een grote afschuifspanning) krijgt het water niet de tijd om de maïzenadeeltjes te blijven omringen. Het water dat de maïzenadeeltjes omringt, wordt weggeperst zodat vaste maïzenadeeltjes over elkaar moeten schuiven. Dat gaat uitermate moeizaam. Het maïzena/watermengsel gaat zich als een vaste stof gedragen. 7

Een model gebruikt bij beton, om een beter beeld van de microstructuur te krijgen.

Docenten die de module hebben geschreven en uitgeprobeerd zijn Sylvia Lipman, Jannie Manders, Karin Visser, Olaf van Egdom, Daniel Hummel en Arno Verhofstad. Projectleider is Pauline Sloet tot Everlo (Stichting C3) en coach is Jan de Gruijter. De Vereniging van de Nederlandse Chemische Industrie (VNCI) heeft het financieel mogelijk gemaakt dat de module is ontwikkeld.


Contexten in Ionische vloeistoffen Organische oplosmiddelen worden op grote schaal in industriële processen gebruikt. Ze zijn vaak giftig en vluchtig en kunnen daardoor in de ozoncyclus de beschermende ozonlaag mee afbreken. Is een ionische vloeistof een alternatief, een ‘groen’ oplosmiddel dat organische oplosmiddelen in industriële processen kan vervangen? ■

8

Lisette van Rens / Onderwijscentrum Vrije Universiteit

Dit artikel is het tweede in een serie met een steeds terugkerende titel Contexten in …. De auteurs Lisette van Rens (VU, Amsterdam), Albert Pilot (UU, Utrecht), Martin Vos en Jan de Gruijter (beiden Fontys, Tilburg) willen laten zien wat de besproken lesmodules inhouden, wat voor doel ze hebben, welke begrippen aan de orde komen en wat docenten, toa’s en leerlingen ervan vinden. De artikelen bedoelen bij te dragen tot een beter overzicht van de ontwikkelde modules Nieuwe Scheikunde.

Inhoud Ionische vloeistoffen is een onderzoeksmodule met als uitgangspunt een onderzoek van Mols, Vendra & Axel (2005)1 naar de oplosbaarheid van CuO(s) in ureumcholinechloride (ucc), een biologisch afbreekbare vloeistof. Dit onderzoek roept bij vwo 5-leerlingen allerlei vragen op: hoe komt het dat de onderzoekers een oplosbaarheid vinden die veel lager is dan de theoretische waarde? Welke stoffen zijn oplosbaar in ucc? Kan zo’n ionische vloeistof een rol spelen bij bijvoorbeeld het elektrochemisch aanbrengen van een laagje chroom? Wat doen de leerlingen? Als de docent cholinechloride(s) en ureum(s) in een erlenmeyer roert, ontstaat er alom verwondering bij de leerlingen “Hé … een vloeistof uit twee vaste stoffen”. Vervolgens verdiepen de leerlingen zich in de theorie van ionische vloeistoffen door websites te bestuderen in de salt-otracker2. Dit is een cyber tracker met daarin relevante websites die de leerlingen


gebruiken als start in hun zoektocht naar kennis over ionische vloeistoffen. De leerlingen gebruiken de ionische vloeistof in een gidsexperiment: kan er in ucc ‘iets’ oplossen, bijvoorbeeld een zout? Door de demonstratieproef en het gidsexperiment raken de leerlingen vertrouwd met en krijgen ze begrip over het onderwerp van onderzoek zoals uitgevoerd door Mols, Vendra & Axel (2005). Na een oriëntatie op de begrippen nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en validiteit aan de hand van werkbladen in hun werkboek beoordelen ze deze begrippen in het artikel van de drie onderzoekers. Zelf zetten ze in groepjes van twee een beter onderzoek op en voeren dit uit. De leerlingen schrijven als team over hun onderzoek een verslag in het Engels. En aan de hand van een aantal vragen over de kwaliteit van een onderzoek schrijven ze een commentaar op het verslag van een ander team van een andere school in een internetsymposium. Met de in de discussie verkregen suggesties (zie het kader Een fragment uit het internetsymposium voor een voorbeeld daarvan) verbeteren ze hun verslag tot een artikel3. Een onafhankelijke jury beoordeelt alle binnengekomen artikelen en selecteert de drie beste onderzoeken. Deze teams krij-

Fragment uit het Nw&Tartikel Vloeibaar zout is vloeibaar goud Met een onderzoek naar de geleidbaarheid van het ionische zout wonnen Frouke Karel en Susan Nourzad van de RSG Enkhuizen de derde prijs. De ionen waaruit ucc bestaat zorgen ervoor dat het een goede geleider is. Ze lieten zien dat de geleiding toeneemt als de temperatuur toeneemt.

The conduction of the ionic liquid is an exponential increase. (Uit het artikel van Frouke & Susan, RSG Enkhuizen.)

Een fragment uit het internetsymposium Jullie onderzoeksvraag is: Heeft de ionische vloeistof die we gebruiken, urea-choline-chloride, een ntc (negatieve temperatuurcoëfficiënt) of een ptc (positieve temperatuurcoëfficiënt)? Hierin is niet duidelijk wat gemeten wordt, de afhankelijke en de onafhankelijke variabelen zijn niet echt duidelijk. Wees wat specifieker. Begrippen als ntc en ptc kunnen jullie misschien wat meer uitleggen in de introductie. Want jullie komen erop terug in experimental procedure, daar komen jullie op de weerstand, meer uitleg.

CONTEXTEN IN NIEUWE SCHEIKUNDE gen een onderzoeksprijs en hun resultaten worden beschreven in Natuurwetenschap & Techniek4 (zie fragment in kader).

Ontwerp en doel van de module Het ontwerp van de Engelstalige module Salty (2006) is gebaseerd op onderzoeksresultaten en praktijkervaringen uit eerder ontwikkelde modules als Diffusie van ionen (2002); Traditionele en moderne zepen: waswerking (2003); Cola and Teeth (2004); Cool (2005) en heeft al weer een vervolg gekregen in Biofuels (2007)1.

Zouten kunnen wel degelijk vloeibaar zijn bij kamertemperatuur, hoewel je leert dat zouten bij kamertemperatuur vast zijn

Citaten van leerlingen over wat ze hebben geleerd • • • • •

Wat een ionische vloeistof is, dankzij de salt-o-tracker. Leuk om zelf de theorie (salt-o-tracker) uit te pluizen. Variabelen waar je op moet letten in een onderzoek en hoe belangrijk die zijn. Dat je een voor dit moment zo goed mogelijk antwoord krijgt op de onderzoeksvraag. Dat experimenten moeten worden herhaald, zodat het meer betrouwbaar wordt.

Citaten van leerlingen over hun motivatie • Onderzoek maakt scheikunde een stuk leuker om te doen! Normaal is het altijd een beetje saai: sommen maken uit het boek, de practica maken het leuk. Het is leuk om zo lang met ’n project bezig te zijn. • Erg motiverend om te leren hoe een goed scheikundig artikel in elkaar steekt. Dit kan later nog eens van pas komen!! • Een makkelijker onderwerp nemen, want we kwamen erg veel problemen tegen: het vloeibare zout werd af en toe vast, we konden niet goed zien of het koperoxide er wel in oploste, enzovoorts.

vatie het kader met leerlingcitaten en ook de streamers. Deze modules beogen vwo 5-leerlingteams uit verschillende scholen in binnen- en buitenland te laten participeren in een onderzoeksgemeenschap. Door zelf te onderzoeken en over de resultaten te discussiëren doen de leerlingen behalve scheikundekennis over het onderwerp van onderzoek ook kennis op over de beginselen van kwaliteit in een wetenschappelijk onderzoek.

Ervaringen De onderzoeksgemeenschap in het Saltyproject werd gevormd door 457 leerlingen in 224 onderzoekteams, 26 docenten en hun toa‘s van 23 scholen. Door het werken met de module bootsten leerlingen en docenten een onderzoekspraktijk na. Deze praktijk bevat een reeks van gedachtebepalingen en handelingen. Uit de evaluatie van het project blijkt dat deze praktijk door docenten en leerlingen ervaren wordt als consistent en logisch. Voor de toa is het hoogtij als de leerlingen zelf met onderzoek bezig zijn. Dit vergt beschikbare tijd van de toa en een goede planning met de andere sectiegenoten. Op ons e-mailverzoek tot een schriftelijke evaluatie reageerden 334 leerlingen (73%). Zie voor enkele voorbeelden van citaten van leerlingen over wat ze van het project geleerd hebben en over hun moti-

Hoe wordt de context gebruikt? De context van deze module is een onderzoeksgemeenschap met onderzoekers die onderzoek doen naar ucc, een zout dat bij kamertemperatuur een vloeistof is. Voor leerlingen is dit een vreemd idee. Zouten kennen zij alleen als vaste stoffen. Aan de hand van een onderzoeksartikel volgen de leerlingen de zoektocht van scheikundigen naar oplosmiddelen die in tegenstelling tot organische oplosmiddelen, niet vluchtig noch ontvlambaar en niet erg giftig, biologisch afbreekbaar en bij kamertemperatuur vloeibaar zijn. Een zoektocht die uitmondt in de bereiding van ucc en in een onderzoek naar hoeveel vast CuO in 1 mL ucc oplost. Leerlingen

afhankelijke

controle

beoordelen vervolgens dat eigen onderzoek op kwaliteit, betreffende: variabelen, nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en validiteit (zie het begrippennetwerk). Hierna gaan ze in onderzoekteams een zelf te bepalen onderzoek naar ucc plannen, uitvoeren, erover schrijven en discussiëren, waarbij ze streven naar zo veel mogelijk kwaliteit.

Je leert sowieso een goed onderzoek opzetten en waar je daarbij en bij het schrijven van een verslag op moet letten

meetinstrument

ureum

cholinechloride

nauwkeurigheid

variabelen

onafhankelijke

ionische vloeistof: ucc onderzoek met kwaliteit

Begrippennetwerk van een onderzoek met kwaliteit naar de vraag ‘Hoeveel CuO (s) lost op in 1 mL ucc?’

Onderzoeksvraag: Hoeveel CuO (s) lost op in 1 mL ucc?

betrouwbaarheid

herhalen

spreiding tussen metingen

validiteit

antwoord op de onderzoeksvraag


9

Sterke punten van de module Om te snappen wat ucc is, hoe het gemaakt wordt en waarom het zout bij kamertemperatuur een vloeistof is, voorspellen, observeren en verklaren leerlingen aan de hand van een demonstratieexperiment. Daarin worden vast cholinechloride of 2-hydroxyethyl-trimethylammoniumchloride en vast ureum gemengd, verwarmd en weer afgekoeld.

Chemici & Poëzie Dudley Herschbach doceert aan Harvard. In zijn cursussen scheikunde laat hij de studenten gedichten maken. Lees eens verder op http://www.hno.harvard.edu/ gazette/1998/05.21/TeachingChemist.html Maken uw studenten/leerlingen ook wel eens een gedicht? U weet naar wie u het sturen kunt: [email protected]

Je leert dat effecten en waarnemingen niet altijd spectaculair zijn, maar nog steeds wel interessant

10

Eveneens zoeken leerlingen op relevante websites verdere informatie op over het vloeibare ucc. Om de inhoud van het onderzoek naar vloeibare zouten te snappen, doen de leerlingen eerst een gidsexperiment en al wat vingeroefeningen betreffende nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van het experiment. Het uitvoeren van het demonstratie-experiment, de zoektocht op de sites en van het gidsexperiment biedt de leerlingen voldoende kennis en vaardigheid om het onderzoeksartikel over Ionic Liquids, dat nogal matig van kwaliteit is, op zijn merites te beoordelen. Deze beoordeling geeft twee effecten: de leerlingen willen zelf een beter onderzoek naar ucc laten zien en ze zijn kritisch in hun commentaar op het onderzoek naar ucc van medeleerlingen uit binnen- en buitenland. De onderzoeksmodulen zijn ontwikkeld in het scheikundenetwerk van het Onderwijscentrum VU, in samenwerking met Joke van der Aalsvoort, José Caballero, Hans van Dijk, Marianne de Rijke, Henk Stoffelsen, Henk Ubbels en Marjolein Wal.

Quantumland Do you know a special secret place Filling much of invisible space Where frogs can only jump so far And the range of an ordinary bike or car Can be only ten or twenty miles And every person has only half or whole smiles

Referenties 1. www.onderwijscentrum.vu.nl/internetsympo sium (2005-2006, klik ‘Organisation’, klik ‘Inquiry’) 2. http://www.pieternieuwland.nl/Menu_Items/ Projecten/Symposium/symposium2005-2006/ organisatie/organisatie.htm (onder Inquiry) 3. www.onderwijscentrum.vu.nl/internetsympo sium (2005-2006, klik op de scholen) 4. Deurloo, S. (2006). Vloeibaar zout is vloeibaar goud. Natuurwetenschap & Techniek, 74, 72-73.


Where dogs bark at specific levels of pitch And people can only be a certain amount rich? Kerry Bron


Contexten in melkzuur Leerlingen in de derde klas kunnen best goed met rekenen overweg en ze ontdekken zelf dat er spiegelbeeldmoleculen bestaan. Docenten denken vaak anders. “Zo’n onderwerp als melkzuur is toch veel te ingewikkeld voor een derde klas,” horen we een docent zeggen. Een andere maakt opmerkingen over het veel te moeilijke rekenwerk. ■

Jan de Gruijter / Fontys Lerarenopleiding Tilburg en Arne Mast / Stichting C3, Den Haag

Dit artikel is het derde in een serie met een steeds terugkerende titel ‘Contexten in ….’ De initiatiefnemers Lisette van Rens (VU, Amsterdam), Albert Pilot (UU, Utrecht), Martin Vos en Jan de Gruijter (beiden Fontys, Tilburg) willen samen met een ontwikkelaar van een lesmodule laten zien wat de modules inhouden, wat voor doel ze hebben, welke begrippen aan de orde komen en wat docenten, toa’s en leerlingen ervan vinden. De artikelen bedoelen bij te dragen tot een beter overzicht van de ontwikkelde modules Nieuwe Scheikunde.

Inhoud In de module staat de stof melkzuur centraal. Allereerst gaan leerlingen experimenteel na hoe snel spieren verzuren. Daarna zoeken ze aan de hand van aanwezige artikelen en een PowerPointpresentatie naar eigenschappen en toepassingen van melkzuur. Vervolgens gaat de module over de zure eigenschappen van melkzuur en over melkzuur op industriële schaal: synthetische chemie versus biotechnologie. In dit gedeelte laat de module veel toepassingen van melkzuur zien. Dan zijn er twee lessen over polymelkzuur, de eigenschappen van het biologisch afbreekbare zetmeelplastic en over andere polymeren. In deze lessen komen de begrippen thermoharder en thermoplast aan de orde, waarbij de microstructuur schematisch is weergegeven. De module is bedoeld voor de derde klassen havo en vwo. Hij duurt 6 à 8 lessen en bestaat uit drie onderdelen, ten eerste oriëntatie op melkzuur en kennismaken met zuren en basen (les 1 en 2), vervolgens de bereiding van melkzuur en biotechnologie (les 3 en 4) en ten slotte bio-

De belangrijke begrippen op macro- en microniveau macro

micro

stofeigenschappen (van melkzuur) zuivere stof, mengsel pH, zuurgraad chemie in je lichaam fermentatie/enzymwerking (witte) biotechnologie groene chemie: hernieuwbare grondstoffen blokschema’s bij industriële processen reactievergelijkingen opstellen met behulp van molecuulformules zuren polymeren thermoharder/thermoplast (biologische) afbreekbaarheid (+ invloed omgeving)

molecuulmodellen van melkzuur, polymelkzuur (deel) en van andere polymeren (deel) nabootsing fermentatie met molecuulmodellen

11

Macro-micro bij les bioplastic.


plastic (les 5 en 6). Elk van de onderdelen kan in 2 à 3 lessen van ieder 45 à 50 minuten worden gedaan.

Wat doen de leerlingen? Leerlingen verzamelen gegevens over melkzuur uit diverse bronnen: krantenartikelen, bedrijfsgegevens van Purac te Gorinchem (een bedrijf waar melkzuur en vele daarvan afgeleide producten worden gefabriceerd), labels van producten (E270) en ook een PowerPointpresentatie. In de artikelen vinden de leerlingen verschillende eigenschappen van melkzuur. De verklaring van deze eigenschappen verkrijgen ze door even in de keuken van de chemie te kijken. Verder bepalen ze

De leerlingen gebruiken kenniskaarten en geen boek

12

experimenteel stofeigenschappen van melkzuur. Ze doen een gehaltebepaling (een zuurbase-titratie) en zoeken naar een geschikte manier om melkzuur uit biomassa, tarwe of maïs te bereiden. Leerlingen gaan na welke methode het goedkoopst is. Groene aspecten zijn een onderdeel van deze module, want de biologische afbreekbaarheid van polymelkzuur

Een stukje uit de docentenhandleiding Overzicht van voorbeeldvragen bij de artikelen. Naam

Lengte (A4)

Yoghurt - Wikipedia Yoghurt maken Nooit meer gaatjes Zuurkool Karnemelk - Wikipedia New Fill Rimpels verwijderen Shampoo Bioplastics Melkzuur - Wikipedia Malolactische gisting Overheidssubsidie voor Purac Links- en rechtsdraaiende yoghurt Biersmaak Melkzuur in varkensvoer CSM Jaarverslag Purac Moleculaire Motor Medisch plastic

2 5 2 3 1 2 2 1 3 3 1 2 2 3 2 3 4 1

ben. Verder is het opmerkelijk dat de leerlingen zelf ontdekken dat er twee soorten melkzuurmoleculen zijn. Hierdoor zijn de structuurverschillen gemakkelijk aan verschillen in eigenschappen te koppelen. De link naar links- en rechtsdraaiend

De molecuulmodellen van de enantiomeren van melkzuur.

wordt experimenteel onderzocht. Leerlingen leren hoofd- van bijzaken onderscheiden en presenteren resultaten van hun bioplasticonderzoek. Leerlingen bouwen in groepjes met behulp van molecuulmodellen melkzuurmoleculen. Allereerst is het voor de leerlingen een openbaring dat ‘zuur’ en de COOH-groep met elkaar te maken heb-


melkzuur is dan snel gelegd.

Opzet van de module De module melkzuur is opgezet voor groepswerk. Hij is kort en daardoor laagdrempelig en overzienbaar. Dat betekent dat er door de ontwikkelaars bewust is gekozen om bepaalde kanten en kansen van melkzuur niet op te nemen.

Niveau Makkelijk Makkelijk Makkelijk Makkelijk Makkelijk Makkelijk Makkelijk Medium Medium Medium Medium Medium Medium Medium Moeilijk Medium Moeilijk Moeilijk

De leerstof is op zogenoemde kenniskaarten beknopt weergegeven (steeds één A4). De leerlingen gebruiken de kenniskaart als naslagwerk en als leerstof. Ze gebruiken geen boek, maar krijgen af en toe, als ze erom vragen, nog een kopie van een bladzijde uit een leerboek, voor extra uitleg. Voor slimme leerlingen is er een kanjerkaart met uitdagende opdrachten. Het onderwerp leent zich zeer goed voor uitbreiding naar moeilijkheidsgraad; deze wordt in de docentenhandleiding aangegeven, zie kader. De docent kan naar eigen keuze bijvoorbeeld in extra tijd extra stof aan de orde te stellen of door leerlingen zelf in een zelfstandige opdracht aan een verdieping te laten werken. Tot slot is er een toets.

Wat doet de docent/toa? De docentenhandleiding geeft per onderdeel een mogelijke invulling van de lessen en ook een tijdsplanning daarvoor. De docent kan daarmee de lessen op de wijze geven die de ontwikkeldocenten voor ogen stond. Uiteraard kan de docent de werkwijze en volgorde voor de eigen situatie aanpassen en het materiaal bewerken. Voor elk van de onderdelen is er een docentenhandleiding. Deze heeft een belangrijke rol bij het samenstellen van de lessen. In het onderwijs zijn we vooral

CONTEXTEN IN NIEUWE SCHEIKUNDE gewend aan een leerlingenboek met daarbij een docentenhandleiding. Bij de ontwikkeling van deze module heeft het ontwikkelteam eerst een docentenhandleiding gemaakt en daarna de benodigde leerlingenmaterialen. In de docentenhandleiding staan de lessen in vele variaties. Elke school kan daaruit gemakkelijk een keuze maken, zodat de lessen in die school goed passen. In de handleiding staat ook een routeplanner met de snelste weg en de verschillende leuke routes. Een reactie van een toa: “Veel modules vragen veel, heel veel tijd van toa’s. Deze module melkzuur is goed te doen. Zelfs als er meerdere parallelgroepen zijn. Leuk weer eens echt nieuwe proeven te doen met de leerlingen.”

Sterke aspecten van de module Docenten reageren enthousiast. Dit is nou Nieuwe Scheikunde. Een nieuwe inhoud die voor leerlingen misschien in het begin niet zo interessant lijkt maar gaandeweg door leerlingen erg boeiend gevonden wordt. De theorie is niet altijd

De theorie heeft raakvlakken naar alledaagse producten eenvoudig maar wel uitdagend (bijvoorbeeld bij de overgang van macro naar micro als leerlingen modellen melkzuurmolecuul bouwen) en met raakvlakken naar veel alledaagse producten, zoals yoghurt, zuurkool, karnemelk, bioplastic. De gebruikers van de lesmodule krijgen een cd-rom waarop alle lesmateriaal staat vermeld, waaronder twee PowerPointpresentaties (ppt’s) over melkzuur op verschillend niveau, waarbij de ene met structuurformules en de andere zonder. De docent kan zelf kiezen welke presentatie hij voor zijn klas het meest geschikt acht. Deze ppt’s bevatten fraaie reeds genoemde toepassingen van melkzuur en die als toevoeging in vlees, frisdrank en dressing, maar ook als bioplastic en in medische toepassingen bijvoorbeeld als kunstknie. Een ppt over polymelkzuur (PMA of PLA) vermeldt gebruik in verf, bekabeling, slangen, kinderspeelgoed, tuinstoelen, verpakkingen van levensmiddelen, brillenglazen en schoenen. Ook bevat de module informatie over hernieuwbare brandstoffen en groene chemicaliën. Duurzaamheid heeft immers de

Een voorbeeld van een toetsvraag aan het einde van de module Vraag 4. Bij AH worden biologisch geteelde tomaten in polymelkzuur verpakt. a) Leg uit of een verpakking met PET-folie goedkoper of duurder is. b) Leg uit of de prijsverhouding de komende jaren zal veranderen. c) Waarom brengt AH dit product als eerste in polymelkzuurfolie op de markt? d) Vergelijk de afbreekbaarheid van folie van polymelkzuur met die van PET. e) Geef de structuurformule van melkzuur. f ) Koppel twee melkzuurmoleculen aan elkaar vast (structuurformules). g) Welk product ontstaat er nog meer?

toekomst! Leerlingen en docenten zijn tevreden over het gebruik van kenniskaarten. De kanjerkaart wordt nog weinig gebruikt, omdat er ruim voldoende uitdagende leerstof in de basis van de module zat. Verder bleek uit reacties van docenten dat de module eigenlijk meer dan zes lessen vergt. De consistentie tussen proefwerkvragen en de inhoud van de module wordt verbeterd. Tot slot dient de toepassing van begrippen in een andere context beter uitgewerkt te worden.

Medewerkers De module melkzuur is ontwikkeld in het project VNCI & Nieuwe Scheikunde door Remko Schoot Uiterkamp, Maureen Velzeboer Breeman, Hans Vogelzang en Arne Mast. Met dank aan de deskundigen, die een belangrijke inbreng hadden bij het maken van de module: Herman van Bekkum (TU Delft), Ellen Sterk en Jan van

Krieken (Purac, Gorinchem) en Remy Jongboom (Zetten). Tijdens een speciale ‘melkzuurmiddag’ hebben docenten, leerlingen, ontwikkelaars en deskundigen van Purac, universiteit en VNCI intensief met elkaar gesproken over de inhoud van de module melkzuur. De vele opmerkingen en suggesties worden in de module verwerkt. Een speciale website is in voorbereiding waar u alle modules gratis kunt downloaden die in samenwerking met de VNCI worden ontwikkeld. Bovendien biedt die website de mogelijkheid om de inhoud actueel te houden. Voor opmerkingen en suggesties kunt u terecht bij projectleider Pauline Sloet tot Everlo, [email protected].

Bron Enantiomeren van melkzuur: http://www. science.uva.nl/research/amstel/dws/context chemie/index.php?PageName=optische_isomerie

Een docent, tevens publicist en onderzoeker Tijdens mijn onderzoek naar scheikundeonderwijs begon ik nog meer begrip te krijgen voor de moeilijkheden die leerlingen hebben bij het leren van scheikunde. Een belangrijke oorzaak is de vreemde manier waarop de meeste chemici denken. Als chemici een glas water met ijsblokjes zien, zien zij in gedachten tegelijk een structuur van regelmatig gerangschikte watermoleculen die overgaan in een meer wanordelijke toestand. Daarnaast komt de vergelijking H2O (s) → H2O (l) bij hen op. In andere woorden: de ervaren chemicus denkt steeds heen en weer tussen de echte wereld (water met ijsblokjes), de moleculaire wereld (de moleculen) en de symbolische wereld (vergelijkingen en moleculen). Ervaren chemici kunnen goed ‘heen en weer denken’ tussen deze drie werelden, maar scholieren kunnen dit nog niet. Er zijn veel aanwijzingen dat scholieren gemakkelijker scheikunde leren en betere resultaten halen als zij ook leren ‘heen en weer te denken’ tussen de drie chemische werelden. Bron: NVOX, oktober 2006


13

Contexten in De scooter van de 21e eeuw Leerlingen uit de derde klas kunnen heel goed uitdagende ontwerpopdrachten aan. Maar wat heeft het ontwerpen van een scooter met scheikunde te maken? ■

14

Jan van Rossum / Ashram College, Alphen a/d Rijn en Jan de Gruijter / Fontys Lerarenopleiding Tilburg

Inhoud De module De scooter van de 21e eeuw omvat 14 lessen. In deze lessen ontwerpen en presenteren de leerlingen een snel, zuinig, duurzaam en rijdend prototype van een scooter. Bij iedere les horen theoriebladen, kenniskaarten genoemd, met daarop informatie die leerlingen nodig hebben bij het ontwerpen. De module wordt afgesloten met een toets. In deze module leren leerlingen begrippen die allemaal verband houden met het ontwerpen van de scooter van de 21e eeuw: verbrandingen, milieuaspecten (zure regen en broeikaseffect), metalen, legeringen, batterijen, elektromotor, polymeren en plastics, en de brandstofcel.

Dit artikel is het vierde in een serie met een steeds terugkerende titel ‘Contexten in ….’. De initiatiefnemers Joke van der Aalsvoort (OSG Huygenwaard, Heerhugowaard), Lisette van Rens (VU, Amsterdam), Albert Pilot (UU, Utrecht), Martin Vos en Jan de Gruijter (beiden Fontys, Tilburg) willen samen met een ontwikkelaar van een lesmodule laten zien wat de modules inhouden, wat voor doel ze hebben, welke begrippen aan de orde komen en wat docenten, toa’s en leerlingen ervan vinden. De artikelen bedoelen bij te dragen tot een beter overzicht van de ontwikkelde modules Nieuwe Scheikunde.

Wat doen de leerlingen? De leerlingen starten met een aantal stellingen om ze te laten nadenken over de huidige scooter en enkele toekomstige, nogal futuristische modellen. Hierna bekijken zij twee filmpjes, een over de elektrische scooter en een over stunts met normale scooters. Vervolgens lezen zij een


aantal opiniërende artikelen over de ontwikkelingen van de scooter in relatie tot de verkeers- en milieuproblematiek. Tenslotte denken ze opnieuw na over dezelfde stellingen en wordt er klassikaal besproken of er veranderingen in opvattingen hebben plaatsgevonden. Zo ja, waarom dan wel? Na deze inleiding kiezen leerlingen in welk van de vier onderzoeksteams van TNO zij willen plaatsnemen: de snelle en zuinige verbrandingsmotor; de elektromotor als alternatief; licht en duurzaam chassis en carrosserie; en de vermindering van de vervuiling vanwege uitlaatgassen. De leerlingen in de vier verschillende teams formuleren zélf onderzoeksvragen, en vervolgens verdelen zij de taken, bestuderen zij de bronnen (elk onderzoeksteam heeft minstens 10 verschillende bronnen) en rapporteren zij elke les binnen hun team aan elkaar wat zij geleerd hebben. Deze werkwijze hoort bij de zogenoemde expertmethode die in de module gebruikt wordt. Bij de onderzoeksvragen horen 4 tot 6 (veelal per team verschillende) experimenten die het betreffende team uitvoert. Zo zijn er experimenten over verbrandingsreacties, over de werking van de batterij, over corrosie van metalen en reacties van plastics, bepaling van de NOxuitstoot, het broeikaseffect, verbrandingswarmte, polymeren. Tot slot maken ze een prototype van de scooter via de ontwerpcyclus die bij technisch ontwerpen hoort, en presenteren die. De leerlingen vertellen niet alleen een kort verhaal over hun ontwerp, maar ook over alle gemaakte inhoudelijke (chemische en technische) keuzes. Ze demonstreren de (technische) ontwerptekening, zoals ze die bij het vak techniek geleerd hebben met een vooraanzicht, een bovenaanzicht en een zij-aanzicht op schaal. Ze

demonstreren ook het rijdende prototype. Sommige groepen maken ook nog een reclamefolder voor hún scooter en proberen die aan de man te brengen.

De bepaling van NOx is een fraai experiment dat past binnen het duurzaam ontwerpen van een scooter. De uitlaatgassen worden via een slurf opgevangen in een wasfles en bij aanwezigheid van stikstofoxiden wordt de oplossing rood. De concentratie wordt colorimetrisch bepaald en is een maat voor de hoeveelheid NOx.

Opzet module De module is als groepswerk voor groepen van vier personen opgezet, waarbij iedereen een eigen rol krijgt toebedeeld die per twee lessen wisselt. Deze rollen zijn: voorzitter, secretaris, contactpersoon en klusser. De mate van zelfstandigheid van de leerlingen kan door de docent zelf

De sco

CONTEXTEN IN NIEUWE SCHEIKUNDE • op het moment dat de leerlingen gaan gekozen worden. Leerlingen kunnen bijSterke punten van de module experimenteren; Het ontwerpen van een scooter werkt voorbeeld de onderzoeksvragen zelf for• als zij de materialen kiezen; muleren, maar de docent kan ook een lijst sterk motiverend voor leerlingen en niet • als zij het prototype maken. met onderzoeksvragen aan ieder team uitalleen voor jongens. Ook meisjes zijn reiken. Leerlingen beschikken over een enthousiast. Als docenten stimuleren dat De docentenhandleiding bevat ook de bronnenboek, ze houden een logboek bij zij ook meeknutselen blijken ze nauwtheoriebladen die een korte samenvatting van hun werkzaamheden, ze maken een keuriger dan jongens te werken. Dat leergeven van de te leren concepten, voorzien werkplan en hebben per les een lesoplingen enthousiast zijn komt door het van oefenopgaven en uitwerkingen. dracht met te lezen artikelen of met expeonderwerp, maar ook omdat de scheikunDaarbij zijn ook toetsen met uitwerkinrimenten die ze moeten doen. de tastbaar is. In het traditionele ondergen opgenomen. Tot slot bevat de docenLeerlingen beschikken over de map stuwijs leer je van verbrandingen reactieverdeeraanwijzingen. Daarin gelijkingen op te stellen, staat informatie over de maar als je verbrandingsrewerkwijze (expertmethode), acties nodig hebt om na te over het werken met een gaan welke reactie het De mate van zelfstandigheid van de leerlingen conceptmap, over het meest duurzaam is, wordt kan door de docent zelf gekozen worden maken van een werkplan, het correct opstellen van over presenteren, over het reactievergelijkingen noodbijhouden en het gebruik zakelijk. Daardoor komt de van een logboek. Ook staat chemie heel dichtbij de beleerin vermeld dat ze worden beoordeeld op vingswereld van leerlingen. Docenten het schrijven van een logboek en naar tenhandleiding een aantal evaluatieforzeggen dat deze module echt Nieuwe welke aspecten wordt gekeken bij het premulieren om leerlingen en docent te Scheikunde is. Ze bevat veel didactische senteren. De map studeeraanwijzingen bevragen over de ervaringen met het wervernieuwing. Gelukkig stoot die vernieuvloeit voort uit vele jaren ervaring die de ken met deze module. wing docenten niet af, want ze ervaren scheikunde- en natuurkundedocenten dat niet direct zo, vanwege de geleidelijke van het Ashramcollege met deze manier overgang van docentgestuurd naar leervan werken hebben opgedaan. linggestuurd werken. Verder zijn docenLisa is een ijverige leerling van 3 havo, die ten erg onder de indruk van de door leerondanks haar harde werken niet verder Wat doet de docent/toa? lingen ontworpen prototypen. komt dan een drie. Bij de module de scooter De docentenhandleiding beschrijft zowel De leerlingen zijn eveneens erg inventief nam zij het initiatief en ze bloeide heleeen sterk docentgestuurde manier van in het verdelen van taken, het maken van maal op. “Waarom doen we toch altijd van werken als een mogelijkheid de leerlinde ontwerptekening, het vormgeven van die domme scheikunde”, zei ze. “Die scootgen zelfstandiger in teams te laten werhet prototype en in het presenteren daarer, dat is echt leuk!” Voor het eerst haalde ken. van. ze een 7½. Ze bleef uiteindelijk zitten, maar De taak van de docent is begeleiden, stiIn de map studievaardigheden staan veel ze heeft haar nieuwe klas warm gemaakt muleren, suggesties doen en tijdens de aanwijzingen voor leerlingen. Ze hoeven voor de scooter. “Straks wordt het echt presentaties genieten van de prachtige daarom niet per se op de docent terug te helemaal vet cool.” prototypes van scooters. vallen. Docenten zijn heel positief over De toa speelt op een aantal momenten hoe de chemische begrippen passen in de een belangrijke rol en wel: context van het ontwerpen van een toe-

oter van de 21e eeuw


15

komstige scooter. Leerlingen zeiden: “Nu snappen we waarom dat (al die kennis over metalen, corrosie, verbranding e.d.) zo belangrijk is !”

luchtverontreiniging broeikaseffect bron voor elektriciteit

brandstof, reactieproducten volledig/onvolledig explosie/explosiegrenzen

fossiele brandstoffen

Leerlingen zijn eveneens erg inventief in het verdelen van taken

Leerlingen voelen zich tijdens het werken aan het ontwerp van hun scooter nauwelijks onzeker. Ze krijgen veel aanwijzingen door het gebruik van het bronnenboek en de map studieaanwijzingen. Als minpunt gaven ze aan: “We hebben nog nooit zo hard gewerkt”.

16

Toetsing De toets in de laatste les is gericht op kennis, inzicht en toepassing. Daarnaast wordt in deze module het logboek samen met het groepswerk beoordeeld, evenals de presentatie, inclusief de ontwerptekening, het prototype, de motivering voor bepaalde keuzes in het ontwerp en prototype en de theoretische onderbouwing daarvan. Eigenlijk wordt de kennis van leerlingen in de praktijk van het ontwerpen getoetst, zoals blijkt uit het volgende. Een groepje leerlingen had voor hun scooter een dieselmotor uit een technisch spel gebruikt,

verbrandingsprocessen

(reactie) snelheid

energieomzettingen

ontwerpen

plastics

verdelingsgraad katalysator soort stof

chemische, elektrische, bewegingsenergie

polymeren eigenschappen duurzaamheid

duurzame energiebronnen zon, wind, water bio-brandstoffen

metalen eigenschappen corrosie, roesten bescherming

Door het ontwerpen van de scooter leren leerlingen veel begrippen.

maar ze hadden een ijzeren ophangsysteem gebruikt. Bij het demonstreren van hun model bleek dat het ijzer roodgloeiend werd. Niemand hoefde hen meer duidelijk te maken dat de voorafgestelde eis, namelijk dat de carrosserie hittebestendig moest zijn, noodzakelijk was.

Medewerkers De module over de scooter van de 21e eeuw is ontwikkeld door Monique de Goede-Aarts, Frank den Otter, Juleke van Rhijn en Jan van Rossum en al uitgevoerd op vele scholen. De module is aan milieudeskundigen en natuurkundigen voorge-

legd. Hun adviezen zijn meegenomen in de tweede versie.

Tot slot In het examenexperiment voor de nieuwe scheikunde is de scooter opgenomen. Maar wel een opgewaardeerde versie voor 4 havo en 4 vwo. In materiaalinnovatie (domein F) en duurzaamheid (domein G) past de opgewaardeerde versie als afrondende module. De leerstof die nu in de module bij verdieping staat, wordt dan verplichte leerstof.

De module Eigentijdse materialen, onderdeel lijm Een vriendelijke toa in Flevoland vertelt dat ze voor de twee klassen die nu met lijm bezig zijn 6 – 8 uur voorbereidingstijd nodig had. En dan bedoelt ze alle tijd, dus inlezen, overleggen, inwerken, alle materialen (hout, papier, textiele stof etc.) bij elkaar zoeken en alles in het lokaal brengen. Voor volgend jaar heeft ze 1 à 2 uur nodig. Ze vindt het leuk met de nieuwe modules te werken, maar ze is wel blij dat ze nu nog niet in alle klassen worden gebruikt. De andere klas doet per groepje één soort lijm; de groepjes geven aan elkaar de resultaten door en zo zijn ze ook van alle plakproefjes op de hoogte. Ik stap even de andere klas binnen en daar is de bedrijvigheid direct minder groot. De toa is bijna de hele tijd bij de andere klas. Het is goed dat je zo verschillend kunt werken.


Wat leren leerlingen nou van lijm maken? Wat ze vermoedelijk leren is dat de ene stof beter lijmt dan de andere. Waar dat aan ligt is nog niet duidelijk, maar wel dat je dat kunt onderzoeken. Ze mogen wat mij betreft ook wel leren dat een kleverige stof niet per se een lijm hoeft te zijn. Suikerstroop is een mooi voorbeeld; deze voelt wel plakkerig aan, maar je kunt er niet mee lijmen. De lijm moet een goede cohesie hebben en suiker heeft dat niet. Verder moet een lijm ook een goed bevochtigend vermogen hebben, want dan kan in principe de adhesie aan het te lijmen oppervlak zo sterk mogelijk worden. Zouden leerlingen dat na twee lessen over lijm hebben begrepen? Ik denk het niet, maar ze hebben wel begrepen dat scheikunde over alledaag-

se producten gaat en dat je die zelf kunt maken. Want we moeten toch wel de leerling van vandaag, die assertieve leerling, die mondig genoeg is om de docent te wijzen op een grens die hij niet mag overschrijden, leren dat scheikunde een spannend vak is. Hoe je ook denkt over nieuwe scheikunde, voor die uitdaging staan we. Bron: NVOX, december 2006


Contexten: “Waarom moet ik dit leren?” In deze serie over Contexten zijn tot nu toe vier artikelen verschenen over nieuwe scheikundemodulen. Wat is kenmerkend voor zo’n module? We kijken in dit artikel vooral naar de manier waarop de makers daarvan zijn omgegaan met de vraag van leerlingen: “Waarom moet ik dit leren?”. En naar de ervaringen van docenten met dit aspect. ■ Albert

Pilot / Freudenthalinstituut, Utrecht Joke van der Aalsvoort / Huygenwaard, Heerhugowaard Lisette van Rens / Onderwijscentrum VU, Amsterdam, Martin Vos en Jan de Gruijter / beiden Fontys Lerarenopleiding Tilburg

Dit brugartikel is het vijfde in een serie met een steeds terugkerende titel ‘Contexten: ….’. De initiatiefnemers vergelijken diverse modules met elkaar vanuit het waarom van het leren van leerlingen, de contexten, enzovoort, waarbij tevens enige resultaten van onderzoek aan de orde komen. De artikelen bedoelen bij te dragen tot een beter overzicht van de ontwikkelde modules Nieuwe Scheikunde.

Inleiding Een kernprobleem waarmee de ontwikkeling naar Nieuwe Scheikunde startte was de vraag naar de betekenis van de vakinhoud vanuit het gezichtspunt van de leerlingen: waarom moeten we deze begrippen, regels, formules en berekeningen leren bij Scheikunde? Hoe is dit probleem nu aangepakt in de vier modules die in de voorgaande NVOX-artikelen in deze serie zijn beschreven? We geven eerst een korte aanduiding van die modules en gaan dan in op enkele opvallende kenmerken. In Melkzuur gaat de startvraag over de verzuring van spieren. Vervolgens komt melkzuur in alledaagse producten en op industriële schaal uitgebreid aan de orde, met gegevens uit een concreet bedrijf. 1 In Ionische vloeistoffen doen leerlingen een eigen onderzoek en schrijven daarover een artikel voor een tijdschrift. Er is verwondering over ‘een vloeistof die ontstaat uit twee vaste stoffen’. Demonstratie-, gids- en eigen experimenten van leerlingen zijn belangrijke onderdelen. 2

De module Zelfherstellende materialen start met vreemd gedrag van dilatante vloeistoffen. Daarna onderzoeken leerlingen zelfherstellende eigenschappen van maïzena-water mengsels, beton, verf en geheugenmateriaal. Ook bespreken ze de innovatieve kant van de chemische industrie. 3 Bij De scooter van de 21e eeuw worden aan de hand van stellingen over de huidige en de toekomstige scooter criteria geformuleerd die van belang zijn bij de ontwikkeling van een duurzame, snelle, zuinige en weinig vervuilende scooter. Elk team moet een rijdende scooter opleveren. 4

We bespreken nu vier opvallende kenmerken.

Kennisbehoefte Een opvallend kenmerk betreft het heel serieus nemen van de vraag ‘Waarom moet ik dit leren?’. De makers hebben vaak geprobeerd de module zo te ontwikkelen dat de leerlingen steeds een motief zien om nieuwe kennis op te zoeken en zich eigen te maken. Er zijn verschillende manieren waarop dit uitgewerkt wordt, maar vaak is er een centraal probleem of

opdracht in de module, die leidt tot een duidelijke behoefte aan nieuwe kennis en inzichten. Waar geen kennisbehoefte vanuit leerlingen gevonden werd (geen needto-know), daar is die vakinhoud weggelaten, ook al was die vakinhoud traditioneel er wel mee verbonden. Bijvoorbeeld is het in de gangbare schoolboeken gebruikelijk om eerst methaan, ethaan enzovoorts te behandelen alvorens naar de polymeren te gaan; die vakinhoud is nu uit de module weggelaten. Er is geprobeerd een keten van motieven voor activiteiten en leren te creëren als een rode draad in de module, van intro tot proefwerk. Een moeilijkheid is overigens om het leren van meer abstracte begrippen en werkwijzen daarin goed op te nemen. De behoefte van leerlingen tot verdere begripsvorming, tot het abstraheren van concrete voorbeelden en activiteiten tot beschrijvende termen en begrippen (bijvoorbeeld nauwkeurigheid en betrouwbaarheid bij onderzoek doen), tot formules en theorieën en tot algemeen geformuleerde procedures (bijvoorbeeld stappen in het doen van onderzoek) is een lastig aspect in deze modules gebleken. Het is niet eenvoudig om motieven tot abstraheren uit te lokken en daar goede activiteiten aan vast te knopen. Bij het onderzoek aan ionische vloeistoffen start de leerlingen vanuit ‘goed onderzoek doen aan ionische vloeistoffen’, om vervolgens te kijken naar de kwaliteit van elk concreet onderzoek dat medeleerlingen doen. Daarna verwerken ze in onderlinge feedback begrippen zoals validiteit en betrouwbaarheid. Oftewel: vanuit een algemeen probleem gaat de leerling werken aan een specifiek probleem om daar-


17

na weer naar een algemeen niveau te gaan (hoe pakken we dat nu aan bij een soortgelijk probleem en welke begrippen hebben we nu nuttig kunnen gebruiken?). Een ander voorbeeld betreft de activiteit waarbij leerlingen de structuur van het melkzuurmolecuul bouwen. Ze vergelijken dan de gebouwde modellen en ontdekken dat er twee verschillende mogelijkheden zijn en zelfs dat ze spiegelbeelden zijn. Die ontdekking wordt vervolgens gebruikt om na te gaan of dit vaker voorkomt, en dat verschijnsel beter te begrijpen en te beschrijven is.

18

Aansprekende thema’s Een tweede opvallend kenmerk van de modules is de keuze van onderwerpen of thema’s, die vaak al zichtbaar is in de titel van de modules. De makers hebben geprobeerd thema’s te vinden die leerlingen aanspreken en die ze herkenbaar en relevant vinden voor hun eigen situatie: hun eigen gezondheid, voeding, materialen in hun dagelijkse omgeving. Maar ook zijn thema’s gekozen die inspelen op interesses die verband houden met toekomstige opleidingen, zoals gezondheidszorg, economie, natuurwetenschappen en technologie. Op die manier kunnen leerlingen ook kennis opdoen die ze kunnen gebruiken als ze in maatschappelijke situaties daarmee te maken krijgen. Dergelijke thema’s worden gebruikt als (een van de) rode draden door de module heen, en niet als gefragmenteerde voorbeelden bij een begrip of reactie. Zo wordt geprobeerd een consistent perspectief op de vakinhoud te creëren vanuit het gezichtspunt van de leerling. Dat maakt het gemakkelijker een vloeiende voortgang te realiseren van de inleiding tot de beoordeling. Zie bijvoorbeeld de module De scooter van de 21e eeuw. Leerlingactiviteiten Een derde opvallend kenmerk betreft de leerlingactiviteiten die door de gehele


module heen centraal staan. Het gaat dan bijvoorbeeld over het ontwerpen van een scooter, het doen van onderzoek of het verklaren van de biologische afbreekbaarheid van biopolymeer. De logische samenhang in de module zit vaak in dit soort activiteiten, die voor leerlingen herkenbaar verband houden met praktijksituaties, dus met een maatschappelijk of sociaal kader. Soms gaat het om een bedrijf dat melkzuur maakt of een laboratorium dat onderzoek doet (een beroepssituatie), soms een sociale praktijk (eigen gezondheid, sport). Met deze praktijksituaties komen allerlei aspecten van die context mee tot uiting in de activiteiten, zoals de relevantie van onderdelen van de vakinhoud, taalgebruik, communicatievormen (een artikel, internetsymposium). De activiteiten binnen die aangepaste praktijksituaties stimuleren leerlingen tot het leren gebruiken van de benodigde vakinhoud en het gebruik van eerder verworven kennis in een nieuwe situatie.

De docent In alle modules is de rol van de docent van groot belang gebleken bij het serieus nemen van de vraag ‘Waarom moet ik dit leren?’. De vakinhoudelijke maar ook maatschappelijke en persoonlijke ervaringen van de docent brengen de (persoonlijke) motieven van leerlingen tot leven, overigens in samenhang met die van de medeleerlingen. De interactie tussen docent en leerlingen is van groot belang. Het is belangrijk dat de docent luistert naar echte vragen van leerlingen. Een ingrijpende verandering voor de docent is om te gaan met antwoorden op vragen die niet in het boek staan, en waarop geen ‘correct’ antwoord te geven is in het licht van dit type modules. Activiteiten worden

Door het ontwerpen van de scooter leren leerlingen veel begrippen.

vaak deels in groepswerk uitgevoerd, via discussies, taakverdeling en feedback tussen leerlingen onderling. De docent heeft hierbij een andere rol, namelijk begeleider, technisch voorzitter, stimulator, enzovoorts.

Afsluiting ‘Waarom moet ik dit leren?’ is een belangrijk aandachtspunt voor de nieuwe modules. De ontwerpers hebben op verschillende manieren de kennisbehoefte van leerlingen verwerkt in de thema’s, opbouw, onderwerpen en activiteiten. Ze zijn daarin goed geslaagd, zoals uit de ervaringen van leerlingen en docenten is gebleken. In de volgende serie artikelen zullen andere, nieuwe modules besproken worden. Daarbij wordt ook aandacht besteed aan enkele andere aspecten van de veranderingen in dit onderwijs, zoals: • Contexten (welke contexten worden gebruikt, wat voor typen contexten zijn er, hoe gaan docenten met de context om); • Vernieuwende vakinhoud (welke inhoud, waarom, gevolgen van deze inhoudelijke vernieuwing); • Beoordelen (relatie met contexten, concepten en doorlopende leerlijnen); • Didactische aanpak (werkvormen, rol docent/leerling). Referenties 1. Gruijter, J. de & Mast, A. (2007). Contexten in Melkzuur. NVOX, 32(7), 310-312. 2. Rens, L. van (2007). Contexten in Ionische vloeistoffen. NVOX, 32(6), 266-268. 3. Gruijter, J. de. (2007). Contexten in Zelfherstellende materialen. NVOX, 32 (5), 218-220. 4. Rossum, J. van, Gruijter, J. de (2008). Contexten in De scooter van de 21e eeuw. NVOX, 33(1), 10-12.


Contexten in Landbouw: kunstmest en pesticiden Een module voor 4 h/v met spannende chemie achter de groei van planten. Welke stoffen bevorderen die groei? Hoeveel van die stoffen moet je dan gebruiken? Hoe voorkomt men in de landbouw ziekte en vraat aan de groeiende planten? En wat betekent dat voor het milieu? ■ Jan

Apotheker / IDO, RUG Groningen Lisette van Rens / Onderwijscentrum VU, Amsterdam

Inhoud De kernvraag voor de leerlingen in de module Landbouw1 is: “Wat is belangrijker: groei bevorderen door bemesting, groeischade voorkomen door gewasbescherming of aantasting van het milieu voorkomen door duurzame methodes?”

Dit artikel is het zesde in een serie Contexten in …. De initiatiefnemers Joke van der Aalsvoort (C. Huygens College, Heerhugowaard), Lisette van Rens (VU, Amsterdam), Albert Pilot (UU, Utrecht), Martin Vos en Jan de Gruijter (beiden Fontys, Tilburg) tonen samen met een ontwikkelaar de vele aspecten van een lesmodule. De artikelen bedoelen bij te dragen tot een beter overzicht van de ontwikkelde modules Nieuwe Scheikunde.

Als het onderwerp zouten nog onbekend is voor de leerlingen, biedt de module een start van drie à vier lessen. In deze oriëntatiefase leren leerlingen dat zouten al dan niet kunnen oplossen, dat als zouten oplossen er ionen ontstaan en hoe ze ionen in een oplossing aan kunnen tonen2. Aan de hand van internet3 en drie artikelen (zie voorbeeld in kader 1) raken de leerlingen vertrouwd met organische mest en kunstmest in relatie met de vruchtbaarheid van de bodem. Na deze introductiefase volgt een voorbereiding- en planningfase waarin de leerlingen de groei van planten benaderen vanuit vijf invalshoeken (zie kader 2). Door praktisch en literatuuronderzoek

Kader 1. Hoe kwam men er achter dat een plant niet alleen water uit grond opneemt? Rond het jaar 1600 deed de Zuid-Nederlandse genees- en scheikundige Jan Baptist van Helmont onderzoek naar de voeding van planten. Hij voerde een kweekproef uit met een wilgenboompje van vijf pond in een pot gevuld met tweehonderd pond aarde. Als zorgvuldig wetenschapper had hij de aarde voor het wegen eerst gedroogd. De proef duurde vijftien jaar. De wilg kreeg al die tijd alleen maar water. Na die vijftien jaar woog hij de boom. Deze was toen 164 pond zwaarder geworden. Ook woog hij de aarde uit de pot nadat deze gedroogd was. De aarde bleek 50 gram lichter te zijn. … Het zou nog eeuwen duren voordat geleerden erachter kwamen dat de gewichtstoename wordt veroorzaakt door koolstofdioxide uit de lucht. Maar wat is nu die 50 gram die uit de aarde verdwenen is? …

Kader 2. Vijf invalshoeken • Fabrikanten van meststoffen en gewasbeschermingsmiddelen. • Producenten van gewassen (boeren/tuinders), die een hoge opbrengst willen bereiken. • Consumenten die (landbouw)producten van goede kwaliteit kopen of zelf kweken. • Milieuorganisaties die letten op de (soms ongewenste) bijkomende effecten van stoffen op het milieu. • Onderzoeksinstituten die effecten meten en zoeken naar verbetering van bestaande methoden.

gaan leerlingen in teams, ieder vanuit een eigen invalshoek, op zoek naar een antwoord op de kernvraag in de module.

Wat doen de leerlingen? De vijf invalshoeken waarin de groei van planten in de module benaderd wordt, maakt het voor de leerlingen mogelijk om een keuze te maken vanuit welke invalshoek zij willen werken. Als team genereren of kiezen ze een onderzoekvraag. Ze onderzoeken bijvoorbeeld de oplosbaarheid en zuurgraad van meegenomen kunstmest in water. Ze bepalen de soorten ionen en het ammoniumgehalte in een kunstmest zoals Pokon. Of ze onderzoeken verschillen in ionenbindend vermogen van diverse grondsoorten. Ze stellen zelf kunstmest samen en vergelijken deze vervolgens met andere meststoffen in het effect van verschillende concentraties op de groei van tuinkers. Aan de hand van een literatuuronderzoek gaan ze van een van de elementen (stikstof, fosfor, kalium, zwavel) die planten nodig hebben, na hoe de kringloop van dit element in ons ecosysteem verloopt. Daarnaast pluizen ze het productieproces


19

en de toxiciteit van een gewasbeschermingsmiddel uit. Over elk uitgevoerd onderzoek schrijft een team een verslag. Verder maakt elk team voor de andere teams een samenvatting van de uitkomsten van het door hen uitgevoerde onderzoek. Zo hebben alle leerlingen de conclusies uit de vijf invalshoeken voorhanden. Vervolgens presenteert ieder team zijn bevindingen en zijn standpunt. Hierna bediscussiëren de leerlingen en de docent de standpunten uit de verschillende invalshoeken en geven ze individueel een beargumenteerde mening over het gebruik van bemesting en gewasbeschermingsmiddelen.

Kader 3. Een aantal vragen voor de invalshoek consument Jullie zijn consumenten. Aan het eind van de module moet je op z’n minst op de volgende vragen antwoord kunnen geven: • Is er een algemeen beste kunstmest voor bloemen, groenten en sierplanten, of heeft ieder gewas een ander soort (kunst)mest nodig? • Wil je alle bestrijdingsmiddelen gebruiken voor groeibevordering? • Kunnen luiers gebruikt worden zodat er minder kunstmest nodig is? • Welke voor- en nadelen heeft kunstmest ten opzichte van dierlijke mest?

Onderzoek is belangrijk in de module Landbouw.

20

Structuurformule van een gewasbeschermingsmiddel.

Ontwerp en doel van de module De module Landbouw is opgebouwd uit het lesmateriaal, een docentenhandleiding, een toa-handleiding en een toets met normering. Het lesmateriaal bevat verschillende onderdelen. De inleidende tekst wordt gevolgd door een lijst met daarop wat de leerling moet weten en kunnen na afloop van de module. Verder bevat het materiaal de vragen waarop de teams vanuit de vijf invalshoeken aan het eind van de module in ieder geval een antwoord moeten weten (zie bijvoorbeeld kader 3; voor de consument). Ten slotte bevat het materiaal een overzicht van mogelijke onderzoeksvragen en een handreiking voor het literatuuronderzoek.


De docentenhandleiding biedt informatie over: bemesting, elementenkringlopen, zouten, oplosbaarheid, neerslagen, gehaltebepalingen, gewasbescherming, karakteristieke groepen en toxiciteit. Verder bevat de handleiding de lesplanning met uitleg over het te gebruiken materiaal. Dit materiaal dient er toe dat de leerlingen meer te weten komen over verschillende ionen in kunstmest, elementen(N, P, K en S)kringloop, het maken van kunstmest, de voor- en nadelen van kunstmest ten opzichte van dierlijke mest, verschil tussen hydrofoob en hydrofiel, het uitrekenen van massapercentages en het opstellen van een oplos- en neerslagvergelijking, de optimale groei van tuinkers. Met deze kennis kunnen de leerlingen een gefundeerd standpunt innemen over het

al dan niet gebruiken van kunstmest en gewasbeschermingsmiddelen.

Wat doen de docenten? In de module Landbouw maakt de docent een aantal keuzen. Allereerst kan de docent afhankelijk van de voorkennis van de leerlingen kiezen voor het oriëntatiedeel van de module: zouten en ionen in de bodem. Daarnaast kan de docent, afhankelijk van het niveau van de leerlingen en eigen voorkeur, een keuze maken uit open of gesloten proeven. Kiest de docent voor open proeven, dan genereren de leerlingen onderzoeksvragen en stellen zij een plan op met welke experimenten ze die onderzoeksvraag gaan beantwoorden (zie kader 4; lesplanning open).

CONTEXTEN IN NIEUWE SCHEIKUNDE Kader 4. Lesplanning open Les 1 Les 2 Les 3 - 10 Les 11 Les 12/13/14 Les 15 Les 16

Inleiding Indeling in 5 groepen, onderzoeksvragen genereren Zelf te plannen door leerlingen; literatuuronderzoek (2-3 lessen) Presentatie voorbereiden en standpunt innemen Presentaties Verdieping Toets

De docent laat de klas in vijf teams werken: fabrikanten, producenten, consumenten, milieuorganisaties en onderzoeksinstituten. In de open aanpak becommentarieert de docent de onderzoeksvragen, het achterliggende literatuuronderzoek en de geplande proeven. Bij de uitvoering van de plannen begeleidt de docent de vijf groepen. Zij introduceert de snelgroeiende tuinkers als modelplant voor het bepalen van de optimale groei. Verder coördineert zij de presentaties en meningsvorming van de leerlingen over voor- en nadelen van bemesting en gewasbescherming.

werk, maar al die enthousiaste leerlingen, dat maakt veel goed”. De leerlingen gebruiken tegelijkertijd verschillende chemicaliën en materialen en vaak passen ze hun plan gaandeweg het onderzoek aan. Een gesloten aanpak vergt minder tijd van de toa, omdat de proeven in een vastomlijnde planning staan.

Ervaringen met de module De ervaringen die met de module Landbouw zijn opgedaan lokken reacties van docenten uit als “de leerlingen zijn enthousiast en ze leren er echt van”, “mooie introductie op zouten”, “het

In de module komt veel chemie aan de orde.

Wordt de groei bevorderd of juist geremd?

plantjes als “wie gaat de wedstrijd winnen” en ze waren erg verbaasd – “we hebben ze echt veel kunstmest gegeven” – dat de plantjes slecht groeiden toen ze rijkelijk voorzien werden van kunstmest.

Hoe wordt de context gebruikt? Door leerlingen in teams met verschillende belangen te laten werken aan hetzelfde landbouwkundig vraagstuk komt de ingewikkeldheid en tegenstrijdigheid van optimaal groeiende planten pregnant naar voren. De tuinkers dient als modelplant voor optimale groei. Om tot een beargumenteerde mening betreffende het gebruik van kunstmest en gewasbestrijdingsmiddelen te komen, leren de leerlingen concepten als oplosbaarheid, ionen, pH, elementenkringloop, hydrofoob, hydrofiel, organofosfaten, gechloreerde koolwaterstoffen en MAC-waarde (zie illustratie).

Noten 1. De module is beschikbaar bij [email protected]. 2. Chemie in Druppels. Stichting C3 en Vrije Universiteit. [email protected]. 3. De vragen in de module zijn gebaseerd op informatie op: www.kunstmest.com.

Bij een keuze voor een gesloten aanpak begeleidt de docent de teams aan de hand van een set van vaste proeven.

Wat doet de toa? In de open aanpak zijn de leerlingen op dezelfde tijd met heel verschillende proeven bezig. Voor de toa betekent dit “veel

rekenwerk [massapercentages] zit heel logisch in elkaar” en “het onderdeel bestrijdingsmiddelen behoeft nog aandacht, zodat het literatuuronderzoek meer diepgang krijgt”. De leerlingen komen tussentijds naar de groei van hun tuinkersplantjes kijken. Ze verwoordden de optimale groei van de

De module Landbouw is ontworpen door Louis Dijk en Brechtje Maas (Sevenwolden College, Heerenveen), Freerik Los (Gomarus College, Groningen) en Willy Reinalda (Praedinius Gymnasium, Groningen), in samenwerking met Jan Apotheker en Menno Keij.


21

Contexten in Smart materials Havoleerlingen werken met smart materials. Dat zijn kleverige, stroomgeleidende en lichtgevende polymeren. Boeiend werk, dat de leerlingen inzicht geeft in de chemie van de heel nieuwe en zeer begeerde materialen. ■

22

Sylvia Lipman / Roland Holst College, Hilversum Jan de Gruijter / Fontys Lerarenopleiding Tilburg

Inhoud van de module In acht lessen leren leerlingen over slimme materialen. Na een introductieles over smart materials komt elk van de vier onderwerpen: kleverige polymeren (slime), elektrisch geleidende polymeren, organische zonnecellen en lichtgevende polymeren, in theorie én in praktisch onderzoek, steeds in twee lessen aan de orde. De module sluit af met een schriftelijke kennistoets over polymeren, geleiding, H-bruggen en de werking van zure en basische oplossingen op slime. De module is geschikt voor eind havo 4of begin havo 5-leerlingen.

Dit artikel is het zevende in een serie met een steeds terugkerende titel Contexten in ….. De initiatiefnemers Joke van der Aalsvoort (C. Huygens College, Heerhugowaard), Lisette van Rens (VU, Amsterdam), Albert Pilot (UU, Utrecht), Martin Vos en Jan de Gruijter (beiden Fontys Lerarenopleiding Tilburg) willen samen met een ontwikkelaar van een lesmodule laten zien wat de modules inhouden, wat voor doel ze hebben, welke begrippen aan de orde komen en wat docenten, toa’s en leerlingen ervan vinden. De artikelen bedoelen bij te dragen tot een beter overzicht van de ontwikkelde modules Nieuwe Scheikunde.

Wat doen de leerlingen? In de startbijeenkomst maken leerlingen slime, een kleverig polymeer. Vervolgens observeren ze wat er gebeurt als ze slime in een zure of basische oplossing brengen. In een zure oplossing, bijvoorbeeld zoutzuur, degenereert het polymeer. Er ontstaat een vloeistof. In een basische oplossing, bijvoorbeeld natronloog, kunnen kristallen ontstaan. Daarna bestuderen ze de theorie van poly-


stroom geleidt. En of deze stroomgeleiding te verklaren is met een model voor de stroomgeleiding bij metalen.

Figuur 1. Zelfgemaakt polyaniline.

meren en leren ze over de specifieke taak van het boraxgedeelte (een crosslinker) tussen twee polyvinylalcohol(PVA)-strengen. Na die bestudering moeten leerlingen kunnen uitleggen waarom het polymere netwerk in een zure oplossing in elkaar stort, zoals ze geobserveerd hebben. Duidelijk wordt dat slime een bijzonder polymeer is, namelijk eentje gebaseerd op H-bruggen. Vervolgens synthetiseren de leerlingen polyaniline, een polymeer gebaseerd op chemische binding. Hierdoor komen additiereactie en polyadditie uit de organische chemie degelijk ter sprake. Met dit gesynthetiseerde polymeer doen ze proeven om elektrische geleiding van een katoenen draad en eenzelfde draad maar nu met polyaniline geïmpregneerd te onderzoeken. Bij natuurkunde hebben de leerlingen geleerd dat kunststoffen isolatoren zijn. Daarom vinden ze het heel bijzonder dat polyaniline stroom geleidt en dus tot de geleidende polymeren behoort. De resultaten uit het experiment roepen de vraag op hoe het kan dat dit polymeer Figuur 2. Model stroomgeleiding.

In het derde onderwerp maken de leerlingen met eenvoudige hulpmiddelen (twee objectglaasjes, wat tinoxide, een kleurstof) zelf een organische zonnecel. Ze testen hun zonnecel, maken een stroomspanningkarakteristiek en meten tot slot het vermogen van de zonnecel. Daarna verdiepen ze zich in de theorie over de werking van een organische zonnecel. Deze verdieping wordt ondersteund door een prachtige animatie van de werking van de zonnecel. Het laatste onderdeel gaat over de theorie van lichtgevende polymeren. Hiertoe kiezen ze een toepassing voor een polymere lichtemitterende diode (led) en maken daarover een poster, waarin ze moeten laten zien dat zij de theorie over lichtgevende polymeren hebben begrepen.

Figuur 3. Model stroomgeleiding bij geconjugeerde systemen.

CONTEXTEN IN NIEUWE SCHEIKUNDE Reacties op de module Smart Materials Opzet module Iedere twee lessen komt een van de smart materials aan de orde. Elk smart material legt de nadruk op een specifiek kenmerk van het meestentijds polymere systeem. Tijdens de eerste les krijgen de leerlingen het moduleboekje met de theorie en de practicumopdrachten toegelicht. De module is zo opgezet dat ze in groepen kunnen werken. Bij het onderzoek naar de invloed van zure en basische oplossingen op slime en naar het geleidend vermogen van katoen en met polyaniline geïmpregneerd katoen doet iedere groep dezelfde experimenten. Bij het onderzoek naar het

Figuur 4. Door een leerling gemaakt eenvoudig model van een deel van een polymeer.

vermogen van de zelfontworpen zonnecellen werken de leerlingen aan deelonderzoeken, waarbij ze aan elkaar moeten rapporteren en gezamenlijk een eindconclusie moeten trekken. De onderzoeksvragen worden steeds aangereikt, maar leerlingen moeten wel zelf tot een eindconclusie en verklaring komen. De vier onderwerpen kleverige polymeren (slime), elektrisch geleidende polymeren, organische zonnecellen en lichtgevende polymeren, worden steeds na twee lessen afgesloten. De beoordeling van de leerlingen betreft drie onderdelen: het samenwerken, de verslagen van de practica en de kennistoets. De module Smart materials sluit goed aan op de module Parfum (www.nieuweschei kunde.nl). Als deze module (nog) niet aan de orde is geweest, dan biedt de module Smart materials voldoende handvatten waarmee de leerlingen zich kennis over de benodigde theorie uit de organische chemie eigen kunnen maken; zie figuur 5. De docentenhandleiding bevat onder andere materiaallijsten, uitwerking van de opdrachten en de toets.

staat. Echter, hij kan ook kiezen voor een meer leerlinggestuurde aanpak waarbij de docent de leerlingen in groepjes begeleidt en stimuleert, en als troobleshooter optreedt. Bij de meer open aanpak kan de docent aan het eind van ieder onderdeel, dus na twee lessen, de pittige en uitdagende theorie voor havoleerlingen nog eens evalueren en laten samenvatten. Hierdoor maakt hij de hoofdlijnen duidelijk. Verder legt de docent nadruk waarop de diverse smart materials zich onderscheiden. De toa kan de materiaallijsten met chemicaliën in de docentenhandleiding vinden. Ze zijn allemaal bij de gewone handel te verkrijgen. De bestelling vereist planning zodat de chemicaliën tijdig op school zijn.

Sterke en zwakke punten van de module De module Smart materials is zonder meer innovatief te noemen omdat onderwerpen uit het dagelijks leven een verrassende wending nemen, bijvoorbeeld een kunststof die toch de elektrische stroom geleidt. Over de zonnecel hebben de leerlingen allemaal wel gehoord, maar dat je met de kleurstof van rode wijn of worteltjes energie kunt opwekken, is echt nieuw. Slime is kinderspeelgoed, maar je kunt er ook leuke experimenten mee doen en daarmee een ingewikkelde theorie, namelijk de H-bruggen in een polymeer, aan de orde stellen. Het is stimulerend om op deze wijze en in deze context wat op te steken over polymeren. De module is heel fraai vormgegeven met goede illustraties en een schitterende animatie van de werking van een zonnecel en is in acht lessen uit te voeren. Een nadeel is dat nog niet met een polymere led kan worden geëxperimenteerd, maar als het in de toekomst gemakkelijker wordt een polymere led in de klas te maken, kan die opdracht eenvoudig aan de module worden toegevoegd.

Leerlingen: - Meneer, ik mag toch wel die slime mee naar huis nemen? - Wauw, wat je allemaal met polymeren kunt doen. - Geleiding was wel moeilijk, maar ik vond de lessen super. - Het lukt niet, doe ik iets fout? O, ik moet de instructie goed lezen. Docenten: - Fijn om zo de kennis van polymeren aan de orde te stellen. - Ik heb mijn leerlingen nog nooit zo enthousiast gezien. - Hier hebben we op zitten wachten, zo dagen we onze leerlingen tenminste uit. - Mijn leerlingen leren zo toch net iets meer dan vroeger. - De koolstofchemie moet eerst aan de orde zijn geweest, voordat je aan deze module begint. - Ik ga de module volgend jaar zeker weer gebruiken in havo 5 en vwo 4. Toa: - Ik heb meer werk aan de voorbereiding dan vroeger, maar als je die enthousiaste leerlingen ziet, doe je dat graag. - Polyvinylalcohol kun je beter bij de chemicaliënhandel kopen, dan heb je steeds dezelfde samenstelling.

Medewerkers De module Smart materials is ontwikkeld door John Hukom (Instituut Archimedes, Hogeschool Utrecht) en Sylvia Lipman; coach was Aonne Kerkstra (TU Delft). Erik Joling (Amstelinstituut, UvA) deed mee als didactisch onderzoeker. Extern deskundige was Herman Schoo, senior onderzoeker bij TNO, Eindhoven.

Figuur 5. De belangrijkste begrippen en vaardigheden.

Wat doet de docent/toa? De docent heeft de keuze om de module zo uit te voeren dat de docent centraal


23

Contexten in formules Zijn chemische formules lastig te leren met een concept-context aanpak? De module Kwantitatieve eigenschappen in formules bewijst anders. Deze module is onderdeel van de blauwe leerlijn en bedoeld als uitbreiding van het elementbegrip voor het gebruik in reactievergelijkingen. ■ ■ ■

24

Frans Arnold / Coach Nieuwe Scheikunde Ton van Berkel / Peellandcollege Deurne Martin Vos / Fontys Lerarenopleiding Tilburg

Inhoud van de module In 14 tot 19 lessen, afhankelijk van het tempo van een groepje, leren leerlingen van 4 havo en vwo hoe formules toe te kennen aan stoffen en hoe die dan toegepast worden in bijvoorbeeld reactievergelijkingen. Het belang van formules blijkt onder meer uit artikelen over het broeikasgas CO2. Voor een goed begrip van deze artikelen moeten de leerlingen weten hoe chemici kwantitatieve gegevens in een formule als CO2 verwerken. Dit geeft de leerlingen een indruk van de context waarin formules worden toegepast. Allereerst wordt met behulp van eenvoudige vragen en experimenten de noodzakelijke voorkennis opgefrist, zoals het elementbegrip. Uit experimenten leiden leerlingen af dat gassen in vaste eenvoudige volumeverhoudingen met elkaar reageren, waardoor ze tot de juiste verhoudingsformule komen (de wet van GayLussac). De leerlingen ervaren zodoende hoe kwantitatieve gegevens te gebruiken om chemische formules toe te kennen en hoe die in reactievergelijkingen te gebruiken. Ook leren ze de mol als eenheid van hoeveelheid stof op macroniveau kennen zodat ze kwantitatieve eigenschappen van stoffen bij reacties kunnen beschrijven. Leerlingen verdiepen zich dus in concepten als chemische formules, mol en reactievergelijkingen.

Wat doen de leerlingen? Leerlingen voeren tijdens de gehele De gehele module is opgedeeld in zogemodule veel chemische proeven uit, waarnoemde practica, die meer lessen kunnen van ze verslag doen aan de docent. De bedoeling is dat ze zo leren hoe binnen beslaan. In het eerste practicum maken leerlingen opdrachten bij een reeks kranscheikunde theorie uit experimenten tenartikelen waarbij ze ook hun kennis afgeleid wordt, en zodoende ervaren hoe uit de derde klas opfrissen. De opstap naar chemici werken. formules loopt via gasexperimenten. Naar Opzet module aanleiding van de resultaten van die proeHet uitgangspunt van deze module is: de ven beantwoorden ze vragen. Leerlingen leerling is leidend, de docent is begeleiworden steeds gedwongen zelf kritisch na dend. De leerlingtekst is zo gemaakt dat te denken en niets voor gegeven aan te groepjes leerlingen in eigen tempo zelfnemen. Zo leiden ze uit proeven af dat 1 standig werken en hierbij hun leerroute liter waterstof tweemaal zoveel element bepalen. waterstof bevat als 1 liter waterstofchloriDe module bevat een aantal aantrekkelijde. Een formule als H2 komt hierdoor voor leerlingen niet uit de lucht vallen. In ke proeven, die door de leerlingen kunnen de vervolgpractica worden uitgevoerd 2 tot en met 7 (zie maar ook op foto, figuur 1) diepen de video of dvd kunleerlingen het nen worden bekeEen formule als gebruik van forken. Deze proeven mules uit waarbij zijn verdeeld over H2 komt niet uit de ze steeds opnieuw zeven practica die lucht vallen ervaren hoe chevia verschillende mici op basis van leerroutes doorgeexperimentele werkt kunnen gegevens formules toekennen aan stoffen. worden. In het stroomschema kun je zien Daarvoor leiden leerlingen zelf de betekedat er verschillende manieren zijn om de nis af van concepten als ‘chemische formodule te doorlopen. (zie figuur 1). Dit mules’ en ‘reactievergelijkingen’ op basis kan in 14 tot 19 lessen, dus via differentiavan zelfuitgevoerde proeven. Een voortie in tempo. Van practicum 1 naar 3 is beeld van zo’n proef is de reactie van de een logische stap. Practicum 2 is een tusgassen stikstofmonooxide NO en zuurstof senstap voor leerlingen die minder snel O2 (zie kader). conclusies trekken of voor leerlingen die meer proefjes willen doen. De route wordt uiteraard bepaald door de beschikbare tijd en door de beoordeling van de docent of een tussenstap voor leerlingen noodzakelijk is. Dit artikel is het achtste in een serie met een steeds terugkerende titel ‘Contexten in ….’. Binnen de practica zijn ook mogelijkheDe initiatiefnemers Joke van der Aalsvoort (C. Huygens College, Heerhugowaard), Lisette den tot differentiatie naar inhoud en van Rens (VU, Amsterdam), Albert Pilot (UU, Utrecht), Martin Vos en Jan de Gruijter (beiden niveau. Bijvoorbeeld is er de keuze om Fontys Lerarenopleiding Tilburg) willen samen met een ontwikkelaar van een lesmodule leerlingen zelf experimentele gegevens te laten zien wat de modules inhouden, wat voor doel ze hebben, welke begrippen aan de laten verzamelen of deze aan te reiken. orde komen en wat docenten, toa’s en leerlingen ervan vinden. De artikelen bedoelen bij Bovendien kunnen havo- en vwo-routes te dragen tot een beter overzicht van de ontwikkelde modules Nieuwe Scheikunde.


CONTEXTEN IN NIEUWE SCHEIKUNDE gaande onder- en bovenbouwmodulen (zoals Gif om op te vreten, zie www.nieuwe scheikunde.nl). Vanuit de onderbouw zijn de leerlingen met deze wijze van toetsen al vertrouwd. Bij de module is een handleiding beschikbaar die de praktische benodigdheden beschrijft, maar waarin ook de ervaringen zijn verwerkt die opgedaan zijn tijdens het examenexperiment. De toa, die ook groepjes begeleidt, zorgt er eveneens voor dat leerlingen kunnen beschikken over het benodigde practicummateriaal. Omdat niet alle (groepjes) leerlingen met dezelfde opdrachten bezig zijn, betekent dit dat glaswerk en dergelijke voor meer experimenten klaar moet staan. Echter de differentiatie in tempo zorgt ervoor dat er minder opstellingen nodig zijn dan bij klassikale practica.

Sterke punten van de module Als docent ga je door het werken met deze module anders naar de lesstof kijken. Zo blijkt dat docenten in opleiding op het Peellandcollege soms meer moeite heb-

Figuur 1. De diverse leerroutes.

worden uitgestippeld. Zo kan dieper ingegaan worden op het formulebegrip. Als bijvoorbeeld blijkt dat op basis van een kwantitatieve elementanalyse, twee verschillende stoffen met dezelfde chemische formule C2H6O beschreven kunnen worden, geeft dat de gelegenheid om de structuurformules te introduceren. Leerlingen kunnen met deze kennis inzoomen op bijvoorbeeld isomeren, een scheikundige context of uitzoomen naar een bredere context als broeikaseffect en gladheidbestrijding. Bij dit uitzoomen wordt de context op illustratieve wijze gebruikt.

Wat doet de docent/toa? Bij het gebruik van deze module is de rol van de docent slechts begeleidend en adviserend. Klassikale momenten met alle leerlingen zijn er niet. Leerlingen komen binnen en gaan groepsgewijs aan de slag. De docent reikt de nagekeken verslagen van de proeven uit. Het geleverde commentaar is sturend voor het verdere leerproces. Beoordeling vindt plaats via toetsen die meestal bestaan uit een groepsdeel, waarin praktische opdrachten verwerkt zijn, en een individueel deel. Deze manier van toetsen wordt ook gebruikt in de voor-

25

Voorbeeld: Leerlingen spuiten 30 mL stikstofmonooxide in een (omgekeerde) maatcilinder vol water. Daarna spuiten ze er telkens een portie van 5 mL zuurstof bij. Hieruit kunnen ze afleiden in welke volumeverhouding stikstofmonooxide en zuurstof met elkaar reageren. Leerlingen die met de module Magie of chemie? gewerkt hebben, zijn gewend aan het manipuleren van stoffen in gasvorm met behulp van injectiespuiten, maar de experimenten zijn zoals gezegd ook op foto, video of dvd te bekijken. Op basis van de volumeverhouding kan aan het bruine gas, dat bij de reactie van stikstofmonoxide en zuurstof ontstaat, een chemische formule worden toegekend en kan een reactievergelijking worden opgesteld. De indices in de formules zeggen iets over de hoeveelheid element per volume-eenheid, de coëfficiënten in vergelijkingen zijn aanvankelijk alleen een uitdrukking van volumeverhoudingen. Bij gassen is het volume blijkbaar een bruikbare maat voor chemische hoeveelheden. Om verder te komen wordt het begrip mol ingevoerd als eenheid op macroniveau voor chemische hoeveelheid. Een deeltjesmodel op microniveau is daarbij nog niet nodig.

Figuur 2. Leerlingen vangen het gas op in een maatcilinder.


ben met de opdrachten dan de leerlingen zelf. Ze ontdekken dat leerlingen zich meer laten leiden door de experimentele gegevens, terwijl ze zelf meer afgaan op hun chemische voorkennis. Een ander sterk punt is dat leerlingen zelf zeggenschap hebben over hun leerproces. Dit uit zich in differentiatie in tempo en keuzes. Leerlingen vinden het meestal aangenaam dat de docent niet continu prominent aanwezig is. Leerlingen leren in groepjes. De docent beïnvloedt de samenstelling van de groepjes zodanig dat leerlingen al samenwerkend van elkaar leren. De module Kwantitatieve eigenschappen in formules is onderdeel van de blauwe leerlijn, waarbinnen de werkwijze bij alle

modules identiek is. Een kenmerk van deze leerlijn is dat begrippen worden geïntroduceerd op basis van experimentele gegevens, waarvan de meeste volgen uit proeven die de leerlingen zelf uitvoeren. Docenten en toa’s van de scholen die deze leerlijn in het examenexperiment volgen, hebben hiervoor gekozen en zijn deze manier van werken gewend. Een aandachtspunt is dat groepjes leerlingen soms met een groot tempoverschil door de module gaan. Hoe houden zwakke groepen sterke groepen bij? Op welke wijze kun je de groepjes terug bij elkaar brengen (als je dat zou willen)?

ten en toa’s van het Peellandcollege te Deurne (Ton van Berkel, Chantal Baselier, Mirjan Demmers, Jannie Manders, Wim Verhees en Gos van de Wouw), het Pius XCollege te Bladel (Piet van den Hurk, Mark Savelsberg, Karel Theuws en René van Waelsden), het Heerbeeck College te Best (Frans Lemmerling, Ingeborg Mansveld, Weny Sanders en Chris Snik), en het Berlage Lyceum te Amsterdam (Rishie Chatterpal, Frank Muylaert en Ivo Visser). Zij werkten al samen in de Werkgroep Theorie uit Experimenten.

Medewerkers Deze module is ontwikkeld door een werkgroep van de blauwe leerlijn, docen-

Een docent in Noord-Brabant In de opstartperiode van Nieuwe Scheikunde mochten duizend bloemen bloeien. Het vak goed tegen het licht houden en opnieuw vormgeven. Er werden weinig kaders gesteld, ik kan me vinden in de richtlijn om uit te gaan van actuele contexten en daarbij de chemische concepten aan te brengen, om zorgvuldig en bewust om te gaan met micro- en macro-denken. Ik vind het een verademing met andere chemici weer over het vak te praten en over de nieuwe dingen die we in de klas willen doen. De tientallen jaren ervaring blijken toch veel nuttige bagage achtergelaten te hebben in plaats van de gevreesde ballast. Mijn collega en ik besteden nu veel meer tijd aan onze lessen. We hebben veel moeten sleutelen aan het lesmateriaal, maar dat is leuk werk als je het samen kunt doen met enthousiaste collega’s en toa. We vertrouwen erop dat we de komende jaren kunnen profiteren van het extra werk dat we nu doen. De stemming in de sectie is sinds we met het project begonnen alleen maar beter geworden, we hebben het gevoel dat we aan iets goeds bouwen. Bron: NVOX, februari 2008

HEIN JAN SCHOOREL

26

Een toa in Noord-Brabant Leuk, dacht ik aan het begin van het schooljaar. ‘Nieuwe Scheikunde’, geen idee wat het inhoudt, maar we zien wel. Vooral bij de eerste modules was pas vlak voor het begin van de lessen bekend wat en hoe iets gedaan moest worden. Erg veel tijd om dingen goed uit te testen was er niet maar al doende leert men. Er zijn onderdelen bij waarbij ik als toa denk: “Is dit scheikunde?” Zo gaan we aan de slag met enzymen, gist (bioethanol), plantjes en er wordt met bekers gegooid. Voor mij als toa houdt het in dat ik veel meer tijd bezig ben met voorbereiden en uitproberen van de verschillende practica. Ook het verzamelen van het materiaal dat nodig is, vergt het nodige zoekwerk op internet. Al met al is het wel een uitdaging om alles goed lopend te krijgen en te merken dat de leerlingen meer besef hebben van wat ze aan het doen zijn en waarom. Bron: NVOX, februari 2008



Contexten: vakinhoud in nieuwe scheikundemodules In deze serie over Contexten zijn tot nu toe acht artikelen en een brugartikel verschenen over nieuwe scheikundemodules. In dit artikel richten we ons op de vraag: wat is het vakinhoudelijk vernieuwende karakter van deze modules? ■

Lisette van Rens / Onderwijscentrum VU, Amsterdam Joke van der Aalsvoort / C. Huygens College, Heerhugowaard Albert Pilot / Freudenthalinstituut, Utrecht Martin Vos en Jan de Gruijter / Fontys Lerarenopleiding Tilburg

Dit tweede brugartikel is het negende in een serie met de steeds terugkerende titel ‘Contexten ….’ De initiatiefnemers analyseren in dit artikel in welke mate het vakinhoudelijke karakter van deze modules nieuw is.

Inleiding Bij de ontwikkeling van Nieuwe Scheikunde1 speelt naast de kernvraag naar de betekenis van de vakinhoud voor de leerlingen2 een aantal andere vragen: is de vakinhoud veranderd, wat betekent dit voor de docent en hoe krijgen domeinen van het scheikunde examenprogramma daarmee een actuele invulling? Aan de hand van deze vragen bespreken we zeven nieuwe scheikundemodules – Melkzuur, Ionische vloeistoffen, Zelfherstellende materialen, De scooter van de 21ste eeuw, Landbouw: kunstmest en pesticiden3, Formules4 en Smart materials5. Hierbij gaan we na of het kiezen voor een context invloed heeft op de vakinhoud. Voor deze aspecten belichten we wat die betekenen voor de scheikundedocent. Vervolgens bespreken we hoe de modules passen in de scheikunde syllabus voor havo en vwo1. Vakinhoudelijke kenmerken Alle modulen bevatten een onderwijsleerproces in een voor havo- of vwo-leerlingen aansprekende context. Onderzoek naar het werken vanuit een context in het Engelse chemieonderwijs laat zien dat zo’n context veelal motivatie bij de leerlingen en de docenten oproept6. Dit zijn ook de ervaringen van de leerlingen en de docenten bij

het werken met de zeven eerder beschreven nieuwe scheikundemodules. Een kenmerkende overeenkomst in de zeven modules is dat de gekozen contexten, ieder voor zich, een heel scala aan chemische en vakoverstijgende begrippen oproepen. Bijvoorbeeld om leerlingen te laten snappen hoe Smart materials als kleverige, elektrisch geleidende en lichtgevende polymeren werken, moeten ze kennis opdoen uit de organische chemie – alkenen, polymeren met crosslinks, structuurformules, polyadditie – en uit de zuren- en basentheorie. Daarbij moeten ze nadenken over modellen en over begrippen uit andere vakdisciplines zoals elektrische stroom en stroomgeleiding. De eerste conclusie is dat het vernieuwende aan leren vanuit een context de grenzen tussen de bekende chemische onderwerpen doet vervagen en dat leerlingen begrippen uit andere vakdisciplines nodig hebben. Twee vernieuwende aspecten die alle modulen karakteriseren. De begrippen in het chemieonderwijs ondergaan als zodanig geen verandering maar de vernieuwing zit ’m in hoe die begrippen onderling en met begrippen uit andere bètadisciplines samenhangen. In enkele modules is de context een vraag uit de beroepspraktijk van een scheikundig onderzoeker of ontwerper. Bijvoorbeeld in de module Ionische vloeistoffen kunnen leerlingen onder meer onderzoeken of een ionische vloeistof gebruikt kan worden in het elektrolyseproces waarin stukjes ijzer verchroomd worden. Research waarmee bedrijven als Corus ook bezig zijn. Ionische vloeistoffen kunnen mogelijk als alternatief dienen en daarmee milieueffecten van de nu

gebruikte chroomzouten tegengaan. Uitgaan van een beroepspraktijk laat verdere vernieuwende aspecten zien, dat is de tweede conclusie. Naast de vakinhoudelijke begripsaspecten leren leerlingen over begrippen die te maken hebben met een onderzoekspraktijk en de kwaliteit van het handelen binnen die praktijk7. Echter in de praktijk van het ontwerpen zoals in de module De scooter van de 21ste eeuw leren de leerlingen aan de vakinhoud gerelateerde criteria hanteren om tot een goed ontwerp van een toekomstige scooter te komen.

Figuur 1: Schematische voorstelling van de relatie tussen context en vakinhoud.

De docent Zoals het voorbeeld over Smart materials laat zien, betekent onderwijzen met nieuwe scheikundemodules dat de vakinhoud geen afgebakende eenheden omvat, zoals dat bijvoorbeeld bij ‘zuren en basen’ het geval is. Voor de docent kan dat lastig zijn. Het vereist van de docent niet alleen


27

inzicht maar ook overzicht omdat de context samenhang laat zien tussen chemische en vakoverstijgende begrippen. Ervaringen met een onderwijsleerproces vanuit een vraag uit de onderzoekspraktijk, zoals in ionische vloeistoffen, ontlokte aan een van de uitvoerende docenten de volgende uitspraak: “Aan het begin wist ik bijna niks van ionische vloeistoffen, nu heb ik er samen met mijn leerlingen een heleboel over geleerd”. De docent veranderde toen van iemand die alles weet over een onderwerp naar iemand die samen met de leerlingen ‘nieuwe’ kennis verwerft. Verder is het vooralsnog lastig om aan de hand van de modules een bepaalde lijn in het leren van de leerlingen te beschrijven: de diversiteit daarin is groot. De modules bieden tevens een grote diversiteit aan toetsvormen om de kwaliteit van leerresultaten te beoordelen.

28

Domeinen in Nieuwe Scheikunde In de acht modulen komen de domeinen A en B uit de syllabus1 over het eindexamenprogramma voor zowel havo als vwo duidelijk aan bod. Verder zijn alle modules gerelateerd aan vakinhoudelijke domeinen met de relevante vaktaal. Bij melkzuur vergelijken leerlingen de chemische en de biotechnologische bereiding (G1). Bij het ontwikkelen van deze module is intensief contact geweest met Purac Biochem, waarbij kennis uit de chemische industrie is omgezet naar het niveau van havo- en vwo-leerlingen. In de module Zelfherstellende materialen werken leerlingen met innovatieve materialen die nog niet op de markt zijn (F2). De microstructuur van beton wordt duidelijk met een model (F4). De module Scooter van de 21ste eeuw laat leerlingen kiezen tussen diverse materialen (F2), waarbij zij ook het materiaal testen (F1). Verder vergelijken ze diverse energiebronnen en kiezen voor een geschikte energiebron waarbij ze rekening moeten houden met duurzaamheid (G3 en G4). Deze twee modules betreffen innovatieve chemie, en tegelijkertijd raken ze aan de leefwereld van leerlingen. De vraag, die vwo-leerlingen kunnen onderzoeken in de module Ionische vloeistoffen betreft domein F materiaalinnovatie: verchromen (F4-3) en bouw en werking van een elektrolyseopstelling (F4-4). Bovendien leren leerlingen over het vakmanschap van scheikundeonderzoekers. De vakinhoud van de module Smart mate-


Figuur 2: Een leerling bezig met onderzoek naar ionische vloeistoffen (domein F).

rials gaat voor havoleerlingen over materiaalinnovatie en betreft elektrische eigenschappen van materialen in verband met de microstructuur (domein F4-1) en innovatieve energieproductie (domein G).

Tot slot De analyse van de acht modulen in relatie tot de domeinen van het nieuwe scheikunde examenprogramma laat zien dat werken vanuit contexten tot gevolg heeft dat delen van de domeinen materiaalinnovatie en duurzame ontwikkeling goed onder de aandacht van de leerlingen gebracht kunnen worden. De leerlingen en de docenten vinden dat de modules innovatieve en inspirerende chemie bevatten. Ze bieden leerlingen de kans om meer zelf te onderzoeken. Bij het ontwikkelen van de modules zijn veel scheikundedocenten betrokken. Allemaal aspecten die goed passen bij de denkwijze in het rapport Chemie tussen context en concept 8. In een volgende serie van artikelen zal opnieuw een aantal nieuwe modules beschreven worden met de gebruikelijke aandacht voor: het type context, de rele-

vante concepten, en de rol van leerling/ docent/toa.

Referenties 1. CEVO commissie Syllabus Examenprogramma Nieuwe Scheikunde. Werkversie syllabus scheikunde havo en vwo bij het examenprogramma van Nieuwe Scheikunde, januari 2008. 2. Pilot, A., Aalsvoort, J. van, Rens, L. van, Vos, M. & Gruijter, J. de (2008). Contexten: “Waarom moet ik dit leren?”. NVOX, 33(6), 252-253. 3. Apotheker, J. & Rens, L. van (2008). Contexten in de Landbouw: kunstmest en pesticiden. NVOX, 33(7), 286-289. 4. Arnold, F., Berkel, T. van & Vos, M. (2009). Contexten in Formules. NVOX, 34(11), 104-106. 5. Lipman, S. & Gruijter, J. de (2008). Contexten in Smart materials. NVOX, 33(10), 430-431. 6. Bennett, J. & Lubben, F. (2006). Context-based Chemistry: The Salters approach. International Journal of Science Education. 28 (9), 999-1015. 7. Rens, L. van (2005). Effectief scheikundeonderwijs voor ‘leren onderzoeken’ in de tweede fase van het vwo. Een chemie van willen, weten en kunnen. Proefschrift Vrije Universiteit Amsterdam. 8. Driessen, H.P.W. & Meinema, H.A. (2003). Chemie tussen context en concept. SLO.


Contexten in blik In 5 havo doen leerlingen de onderzoeksopdracht Een blik op blikjes. Tijdens deze opdracht ervaren leerlingen hoe Corus kennis inzet om praktische problemen op te lossen. Hierbij wordt leerlingen duidelijk waarvoor de kennis dient die zij op school geleerd hebben. ■

Han Mous en Joke van der Aalsvoort / C. Huygens College, Heerhugowaard gezondheid. Op bovengenoemde website is te lezen dat een teveel aan ijzer tot ijzerstapeling leidt die schade kan aanrichten aan de lever en de kans op leverkanker vergroot. Hierna komt de productie van staal aan de orde. Het productieproces bestaat uit twee stappen. Eerst reduceert kooks ijzer(III)oxide tot ijzer. Daarna wordt uit ijzer staal gemaakt door het te

bij ook de begrippen exotherm en endotherm herhaald. Verder berekenen leerlingen wat de dikte van het tinnen beschermlaagje is met behulp van de dichtheid van tin en de hoeveelheid tin per m2 staal. Dan wordt ingegaan op het maken van blikjes. Leerlingen rekenen uit hoeveel staal en hoeveel tin er in een blikje ver-

De productiewijze is dezelfde als bij de Coca Cola drankbus: wandstrekken. Corus, IJmuiden.

De onderzoeksopdracht gaat over corrosie in blikjes met frisdranken zoals cola. De opdracht bestaat uit drie delen. Het eerste deel is inhoudelijk van aard. Het geeft antwoord op vragen als: hoe worden blikjes gemaakt en welke problemen doen zich voor bij het conserveren van frisdranken in blik. Het tweede deel omvat een onderzoek naar corrosie. Het laatste deel is een bedrijfsbezoek aan Corus. Leerlingen zien daar hoe blikjes gemaakt worden. Tijdens het bezoek krijgen ze de resultaten van de analyse van hun monsters voorgelegd.

De inhoud Colablikjes worden gemaakt van staal bedekt met een dun laagje tin. Uiteraard is het niet de bedoeling dat mensen door het drinken van frisdrank ijzer en/of tin binnenkrijgen. Daarom zoeken leerlingen op de website van het Voedingscentrum op wat de Aanvaardbare Dagelijkse Hoeveelheid (ADH) van ijzer en tin is. Verder gaan ze na wat de gevolgen zijn van een teveel aan ijzer of tin voor de

29

ontdoen van koolstof. Het productieproces geeft aanleiding tot het herhalen van de begrippen oxidator, reductor en redoxreactie, alsmede de begrippen batch en continu proces. Vervolgens komt ter sprake hoe staal tegen roesten wordt beschermd door het elektrolytisch te vertinnen. Behalve elektrolyse worden hier-

Dit artikel is het tiende in een serie met een steeds terugkerende titel ‘Contexten in ….’. De initiatiefnemers Joke van der Aalsvoort (Huygens College, Heerhugowaard), Lisette van Rens (VU, Amsterdam), Albert Pilot (UU, Utrecht), Martin Vos en Jan de Gruijter (beiden Fontys Lerarenopleiding Tilburg) willen samen met een ontwikkelaar van een lesmodule laten zien wat de modules inhouden, welk doel ze hebben, welke begrippen aan de orde komen en wat docenten, toa’s en leerlingen ervan vinden. De artikelen bedoelen bij te dragen tot een beter overzicht van de ontwikkelde modules Nieuwe Scheikunde.

werkt zijn en hoe duur een blikje is aan materiaal. Ten slotte komt corrosie ter sprake. Bij corrosie in blikjes reageert het metaal met het zuur in de frisdrank. Bij dit proces komt ijzer en/of tin in de vorm van ionen in de frisdrank terecht. Dit is een probleem omdat een teveel aan ijzer niet goed is voor de gezondheid. De vakinhoud is dus een oriëntatie op het probleem waar de leerlingen aan gaan werken. Hierbij komen begrippen aan de orde die leerlingen uit diverse hoofdstukken al geleerd hebben, maar die in een nieuwe context worden toegepast. De oriëntatie gebeurt aan de hand van een lestekst die leerlingen zelfstandig doorwerken.


Het onderzoek: wat doen de leerlingen? Leerlingen krijgen verslagen uit het voorgaande schooljaar voorgelegd. Toen deden de leerlingen ook al onderzoek naar de corrosie van blikjes. Op voorstel van Corus vergeleken ze de mate van aantasting onder verschillende omstandigheden. Het ging om corrosie van open blikjes en gesloten blikjes. Sommige waren gevuld met cola, andere met cola light. Verder onderzochten ze de invloed van verschillende zuren op de corrosie van blikjes. Hierbij verdunden de leerlingen de oplossingen tot dezelfde pH als die van cola. Leerlingen deden dit onderzoek in groepjes, waarbij elk groepje verantwoordelijk was voor een eigen (deel)onderzoek. Elke week controleerden de leerlingen hoe het stond met de corrosie in hun blikjes. Na vier weken werd het onderzoek beëindigd. Zij vulden monsterpotjes met oplossingen uit de open blikjes. Bij Corus werd het ijzeren tingehalte bepaald. Na afloop deden leerlingen verslag van hun onderzoek. Onderdeel hiervan was een voorstel voor vervolgonderzoek. Een nieuwe vijfde klas neemt dus de

Het afgelopen schooljaar was de conclusie uit een klassendiscussie dat de experimenten nauwkeuriger moesten worden uitgevoerd, omdat de gemeten gehaltes aan ijzeren tinionen in het jaar ervoor sterk uiteenliepen. De leerlingen stelden voor dat alle groepjes met dezelfde voorraadoplossing zuur van dezelfde pH zouden werken. De voorstellen tot vervolgonderzoek leidden tot het achterwege laten van de experimenten met cola en cola light en het betrekken van zuurstofloze omstandigheden in het onderzoek. Eén van de voorstellen voor vervolgonderzoek voor het komende schooljaar is om fosforzuur in het onderzoek te betrekken. Tenslotte zit dit in cola, aldus de redenering van het groepje leerlingen dat dit voorstelde. De onderzoeksopdracht is in de loop van enkele jaren uitgegroeid tot een echt researchprogramma. De leerlingen voeren in groepjes hun eigen onderzoek uit gebaseerd op de voorstellen voor vervolgonderzoek van hun voorgangers en op een kritische benadering van de gebruikte methodes. Het researchprogramma vereist samenwerking tussen de leerlingen

30

Scanning Electron Microscopy images

scher dan bij een op zichzelf staand onderzoek het geval is.

Het onderzoek: wat doet de docent? Tijdens het onderzoek heeft de docent een andere rol dan gebruikelijk. De voorbereiding van het onderzoek vindt plaats in een klassendiscussie, vergelijkbaar met een werkbespreking van een onderzoeksgroep. De docent roept allerlei vragen op. Welke stoffen zijn betrokken bij corrosie? Waar precies vindt corrosie plaats? Hoe verdun je een zure oplossing op zo’n manier dat je de gewenste pH krijgt? Hoe ziet de opstelling er uit? Zo’n gesprek helpt leerlingen een beeld te krijgen van corrosie en tot hypotheses te komen. Deze hypotheses suggereren verschillende experimenten. In samenspraak met de leerlingen verdeelt de docent deze experimenten over de verschillende groepjes leerlingen. De docent heeft dus de rol van onderzoekscoördinator. Het is niet alleen zijn taak om kennis die bij leerlingen aanwezig is te activeren, te integreren en op een hoger plan te brengen, maar ook om samen met de leerlingen een onderzoekslijn uit te zetten. Ook wat de rol van de docent betreft is er dus sprake van een imitatie van praktijkgericht wetenschappelijk onderzoek.

Drankenbusje met H2SO4 , blik dat boven het zuur heeft gestaan. Lessenplan voor Een blik op blikjes Voorbereiding (verslagen lezen, klassendiscussie) 2 lessen Maken van oplossingen 1 les Opzet onderzoeksopstelling 1 les Waarneming en/of bemonstering 4 deellessen Nabespreking 1 les Bedrijfsbezoek 6 lessen Schrijven van het verslag 7,5 klokuren

verslagen van het voorgaande jaar door. Doel hiervan is dat ze kritisch kijken naar de manier waarop leerlingen uit het vorige jaar hun onderzoek hebben uitgevoerd en op grond hiervan vervolgonderzoek doen.


die zichtbaar wordt in samenhang in hun onderzoek. In de wetenschap is ook vaak sprake van een researchprogramma. Daarom maakt de onderzoeksopdracht Een blik op blikjes de imitatie van de gang van zaken in de wetenschap nog realisti-

Het bedrijfsbezoek Onderdeel van de onderzoeksopdracht is een bedrijfsbezoek aan Corus. Leerlingen gaan met een bus van Corus naar het bedrijf. Na een lunch in het bedrijfsrestaurant volgt een rondleiding door het bedrijf. Tijdens het bedrijfsbezoek krijgen ze ook de resultaten van hun experimenten voorgelegd. Dit geeft aanleiding tot een discussie over de betekenis daarvan. Het afgelopen schooljaar konden de leerlingen live het roesten van blikjes volgen door middel van beelden door een elektronenmicroscoop. We zijn steeds meer belang gaan hechten aan dit onderdeel


Vroegere bereiding van ijzer (Historisch Openluchtmuseum, Eindhoven). Foto’s: Jaap de Boer.

31

van de onderzoeksopdracht omdat leerlingen kennismaken met de cultuur van een bedrijf. Het maakt hun onderzoek nog echter en het belang ervan nog inzichtelijker.

Ervaringen en resultaten De docent geeft aan dat leerlingen hun best doen een bijdrage te leveren aan de discussies in de klas. Over dit deel van de onderzoeksopdracht is hijzelf het meest enthousiast. Het bemonsteren van de oplossingen en de analyse door Corus maakt het allemaal echt voor de leerlingen. Wanneer de leerlingen de resultaten krijgen, zijn ze nieuwsgierig en start meteen de discussie. Hij constateert verder een groot verschil in de kwaliteit van de verslagen. De leerlingen schrijven in hun verslagen dat ze de onderzoeksop-

dracht leuk en leerzaam vonden. Volgens een enquête stelden de leerlingen het bedrijfsbezoek aan Corus zeer op prijs. De docent wil met de onderzoeksopdracht aansluiten bij het hoofdstuk over industriële chemie. Daarnaast heeft de opdracht een functie voor het examen. Veel examenopgaven gaan over toepassing en interpretatie. Hij vond het opvallend dat zijn leerlingen goed scoorden op de onderdelen vaardigheden, leg uit en artikelen van het examen. Verder heeft hij de stellige indruk dat de onderzoeksopdracht aan het begin van het schooljaar een sfeer in de klas creëert die de studiehouding positief beïnvloedt.

der Aalsvoort ontwikkeld. Corus heeft een website waarop lesmateriaal over de productie van staal en aanverwante onderwerpen te vinden is: www.corusgroup.com, doorklikken naar responsibility, education resources, internet. De onderzoeksopdracht is in het kader van Jet-Net www.jet-net.nl ontwikkeld. De website van het voedingscentrum is: www.voedingscentrum.nl.

Tot slot De onderzoeksopdracht is door Kokkie Schnetz (Corus), Han Mous en Joke van


Contexten in Reddende luiers Gebruikte luiers blijken brandwerend te zijn. Dit leidt tot een onderzoek van leerlingen naar duurzamere stoffen. Verrassend genoeg is kunstkaviaar ook brandwerend. ■

32

Astrid Bulte en Marijn Meijer / FIsme, Utrecht Jan de Gruijter / Fontys Lerarenopleiding Tilburg

Dit artikel is het elfde in een serie met een steeds terugkerende titel ‘Contexten in ….’. De initiatiefnemers Joke van der Aalsvoort (Huygens College, Heerhugowaard), Lisette van Rens (VU, Amsterdam), Albert Pilot (FIsme, Utrecht), Martin Vos en Jan de Gruijter (beiden Fontys Lerarenopleiding Tilburg) willen samen met een ontwikkelaar van een lesmodule laten zien wat de modules inhouden, wat voor doel ze hebben, welke begrippen aan de orde komen en wat docenten, toa’s en leerlingen ervan vinden. De artikelen bedoelen bij te dragen tot een beter overzicht van de ontwikkelde modules Nieuwe Scheikunde.

De module Reddende luiers bij brand, een toevallige uitvinding duurzaam maken is geschreven voor havo 4-leerlingen. De eerste les bevat het volgende verhaal: een brandweerman in Florida staat bij een afgebrand huis. Alles is in rook opgegaan, alleen de prullenmand staat er nog. Da’s interessant, denkt de brandweerman. Wat zat er in de prullenmand? Gebruikte luiers! De vraag is: zou je natte luiers kunnen gebruiken om een huis brandwerend te maken? Of met scheikunde in gedachte: welke stof veroorzaakt de brandwerendheid? Het antwoord is uiteraard: veel

water, dat door natriumpolyacrylaat is opgenomen. Of met duurzaamheid in gedachte – immers natriumpolyacrylaat is een aardolieproduct – kan zo’n stof met andere grondstoffen gemaakt worden, zodat niet altijd een aanspraak gedaan wordt op aardolie als grondstof? Natriumpolyacrylaat, het poeder in de luiers, doet wat met water? Zijn er ook andere poeders met zulke eigenschappen? De leerlingentekst stelt voor: behangplaksel uit aardappels, koffiecreamer, natriumalginaat uit zeewier en suiker uit suikerbieten. Uit onderzoek moet blijken welke waterbinder het beste brand weert. Natriumalginaat met water is viskeus en stroperig, maar het geleert niet. Misschien niet zo geschikt, maar de lestekst raadt aan er wat calciumchloride bij te doen en … het alginaat vormt een gel. Het idee van het geleren van alginaat komt uit de moleculaire gastronomie. In het bronnenboek staat een verslag van leerlingen van het Mater Dei College in Leuven die kaviaar namaakten. Uit hun onderzoek bleek dat bij een bepaalde samenstelling de ronde bolletjes alginaat zelfs onder een waterstraal niet kapot gingen. Dat onderdeel van het onderzoek wordt in de module Reddende luiers gebruikt. De bolletjes natriumalginaat nemen veel water op en zijn daardoor nog beter brandwerend dan natriumpolacrylaat. In acht tot tien lessen leren leerlingen

veel over materialen (domein F), brandwerende eigenschappen, crosslinks, karakteristieke groepen die veel water kunnen binden en over grondstoffen die duurzaam zijn. Verder doen ze onderzoek naar brandwerendheid van verschillende stoffen die water kunnen binden.

Wat doen de leerlingen? In de eerste les werken leerlingen aan de vraag waarom een luier zoveel water kan opnemen en waar dat water blijft. De poriën van de luierkorrel met natriumpolyacrylaat zijn zichtbaar met de elektronenmicroscoop. Maar de leerlingen concluderen: die poriën kunnen niet zoveel water opnemen: deze verklaring, op het niveau van de mesostructuur, blijkt ontoereikend. Zo komen ze met behulp van proeven in de volgende lessen op een aanvullende beschrijving van de structuur waarbij onder andere crosslinks, karakteristieke groepen en ketenlengte een belangrijke rol spelen bij de gelering en wateropname. Bij een betere verklaring van de grote wateropname van polyacrylaat is dus kennis van de microstructuur nodig. Leerlingen beschikken over een boekje waarin de lestekst en de opdrachten zijn vermeld. Extra informatie is opgenomen in de vorm van artikelen (bronnenboek). De huidige kennis over natriumpolyacrylaat en natriumalginaat is in het bronnen-

Geleren van natriumalginaat-oplossing met calciumchloride.



Model van een alginaatbolletje.

boek duidelijk beschreven. Experimenten zijn geen kookboekproeven. Leerlingen moeten op basis van aanwijzingen zelf de voorschriften maken. Na goedkeuring van de docent mogen ze de experimenten uitvoeren. Van de experimenten maken leerlingen verslagen, maar het is ook mogelijk dat ze aan elkaar resultaten presenteren in een markt, een tentoonstelling of een postersessie.

Opzet module In de module werken leerlingen in tweetallen, klassikaal of in groepen volgens een expertmodel. De mate van zelfstandigheid van de leerlingen is een keuze van de docent. Er zijn wel plenaire besprekingen nodig om de belangrijkste concepten (de verklaring van de grote waterbinding) op grond van de resultaten van de experimenten aan de orde te stellen. Er is een docentenhandleiding, met een uiteenzetting over de opzet van de module, de uitwerkingen van opdrachten, en benodigdheden en resultaten van de experimenten. De module kent drie fasen. Fase 1 is de introductie; in fase 2 leren leerlingen eigen vragen te stellen en in fase 3 wordt nieuwe kennis verbreed en verdiept. De structuur van deze module sluit aan bij die van de module Wat een kunst … nieuwe materialen: sterk, dicht en licht. Als beide modules zijn gebruikt, komt in de verdiepingsfase het geleerde over de structuur op meso- en microniveau nog eens in een andere context aan de orde. Docenten die alleen de module Reddende luiers willen gebruiken, dienen deze aan te passen. Wat doet de docent? De docent kiest op welke wijze de leerlingen de module gaan gebruiken. Een keuze, waarin de klas in groepen wordt verdeeld, maakt dat de docent projectleider is en met groepjes leerlingen werkbesprekingen houdt. Zo kan hij of zij ze rechtstreeks begeleiden, stimuleren en adviseren. Maar een keuze voor een meer

Relatie wateropname en hoeveelheid crosslink agens (MBA).

klassikale aanpak is ook mogelijk. Taak toa Voor de uitvoering van de module zijn geen aparte chemicaliën en apparaten nodig. Er zijn veel experimenten, die allemaal met huis-, tuin- en keukenspullen kunnen worden uitgevoerd.

Sterke punten van de module De module stimuleert de creativiteit van de leerling. Er is een verrassende overgang van luiers naar brandwerende middelen. Uiteindelijk komt de leerling uit op het geleren van natriumalginaat. Zulk onderzoek en de kennis die ze daarbij opdoen, kunnen leerlingen enorm motiveren. Ze ontdekken hoe belangrijk kennis van de microstructuur is om wateropname en gelering te kunnen verklaren en leren hoe een bepaald idee uit de keuken in een heel andere context toegepast kan worden. Verder maken leerlingen zelf voorschriften. Leerlingen voelen zich daardoor meer eigenaar van het praktisch handelen. Toetsing Er is een kennistoets. Een praktische toetsing is ook mogelijk: ontwerp een brandwerend organisch materiaal. Er zijn allerlei ideeën voor toetsvragen die te maken hebben met een andere context

zoals bamboe en tandheelkundige materialen (composieten). Toetsvragen die relaties tussen structuur en eigenschappen betreffen. Een andere soort toetsing is bijvoorbeeld beschrijven in hoeverre de grootte van de alginaatbolletjs van invloed is op de brandwerendheid ervan. Bij dit soort vragen is de argumentatie van groot belang. Zo kom je erachter welke vakinhoud leerlingen gebruiken bij het argumenteren.

Medewerkers/deskundigen De module Reddende luiers bij brand: een nieuwe uitvinding duurzaam maken is ontworpen door Astrid Bulte, Marijn Meijer en Albert Pilot (Freudenthal Instituut voor Didactiek van Wiskunde en Natuurwetenschappen). De module is gebaseerd op Superslurpers van Aonne Kerkstra en Kitty Jansen. Verder is gebruikgemaakt van de ontwerpprincipes zoals voortgekomen uit het promotieonderzoek van Marijn Meijer bij het ontwerpen van een module over glutenvrij brood. De auteurs danken Remko Boom (Wageningen Universiteit), voor het delen van kennis over moleculaire gastronomie, en het beschikbaar stellen van zijn keuken voor de eerste experimenten.

De reacties van leerlingen die voor het eerst met zowel de module Wat een kunst … nieuwe materialen: sterk, dicht en licht als met Reddende luiers hebben gewerkt, zijn positief. Ook de docenten zijn tevreden. “Eerst kwam de module Wat een kunst … nieuwe materialen: sterk, dicht en licht aan de orde. In deze module moesten de leerlingen telkens een onderzoek doen en dan weer terugkoppelen. Hoever ben je, wat wil je nu nog weten, hoe ga je dat aanpakken? Dit gebeurt voor leerlingen te vaak. Op grond van ervaringen met die module hebben de docenten voor de module Reddende luiers het tempo verhoogd. De leerlingen werden daardoor veel actiever. Een nadeel is wel dat de module dan weer meer op de oude manier gebeurt, de docent geeft instructie en theorie, de leerling doet het experiment en zoekt het model erbij dat de waarnemingen verklaart. Dan nabespreken. De toets ging vooral over de modellen die de werking van de luier en bijvoorbeeld een spons of een papieren handdoekje konden verklaren, zoals: wat voor eigenschappen heeft een luier of de delen van een luier? En hoe kun je dat verklaren met een model? Dus vooral context, inzicht en toepassingsvragen. We hebben geen logboek gebruikt.”


33

Contexten in beoordelen De toetsen en zeker het centraal schriftelijk examen zullen invloed hebben op de nadruk die docenten leggen op de vakinhoud van de modules van Nieuwe Scheikunde. De beoordeling stuurt de dagelijkse onderwijsactiviteiten. Welke rol vervult de context bij het toetsen? ■

Lisette van Rens / Onderwijscentrum VU, Amsterdam Joke van der Aalsvoort / Huygens College, Heerhugowaard Albert Pilot / Freudenthalinstituut, Universiteit Utrecht Martin Vos en Jan de Gruijter / Fontys Lerarenopleiding Tilburg

Dit brugartikel is het twaalfde in een serie met een steeds terugkerende titel Contexten in … . De initiatiefnemers vergelijken diverse modules met elkaar op kenmerken van het leren van leerlingen, de contexten, enzovoort, waarbij tevens enige resultaten van onderzoek aan de orde komen. Het doel van de artikelen is eraan bij te dragen dat docenten een beter overzicht krijgen van de ontwikkelde modules Nieuwe Scheikunde. 34

Vanaf het verschijnen van Bouwen aan scheikunde (2002) zijn er veel nieuwe modules ontwikkeld. De modules zijn samengebracht in diverse voorbeeldleerlijnen. Veel docenten gebruiken al modules in hun lessen, soms afzonderlijk, soms meerdere modules. Maar ook de beoordeling en uiteindelijk het examen is belangrijk. Wat voor examenvragen worden er gesteld? Welke vakinhouden die op school via de modules aan leerlingen onderwezen worden zijn van belang bij het examen? Wat wordt er getoetst en hoe? Om docenten binnen het examenexperiment te helpen, zijn er readers gemaakt met allerlei voorbeeldopgaven (Voorbeeldproefwerkopgaven, 2009). Zo worden de docenten serieus genomen in hun vragen over het examen, en wat misschien nog wel belangrijker is, zo kan de docent de leerling goed voorbereiden op het examen. Kuiper (2009) laat zien dat sommige modules geen toetsmateriaal bevatten. Docenten vinden het echter van belang dat innovatief materiaal ook laat zien hoe de leerlingen getoetst kunnen worden. Dat scheelt veel tijd voor de docent en daarnaast geeft het meer inzicht in wat de vernieuwing beoogt. In onze serie van artikelen in NVOX heb-


ben we negen modules beschreven, als voorbeelden die volgens ons passen in de ontwikkeling van de nieuwe scheikunde. De vraag die we in dit artikel willen bespreken is: hoe vindt de beoordeling in die modules plaats? Uiteindelijk bepaalt de beoordeling in hoge mate wat docenten onderwijzen en wat leerlingen leren. De beoordeling werkt sturend op het onderwijs. De modules bevatten vele vormen van toetsen: toetsen over theoretische kennis en inzicht, maar ook beoordelingen van papers, posters, presentaties en logboeken. We geven een overzicht in de matrix.

Toetsvormen bij nieuwe scheikunde Module

Kennistoets Andere context Presentatie Artikel Verslag Ontwerp Logboek Poster Argumentatie Praktische toets

wordt het verslag beoordeeld waarin leerlingen ook de terugkoppeling van Corus experts verwerken. Reddende luiers heeft een toets waarin leerlingen individueel een plan maken hoe ze een bepaald materiaal meer brandwerend kunnen maken. Wat ze geleerd hebben blijkt dan uit de argumentatie bij de keuzes die ze maken. In de module Ionische vloeistoffen schrijven leerlingen een artikel dat zowel door de docent als door externe experts wordt beoordeeld op de kwaliteit van het onderzoek.

Beschouwing De matrix laat een grote diversiteit aan toetsen zien. Hoeveel docenten die toets-

Smart Formules Blik Reddende Zelfherstellende Ionische Melkzuur Scooter Landbouw materials luiers materialen vloeistoffen 21e eeuw ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥

Alle modules, behalve Ionische vloeistoffen en Blik, bevatten reproductievragen en inzichtvragen, binnen of buiten de context. De module Zelfherstellende materialen kent een presentatie als onderdeel van een beoordeling. Bij Scooter wordt een ontwerp beoordeeld. De scooter moet rijden en aan de van tevoren gestelde eisen voldoen. Verder kent deze module net als de modules Smart materials en Formules een beoordeling van het samenwerken op basis van een logboek. De module Smart materials heeft bovendien als beoordeling een posterpresentatie. Bij deze presentatie aan medeleerlingen, de docent en zo mogelijk aan ouders geeft de argumentatie inzicht in wat er geleerd is. Bij Blik

¥

¥ ¥

¥ ¥ ¥

vormen of andere toetsen feitelijk ook gebruiken is nog niet duidelijk. Als docenten zelf toetsen maken omdat de ontwikkelaars die niet hebben bijgeleverd, blijkt dat er vooral kennis- en inzichttoetsen gemaakt worden (Kuiper, 2009). Een diversiteit aan toetsvragen op verschillende niveaus van denken over de vakinhoud is gewenst. Kennistoetsen zijn gewenst, maar ook inzichtvragen zijn belangrijk, waarbij de redeneringen of berekeningen tellen. Een bijzondere categorie is die waarbij de vakinhoud in een andere context wordt getoetst. Bij de module De scooter van de 21e eeuw worden in de havo 5-toets vragen

De illustratie bij een vraag over Algen en zeewier, de oplossing voor biobrandstof.

gesteld over de aluminiumfabricage, terwijl in de lestekst met geen woord over de aluminiumfabricage wordt gerept. De module Reddende luiers kent ook een vraag over het productieproces van keramiek uit klei, die gaat over het macro-mesomicro-denken. Hiermee willen de docentontwerpers leerlingen toetsen op het kunnen gebruiken van vakinhoud binnen andere contexten. De opzet van Nieuwe Scheikunde is dat er maatschappelijke, experimentele, theoretische en beroepsgerichte contexten worden aangeboden. Een maatschappelijke context betreft onder andere de duurzaamheid, de experimentele context is gericht op onderzoeken en ontwerpen, de theoretische context heeft een sterk vakmatige of wetenschappelijke inslag en bij de beroepsgerichte context is er vaak enige vorm van samenwerking met een chemisch bedrijf of instelling. Van de in deze serie besproken modules komen de maatschappelijke en beroepsgerichte kant van de context in de beoordeling nog nauwelijks aan de orde. In het ontwerpen van de toetsen dient daar ook rekening mee gehouden te worden. Tot slot laten we in een kader enkele vragen zien als illustratie van de nieuwe beoordelingsvormen. We geven een korte toelichting. Vraag 1 komt voor in de module Reddende luiers. Leerlingen hebben geleerd dat polymeren, zoals polyvinylalcohol en natriumalginaat, heel goed water kunnen opnemen. Voor een goede vormvastheid zijn crosslinks nodig, maar die gaan ten koste van de wateropnamecapaciteit. Dezelfde concepten worden getoetst in een andere context, zachte contactlenzen. Bij vraag 2 krijgen leerlingen de opdracht een poster te ontwerpen. Een manier van toetsen die navolging verdient, want de geleerde vakinhoud komt tot uiting in de tekst en de illustraties van de poster. De beoordeling van de poster kan bijvoorbeeld plaatsvinden met rubrics, een geschikte manier om practica, posters, werkstukken en dergelijke te beoordelen. Vraag 3 toetst de kennis van leerlingen over het recyclen van beton en gips. Op deze wijze geeft de docent aan dat kennis van recyclen belangrijk is binnen Nieuwe Scheikunde.

CONTEXTEN IN NIEUWE SCHEIKUNDE CURRICULUM / EXAMENS

Literatuur en bronnen Verkenningscommissie Scheikunde (2002). Bouwen aan scheikunde: blauwdruk voor een aanzet tot vernieuwing van het vak scheikunde in de tweede fase van havo en vwo. Enschede: SLO. Kuiper, W. e.a. (2009). Curriculumevaluatie bètaonderwijs tweede fase: vernieuwings- en invoerings-

ervaringen in 4havo/vwo. Enschede: SLO. Pilot, A. e.a. (2008). Contexten: Waarom moet ik dit leren? NVOX 33(6), 252-253. Rens, L. van, e.a. (2009). Contexten: vakinhoud in nieuwe scheikundemodulen. NVOX 34(4), 152-153. Kleijn, E. de (red.) (2009). Voorbeeldproefwerkopgaven Nieuwe Scheikunde havo en vwo. Enschede: SLO. Kleijn, E. de (red.) (2009). Voorbeeldproefwerkopgaven Nieuwe Scheikunde havo en vwo, blauwe leerlijn. Enschede: SLO. Kleijn, E. de (red.) (2009). Reader Toetsen, Voorbeeldopgaven Nieuwe Scheikunde voor CE en SE. Enschede: SLO. http://digimap.slo.nl/aanpakindeklas/beoordeling/ Rubrics_of_Rubrieken.doc Bron foto Algen en zeewier: http://www.nmedemieden.nl/upload/283343163.pdf

Voorbeelden van toetsvragen Vraag 1. Een gedeelte van een toetsvraag uit de module Reddende luiers waarbij leerlingen over een andere context, zachte contactlenzen, worden bevraagd. Je krijgt de opdracht om op zoek te gaan naar mogelijk bruikbare materialen voor zachte contactlenzen. Het vermogen water op te nemen is een belangrijke eigenschap bij contactlenzen. De vochtlaag functioneert als smeerolie tussen het oog en de lens. Het is ook belangrijk dat bacteriën en eiwitten zich niet hechten aan het oppervlak. Bij het opnemen van water uit het traanvocht moeten de lenzen hun vorm behouden. a. Noem drie materiaaleigenschappen die contactlenzen moeten hebben. b. Leg in eigen woorden uit wat er bedoeld wordt met de meso-/micro-structuren in onderdeel a, b, en c in bron 1B (niet opgenomen – red.) in contactlenzen. c. Leg voor elk van de drie structuren, die in de vorige vraag genoemd worden, uit welke materiaaleigenschap die beïnvloedt, die voor een contactlens belangrijk is. d. Iemand doet onderzoek naar bestaande contactlenzen en onderzoekt met name vormvastheid en waterbindend vermogen. Stel dat het wateropnemend vermogen niet goed genoeg is. Leg uit hoe je in dat geval contactlenzen meer water kunt laten opnemen. e. Stel dat de vormvastheid van de lens niet goed genoeg is. Leg ook uit hoe een contactlens beter de vorm kan behouden. Vraag 2. Een gedeelte van een schoolexamen waarbij de beroepscontext duidelijk wordt. Bij vraag hoort algemene informatie over kleinschalige chloorproductie uit C2W (hier niet afgedrukt – red.). Jullie werken bij AkzoNobel afdeling Technology & Engineering. Jullie baas, mevrouw Jaqueline Oonincx, heeft jullie de opdracht gegeven om een poster te maken waarin de opzet van de kleinschalige chloorproductie kernachtig en duidelijk uiteengezet wordt. Die poster zal gebruikt worden op een beurs van chemische bedrijven. Via die poster moeten toekomstige klanten een goede indruk krijgen van de mogelijkheden van kleinschalige chloorproductie. Op de poster moet je in ieder geval aandacht geven aan: • De chemische aspecten van het membraanelektrolyseproces; • Een blokschema van de chloorproductie-unit; • De veiligheidsaspecten met betrekking tot het produceren van chloor; • De maximale hoeveelheden. Vraag 3. Een vraag waarin de maatschappelijke context onderdeel is van de beoordeling. Beton uit afgebroken bouwwerken wordt in gemalen vorm als onderlaag voor wegen toegepast in plaats van grind. Oud beton kun je niet zodanig recyclen dat het als nieuw beton kan worden toegepast. Waarom kun je beton niet recyclen tot nieuw beton? Gipsafval, gebruikt gips, kan wel gerecycled worden zo dat je het weer als gips kunt gebruiken. Leg uit wat er dan moet gebeuren met het gipsafval. Contexten in Nieuwe Scheikunde

35

Nieuwe Scheikunde op het Pallas Athene College Emiel de Kleijn, projectleider van Nieuwe Scheikunde loopt een dag mee met een scheikundedocent en volgt lessen van klas 3, 4 en 5 van het havo. ■

36

Ad Beekman, Rolf Coolen en Kees Tijdink / toa’s en docent Pallas Athene College, Ede Emiel de Kleijn / Nieuwe Scheikunde, Enschede

Inleiding Het Pallas Athene College (PAC) is een eigenzinnige school. Het is een bewust kleinschalige school, met oog voor het individu. Er is speciaal onderwijs voor hoogbegaafden, talenknobbels, sporttalenten en creatievelingen. Het PAC gaat voor volledige ontplooiing en heeft daarom bewust gekozen deel te nemen aan het examenexperiment Nieuwe Scheikunde voor havo. In het examenexperiment wordt getoetst of het ontwikkelde lesmateriaal onderwijsbaar, haalbaar (binnen de beschikbare tijd c.q. studielast én leerbaar) en toetsbaar is. De scheikundesectie van het PAC is van meet af aan betrokken geweest bij het ontwikkelen en uitproberen van modules zoals Wie zoet is krijgt lekkers en Bioethanol. Direct vanaf klas drie wordt uitsluitend gewerkt met nieuwe scheikundemodules.

Kees Tijdink (scheikundedocent) Gedurende mijn gehele loopbaan ben ik al betrokken geweest bij nieuwe ontwikkelingen, dus het was voor mij vanzelfsprekend dat ik met de Nieuwe Scheikunde mee wilde doen. Het havo-experiment ervaar ik als een met vallen en opstaan. De eerste ronde permanente improvisatie, met lesteksten die nog niet geheel uitgekristalliseerd zijn, vergt veel van je energie. Eigen onzekerheden over nieuwe didactiek eisen ook hun tol. Maar als je overtuigd bent dat veranderingen noodzakelijk zijn om het onderwijs voor leerlingen op een hoger plan te tillen dan is een laconieke houding ten opzichte van de dingen die niet zo goed lopen wel een eerste voorwaarde. Nu ik in Contexten in Nieuwe Scheikunde

Kees Tijdink in gesprek met havo 3-leerlingen over het verslag van de module Eigentijdse materialen.

Groene leerlijn Het PAC heeft gekozen voor de groene leerlijn. Kenmerkend hiervoor is dat leer-

dit schooljaar met de tweede ronde ben gestart zie ik mezelf dan ook groeien in de rol van docent. Leerlingen ervaren niet meer de onzekerheid die ik zelf vorig jaar nog uitstraalde. Je ziet ze beter functioneren. Leerlingen laten ervaren dat verantwoording nemen ten aanzien van het leerproces een must is om in het vervolgonderwijs ook succesvol te zijn, is een van de grote winstpunten. Het is een genot om te zien dat leerlingen veel actiever in de les betrokken zijn bij het programma.

Rolf Coolen en Ad Beekman (toa’s) Kijk maar rond in het scheikundekabinet en je ziet het al: een zak met sportschoenen, suikerbieten, bekers, planten… kan het nog gekker?

lingen leren zelfstandig chemische vraagstellingen aan te pakken. Deze activerende didactiek houdt in dat

Organisatorisch moet je flexibel zijn, want soms komt zo’n module op het allerlaatste moment binnen en je wilt toch alles uitproberen. In het lokaal ben je niet alleen het aanspreekpunt over chemische vraagstukken maar ook over de maatschappelijke relevantie van hetgeen gedaan wordt. Het is voor de leerlingen erg wennen dat ze zelf de verantwoordelijkheid dragen voor het eindproduct. De toa is zo meer betrokken bij het leerproces: van hun aanpak van het onderzoek tot en met de presentatie. Je merkt dat sommige leerlingen algemene en chemische kennis tekort komen om de aangeboden stof in de juiste context te plaatsen.

Joran (3 havo) Ik vind onze scheikundeles interessant en best leuk. De tekst en woorden in deze methode zijn heel goed en niet moeilijk te begrijpen. Er zitten leuke en leerzame opdrachten en proefjes bij. Er zijn ook dingen die verbeterd kunnen worden. Mijn klas en ik vinden het behoorlijk moeilijk dat er geen theorieboekje bij zit waaruit je kunt leren. Maar dan zegt onze leraar: “Theorie leer je tijdens de les”, en daarin heeft hij wel gelijk. Verder is deze methode een echte aanrader.

Glenn (4 havo) Wat ik opmerk is dat het heel anders is dan in andere lessen. Dat vind ik wel positief. Maar omdat je met groepjes werkt en er zoveel

CONTEXTEN IN NIEUWE SCHEIKUNDE leerlingen veel met elkaar overleggen en discussiëren, startend vanuit de voorkennis en geleid en begeleid door de docent en toa naar de uiteindelijke doelen. De leerlingen worden hiertoe vaak in een rol geplaatst (ontwerper, consument, consultant) met als doel hen zelf eigenaar van het probleem te maken. Uitgaande van het macroscopische dat in de context wordt neergezet, worden de leerlingen, door afdalen naar het meso- en microniveau, uitgedaagd te redeneren in structuur-eigenschappenrelaties.

Ondersteuning binnen een netwerk Het PAC vormt samen met het Atlascollege, De Berger Scholengemeenschap, het Maaswaal College, de Schoter Scholengemeenschap en het Zaanlands Lyceum een netwerk dat wordt gecoacht door Jan van Rossum. De docenten en toa’s binnen zo’n netwerk komen maandelijks bijeen om ervaringen uit te wisselen en elkaar te ondersteunen bij het uitprobeer- en ontwikkelproces van de Nieuwe Scheikunde. Reflectie, bijsturen en bijstellen zijn daarbij sleutelwoorden. Lesbezoeken in de 3e, 4e en 5e klas Emiel de Kleijn, projectleider Nieuwe Scheikunde, loopt een dagje mee met scheikundedocent Kees Tijdink. De 3e klas is bezig met Eigentijdse materialen; sportschoenen. Hierin leren de leerlingen werken met de ontwerpcyclus en hoe ze zelf een vergelijkend onderzoek kunnen opstellen. De 4e klas is bezig met de module Wat een

zelfstandigheid van je wordt verwacht, is het soms toch best lastig. Soms vind ik dat het er niet duidelijk in staat wat nou eigenlijk de bedoeling is, ik mis een handboek. Verder vind ik het moeilijk om in een groepje serieus te blijven werken. Wat ik ook lastig vind is dat je jezelf huiswerk op moet geven. Ik denk dat alle leerlingen een hekel hebben aan huiswerk dus dat probeer je dan zoveel mogelijk te beperken waardoor je straks niet op tijd klaar bent.

Jessica (4 havo) Nieuwe Scheikunde is heel anders dan andere vakken, waar je gebruikmaakt van een boek. Het zijn vaak groepsopdrachten, waarin je dingen zelf moet

Havo 4-leerlingen maken composieten van gips, cement en klei.

Een groepje havo 5-leerlingen bereidt een presentatie over De Scooter voor.

kunst, nieuwe materialen, sterk, dicht en licht. Leerlingen werken in groepjes en aan de hand van zelf opgestelde matrices maken ze verschillende composieten van gips, cement en klei door toevoegen van stukjes staalwol, rubber, houtmeel en steentjes. De 5e klas is bezig met De Scooter. De leerlingen werken volgens de expertmethode en hebben de beschikking over (school)laptops. De leerlingen maken zelf een taakverdeling. Onderzocht wordt de werking van een verbrandingsmotor, elektromotor en brandstofcel. Tijdens deze les wordt een groepspresentatie voor de klas voorbereid.

Voorlopige conclusie In de geobserveerde lessen is duidelijk te zien dat de leerlingen actief omgaan met

plannen en uitzoeken. Je maakt veel gebruik van de kennis die je al eerder hebt opgedaan. Ik vind de opdrachten vaak wat onduidelijk; je weet nooit precies waar je aan toe bent. Je krijgt alleen een datum waarin je het hele boekje doorgewerkt moet hebben. Aan het einde moet je een presentatie geven over het hele project. Verder krijg je een toets waarin je alle stof moet toepassen. Ik denk dat je alles wat je met de nieuwe methode leert, ook in het dagelijks leven kan toepassen. Je leert alles toch op een hele andere manier dan je gewend bent.

de scheikundeleerstof. De leerlingen zijn over het algemeen sterk betrokken bij modules en de contexten die daarin aangereikt worden. Ze vinden het lastig de concepten er (zelf) uit te halen en zijn onzeker over wat ze moeten kennen. Deze onzekerheid neemt af van de 3e naar de 5e klas. Leerlingen raken vertrouwd met het werken in groepjes en het doen van practicum. Bij binnenkomst in het lokaal gaan de leerlingen zelf aan de slag. De docent en toa’s geven aan dat Nieuwe Scheikunde nu wel de nodige extra voorbereiding kost, maar dat men daar in de lessen veel van de leerlingen voor terug krijgt en er bovendien zelf veel lol aan beleven.

hebt ook veel meer zelfstandigheid en voert taken zelf uit. Dit is het leuke eraan, je werkt echt zelf aan een project. Je werkt meestal in groepjes van vier en dan bereik je meer dan in je eentje, want je kunt de taken verdelen. Als ik vroeger iets niet snapte vroeg ik naar het antwoord. Ik vond het zo flauw van meneer Tijdink dat hij het antwoord niet gaf. Nu leer ik uit informatie het antwoord af te leiden, er zelf mee te stoeien en er zo proberen achter te komen. Ik vind wat we leren zeer bruikbaar. Want het gaat over onderwerpen die nu van pas komen, of dat in de toekomst zeker zullen doen.

Tobias (5 havo) Ik vind dat je door Nieuwe Scheikunde veel meer leert, want je moet je er echt in verdiepen. Je

Niels (5 havo) In de vierde zijn we begonnen op een heel andere manier les te krijgen.

Je leert door onderzoek te doen hoe bijvoorbeeld een toekomstige scooter eruit kan zien. Je leert samenwerken en presenteren en toch komen alle scheikundeonderwerpen aan de orde. Je moet zelf bronnen onderzoeken en met je groepsleden informatie uitwisselen. Het is een goede manier om les te krijgen, want zo moet je op het hbo ook functioneren. De Nieuwe Scheikunde vind ik best moeilijk, omdat soms niet duidelijk is wat je moet leren en soms een duidelijke uitleg ontbreekt. Je krijgt een hele stapel met losse boekjes, zonder kleur. Dit werkt soms onoverzichtelijk. De onderwerpen die aan de orde komen zijn heel actueel, daardoor kun je het goed in de dagelijkse praktijk buiten de school gebruiken. Contexten in Nieuwe Scheikunde

37

Evaluatie Nieuwe scheikunde De vernieuwing van de examenprogramma’s scheikunde, natuurkunde, biologie en wiskunde voor havo en vwo worden onderworpen aan een onafhankelijke curriculumevaluatie door SLO. Het doel hiervan is na te gaan in hoeverre de in gang gezette vakvernieuwingen in overeenstemming zijn met de uitgangspunten die door de commissies of stuurgroep zijn geformuleerd (scheikunde, natuurkunde, biologie) ofwel door OCW geaccordeerd (wiskunde). Ook wordt nagegaan of alles heeft geresulteerd in voor docenten en leerlingen uitvoerbare programma’s. De evaluatie loopt voor wat betreft scheikunde, natuurkunde en biologie van september 2007 tot september 2010 en voor wiskunde van september 2009 tot september 2012. In januari 2009 heeft SLO de eerste rapportage uitgebracht voor scheikunde, natuurkunde en biologie, en die betreft gegevens uit juni 2008 over 4havo en 4vwo (Kuiper e.a., 2009, uitgave SLO). 38

Enkele punten uit die zeer voorlopige evaluatie van het examenprogramma scheikunde zijn de volgende. Vwo-docenten vinden de ontwikkelde modules prima bruikbaar, in tegenstelling tot havodocenten die er de nodige problemen mee hebben. De modules bieden volgens docenten voldoende ruimte voor eigen invulling. Slechts de helft van de docenten vindt de brugmodules een goed idee. Ook geeft de helft van de docenten Nieuwe Scheikunde met meer plezier dan het oude programma. De meeste docenten vinden dat nascholing gewenst is, maar ook dat daarvoor te weinig tijd is. Er is in hoge mate steun voor de uitgangspunten van de vernieuwing (met name de context-conceptbenadering); de docenten vinden dat de inhouden van het nieuwe programma veel relevanter en herkenbaarder zijn geworden. Leerlingen vinden de scheikundelessen met al die practica leuk, en de inhoud interessant. Van de havoleerlingen vindt 16% scheikunde zo leuk dat zij er nu al over denken om een bètastudie te kiezen. Van de vwo-leerlingen is dat zelfs 34%. Toch vindt een flinke meerderheid dat de lessen nog niet hebben laten zien wat verwacht kan worden van een vervolgstudie op het terrein van bèta en techniek.


Vooral vwo-docenten zijn tevreden over de resultaten van hun leerlingen tot nu toe. Er lijken onder de docenten twee gezichtspunten te bestaan over het uiteindelijke niveau van hun leerlingen. Er is een groep docenten die verwacht dat de leeropbrengsten minder zullen zijn. Zij vinden dat, zolang leerlingen zich geen andere manier van leren hebben eigen gemaakt, het niet leuker kan worden zonder dat dit ten koste gaat van de leeropbrengsten. Een tweede groep docenten verwacht dat de leeropbrengsten hetzelfde zullen zijn als voorheen. Leerlingen worden flink bij de hand genomen en zullen via een strakke regie veel weten en veel praktische ervaring hebben opgedaan. Voor verdere details verwijzen we naar het uitgebreide rapport (20 pagina’s).

relaties tussen structuur en eigenschappen; leren over modellen en modelleren, peer assessment en activering van voorkennis; de vormgeving van verdere professionele ontwikkeling van docenten (nascholing); en de samenhang tussen de vakken, met name bij het leren doen van onderzoek. Dat onderzoek richt zicht op specifieke onderdelen, veelal via prototypes van modules of scholingsprogramma’s met als doel meer inzicht te verkrijgen in de belangrijkste factoren alvorens over te gaan tot grootschalige invoering. Publicaties daarover zijn te vinden op de websites van de universitaire groepen chemiedidactiek en in de wetenschappelijke literatuur. Dank aan Wilmad Kuiper voor zijn bijdrage aan deze tekst.

Naast de door SLO uitgevoerde evaluatie is er evaluatieonderzoek in uitvoering waarin diep wordt ingegaan op enkele aspecten van de context-conceptbenadering. Een aantal docenten en didactici zijn bijvoorbeeld bezig met promotieonderzoek naar het macro-micro denken via

Tot slot Hoe zal over tien jaar het scheikundeonderwijs binnen het voortgezet onderwijs eruit zien? Zullen veel van de doelstellingen die de Stuurgroep Nieuwe Scheikunde voor ogen stonden zijn gerealiseerd? Zullen leerlingen weer enthousiast zijn over het scheikunde als schoolvak? En hoe zullen docenten en toa’s over hun vak spreken? Met enthousiasme omdat het toch het mooiste vak is dat er bestaat: het leren van jonge mensen, die met nog steeds vernieuwende modules worden geconfronteerd? Hoe zullen de examens eruit zien? Ook net zo vernieuwend als sommige modules waren? Zullen bedrijven nog steeds hun steentje bijdragen? Daardoor komen dan leerlingen meerdere keren in hun schoolloopbaan op een chemisch bedrijf. En zullen leerlingen enig zicht hebben op de vele beroepen die je kunt uitoefenen als je een chemische opleiding hebt genoten? Heel veel vragen, die we het liefst nu al positief zouden beantwoorden. De bijdragen van docenten en toa’s zijn bepalend voor de antwoorden op deze vragen. Zonder hun inzet en bekwaamheid komt er van de vernieuwing van het scheikundeonderwijs niets terecht. Wij hopen met dit boek een bijdrage te leveren aan een mooi resultaat.

CONTEXTEN IN NIEUWE SCHEIKUNDE Over de redacteuren ✒ Joke van der Aalsvoort geeft sinds 1976 les in het havo en het vwo. Tijdens een onderbreking van twee jaar was zij onderwijsassistent bij een eerstejaars practicum op de Queen’s University te Kingston, Ontario, Canada. Zij is in 2000 gepromoveerd op het proefschrift Chemistry in Products. Dit promotieonderzoek resulteerde in de lestekst Chemie in Producten voor 3 havo/vwo. Inmiddels hebben zo’n 25 scholen ervaring hiermee. Daarnaast schreef zij vele artikelen, onder andere in NVOX. ✒ Jan de Gruijter (1943) was eerst leerling-analist bij Chemische Fabriek Naarden (nu Quest), studeerde vervolgens af aan de Universiteit van Utrecht in 1970 (cum laude) en werkte als docent enkele jaren aan de Amersfoortse Laboratoriumschool. Vanaf 1977 is hij werkzaam als docent aan de Fontys Lerarenopleiding Tilburg; tot 2007 ook als coördinator van de masteropleiding scheikunde. Hij is eindredacteur scheikunde van NVOX.

✒ Albert Pilot is hoogleraar Chemiedidactiek in het Department Scheikunde, en hoogleraar Curriculum in het IVLOS (Interfacultair Instituut voor Lerarenopleidingen, Onderwijsontwikkeling en Studievaardigheid), beide in de Universiteit Utrecht. Zijn onderwijs en onderzoek richten zich onder andere op nieuwe inhouden en werkwijzen in het chemieonderwijs, en op de professionele ontwikkeling van docenten. Daarnaast ook op samenwerkend leren, het leren aanpakken van projecten, opdrachten en vraagstukken, en op het leren doen van onderzoek. Het gaat daarbij vooral om leerlingen en studenten in het hoger onderwijs en de bovenbouw van het voortgezet onderwijs. Ook de opleiding van docenten voor dit onderwijs krijgt daarbij veel aandacht. ✒ Lisette van Rens werkt sinds 1991 als

vakdidacticus scheikunde aan het Onderwijscentrum van de Vrije Universiteit in Amsterdam. Haar promotieonderzoek met als titel Effectief scheikundeonderwijs voor leren onderzoeken

in de tweede fase van het vwo – een chemie van willen weten en kunnen leverde een model op voor het ontwerpen van onderzoeksprojecten in 5-vwo. In samenwerking met scheikundedocenten verschijnt jaarlijks een onderzoeksproject op: www.onderwijscentrum.vu.nl/internet symposium. Zij werkt binnen het netwerk Bètapartners met docenten aan een onderzoekleerlijn voor onder- en bovenbouwleerlingen. ✒ Martin Vos was na zijn studie moleculaire wetenschappen in Wageningen enige jaren organisch chemisch onderzoeker aan de KULeuven. Na de lerarenopleiding (TU/e) werd hij docent scheikunde aan het Strabrecht College, Geldrop. Nu is hij promovendus chemiedidactiek aan de Fontys Lerarenopleiding Tilburg en de Eindhoven School of Education (ESoE). Zijn onderzoek richt zich op het gebruik van concept-context lesmateriaal door docenten in de lespraktijk. Hij brengt in kaart aan welke eisen het lesmateriaal moet voldoen en wat de docenten moeten kunnen om daarmee om te gaan.

Literatuur verwijzingen Hieronder vindt u de verwijzingen naar de oorspronkelijke publicaties van de artikelen in dit boek. Gruijter, J. de (2007). Contexten in Zelfherstellende materialen. NVOX, 32(5), 218-220. Rens, L. van (2007). Contexten in Ionische vloeistoffen. NVOX, 32(6), 266-268. Gruijter, J. de (2007). Contexten in Melkzuur. NVOX, 32(7), 310-312. Rossum, J. van, Gruijter, J. de (2008). Contexten in de Scooter van de 21e eeuw. NVOX, 33(1), 10-12. Pilot, A., Aalsvoort, J. van der, (2008). Contexten: Waarom moet ik dit leren? NVOX, 33(6), 252-253. Apotheker, J., Rens, L. van (2008). Contexten in Landbouw: kunstmest en pesticiden. NVOX, 33(7), 286-288. Lipman, S., Gruijter, J. de (2008).

Contexten in Smart materials. NVOX, 33(10), 430-431. Arnold, F., Berkel, T. van & Vos, M. (2009). Contexten in Formules. NVOX, 34(3), 104106. Rens, L. van, Aalsvoort, J. van der, Pilot, A., Vos, M. & Gruijter, J. de (2009). Contexten: vakinhoud in nieuwe scheikundemodules. NVOX, 34(4), 172-173. Mous, H. & Aalsvoort, J. van der (2009). Contexten in Blik. NVOX, 34(6), 248-250. Bulte, A., Meijer, M. & Gruijter, J. de (2009). Contexten in Reddende luiers. NVOX, 34(7), 296-297. Rens, L. van, Aalsvoort, J. van der, Pilot, A., Vos, M. & Gruijter, J. de (2009). Contexten in beoordelen. 34(8), 360-361. Beekman, A. , Coolen, R., Tijdink, K. & Kleijn, E. de (2009). Nieuwe Scheikunde op het Pallas Athene College. NVOX, 34(4), 160-161.

HEIN JAN SCHOOREL


39

Register afbreekbaarheid, biologische 11 batchproces 29 batterij, werking 15 bedrijfsbezoek 30 beoordelen 34, 35 bepaling van NOx 15 BètaCoöperatie VO 3 beton, zelfherstellend 5-7 blik 29 ‘bottom-up’ aanpak 2 brandwerend materiaal 32 broeikaseffect 15, 24 C3 4 ChemCom 3 Chemie im Kontext 3 coaches 2 context-conceptbenadering 2, 6, 24, 27, 38 contexten, relatie met vakinhoud 28 contexten, waarom 17 continu proces 29 duurzame ontwikkeling 8, 14, 28, 32

40

elementbegrip 24 examenexperiment 2, 34, 36 expertmethode 14, 37 formules 24-26 gasexperimenten 24, 25 gehaltebepaling 30 geheugenkunststof 5,6 geheugenmetaal 5, 6 ‘groen’ oplosmiddel 8 groepswerk 14, 21 heen-en-weer denken 6, 37, 38 ict-vaardigheden 23 insecticiden 19 internetsymposium 8 ionische vloeistoffen 8 Jet-Net 4 kenniskaarten 12 kunstmest 19-21 leerlijn, blauw 24-26 leerlijn, groen 37-38 luiers 32 macrobegrippen 6, 11 maïzena 5, 7 materiaalinnovatie 28 microbegrippen 6, 11 microstructuur 6, 28, 33 module:


-blik 29 -formules 24-26 -ionische vloeistoffen 8-10, 17, 28 -landbouw 19-21 -melkzuur 11-13, 17, 28 -reddende luiers 32, 35 -scooter van de 21e eeuw 14-16, 17, 28, 37 -smart materials 22-23, 28 -zelfherstellende materialen 5-7, 28 model 12, 18, 21, 23, 33 modules, ontwikkeling van 2, 17 mol 25 natriumalginaat 32, 33 Nieuwe Scheikunde: -doelstellingen programma 2 -examenexperiment 2, 34, 36 -evaluatie 38 -op het Pallas Athene College 36 -visie op doelen en functies 2,3 onderzoeksopdracht 8, 31 ontwerpen 14 overgang micro-macro 5 pH 21 poëzie 10 polymeren 11, 15, 22, 23, 32 practicumvaardigheden 23 reactievergelijkingen 24 redox 29 researchprogramma 8, 30 Salters Chemistry 3 scientific literacy 2 scooter 14 slime 23 smart materials 22-23 spiegelbeeldmoleculen 11, 12 staal, productie van 29 studeeraanwijzingen 15 synthese 22 taakverdeling 14, 21 Technasium 4 toetsvormen 34 toetsvragen 35 Universumprogramma 4 ureumcholinechloride 8 verbrandingsreactie 15 verf, zelfherstellend 5-7 vernieuwing scheikunde-onderwijs: -in Nederland 2, 4 -in de USA 3 -in Duitsland 3 -in Engeland 3 waterstofbruggen 23 zelfherstellend beton 5-7 zelfherstellende materialen 5-7 zelfherstellende verf 5-7 zouten 21 zuur/base 11

Auteursregister Aalsvoort, J. van der 17, 27, 29, 34 Apotheker, J. 19 Arnold, F. 24 Beekman, A. 36 Berkel, T. van 24 Bulte, A. 32 Coolen, R. 36 Gruijter, J. de 5, 11, 14, 17, 22, 27, 32, 34 Kleijn, E. de 2, 36 Lipman, S. 22 Mast, A. 11 Meijer, M. 32 Mous, H. 29 Pilot, A.17, 27, 34 Rens, L. van 8, 17, 19, 27, 34 Rossum, J. van 14 Tijdink, K. 36 Vos, M. 17, 24, 27, 34

Contexten in Nieuwe Scheikunde

Recommend Documents