energie - KPC Groep
advertisement
KERNCONCEPT ENERGIE Anje Ros energie energie Deze uitwerking van het kernconcept Energie maakt deel uit van een serie van acht kernconcepten, die gezamenlijk de kerndoelen op het gebied van Oriëntatie op jezelf en de wereld dekken. De volgende kernconcepten worden onderscheiden. Natuur en techniek • Energie (bijvoorbeeld “Waarom ‘werkt’ iets?”); • Materie (bijvoorbeeld “Waar is het van gemaakt?”); • Groei en leven (bijvoorbeeld “Wat is leven en hoe ontwikkelt iets/iemand zich?”); • Evenwicht en kringloop (bijvoorbeeld “Waarom zien we steeds hetzelfde patroon?”). Mens en samenleving • Macht (bijvoorbeeld “Wie is de baas?”); • Binding (bijvoorbeeld “Bij wie hoor ik?”); • Communicatie (bijvoorbeeld “Hoe breng ik mijn boodschap over?”); • Tijd en ruimte (bijvoorbeeld “Hoe groot is onze planeet en onze ruimte?”). In eerste instantie was sprake van tien kernconcepten. Zie de publicatie Herontwerp van het primair onderwijs van KPC Groep (2005). In de praktijk is echter gebleken dat de kernconcepten Kracht en golven en Getalbegrip goed opgenomen kunnen worden binnen het kernconcept Energie en het kernconcept Tijd en ruimte (met name meten). Daarnaast komen de rekenvaardigheden aan bod binnen het basisdomein Rekenen. Daarom wordt ook vaak gewerkt met acht kernconcepten. De wijze waarop met kernconcepten gewerkt kan worden in de schoolpraktijk, wordt toegelicht in de publicatie Werken met kernconcepten (2007). De publicatie is verkrijgbaar bij KPC Groep. Alle rechten voorbehouden. Niets van deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of op enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. © 2008 KPC Groep, ’s-Hertogenbosch INHOUD 1 2 2.1 2.2 3 4 4.1 4.2 5 5.1 5.2 5.3 Energie als kernconcept Mindmap Energie Wat is energie? Wat kun je doen met energie? Relevante kerndoelen Relatie met andere kernconcepten en domeinen Andere kernconcepten Domeinen Kernvragen en inzichten Kernvraag 1: Wat is energie? Kernvraag 2: Wat kun je doen met energie? Mogelijkheden voor verdieping en verbreding 6 6.1 6.2 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 Mogelijke thema’s en kernopdrachten Kernvraag 1: Wat is energie Kernvraag 2: Wat kun je doen met energie? Leeromgeving Ideeën voor een uitdagende start en feestelijke afsluiting Leerbronnen en materialen voor de inrichting van ruimtes of hoeken De leerkracht en medeleerlingen als leerbron Mogelijkheden voor excursies Ideeën voor uit te nodigen deskundigen 4 5 5 6 9 10 10 11 12 12 13 15 16 17 18 20 20 21 22 22 23 1 ENERGIE ALS KERNCONCEPT Energie vormt een belangrijk onderdeel van ons dagelijks leven. Voor alle warmte, licht, geluid en beweging is immers energie nodig en daarvoor is de zon onze belangrijkste bron. Het licht en de warmte van de zon (zonne-energie of duurzame energie) kunnen wij benutten door deze direct op te vangen en te gebruiken. We kunnen de zonne-energie echter ook indirect - langs een omweg (water, wind) - benutten om energie (elektriciteit) op te wekken. Ook uit de fossiele brandstoffen (aardolie, aardgas en steenkool) kunnen we energie halen door deze te verbranden. Daarnaast kunnen we afval (biomassa) als brandstof gebruiken. Energie kunnen we ook opslaan voor later gebruik (bijvoorbeeld accu, batterij, warmte-opslag). Al deze vormen van energie komen kinderen overal om zich heen in vele varianten tegen. De onderliggende principes van het kernconcept Energie hebben zij nodig om allerlei verschijnselen om zich heen te kunnen verklaren. Het kernconcept Energie omvat de set aan principes achter elektriciteit, verbranding, soorten energie, de omzetting van de ene vorm in de andere en de opslag ervan. energie 1 Energie als kernconcept 2 MINDMAP ENERGIE Centraal in dit kernconcept staat het besef dat alles wat beweegt, geluid maakt, licht geeft, verwarmt of koelt – kortom: alles dat ‘werkt’ – ‘energie’ nodig heeft. Zonder energie gebeurt er niets. Het kernconcept Energie kent twee kernvragen. 1 Wat is energie? 2 Wat kun je doen met energie? 2.1 Wat is energie? Het moeilijke van energie is voor leerlingen de onzichtbaarheid ervan. Wanneer iets beweegt, geluid maakt, licht of warmte geeft, moet er een bron zijn die dit veroorzaakt. Enkele voorbeelden. • Een auto die voorbij komt rijden, veroorzaakt behalve beweging ook geluid en wind. De auto heeft energie nodig om te kunnen rijden, wind en geluid te kunnen veroorzaken. De auto heeft brandstof nodig als energiebron. • Met een molen kan het graan worden gemalen, omdat de wind de wieken laat ronddraaien of stromend rivierwater een rad laat draaien. • De wijzers van een klok kunnen (‘op tijd’) ronddraaien door een ingewikkeld samenspel van radertjes en tandwieltjes, die op hun beurt worden aangedreven door een veer. Maar ook deze veer moet of door menskracht worden opgewonden of door een batterij worden gevoed. Leerlingen leren in dit kernconcept dat de zon voor bijna alle energie op onze aarde zorgt: ze is voor ons de belangrijkste energiebron, de motor van de aarde, een enorme waterstofbom met een onvoorstelbare hoeveelheid energie. Het licht en de warmte van de zon verwarmden miljoenen jaren geleden (en nog steeds) de aardse atmosfeer. Deze atmosfeer kwam in beweging, waardoor warme lucht met waterdamp opsteeg, afkoelde en regen produceerde, zodat planten en bomen konden groeien. Deze planten en bomen stierven af, verteerden en werden gedurende miljoenen jaren via allerlei organische processen omgezet in aardolie, gas of steenkool (‘fossiele brandstoffen’). In deze brandstoffen ligt dus heel veel zonne-energie opgeslagen. Leerlingen krijgen in dit kernconcept ook inzicht in de manier waarop we het licht en de warmte van de zon (zonne-energie) direct kunnen opvangen met bijvoorbeeld een zonneboiler of met zonnepanelen en opslaan in zonne- of foto-elektrische cellen. Het is ook mogelijk zonne-energie langs een omweg op te vangen en op te slaan. Omdat de zon behalve als leverancier van licht en warmte ook van groot belang is voor het weer op de aarde, kunnen we de kracht van wind en water door middel van wind- en watermolens gebruiken als energiebron. Door het bouwen van waterkrachtcentrales met grote dynamo’s kan de kracht van water als energiebron functioneren. 2 Mindmap Energie energie Daarnaast leren de leerlingen het begrip duurzaamheid kennen. Omdat de voorraad fossiele brandstoffen beperkt is, dienen we wel zuinig om te gaan met deze voorraad en zullen we in de toekomst op zoek moeten gaan naar andere, meer duurzame vormen van energie. Energie uit wind- of waterkracht is daar een voorbeeld van, maar we kunnen ook denken aan ‘bio-energie’. Door het verbranden van afval of door het wegrotten van resten van groente, fruit en tuinafval (GFT of biomassa) komen biogas en warmte vrij, die hergebruikt kunnen worden. Ook warmte-terugwininstallaties en ‘groene stroom’ dragen bij aan de ontwikkeling van duurzame vormen van energie. Door bijvoorbeeld regenwater op te vangen en diep de grond in te pompen, wordt dat water door de aardwarmte opgewarmd en kan het later worden gebruikt voor bijvoorbeeld de verwarming of douche. Een samenhangend probleem is de milieuvervuiling, veroorzaakt door het verbranden van fossiele brandstoffen. De CO2 die hierbij vrijkomt, vervuilt de lucht en/of het water en tast de ozonlaag aan (broeikaseffect) met alle gevolgen van dien. Een heel andere manier om energie te produceren en te gebruiken – waarbij de zon geen rol speelt – is het opwekken van energie door kernreacties in kerncentrales. De energie die door de kernsplijtingsprocessen in atomen vrijkomt, kan op conventionele manier worden omgezet in een andere vorm van energie: de warmte van het splijtingsproces wordt gebruikt om water aan de kook te brengen en de stoom drijft turbines en generatoren aan waarmee elektriciteit kan worden opgewekt. 2.2 Wat kun je doen met energie? In dit kernconcept leren leerlingen dat beweging, licht, warmte en geluid de primaire vormen van energie zijn. Iets in beweging brengen kost energie. Leerlingen leren dat bij het gebruik van een katrol of een hefboom het minder energie (kracht) kost om iets op te tillen. Verder leren leerlingen wat licht is (de werking van een gloeilamp) en wat geluid is, namelijk trillingen van de lucht. En dat de ene energievorm kan overgaan in een andere energievorm, bijvoorbeeld: • luchtbeweging (wind op de molenwieken) wordt omgezet in draaikracht (ronddraaien van de molensteen om het graan te malen); • beweging (in je handen klappen) resulteert in geluid; • warmte (steenkolen in de stookketel van een stoomlocomotief) wordt omgezet in stoomdruk, waardoor beweging (van de wielen) kan ontstaan; • draaiende fietswielen (beweging) drijven de dynamo aan die vervolgens voor licht zorgt. Bij de overgang van de ene naar de andere energievorm gaat nooit energie ‘verloren’: de energie die we met een bepaald doel (beweging, licht, warmte, geluid) ergens in stoppen, komt er ook helemaal weer uit, alleen in een andere verschijningsvorm. Hoewel het rendement van ons energiegebruik altijd 100% is, krijgen we bij het overgaan van de ene vorm van energie naar een andere echter ook ongevraagde opbrengsten, bijvoorbeeld: • elektriciteit kan een gloeilamp licht laten geven (gevraagde opbrengst), maar tegelijkertijd ontstaat er warmte (ongevraagde opbrengst); energie 2 Mindmap Energie • bij de warmte die een föhn moet leveren om het haar te drogen (gevraagde opbrengst), krijgen we ook geluid en beweging (ongevraagde opbrengst); • de beweging die in een grasmaaimachine wordt opgewekt (gevraagde opbrengst), veroorzaakt eveneens geluid en warmte (ongevraagde opbrengst). Leerlingen zien in dat de overgang van de ene in de andere energiesoort deels dus leidt tot nuttig rendement (de opbrengst die we wilden krijgen) en deels tot niet-nuttig rendement (de opbrengst waar we niet om gevraagd hebben). Dat laatste wordt daarom ook wel het rendements- of energieverlies genoemd. We gebruiken zelf ook energie. Alles wat we met ons lichaam doen, kost energie en vraagt arbeid van onze spieren. Om die energie vrij te maken, verbranden we brandstof. Door deze verbranding komt via een ingewikkeld proces in het lichaam energie vrij (warmte en beweging). Leerlingen leren dat omzetting van energie plaatsvindt door verbranding of vertering. Door de ketels van elektriciteitscentrales met steenkool te stoken, kunnen we de opgeslagen zonne-energie in de fossiele brandstoffen (ontstaan ten gevolge van een verteringproces) ‘vrijmaken’ en via dynamo’s omzetten in elektriciteit. Deze elektriciteit zorgt vervolgens weer voor warmte (maar ook voor licht, geluid en beweging: lampen, televisie, föhn, strijkijzer, enzovoort). Aardgas kan worden gebruikt om onze huizen te verwarmen of om eten te koken. Van aardolie wordt bijvoorbeeld benzine gemaakt om auto’s te laten rijden. Door deze benzine snel te laten verbranden (explosie) kan energie worden vrijgemaakt: de benzine wordt in een motor tot ontploffing gebracht, waardoor de auto gaat rijden (beweging), de koplampen kunnen branden (licht) en de auto kan binnenin verwarmd worden (warmte). Leerlingen leren ook dat ongebruikte energie kan worden opgeslagen: elektriciteit in bijvoorbeeld accu’s of batterijen om later te gebruiken, ongebruikte energie uit voedsel in lichaamsvetten om later te verbranden. 2 Mindmap Energie energie Het totale kernconcept kan schematisch worden weergegeven in de onderstaande mindmap. Kernvragen: 1 Wat is energie? 2 Wat kun je doen met energie? Zonne-energie Water Wind Fossiele brandstoffen A Zon als motor Bio-energie Schone energie Broeikaseffect B Kernenergie C Duurzaamheid Milieu 1 Wat is energie? Energie 2 Wat kun je doen met energie? A Vormen Licht Warmte Beweging Geluid energie B Omzetting Verbranding Vertering Elektriciteit Rendement C Opslag Batterijen Accu Vet 2 Mindmap Energie 3 RELEVANTE KERNDOELEN Het kernconcept Energie heeft een directe relatie met het volgende kerndoel uit Natuur en techniek. 42 De leerlingen leren onderzoek doen aan materialen en natuurkundige verschijnselen, zoals licht, geluid, elektriciteit, kracht, magnetisme en temperatuur. Meer indirect komen in het kernconcept Energie de volgende kerndoelen uit Mens en samenleving aan de orde. 35 De leerlingen leren zich redzaam te gedragen in sociaal opzicht, als verkeersdeelnemer en als consument. 39 De leerlingen leren met zorg om te gaan met het milieu. 3 Relevante kerndoelen energie 4 RELATIE MET ANDERE KERNCONCEPTEN EN DOMEINEN Het kernconcept Energie heeft een relatie met een aantal andere kernconcepten en domeinen. Uiteraard is het geen probleem wanneer leerlingen vanuit een bepaald kernconcept uitstapjes maken naar thema’s of onderdelen die deel uitmaken van andere kernconcepten of domeinen. Kernconcepten en domeinen zijn immers dynamische ordeningskaders en hebben geen absolute status! 4.1 Andere kernconcepten Evenwicht en kringloop • De manier waarop we momenteel met de aarde en haar grondstoffen omgaan leidt tot uitputting van de natuurlijke energiebronnen en brengt schade toe aan het milieu en het natuurlijk evenwicht op aarde (kringloop). • Het principe van elektriciteit is gebaseerd op de kringloop van elektronen. Tijd en ruimte • De zon verlicht en verwarmt de aarde en is onze belangrijkste energiebron. Kracht en golven • Voor krachtoverbrenging is energie nodig (beweging); golven (water, lucht) vormen een manier om energie (geluid) over te dragen. Materie • Stoffen kunnen door verhitting of afkoeling verschillende verschijningsvormen aannemen (overgaan van bijvoorbeeld vaste stoffen in vloeistoffen of gas) of door verbranding energie leveren (verbranding van bijvoorbeeld steenkool levert energie in de vorm van warmte). • Het begrip ‘atoom’ (kernenergie, elektriciteit) wordt bij materie verder toegelicht. Groei en leven • Voor alle leven op aarde is energie (licht, warmte) nodig. • Het menselijk lichaam verbruikt energie en heeft daarvoor brand- en bouwstoffen (eten, drinken) nodig. • De uitstoot van allerlei schadelijke stoffen in de atmosfeer door het verbranden van fossiele brandstoffen brengt schade toe aan het leefmilieu op aarde en verstoort het natuurlijk evenwicht. 10 energie 4 Relatie met andere kernconcepten en domeinen 4.2 Domeinen Filosofie • Kunnen we wel op deze manier doorgaan met het gebruik van de grondstoffen van de aarde (fossiele brandstoffen)? Welke alternatieven zijn er? • Welke mogelijkheden zijn er voor het gebruik van (meer) duurzame energie (wind, water)? • Is het energieverbuik op aarde wel eerlijk verdeeld of is het zo dat een deel van de wereld de fossiele brandstoffen opmaakt en het milieu vervuilt? Wat kunnen we daar aan doen? • Hoe kunnen we het rendements- of energieverlies beperken en het nuttig rendement verhogen? 4 Relatie met andere kernconcepten en domeinen energie 11 5 KERNVRAGEN EN INZICHTEN In het kernconcept Energie staan enkele kernvragen centraal, die cyclisch aan bod komen. Dit betekent dat elke keer dat het kernconcept aan bod komt, de kennis van de vorige keer impliciet wordt meegenomen. Hier wordt op voortgebouwd en deze wordt verder verdiept. 1 Wat is energie? 2 Wat kun je doen met energie? Onder elke kernvraag ligt een aantal inzichten en begrippen. In unit 1 en 2 gaat het er vooral om dat leerlingen ervaringen opdoen met de manier waarop de wereld (rond dit kernconcept) in elkaar zit, gaat het om het (na)spelen en ontdekken, om ervaren en handelend ermee bezig zijn. In unit 3 worden de leerlingen geacht de verbanden te leggen, de inzichten te verwerven en de verschijnselen in de natuur en maatschappij te verklaren. 5.1Kernvraag 1: Wat is energie? 5.1.1 Unit 1 • Leerlingen maken kennis met verschillende energiebronnen (1A). Begrippen: - waterkracht; - windkracht; - verwarming door de zon. • - - Leerlingen weten dat je zuinig met energie om moet gaan (1C). Begrippen: energie; brandstof. 5.1.2 Unit 2 • Leerlingen weten dat energie nodig is om machines te laten werken, auto’s te laten rijden, voor verwarming en licht, enzovoort en om zelf actief bezig te kunnen zijn (1A). • - - - Leerlingen doen ervaring op met fossiele brandstoffen (1A). Begrippen: aardolie, benzine, aardgas; boortorens; steenkool, mijnen. In deze en volgende hoofdstukken wordt uitgegaan van drie units. Als er sprake is van twee units op een school, kan de beschrijving van unit 1 en 2 worden samengevoegd voor de eerste unit en geldt de beschrijving van unit 3 voor de tweede unit. 2 De codering verwijst naar de mindmap op pagina 8. 12 energie 5 Kernvragen en inzichten • - - Leerlingen weten dat het gebruik van fossiele brandstoffen leidt tot vervuiling van lucht en/of water (1C). Begrippen: milieuvervuiling; uitlaatgassen. 5.1.3 Unit 3 • Leerlingen ontdekken dat de zon de belangrijkste energiebron is voor alle energie op aarde (1A). • - - - • - - - • - - • - - - Leerlingen weten hoe het licht en de warmte van de zon direct en indirect van belang is voor onze energievoorziening (1A). Begrippen: zonne-energie; fossiele brandstoffen; wind- en waterkracht. Leerlingen hebben inzicht in de manier waarop kernenergie wordt opgewekt (1B). Begrippen: atoomsplijting; kerncentrale; kernreactor. Leerlingen beseffen dat ongebreideld energiegebruik leidt tot uitputting van de natuurlijke grondstoffen en vervuiling van de atmosfeer (1C). Begrippen: broeikaseffect, CO2; milieuvervuiling. Leerlingen weten wat duurzaamheid betekent (1C). Begrippen: bio-energie, biomassa, biogas; warmte-terugwininstallatie; schone energie en groene stroom. 5.2 Kernvraag 2: Wat kun je doen met energie? 5.2.1 Unit 1 • Leerlingen doen ervaring op omtrent de primaire vormen van energie (2A). Begrippen: - licht; - warmte; - beweging; - geluid. 5 Kernvragen en inzichten energie 13 5.2.2 Unit 2 • Leerlingen doen ervaring op omtrent het opwekken van energie (2A). Begrippen: - beweging -> dynamo -> licht - wind -> draaien van wieken -> beweging - beweging van water -> draaien van een rad -> beweging • - - - • - - Leerlingen doen ervaring op met katrollen en hefbomen. Begrippen: gewichten; kracht; wip, hefboom. Leerlingen weten wat nodig is voor verbranding (2B). Begrippen: brandstof, zuurstof en warmte; blusmogelijkheden. 5.2.3 Unit 3 • Leerlingen weten wat geluid is (2A). Begrip: - trillingen, golven. • - • - • - - - - • - - - 14 Leerlingen weten hoe een gloeilamp werkt (2A). Begrip: gloeidraad. Leerlingen weten hoe je ervoor kunt zorgen dat je minder kracht (evenveel energie) nodig hebt om iets op te tillen en kunnen hiermee rekenen (2A). Begrippen: katrollen en hefbomen. Leerlingen hebben inzicht in het overgangsproces van de ene energiesoort in de andere (2A). Begrippen: licht -> warmte; warmte -> beweging; beweging -> geluid, licht; geluid -> beweging. Leerlingen leren hoe energie op verschillende manieren kan worden vrijgemaakt (2B). Begrippen: verbranding; explosie, ontploffing; vertering. energie 5 Kernvragen en inzichten • - - • - - • - - - Leerlingen hebben inzicht in de manier waarop in een elektriciteitscentrale elektriciteit wordt opgewekt (2B). Begrippen: turbine, generator en dynamo; elektriciteit. Leerlingen leren dat de overgang van de ene naar de andere energievorm gevraagde en ongevraagde opbrengsten oplevert (2B). Begrippen: nuttig en niet-nuttig rendement; rendementsverlies. Leerlingen weten dat je niet gebruikte energie kunt opslaan (2C). Begrippen: batterij en accu; lichaamsvetten; veermechanismen. 5.3 Mogelijkheden voor verdieping en verbreding Dit kernconcept biedt allerlei mogelijkheden voor verdieping en verbreding. Enkele voorbeelden van doelstellingen waarmee leerlingen zich kunnen verdiepen in het kernconcept. Zon (1A, 1B) • De leerlingen leren welke processen zich in de zon afspelen, waardoor warmte en licht vrijkomt en de overeenstemming hiervan met een kerncentrale. Geluid (2A) • Leerlingen weten wat de amplitude en de frequentie van een golf inhoudt en wat dat betekent voor het geluid dat je hoort. • Leerlingen weten wat telecommunicatie is en hoe daarbij via golven berichten van de ene plek naar de andere worden getransporteerd. Licht (2A) • Leerlingen leren dat ook het licht zich verplaatst en leren wat kleuren zijn. Overbrenging van energie (2B) • Leerlingen weten de relatie tussen kracht/massa en snelheid (met veel kracht/massa en weinig snelheid bereik je evenveel als met weinig kracht/massa en veel snelheid). Elektriciteit (2B, 2C) • Leerlingen weten hoe een batterij werkt. • Leerlingen weten hoe een elektromagneet werkt. 5 Kernvragen en inzichten energie 15 6 MOGELIJKE THEMA’S EN KERNOPDRACHTEN De uitvoering van een kernconcept ziet er globaal genomen als volgt uit: • een inspirerende start, met als doel: verwondering opwekken en vragen op laten komen, waarop leerlingen een antwoord willen zoeken; • werken en spelen in een uitdagende, voorbereide leeromgeving met: - leerbronnen en materialen per hoek/ruimte; - specifieke leerbronnen behorende bij ‘decors’ (vaste werkvormen zoals een krantenredactie, klokhuisstudio, tijd- en ruimtemachine); - aanbod vanuit de leerkrachten; - inzet experts van buiten en/of ouders; - excursies; - aankleding van de ruimtes (denk aan posters, tijdlijnen, kaarten en kernvragen aan de muur, creëren van een bijpassende sfeer); • een klinkende afsluiting, al dan niet in aanwezigheid van andere leerlingen, ouders en anderen. In unit 1 (en unit 2) wordt gewerkt met van het kernconcept afgeleide thema’s. In de volgende paragrafen worden enkele voorbeelden gegeven, maar er kan ook een ander thema gekozen worden waarin de doelen van het kernconcept centraal staan. Bij de keuze van een thema zijn de volgende aspecten van belang. • Het thema is voor de leerlingen aansprekend en aantrekkelijk. • Het thema biedt gelegenheid voor spel en fantasie. • Het thema sluit aan bij de doelstellingen (inzichten) van het kernconcept. In de onderbouw staat het spelend leren en ontdekken voorop, waarbij ruime aandacht is voor ontluikende geletterdheid (inclusief woordenschat) en gecijferdheid. De leerkrachten passen de leeromgeving aan bij de behoeften van de leerlingen. In unit 3 wordt meer doelgericht gewerkt aan het behalen van de inzichten. In de volgende paragrafen worden voorbeelden van kernopdrachten gegeven. Het gaat hier om brede opdrachten, waarbij vaak meerdere goede antwoorden mogelijk zijn. Bij deze opdrachten worden leerlingen gestimuleerd na te denken over de inhoud van het kernconcept. Leerlingen hebben vaak meerdere mogelijkheden om de kernopdracht uit te voeren. De beschreven kernopdrachten in dit hoofdstuk dekken gezamenlijk alle inzichten af, zoals beschreven in hoofdstuk 5. Als leerlingen deze kernopdrachten kunnen maken, hebben ze de inzichten waar de kernopdracht betrekking op heeft, behaald. Leerkrachten kunnen de kernopdrachten daarom tevens gebruiken voor het volgen van de ontwikkeling van leerlingen. De producten van de leerlingen (of eventueel foto’s daarvan) worden bewaard in een map (portfolio). Ook kan een logboek gebruikt worden dat elke keer na afloop van het werken aan het kernconcept wordt ingevuld door leerlingen en eventueel leerkrachten. Verder is er een afvinklijst van de doelen van het kernconcept, waarop leerkrachten per product (muurkrant, presentatie, toneelstuk, enzovoort.) kunnen aangeven aan welk inzicht/doel is gewerkt en of dit doel is behaald. 16 energie 6 Mogelijke thema's en kernopdrachten 6.1 Kernvraag 1: Wat is energie? 6.1.1 Unit 1-2; mogelijke thema’s • Waar komt energie vandaan? (1A) • Molens (1A) • Energie, vroeger en nu (1A, 1B) • Brandstoffen (1A, 1C) • Milieuvervuiling (1C) 6.1.2 Unit 3: mogelijke kernopdrachten • Herkomst energie (1A, 1B) - Welke verschillende bronnen van energie hebben we? - Welke rol speelt de zon bij elk van deze bronnen? - Laat zien hoe je iets kunt laten bewegen met behulp van verschillende energie- bronnen. - Hoe wordt kernenergie opgewekt? - Welke energiebronnen werden 200 jaar geleden gebruikt? - Hoe zou ons leven er uitzien als we alleen over dezelfde energiebronnen beschikten als toen? - Welke belangrijke uitvindingen zijn er gedaan op het gebied van energie(gebruik)? - Welke gevolgen hebben deze uitvindingen gehad? • - - - - - Vergelijk energiebronnen (1A, 1B, 1C) Geef voor elke energiebron het volgende aan. Beschikbaarheid (moeilijk/makkelijk te verkrijgen). Geschiktheid (moeilijk/makkelijk te gebruiken voor allerlei doeleinden). Duurzaamheid (kan het op raken?). Milieuvervuiling (mate van vervuiling die het gebruik ervan met zich meebrengt). Andere voor- en nadelen. • Duurzaamheid en milieu (1C) - - - - - - - - Laat zien wat het broeikaseffect inhoudt. Hoe kunnen we ervoor zorgen dat er minder CO2-uitstoot plaatsvindt? Welke landen gebruiken de meeste energie? Welke landen zorgen voor de meeste vervuiling? Welke afspraken zijn door de westerse landen gemaakt over energieverbruik en vervuiling? Wat vind je hiervan? Wat zal er gebeuren als de fossiele brandstoffen opraken? Verwacht je dat dat lang zal duren? Hoe kunnen we zuiniger met energie omgaan? Laat zien wat bio-energie is. Wat zijn de voordelen en nadelen? 6 Mogelijke thema's en kernopdrachten energie 17 6.2 Kernvraag 2: Wat kun je doen met energie? 6.2.1 Unit 1-2: mogelijke thema’s • Kracht (katrollen, hefbomen, veren, zwaartekracht, sterke bruggen bouwen, magneten, spierkracht) (2A) • In beweging (2A, 2B) • Aan de slag met energie (2A, 2B) • Voertuigen (2B) • Machines (2B) • Verbranding (2B) 6.2.2 Unit 3: mogelijke kernopdrachten • Energievormen (2A) Wat kun je allemaal doen met energie? • - - Licht Wat is licht eigenlijk? Hoe werkt een gloeilamp? • Geluid Wat is geluid eigenlijk? • - - - • • - - - - - 18 Beweging Op welke manieren kun je iets laten bewegen? Hoe kun je met katrollen het tillen lichter maken (minder energie nodig)? Hoe komt dat? Hoe kun je met hefbomen het tillen lichter maken (minder energie nodig)? Warmte Op welke manieren kun je iets opwarmen? Wet van behoud van energie (2B) Laat zien hoe energie van de ene vorm omgezet kan worden in een andere, bijvoorbeeld: . licht -> warmte; . warmte -> beweging; . beweging -> geluid; . geluid -> beweging. Kan er hierbij ook energie kwijt raken of verloren gaan? Waarom wel/niet? Laat zien wat het verschil is tussen nuttig rendement en niet-nuttig rendement en geef voorbeelden. Hoe kun je het nuttig rendement verhogen, bijvoorbeeld bij het verwarmen van een huis? Wat is het nuttig rendement van een elektriciteitcentrale? Welke niet-nuttige energievormen komen er vrij? energie 6 Mogelijke thema's en kernopdrachten • - - - - - • - - - Verbranding en vertering (2B) Wat heb je nodig voor verbranding? Wat houd je over? Bij verbranding wordt de energie die opgeslagen zit in brandstof omgezet in warmte. Waar gebruiken we verbranding allemaal voor? Op welke manier gebruiken wij zelf energie? Welke brandstof gebruiken wij en wat doen we met de energie? Laat zien wat vertering is. Hoe kan het proces van vertering helpen om energie te gebruiken? Machines (2B) Maak een machine die ergens voor dient. Wat is de energiebron? Vindt er omzetting plaats van de ene energievorm naar de andere? Er zijn veel machines uitgevonden die het werk van de mens vergemakkelijken. Waar is nog geen machine voor uitgevonden? Bedenk hier een machine voor. Laat zien hoe een motor werkt. • - - - - - Elektriciteit (2B) Hoe werkt een dynamo? Laat zien hoe elektriciteit kan worden opgewekt. Wat is er voor nodig? Waarom maken we veel elektriciteit? Welke voordelen heeft elektriciteit? Waarom moet je voorzichtig zijn met elektriciteit? Hoe zorgen we ervoor dat de elektriciteit op alle plekken komt waar we het nodig hebben? • - - - Opslag van energie (2C) Je wilt energie kunnen gebruiken als je het nodig hebt. Hoe kun je energie opslaan en vervoeren? Hoe slaat het menselijk lichaam energie op? Wat gebeurt er als mensen meer energie (voedsel) opnemen dan ze verbruiken (bewegen)? 6 Mogelijke thema's en kernopdrachten energie 19 7 LEEROMGEVING In dit kernconcept dient veel ruimte te zijn voor het opdoen van ervaring met energiebronnen en energievormen, de overgang van de ene energievorm naar de andere, enzovoort. Dit betekent dat leerlingen veel in de ontdekruimte/techniekruimte en bij voorkeur ook buiten bezig zijn met experimenteren. Vanuit het creatieve basisdomein ligt de nadruk op het zelf bedenken en maken van apparaten en bewegende voorwerpen. Bij muziek kan de relatie tussen geluid en energie aan bod komen en op het gebied van de motoriek de hoeveelheid energie die je zelf verbruikt en die je kunt omzetten in beweging. Ook de relatie tussen energie/kracht en snelheid kan (bijvoorbeeld bij balsporten) aan bod komen. 7.1 Ideeën voor een uitdagende start en feestelijke afsluiting Als uitdagende start kan gedacht worden aan (één of meer van) de volgende vormen. • Excursie Bijvoorbeeld een bezoek aan een elektriciteitscentrale of een molen, met een specifieke kijkopdracht. • Uitdagende opdracht Deze opdracht wordt op een aantrekkelijke manier gebracht (zoals een brief van een minister), bijvoorbeeld op een van de volgende manieren. - Onze energie is bijna op. Waar komt onze energie vandaan en hoe kunnen we andere energiebronnen gebruiken? (1A, 1B) - Onze energie is bijna op. Hoe kunnen we (op school/thuis/in Nederland/in de wereld) zuiniger met energie omgaan? (1C) - Het broeikaseffect is een ernstige zaak. Wat kunnen we er tegen doen? (1C) - We gaan met z’n allen een pretpark in het klein maken. Ontwerp en maak een leuke attractie die je met de hand, met een batterij of op een andere manier kunt bewegen. (2A, 2B) • Verandering in de dagelijkse routine/omgeving Binnen dit kernconcept kan bijvoorbeeld worden gedacht aan de volgende mogelijk- heden. - De leerlingen komen op school en de lampen doen het niet, de computers doen het niet en het is er koud. De energie (elektriciteit) is (zogenaamd) uitgevallen. Reflectiegesprek met leerlingen over hoe afhankelijk we zijn van energie en hoe dat vroeger ging. (1A, 2A) - Op het schoolplein wordt een demonstratie gegeven van de werking van een verbrandingsmotor, bijvoorbeeld een auto. Reflectiegesprek met leerlingen over wat ze zien, horen, ruiken. Welke energieomzetting vindt plaats? Welk nuttig rendement en welke niet gewenste effecten levert dit op (niet-nuttig rendement)? (2B) • Activiteit verzorgd door de leerkrachten Denk hierbij aan een toneelstukje of een spannend verhaal of enkele workshops, waardoor leerlingen geïnteresseerd raken in één of meer kernvragen. 20 energie 6 Mogelijke thema's en kernopdrachten Voor de feestelijke afsluiting kan gedacht worden aan verschillende activiteiten. • Presentatie - Alle opbrengsten (werkstukken, collages, PowerPoint-presentaties, kunstwerken, enzovoort) worden gepresenteerd aan elkaar, aan ouders en/of aan enkele deskundigen; - De presentatie kan ingericht worden als een museum, waarin leerlingen buurt- bewoners en familie kunnen rondleiden; - De presentatie kan worden samengevat op een website of in een krant en aan bijvoorbeeld andere scholen en andere geïnteresseerden getoond worden. • Feestelijke middag Een bijeenkomst met (door leerlingen meegebrachte) hapjes en muziek en een plechtige, symbolische afsluiting van het kernconcept. • Muzische middag Leerlingen laten toneelstukjes, dansen, gedichten en verhalen en kunstwerken over het kernconcept zien aan leerlingen van andere units. 7.2 Leerbronnen en materialen voor de inrichting van ruimtes of hoeken 7.2.1 Boeken en naslagmateriaal Bijvoorbeeld: • onderdelen uit de methode(n) over bovengenoemde onderwerpen; • informatieve boekjes over bovengenoemde onderwerpen; • (voor)leesboekjes over genoemde onderwerpen; • handboeken en andere naslagwerken. 7.2.2 Beeldmateriaal Bijvoorbeeld: • video’s, cd-roms, en dergelijke, bijvoorbeeld de Cédicupakketten (Laat eens zien!): - Energie 1 (unit 2) (1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C); - Energie 2 (unit 3) (1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C); - Elektriciteit (unit 3) (2B); - Het menselijk lichaam (unit 3) (2B); • filmfragmenten (op de site www.teleblik.nl zijn allerlei filmfragmenten beschikbaar); • de dvd Elektriciteit en apparaten. Informatie over elektriciteit en hoe het in allerlei apparaten gebruikt wordt. Met veel foto’s, filmpjes, animaties en proefjes die leerlingen zelf kunnen doen; • de video Alternatieve energie; • de video Duurzame energie. Meer informatie staat op www.puntuit.nl. 7.2.3 Internetsites Op allerlei internetsites is informatie beschikbaar over dit kernconcept. 7 Leeromgeving energie 21 7.2.4 Concrete materialen Bijvoorbeeld: • constructiemateriaal, waarmee je iets kunt bouwen dat kan bewegen (bijvoorbeeld K’nex); • batterijen, lampjes, snoeren, weerstand, enzovoort; • tandwielen; • spullen om een molen en andere apparaten mee te bouwen; • oude spullen om te demonteren, zoals stekkers, horloge, motortje; • katrollen, iets dat als hefboom (wip) kan dienen, veren; • stoommachine. 7.3 De leerkracht en medeleerlingen als leerbron De leerkracht kan een belangrijke leerbron zijn. Leerkrachten kunnen hierbij aansluiten bij de behoeften van de leerlingen. Denk bijvoorbeeld aan: • het vertellen of voorlezen van spannende verhalen over bijvoorbeeld het leven vroeger zonder elektrische apparaten of over de consequenties van de uitvinding van de stoommachine; • proeven voordoen of samen met leerlingen uitvoeren, bijvoorbeeld over verbranding; • onderwijsleergesprekken over de inzichten van het kernconcept (bijvoorbeeld over de meer ethische aspecten (1C)). Verder kan de leerkracht door het stellen van kritische vragen (“Weet je zeker dat dat klopt?”, ”Hoe kom je daarbij?” en “Waarom denk je dat?”) en verdiepingsvragen de leer- lingen laten reflecteren op hun antwoorden en hen stimuleren de inzichten te verwerven. Leerlingen kunnen ook veel van elkaar leren. Zonder de leerlingen te verplichten tot samenwerking (wat negatieve neveneffecten met zich mee kan brengen), worden de leerlingen voortdurend gestimuleerd om antwoorden te vergelijken, verschillen te bespreken en antwoorden en standpunten toe te lichten. 7.4 Mogelijkheden voor excursies Afhankelijk van de mogelijkheden in de omgeving van de school passen de volgende excursies binnen dit kernconcept: • windmolenpark (1A, 2A); • korenmolen (1A, 2A); • waterkrachtcentrale, stuwdam (1A); • modelkolenmijn (1A, 2B); • kernenergiecentrale (1B); • ecologisch boerenbedrijf (1C); • energiebesparend huis (1C); • geluidstudio (2A); • ontdekhoek, Nemo (2A, 2B); 22 energie 7 Leeromgeving • • • laboratorium/labzaal (school voor vo, hbo of universiteit voor proefjes over verbranding) (2B); elektriciteitscentrale (2B); productiebedrijf accu’s, batterijen (2C). 7.5 Ideeën voor uit te nodigen deskundigen Wat betreft gastsprekers kan gedacht worden aan: • iemand van de TU (1A); • weerman/weervrouw (1A); • iemand van een sterrenwacht (zon) (1A); • molenaar (1A, 2A); • mijnwerker (1A, 2B); • medewerker olieraffinaderij (1A, 2B); • medewerker kerncentrale (1B); • medewerker afvalverwerking (1C, 2B); • biologische boer (1C); • medewerker elektriciteitscentrale (2B); • elektricien (2B); • arts, iemand uit de gezondheidszorg (lichaamsenergie) (2B); • garagehouder (accu) (2C); • medewerker productiebedrijf batterijen (2C). 7 Leeromgeving energie 23 ener gie KPC Groep Postbus 482 5201 AL ’s-Hertogenbosch
