Navorming in België Coach is al in vele talen vertaald (meer dan 15!) en wordt steeds meer ook in het buitenland gebruikt. In België is Coach verkrijgbaar via Vanneste bvba (www.didactiek.be). Het gebruik van ICT wordt daar ook met nascholing ondersteund, of zoals men dat in Vlaanderen zo prachtig zegt bij een aankondiging van een van de cursussen: “Op aanvraag wordt een Navorming ingericht in België voor leerkrachten derde graad fysica (16-18 jarigen) in verband met magnetisme en elektriciteit alsook Videometen.” In het Vlaams Onderwijs is fysica verdeeld in hoofdstukken of delen , die in principe na elkaar worden gegeven: o Krachten o Arbeid en vermogen o Warmteleer o Vloeistoffen en gassen o Optica o Trillingsleer o Elektriciteit met elektrostatica en elektrodynamica o Fysische optica Elke afdeling krijgt in een bepaalde volgorde meer of minder leerstof uit die verschillende delen. Door Vanneste is bij iedere afdeling een aantal experimenten beschreven die worden uitgevoerd met Coach 5 ‘Experimenten Natuurkunde’. Hier worden enkele voorbeelden genoemd. De apparatuur die in de opstellingen wordt gebruikt is verkrijgbaar via Vanneste. Informatie bij Hilde Vanneste
Elektriciteit en elektromagnetisme. De publicatie in Signaal 26 ( mei 2004) van de differentiële ingangen was aanleiding tot het testen van nieuwe mogelijkheden.
De temperatuursafhankelijkheid van weerstand wordt gemeten door de weerstand in water op te warmen en in een stroomkring te plaatsen. In de stroomkring met regelbare spanningsbron bevindt zich een ampèremeter en over de weerstand een voltmeter. Allereerst wordt een testmeting gedaan met multimeters om de grootte van te meten waarde te kunnen schatten - zorg voor positieve waarden van de stroom (max. 400 mA). Voor meting met de Coach Lab II maken we nu een activiteit in Coach 5. De multimeters worden vervangen door vergelijkbare sensoren: de stroomsensor zit op kanaal 1, de spanningsensor op kanaal 2, de temperatuursensor op kanaal 3. Voor deze proef is een langere tijdsduur nodig dan de standaardmeettijd van 10 seconde (meetinstelling aanpassen, nodig: 15 minuten). Plaats grafieken voor stroom, spanning en temperatuur tegen de tijd. Maak een nieuw diagram aan waarin uit V/I wordt weergegeven tegen de tijd – dit levert de grafiek van weerstand - temperatuur. De weerstand wordt nu ondergedompeld in water van 60°, en de we regelen de spanningsbron tot een stroomsterkte van 400mA wordt gemeten. Start nu de meting (groene knop). Giet vervolgens koud water bij om af te koelen. Uit de gemeten grafiek volgt de temperatuursafhankelijkheid van weerstand.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
1
Het magnetisch veld in een spoel is een volgend project. Meten inductiespanning in spoel: (zie experimenten natuurkunde uit ‘Fysica Vandaag 5.2’ blz 129 en 154). Verbind de spoel (200 windingen) met een regelbare spanningsbron. Maak in Coach een nieuwe activiteit met de CoachLab II, kies uit de bibliotheek de magneetveldsensor (bereik 500 mT) en sleep deze met de muis op het paneel; stel een langere tijdsduur in. Toon in de vensters de waarde van de sensor en het diagram van de sensor tegen de tijd. Start de meting en voer de spanning traag op (max. 1,5A) terwijl de sensor het veld in de spoel meet. Verdere onderzoeksmogelijkheden: = Ook even aan de andere zijde van de spoel = De meting in een spoel ( vierkant) en rond vergelijken =Afhankelijkheid van soorten spoelen, aantal windingen en soort voeding = Wanneer ontstaat er een hysteresislus. Vervolgens is het ook mogelijk de invloed van de middenstof te wijzigen door een stukje metaal of spijkers in de spoel te brengen.
De grafiek van de resultaten in de afgebeelde spoel (400 windingen) bij gestabiliseerde voeding van 15V 4A, met regeling stroomsterkte door traag opdraaien van de voedingsspanning.
Videometen De natuurramp Tsunami is de vertrekbasis om een experiment aan te maken. De ijking en instellingen van een film met mogelijkheden worden getest en uitgelegd.
Een uitgewerkt voorbeeld is elders in de Signaal 27 te lezen (zie het artikel ’t Tsunami project’) Navorming Vanneste organiseert navorming op aanvraag, met digitale ondersteuning. Bij het starten met computertoepassingen over het (eerste) gebruik van Coach (per school of scholengroep). Bij gevorderden per graad en thema. E-mail [email protected] Raadpleeg de website www.didactiek.be. 2
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
Informatie voor België Hoe gebruik ik Coach in de lessen (tso) fysica en scheikunde? (enkele voorbeelden) 1. In het “Vlaams Onderwijs” is fysica verdeeld in hoofdstukken of delen , die in principe na elkaar worden gegeven: Krachten Arbeid en vermogen Warmteleer Vloeistoffen en gassen Optica Trillingsleer Elektriciteit met elektrostatica en elektrodynamica Fysische optica Elke afdeling krijgt in een bepaalde volgorde meer of minder leerstof uit die verschillende delen. 2. In elk deel komen een aantal ‘ typische’ proeven, die vroeger met verschillende opstellingen uitgevoerd werden. 3. Nu is de mogelijkheid ook de proeven uitvoeren met Coach en de geschikte sensor. De computer is een universeel meetapparaat geworden voor: Metingen Grafieken Grafische analyse enz. 4. Om de typische proef aan een klas met 20 à 24 leerlingen te tonen , is het computerscherm nog te klein, en daarom moet een eerste typische proef dikwijls doorgaan in een ander lokaal. De computer en opstelling kunnen ook opgesteld worden op een rollende tafel. 5. Wie het systeem kent, kan in de open versie ( laboratorium) direct de opstelling maken en gebruiken, of ophalen bij de bewaarde projecten. Misschien zijn de gesloten projecten , vlotter bruikbaar in richtingen met 1 of 2 uren fysica per week. 6. Ik gebruik de Coach vooral in onderwijsopdrachten zoals GIP ( afkorting voor geïntegreerde proef: zoals: een praktische realisatie, een project , een eindwerk) Om een bepaald project , een onderwerp of een proef uit te testen. Een voorbeeld van GIP is de titratiecurve gemaakt met coach en gebruik makend van de titrator. Dit is vergelijkbaar met een industrieel toestel. Onderzoek van de factoren met invloed op de reactiesnelheid via het meten van de absorbantie in functie van de tijd. Meten van stroom in functie van spanning 7. De 3 soorten metingen zijn interessant : Grootheid meten in functie van tijd, dus met één sensor. Met op de X-as de tijd en op Y-as de grootheid x; Het diagram van v en a in functie van tijd., bekomen we via de afgeleide.
Het diagram maken van 2 verschillende grootheden zoals U en I meten en aangepast diagram. Stapmeting: als één van de 2 grootheden moeilijk te meten is: 1. Wet van Boyle: volume van meetspuit aflezen en intypen, druk meten. 2. Titratiecurve : volume ingeven en pH meten 3. Absorbantiecurve: A meten en golflengte ingeven. 4. Reactiesnelheid meten: door A te meten in functie van t. 8. Het is interessant ook toestellen met analoge uitgang te kunnen koppelen aan de computer. Zo kunnen Redox titraties ook uitgevoerd worden met een uitwendige pHmeter ingesteld als mV meter , en als gekozen sensor is de spanningssensor . Uitgebreide informatie is te vinden via www.cma.science.uva.nl keuze Ondersteuning > Software > Coach 5.
Coach 5: Goed om te weten voor je gaat beginnen! Coach 5 is een programma om proeven te doen met de computer bij natuuroriëntatie, biologie, natuurkunde, scheikunde en besturingstechniek. Toepassingen: Meten en de meting analyseren Sturen en regelen Modeleren Video-meten Nodig zijn een PC met Windows, het programma Coach 5, sensoren om mee te kunnen meten (bijv. temperatuur, pH, hartslag) en een aansluitpaneel (interface) om de sensoren met de pc te verbinden. Voor sturen/regelen heb je ook actuatoren (lampje, motor, zoemer, robot, …) nodig. Voor Video-meten heb je digitale videofilmpjes nodig. Om zelf opnames te maken heb je een digitale camera nodig, het filmpje kun je in Coach ophalen en beeldje voor beeldje meten aan de opname. Beginnen Wil je gaan meten, kies dan via Start>Programma’s voor Coach5 en Meten en Analyseren. Nadat je Coach hebt gestart moet je eerst een Project kiezen, daarna kies je een proef. Omdat je in Coach zoveel verschillende proeven kunt doen zijn de proeven verdeeld in Projecten. Bijv. projecten voor Biologie, voor Natuurkunde en voor Scheikunde. In Coach noemen wij een proef een Activiteit omdat je niet alleen een proef doet maar ook veel andere activiteiten uitvoert via de computer met Coach. Je kunt een meting starten, de meettijd en de weergave instellen, vragen beantwoorden, werken met een tabel of met een diagram, een video-filmpje afspelen enz.. Vandaar niet zomaar een proef maar een Activiteit. Coachscherm met de weergave van een activiteit of proef. Pas nadat je een activiteit hebt gestart krijg je het eigenlijke activiteitenscherm van Coach te zien. Je ziet meestal drie of vier vensters. In het grote, onderste venster zie je het paneel met een icoon van een sensor. Dat is het paneel en de sensor waarmee je de proef doet.
Coachscherm wisselen tussen drie of vier schermen kan met de schermknop in de menubalk, klik op ‘Toon paneel’ of ‘Toon vensters’. Meting Starten doe je door te klikken op groene Startknop. Meting weergeven Groene startknop Als je met de rechtermuisknop op het sensoricoon klikt kun je de weergave van je meting kiezen: kies een tabel of diagram, of een getal (waarde). Klik daarna (nu normaal met links) in één van de twee bovenste vensters om de gekozen weergave te plaatsen.Voor het wijzigen van de meettijd is er in de menubalk een aparte knop ‘Meetinstelling’ (zie volgende blz.). Wijzig zonodig de inhoud van de vensters met behulp van de gele knoppen in de menubalk.
Betekenis van de iconen (knoppen) in de menubalk
Sensor aansluiten Zorg ervoor dat je de afbeelding van de interface ziet (vaak CoachLab II) – klik zonodig op de knop Toon Paneel. De afbeelding van de inteface noemen wij Paneel. > Sluit een sensor aan op je interface. > Sleep met de muis een bijbehorend sensoricoon op de juiste ingang van het paneel. Let op: je docent kan Coach instellingen aanpassen waardoor soms het volgende niet of beperkt mogelijk is. Sensor kiezen uit de bibliotheek > Klik met rechts op een lege sensorplek (een leeg grijs veld links) en selecteer 'Kies'. Kies de gewenste sensor uit de bibliotheek. > Tweede sensoren van hetzelfde type kun je niet meer uit de bibliotheek kiezen maar moet je toevoegen door met rechts te klikken op een sensor-icoon. Zo kun je een sensor ook verwijderen. > op de CoachLab II kun je een sensor ook als teller gebruiken. Er zijn vaak extra mogelijkheden in een venster, klik daarvoor op het hamertje
bovenin ’t venster.
Diagrammen In diagrammen kun je o.a. (eerst rechtsklikken op een diagram of op het hamertje klikken): - voorspellen: tekenen hoe je denkt dat de meting er uit zal zien - de weergave aanpassen - de meetpunten uitlezen - de meting wissen - rekenen met de meetgegevens - je meting verwerken en analyseren Verwerking & Analyse; Rekenfuncties (alleen beschikbaar in je diagram mét meetwaarden) In diagrammen zijn vele verwerkingsopties beschikbaar zoals: - punten selecteren, afgeleide en primitieve bepalen, filteren, punten verbinden met een vloeiende kromme (spline of bezier) in het VERWERKINGmenu; - bepalen van de helling (rico van de raaklijn aan de grafiek); oppervlakte onder de grafiek; benadering met een standaard wiskundige functie en signaalanalyse (fouriertransformatie & lineaire predictie) in het ANALYSEmenu. n.b.: dit maakt Coach ook voor Wiskunde-toepassingen interessant (o.a. meten aan foto’s is actueel)! Tabellen In tabellen kun je (eerst rechtsklikken op een diagram of op het hamertje klikken): - uitgebreide rekenfuncties toepassen op (meet)gegevens met de formule-editor; - nieuwe/extra kolommen gebruiken - meetgegevens bewerken, toevoegen en verwijderen en - meetgegevens in een kolom zonodig opnieuw sorteren - verschillende resultaten samenvoegen tot één nieuw resultaat - rijen toevoegen of verwijderen - data importeren of exporteren Meer weten? Lees dan de Introductiegids Coach 5 (staat op de cd), of raadpleeg voor details de Help in het programma.
Help-knop
