4-5-2012
VLIEBERGH 7 december 2011 én 2 mei 2012
‘Stevia’ een waardig alternatief voor suiker!
4-5-2012
1
1. Doel 2. Leeromgeving
4-5-2012
2
1. Doel ‘Stevia’, een waardevol onderzoeksobject voor enerzijds het onderwijzen van leerinhouden biologie in de verschillende graden van het secundair onderwijs en anderzijds het verwerven van wetenschappelijke geletterdheid. 4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
3
1
4-5-2012
1. Doel
Wetenschappelijke geletterdheid
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
4
Eindtermen Wetenschappelijke vaardigheden 1ste graad 20,21,22 • De leerlingen kunnen: - onder begeleiding, een natuurwetenschappelijk probleem herleiden tot een onderzoeksvraag, en een hypothese of verwachting over deze vraag formuleren; - onder begeleiding, bij een onderzoeksvraag gegevens verzamelen en volgens een voorgeschreven werkwijze een experiment, een meting of een terreinwaarneming uitvoeren; - onder begeleiding, bij een eenvoudig onderzoek, de essentiële stappen van de natuurwetenschappelijke methode onderscheiden;
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
5
Eindtermen Wetenschappelijke vaardigheden 1ste graad 23,24,25 • De leerlingen kunnen: - onder begeleiding, verzamelde en beschikbare data hanteren, om te classificeren of om te determineren of om een besluit te formuleren; - onder begeleiding resultaten uit een experiment, een meting of een terreinstudie weergeven. Dit kan gebeuren in woorden, in tabel of grafiek, door aan te duiden op een figuur of door te schetsen. De leerlingen gebruiken daarbij de correcte namen en symbolen; - van de grootheden massa, lengte, oppervlakte, volume, temperatuur, tijd, druk, snelheid, kracht en energie de eenheden en hun symbolen in contexten en opdrachten toepassen.
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
6
2
4-5-2012
Eindtermen? Wetenschappelijke vaardigheden
ET Attitude
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
7
Gemeenschappelijke Eindtermen: wetenschappelijke vaardigheden 2de (en 3de graad?) Leerlingen: 1. kunnen onder begeleiding de volgende aspecten van de natuurwetenschappelijke methode gebruiken bij het onderzoek van een natuurwetenschappelijk probleem: − een onderzoeksvraag hanteren; − een hypothese of verwachting formuleren; − met een aangereikte methode een experiment, een meting of een terreinwaarneming uitvoeren en hierbij specifiek materieel correct hanteren; − onderzoeksresultaten weergeven in woorden, in een tabel of een grafiek; − uit data, een tabel of een grafiek relaties en waarden afleiden om een besluit te formuleren. 2. hebben aandacht voor nauwkeurigheid van meetwaarden en het correct gebruik van wetenschappelijke terminologie, symbolen en SI-eenheden. 3. kunnen productetiketten interpreteren en veilig en verantwoord omgaan met stoffen.
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
8
Gemeenschappelijke Eindtermen: onderzoekend leren/leren onderzoeken 3de graad Met betrekking tot een concreet wetenschappelijk of toegepast wetenschappelijk probleem, vraagstelling of fenomeen kunnen de leerlingen 1 relevante parameters of gegevens aangeven, hierover informatie opzoeken en deze oordeelkundig aanwenden. 2 een eigen hypothese (bewering, verwachting) formuleren en aangeven hoe deze kan worden onderzocht. 3 voorwaarden en omstandigheden die een hypothese (bewering, verwachting) weerleggen of ondersteunen, herkennen of aangeven. 4 ideeën en informatie verzamelen om een hypothese (bewering, verwachting) te testen en te illustreren. 5 omstandigheden die een waargenomen effect kunnen beïnvloeden, inschatten. 4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
9
3
4-5-2012
Gemeenschappelijke Eindtermen: onderzoekend leren/leren onderzoeken 3de graad Met betrekking tot een concreet wetenschappelijk of toegepast wetenschappelijk probleem, vraagstelling of fenomeen kunnen de leerlingen 6 aangeven welke factoren een rol kunnen spelen en hoe ze kunnen worden onderzocht. 7 resultaten van experimenten en waarnemingen afwegen tegenover de verwachte, rekening houdende met de omstandigheden die de resultaten kunnen beïnvloeden. 8 resultaten van experimenten en waarnemingen verantwoorden en bij wijze van hypothese, veralgemenen. 9 experimenten of waarnemingen in klassituaties met situaties uit de leefwereld verbinden. 10 doelgericht, vanuit een hypothese of verwachting, waarnemen.
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
10
Gemeenschappelijke Eindtermen: onderzoekend leren/leren onderzoeken 3de graad Met betrekking tot een concreet wetenschappelijk of toegepast wetenschappelijk probleem, vraagstelling of fenomeen kunnen de leerlingen 11 waarnemings- en andere gegevens mondeling en schriftelijk verwoorden en weergeven in tabellen, grafieken, schema's of formules. 12 alleen of in groep, een opdracht uitvoeren en er een verslag over uitbrengen.
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
11
DSET Eindtermen (cesuurdoelen) Onderzoekscompetentie: 2de graad 31,32,33,34,35,36 • De leerlingen kunnen: - onder begeleiding voor een gegeven onderzoeksprobleem onderzoeksvragen formuleren; - op basis van geselecteerde bronnen voor een gegeven onderzoeksvraag, op een systematische wijze informatie verzamelen en ordenen; - onder begeleiding een gegeven probleem met een aangereikte methode onderzoeken; - onder begeleiding onderzoeksresultaten verwerken, interpreteren en conclusies formuleren; - volgens een gegeven stramien over de resultaten van de eigen onderzoeksactiviteit rapporteren; - onder begeleiding reflecteren over de bekomen onderzoeksresultaten en over de aangewende methode. 4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
12
4
4-5-2012
DSET Eindtermen Onderzoekscompetentie: 3de graad 29,30,31 • De leerlingen kunnen: - zich oriënteren op een onderzoeksprobleem door gericht informatie te verzamelen, te ordenen en te bewerken; - een onderzoeksopdracht met wetenschappelijke component voorbereiden, uitvoeren en evalueren; - de onderzoeksresultaten en conclusies rapporteren en ze confronteren met andere standpunten.
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
13
Eindtermen Doel DSET voor de pool Wetenschappen: leerlingen groeien naar het (nagenoeg) zelfstandig uitvoeren van een integraal (mini)onderzoek waarin gelijktijdig de verschillende deelcompetenties van de SETOC (onderzoeksstappen) aan bod komen.
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
14
1. Doel ‘Stevia’, een waardevol onderzoeksobject voor enerzijds het onderwijzen van leerinhouden biologie in de verschillende graden van het secundair onderwijs en anderzijds het verwerven van wetenschappelijke geletterdheid. 4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
15
5
4-5-2012
Biosociaal thema Inhouden - eindtermen eindtermen/leerplandoelstellingen kunnen worden uitgewerkt vanuit een context m.n. een biosociaal thema
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
16
Biosociaal thema Inhouden - eindtermen
‘Stevia’ een waardig alternatief voor suiker!
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
17
Biosociaal thema Inhouden - eindtermen De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus - methoden beschrijven om structuren te onderzoeken. - structuren op grond van observeerbare of experimentele gegevens identificeren en classificeren. - over een eenvoudig natuurwetenschappelijk probleem een opdracht plannen, uitvoeren en evalueren. - over onderzoeksresultaten en methode reflecteren en erover rapporteren. 4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
18
6
4-5-2012
2. Leeromgeving
Uitwerken van een leeromgeving gericht op het verwerven van wetenschappelijke geletterdheid toegepast op een biosociaal thema
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
19
2. Leeromgeving Integratie: - Biosociaal thema – eindtermen/LPD - NW-methode - OVUR-model OVUR gekend vanuit de eerste graad (Nederlands en Wetenschappelijk werk) 4-5-2012
•
Prof. Dr. M. Crauwels
20
Oriënteren: onderwerp - onderzoekbare Onderzoeksvraag - werkbare hypothese - in functie van het onderzoek informatie opzoeken, selecteren, ordenen
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
21
7
4-5-2012
“Coca-Cola brouwt stevia-drankjes donderdag 24 november 2011 Belgisch lab heeft al acht drankjes voor andere landen gemaakt •
•
Coca-Cola komt 'binnen afzienbare tijd' met drankjes op basis van stevia op de markt. Het internationale lab in Anderlecht is al enkele jaren testen met deze nieuwe zoetstof aan het doen, en heeft al acht drankjes klaar die in andere landen gebruikt worden. Ook andere producenten werken met stevia. Na vele jaren gaf Europa vorige week de toestemming om stevia te gebruiken in voedingswaren. Het blaadje van deze ZuidAmerikaanse plant mag nog niet, wel het extract, dat steviolglucoside heet. De voedingsindustrie verwacht hier veel van: stevia is volledig van natuurlijke oorsprong, en slaat dus beter aan bij consumenten die schrik hebben voor chemische stoffen als aspartaam.
'Wij doen er al drie jaar testen mee', zegt Jean-Christophe Lombard van het lab van Coca-Cola in Anderlecht. Dat ontwikkelt de frisdranken van de groep voor 108 landen in Europa, westelijk Azië en Afrika. Jaarlijks worden 500 nieuwe recepten uit Anderlecht ergens op de markt gebracht. … Bart Moerman”
“Even lekker als echte chocola, maar veel gezonder donderdag 08 april 2010 Eeklose fabrikant maakt chocolade met natuurlijk zoetmiddel stevia •
EEKLO - De Eeklose chocolatier Cavalier is er als eerste in geslaagd om lekkere én gezonde Belgische chocolade te maken op basis van Stevia, een caloriearme zoetstof. Met andere woorden: als je chocolade eet die gemaakt is met Stevia, kan je chocolade eten zonder schuldgevoel.
•
Bij Cavalier, dat in 1994 werd opgericht en Europees marktleider is op vlak van suikervrije chocolade, zijn ze al langer op zoek naar een alternatief voor het zoetmiddel Maltitol dat tot dusver in de chocolade werd gebruikt. Bij overconsumptie had Maltitol bij sommige chocoladeliefhebbers een vervelende, laxatieve bijwerking. …. Marc Van Hulle”
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
22
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
23
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
24
8
4-5-2012
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
25
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
26
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
27
9
4-5-2012
•
Oriënteren: onderwerp - onderzoekbare Onderzoeksvraag - werkbare hypothese - in functie van het onderzoek informatie opzoeken, selecteren, ordenen POSTER Onderzoeksvraag Wordt de zoete smaak van de bladeren van de Stevia-plant veroorzaakt door de aanwezigheid van steviolglycosiden? ARTIKELS Werkbare hypothese Als er steviolglycosiden in de bladeren van de Stevia-plant aanwezig zijn, dan zullen deze bladeren zoet smaken.
4-5-2012
•
Prof. Dr. M. Crauwels
28
Oriënteren: onderwerp - onderzoekbare Onderzoeksvraag - werkbare hypothese - in functie van het onderzoek informatie opzoeken, selecteren, ordenen Independent variable of onafhankelijke variabele - blad stevia plant - blad andere plant Dependent variable of afhankelijke variabele - steviolglycoside (- gereduceerde suikers)
4-5-2012
•
Prof. Dr. M. Crauwels
29
Oriënteren: onderwerp - onderzoekbare Onderzoeksvraag - werkbare hypothese - in functie van het onderzoek informatie opzoeken, selecteren, ordenen Controlled variable of gecontroleerde variabelen = constant - planten - groeicondities - hoeveelheden gedroogd bladmateriaal - stappen protocol Controle voor vergelijking - staal: steviolglycoside? /blanco (-)/gezuiverde steviolglycoside (+) (- staal: gereduceerde suikers?/ blanco (-)/ zuivere sucrose (niet-reducerende suiker); zuivere fructose of glucose (reducerend suiker))
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
30
10
4-5-2012
•
Concrete Voorbereiding: werkwijze, benodigdheden …
Zet leerlingen aan tot het formuleren van uit te voeren en te volgen stappen (volgorde en invulling) van de werkwijze
4-5-2012
•
Prof. Dr. M. Crauwels
31
Concrete Voorbereiding: werkwijze, benodigdheden … 1. Hoe steviolglycosiden en suikers afzonderen uit de plant? Deelvragen:
-
Welke structuren moet je vernietigen om deze stoffen uit de bladeren te halen? Welke mechanische handeling kan je uitvoeren om dit te realiseren?
-
Zoek de structuurformules op: steviolglycosiden, sucrose en fructose.
-
Hoe kan je deze stoffen afzonderen?
– –
Rangschik: apolair - polair. Welk oplosmiddel kan je hiervoor gebruiken? Tip: structuurformules!
-
Zijn er nog andere stoffen die hierin oplossen en hoe zou je dit kunnen voorkomen of oplossen?
-
Welke techniek kan je gebruiken om de vermalen bladresten te scheiden van de opgeloste stoffen?
4-5-2012
•
Prof. Dr. M. Crauwels
32
Concrete Voorbereiding: werkwijze, benodigdheden … 2. Hoe steviolglycosiden en suikers van elkaar scheiden en hoe toon je dit aan? Deelvragen:
-
Op welk principe kan je beroep doen om de suikers te scheiden van de steviolglycosiden? Tip: structuurformules! – – –
SPE-C18 kolom: lange koolstofketens op een silica-kern Welke stoffen worden gebonden op de SPE-C18 kolom en welke niet? Hoe elueer je de gebonden stoffen van de SPEC18 kolom?
-
Welk principe kan je toepassen om suikers kwalitatief aan te tonen?
-
Welk principe kan je toepassen om steviolglycosiden kwalitatief aan te tonen?
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
33
11
4-5-2012
•
Concrete Voorbereiding: werkwijze, benodigdheden … 3. Hoe pigmenten afzonderen uit de plant? Deelvragen:
-
Waar bevinden zich de pigmenten in de bladeren? Welke structuren moet je vernietigen om de pigmenten uit de bladeren te halen? Welke mechanische handeling kan je uitvoeren om dit te realiseren?
-
Zoek de structuurformules op van de pigmenten die voorkomen in een blad.
-
Hoe kan je deze pigmenten afzonderen?
– –
-
Rangschik: apolair - polair. Welk oplosmiddel kan je hiervoor gebruiken? Tip: structuurformules
Welke techniek kan je gebruiken om de kapot gemaakte bladrestanten (neerslag) te scheiden van de opgeloste pigmenten?
4-5-2012
•
Prof. Dr. M. Crauwels
34
Concrete Voorbereiding: werkwijze, benodigdheden …
4. Hoe kan je de verschillende pigmenten van elkaar scheiden? Deelvragen:
-
Op welk principe kan je beroep doen om de pigmenten van elkaar te scheiden? Tip: structuurformules! Welke loopvloeistof gebruik je voor vet-minnende stoffen? Op basis van welke eigenschap zijn de pigmenten nu van elkaar gescheiden? Zie ook http://bio.kuleuven.be/slonwbio/vliebergh-sept.-2010
4-5-2012
•
Prof. Dr. M. Crauwels
35
Concrete Voorbereiding: werkwijze, benodigdheden …
PROTOCOL
VISUALISATIE
DE WIJNPERS LEUVEN
BENODIGDHEDEN
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
36
12
4-5-2012
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
37
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
38
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
39
13
4-5-2012
•
Concrete Voorbereiding: werkwijze, benodigdheden … DE WIJNPERS LEUVEN
4-5-2012
•
Prof. Dr. M. Crauwels
Daadwerkelijke Uitvoering: verzamelen van gegevens (observatie, simulatie, enquête, meting, labo-experiment …), ordenen van de verzamelde gegevens, interpretatie van gegevens en conclusie
Correct afmeten, filteren
Zelf gepast materiaal selecteren 4-5-2012
•
40
Prof. Dr. M. Crauwels
41
Daadwerkelijke Uitvoering: verzamelen van gegevens (observatie, simulatie, enquête, meting, labo-experiment …), ordenen van de verzamelde gegevens, interpretatie van gegevens en conclusie
Correct uitvoeren papierchromatografie 4-5-2012
Correct aanbrengen van staal
Prof. Dr. M. Crauwels
42
14
4-5-2012
•
Daadwerkelijke Uitvoering: verzamelen van gegevens (observatie, simulatie, enquête, meting, labo-experiment …), ordenen van de verzamelde gegevens, interpretatie van gegevens en conclusie miv van terugkoppeling naar Onderzoeksvraag en Hypothese!
Systematisch noteren
Merken van stalen, (-) en (+) controle 4-5-2012
•
Prof. Dr. M. Crauwels
43
Reflecteren over het onderzoek = eigen onderzoek evalueren
Reflecteren over het onderzoek = confronteren met andere standpunten
•
Onderzoek Rapporteren (verslag), eventueel presenteren
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
44
The end WHY ESSENTIAL? - Learning for live in rapid evolving domains - Pen-and-paper lack the interactivity and complexity that comes with solving problems experimentally. (Hammann et al., 2008; Harmon et al., 1997; Stern, 2006; Cardak et al., 2007)
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
45
15
4-5-2012
OVUR •
Oriënteren: onderwerp – onderzoekbare Onderzoeksvraag – werkbare hypothese - in functie van het onderzoek informatie opzoeken, selecteren, ordenen
•
Concrete Voorbereiding: werkwijze, benodigdheden …
•
Daadwerkelijke Uitvoering: verzamelen van gegevens (observatie, simulatie, enquête, meting, labo-experiment …), ordenen van de verzamelde gegevens, interpretatie van gegevens en conclusie
• •
Reflecteren over het onderzoek = eigen onderzoek evalueren Reflecteren over het onderzoek = confronteren met andere standpunten
•
Onderzoek Rapporteren (verslag), eventueel presenteren
4-5-2012
Prof. Dr. M. Crauwels
46
16
