Moleculen tussen leefwereld en wetenschap

Tijdschrift
D i d a c t i e k B-wetenschappen
3 (1985) nr.3
195
Moleculen tussen leefwereld en wetenschap
W. de Vos
Vakgroep C h e m i e d i d a c t i e k
R i j k s u n i v e r s i t e i t Utrecht
( D i t i s de s c h r i f t e l i j k e v e r s i e van een l e z i n g gehouden op 20 mei 1985
aan de T.H.Twente voor de V e r e n i g i n g voor O n d e r w i j s r e s e a r c h . )
Summary
Substance,
chemical
r e a c t i o n and c h e m i c a l element a r e c r u c i a l l y
important concepts i n elementary c h e m i c a l e d u c a t i o n . At the same time
they a r e w i d e l y c o n s i d e r e d t o be n o t o r i o u s l y d i f f i c u l t t o teach as
w e l l as t o l e a r n .
In the chemist's mind, these t h r e e concepts a r e s t r o n g l y a s s o c i a t e d
w i t h c o r p u s c u l a r models, e.g. element t o atom. Students i n elementary
chemical
education
appear
t o have
their
own
corpuscular
i n t e r p r e t a t i o n s o f p h y s i c a l and c h e m i c a l phenomena. I t was f e i t t h a t
these ' p r i m i t i v e ' , p r e - s c i e n t i f i c c o r p u s c u l a r n o t i o n s might be h e l p f u l
i n l e a r n i n g the concepts mentioned above. E x p l o r i n g t h e t e a c h i n g
possibilitiés i n t h i s d i r e c t i o n r e q u i r e d an i n v e s t i g a t i o n i n t o t h e
nature and content o f s t u d e n t s ' c o r p u s c u l a r n o t i o n s . M o t i v e s , method
and some r e s u l t s o f t h i s i n v e s t i g a t i o n a r e b r i e f l y r e p o r t e d i n t h i s
article.
1. Onderwijsprobleem
Wie
l e e r p l a n n e n en schoolboeken voor s c h e i k u n d e - o n d e r w i j s
i n derde
k l a s s e n van MAVO, HAVO en VWO b e s t u d e e r t , v i n d t daar, naast een a a n t a l
voorbeelden en t o e p a s s i n g e n , d r i e begrippen d i e b l i j k b a a r een c e n t r a l e
p l a a t s innemen i n beginnend s c h e i k u n d e - o n d e r w i j s .
Dat z i j n de b e g r i p pen s t o f , chemische r e a c t i e en element.
Het b e g r i p s t o f i s minder eenvoudig dan het l i j k t . De l e e r l i n g moet
196
Moleculen
s t o f n i e t a l l e e n o n d e r s c h e i d e n van voorwerp maar ook van mengsel. Het
e e r s t e o n d e r s c h e i d v e r e i s t het a b s t r a h e r e n van o.a. vorm en h o e v e e l h e i d : i j z e r i s i j z e r , ongeacht o f het een poeder i n een f l e s j e , s p i j k e r t j e s o f de E i f e l t o r e n b e t r e f t . Het tweede o n d e r s c h e i d houdt i n dat
l u c h t n i e t a l s een s t o f maar a l s een (homogeen) mengsel van
stoffen
moet worden g e z i e n . Voor de chemie i s t e n s l o t t e van b e l a n g dat een
s t o f i n v e r s c h i l l e n d e t o e s t a n d e n kan voorkomen:
i j s , water en waterdamp vormen, ondanks u i t e r l i j k e v e r s c h i l l e n , d e z e l f d e s t o f . Rondom d i t
s t o f b e g r i p worden termen a l s z u i v e r h e i d , mengen en ontmengen
(scheiden) g e b r u i k t .
Het s t o f b e g r i p
f u n c t i o n e e r t i n het b e g r i p chemische r e a c t i e ( d a t
t e g e l i j k e r t i j d ook het omgekeerde het g e v a l i s wordt u i t e e n g e z e t door
De Jong ( 1 9 8 4 ) ) . B i j een chemische r e a c t i e i s s p r a k e van het overgaan
van s t o f f e n i n andere s t o f f e n , o f b e t e r : van hoeveelheden van s t o f f e n
i n hoeveelheden van andere s t o f f e n . E s s e n t i e e l i s d a a r b i j dat de
gevormde s t o f f e n , de zogenoemde r e a c t i e p r o d u c t e n , t o t a a l anders kunnen
z i j n dan de u i t g a n g s s t o f f e n . Ondanks e r v a r i n g hiermee i n het d a g e l i j k s
l e v e n (het o n t s t a a n van een o n s m a k e l i j k e zwarte s t o f b i j het aanbranden van a a r d a p p e l e n e t c . ) hebben l e e r l i n g e n vaak g r o t e moeite met het
aanvaarden van de chemische r e a c t i e i n a l z i j n c o n s e q u e n t i e s .
In hun
b e s c h r i j v i n g e n k l i n k t vaak een intuïtieve o v e r t u i g i n g door dat de
s t o f f e n behouden b l i j v e n en s l e c h t s hun eigenschappen v e r a n d e r i n g e n
ondergaan.
Wanneer de l e e r l i n g e n g e l e i d e l i j k s t e e d s meer v o o r b e e l d e n van chemische r e a c t i e s l e r e n kennen, kan e r een b e h o e f t e o n t s t a a n aan een
zekere o r d e n i n g . Zo'n o r d e r i n g d i e n i e t a l l e e n de
overzichtelijkheid
d i e n t maar ook t o t een bepaalde mate van v o o r s p e l b a a r h e i d l e i d t , wordt
geboden door het e l e m e n t b e g r i p . Het behouden b l i j v e n van de elementen
w a a r u i t een s t o f geacht wordt t e z i j n opgebouwd, s l u i t verreweg de
meeste r e a c t i e m o g e l i j k h e d e n d i e een c r e a t i e v e geest zou kunnen
bedenken,
u i t . 5 u i k e r kan n i e t i n kwik worden omgezet, maar wel i n a l c o h o l
omdat d a a r i n d e z e l f d e elementen a l s i n s u i k e r voorkomen.
Hoewel
het e l e m e n t b e g r i p een e e r s t e en vergaande o r d e n i n g van
chemische v e r s c h i j n s e l e n m o g e l i j k maakt, b l i j v e n e r voor l e e r l i n g e n
nog v e e l m o e i l i j k h e d e n o v e r . Lang n i e t a l l e chemische r e a c t i e s d i e
voldoen aan de e i s van elementbehoud, b l i j k e n r e a l i s e e r b a a r t e z i j n en
een c r i t e r i u m h i e r v o o r wordt n i e t aangeboden.
Een ander
leerprobleem
vormt het o n d e r s c h e i d t u s s e n s t o f ' e n element: s u i k e r b e s t a a t u i t de
elementen k o o l s t o f , w a t e r s t o f en z u u r s t o f maar i s t o c h z e l f een s t o f
en n i e t een mengsel van de s t o f f e n k o o l s t o f , w a t e r s t o f en z u u r s t o f .
Een derde probleem b e s t a a t h i e r i n dat het u i t e r l i j k van een s t o f
niet
s c h i j n t samen t e hangen met de elementen w a a r u i t d i e s t o f b e s t a a t :
zwavelzuur bevat wel het element zwavel maar i s t o c h n i e t g e e l ; keukenzout bevat het element c h l o o r maar s t i n k t n i e t .
De Vos
197
In het bovenstaande i s een o n d e r w i j s - en een l e e r p r o b l e e m b e s c h r e ven: e n e r z i j d s z i j n de b e g r i p p e n s t o f , chemische r e a c t i e en element
onmisbaar voor i n z i c h t i n chemische v e r s c h i j n s e l e n , a n d e r z i j d s b l i j k t
i n de o n d e r w i j s p r a k t i j k dat ze t a l r i j k e l e e r l i n g e n g r o t e m o e i l i j k h e d e n
o p l e v e r e n . Het i s een toegangspoort met een hoge drempel.
2. Van o n d e r w i j s p r o b l e e m naar onderzoeksvraag
V a n u i t het o n d e r w i j s g e z i e n l i g t het voor de hand om na t e gaan welke
l e e f w e r e l d e r v a r i n g e n van de l e e r l i n g e n een r o l kunnen s p e l e n b i j de
o n t w i k k e l i n g van de b e g r i p p e n s t o f , chemische r e a c t i e en element.
De
e e r s t e i n d r u k i s n i e t e r g bemoedigend. Het s t o f b e g r i p dat
leerlingen
i n hun l e e f w e r e l d t a a i hanteren w i j k t op b e l a n g r i j k e punten a f van het
s t o f b e g r i p van de chemicus. L e e r l i n g e n spreken van s t o f f e n ook a l s z i j
homogene o f z e l f s heterogene mengsels bedoelen ( l u c h t , zeewater, zaagsel)
en a b s t r a h e r e n bovendien n i e t voldoende van t o e s t a n d , vorm en
g r o o t t e ( p o e d e r s u i k e r en k r i s t a l s u i k e r ) , en herkomst ( r i e t - en b i e t suiker).
Wat
het b e g r i p chemische r e a c t i e b e t r e f t , v a l t op dat
leerlingen
daarvan t a l r i j k e voorbeelden u i t het d a g e l i j k s l e v e n kennen, v o o r a l op
het g e b i e d van v e r b r a n d i n g e n , maar n i e t de b e h o e f t e v o e l e n deze p r o cessen t e beschouwen v a n u i t het chemische g e z i c h t s p u n t 'overgang
van
s t o f f e n i n andere s t o f f e n " . Het g e b r u i k van het woord element i n de
l e e f w e r e l d t a a i b i e d t n a u w e l i j k s aanknopingspunten voor
chemie-onderw i j s om een chemisch e l e m e n t b e g r i p t e o n t w i k k e l e n . Intuïtief komen
l e e r l i n g e n wel t o t stofbehoud (dat i n de chemie
niet
functioneert)
maar n i e t t o t een o f andere vorm van elementbehoud.
De kansen voor
o n d e r w i j s v a n u i t de l e e f w e r e l d l i j k e n g e r i n g .
Is er een andere r o u t e
denkbaar w a a r i n t o c h l e e f w e r e l d e r v a r i n g e n a l s u i t g a n g s p u n t kunnen
dienen?
H i s t o r i s c h g e z i e n v a l t de s n e l l e g r o e i van de chemie
s i n d s het
begin van de v o r i g e eeuw samen met de b e s c h i k b a a r h e i d «an b r u i k b a r e
c o r p u s c u l a i r e v o o r s t e l l i n g e n . Een hedendaags chemicus kan z i j n
vak
v r i j w e l o n m o g e l i j k beoefenen zonder z i c h s t e e d s weer moleculen en
atomen voor t e s t e l l e n . Het e l e m e n t b e g r i p wordt d a a r b i j gekoppeld aan
het
b e g r i p atoomsoort, t e r w i j l het s t o f b e g r i p i n zeer v e e l
gevallen
goed overeenkomt met het b e g r i p m o l e c u u l s o o r t . V a n u i t de chemie d r i n g t
z i c h dus de gedachte op om i n het o n d e r w i j s de b e g r i p p e n s t o f , r e a c t i e
en element i n samenhang met
atoom(soort) en m o l e c u u l ( s o o r t ) te
ontwikkelen.
B i j de u i t w e r k i n g van deze gedachte i n schoolboeken (b.v. F e i s &
Jansen, 19.80) wordt meestal g e b r u i k gemaakt van eenvoudige atoommodell e n z o a l s dat van D a l t o n , R u t h e r f o r d o f Bohr. Deze modellen worden dan
als
l e e r s t o f g e p r e s e n t e e r d , met meer o f minder aandacht voor het
m o d e l k a r a k t e r , waarna chemische v e r s c h i j n s e l e n i n termen van atomen en
moleculen worden beschreven.
198
Moleculen
De atoommodellen van D a l t o n , R u t h e r f o r d en Bohr volgen n i e t u i t
l e e f w e r e l d e r v a r i n g e n waarover de l e e r l i n g e n b e s c h i k k e n . Ze worden dan
ook g e w o o n l i j k door l e e r l i n g e n aanvaard en g e l e e r d a l s "door g e l e e r d e n
ontdekte
feiten',
zonder d e e l t e gaan uitmaken van hun e i g e n w e r e l d b e e l d . O p v a l l e n d i s dat v e e l volwassenen,
d i e n i e t beroepshalve
met
chemie t e maken hebben, n a u w e l i j k s nog i e t s i n h o u d e l i j k s van
hun
scheikunde-onderwijs
l i j k e n t e weten en n i e t i n s t a a t z i j n
chemische
v e r s c h i j n s e l e n a l s z o d a n i g t e herkennen en t e b e s c h r i j v e n . De vroeger
g e l e e r d e b i j z o n d e r h e d e n over atomen en moleculen f u n c t i o n e r e n n i e t i n
waarneming, i n t e r p r e t a t i e o f t a a l g e b r u i k . H e t z e l f d e g e l d t a l voor
oudere l e e r l i n g e n d i e scheikunde a l s keuzevak hebben l a t e n v a l l e n . Hun
e r v a r i n g van de l e e f w e r e l d i s n i e t o f n a u w e l i j k s door d i t scheikundeo n d e r w i j s beïnvloed.
Samenvattend kunnen we s t e l l e n dat de b e g r i p p e n atoom eh
molecuul
voor de chemicus w e l i s w a a r onmisbaar z i j n b i j de i n v u l l i n g van
de
b e g r i p p e n s t o f , chemische r e a c t i e en element, maar dat deze c o m b i n a t i e
van b e g r i p p e n i n het o n d e r w i j s nog n i e t h e e f t g e l e i d t o t de
ontwikkel i n g van een chemische component i n het e i g e n w e r e l d b e e l d van
een
g r o t e groep l e e r l i n g e n .
Een m o g e l i j k e o p l o s s i n g voor d i t probleem kan worden gezocht i n een
andere i n t r o d u c t i e van de b e g r i p p e n molecuul en atoom. De
gangbare
modellen b e z i t t e n v r i j w e l geen r e l a t i e met de l e e f w e r e l d van de l e e r l i n g e n . Zou e r , - u i t g a a n f d e van deze l e e f w e r e l d , een o n t w i k k e l i n g van
c o r p u s c u l a i r e v o o r s t e l l i n g e n van de m a t e r i e m o g e l i j k z i j n ,
d i e enerz i j d s d e e l b l i j f t vormen van het e i g e n w e r e l d b e e l d van de
leerlingen
maar a n d e r z i j d s t o c h b i j d r a a g t aan een i n z i c h t i n s t o f , r e a c t i e
en
element?
Deze v r a a g , d i e op het t e r r e i n van de o n d e r w i j s o n t w i k k e l i n g
ligt,
roept o n m i d d e l l i j k een v a k d i d a c t i s c h e onderzoeksvraag op: welke
c o r p u s c u l a i r e v o o r s t e l l i n g e n hanteren l e e r l i n g e n a l s d e e l van
hun
e i g e n w e r e l d b e e l d en hoe kunnen deze v o o r s t e l l i n g e n z i c h i n het onderw i j s ontwikkelen?
H i e r o n d e r z a l s l e c h t s aan het e e r s t e d e e l van deze vraag
aandacht
worden b e s t e e d . Z i e v e r d e r De Vos (1985).
3. Methode
Aan
de beantwoording van b o v e n g e s t e l d e onderzoeksvraag i s gewerkt i n
het kader van het p r o j e c t 'Chemie i n Duizend vragen' (De Vos,
1984),
waaraan een t w i n t i g t a l s c h o l e n voor HAVO en VWO h e e f t deelgenomen. Het
onderzoek
i s k w a l i t a t i e f en b e s c h r i j v e n d geweest en h e e f t i n de
per i o d e 1977-1984 g e l e i d t o t j a a r l i j k s e h e r z i e n i n g e n van de b i j b e h o r e n d e
leerlingentekst.
De o n d e r w i j s s i t u a t i e werd gekenmerkt door groepswerk.
Aan g r o e p j e s
l e e r l i n g e n werden p r a c t i c u m o p d r a c h t e n en ( v e e l a l open) vragen
voorgel e g d . De s c h r i f t e l i j k e antwoorden d i e door de g r o e p j e s op déze vragen
werden gegeven, z i j n verzameld.
Bovendien
z i j n van
verscheidene
De Vos
199
groepsgesprekken geluidsbandopnamen gemaakt en werden a l l e r l e i
uitspraken van l e e r l i n g e n i n de vorm van vragen, opmerkingen e.d.
ter
p l a a t s t e genoteerd. Het o n d e r z o e k s m a t e r i a a l kan dus worden beschreven
a l s een v e r z a m e l i n g r e g i s t r a t i e s van u i t i n g e n van l e e r l i n g e n i n onderwijssituaties.
In het o n d e r w i j s p r o c e s werd een minimum aan i n f o r m a t i e over atomen
en moleculen v e r s t r e k t . • Wel werd r e g e l m a t i g aan de l e e r l i n g e n gevraagd
hun
e i g e n v o o r s t e l l i n g e n van deze c o r p u s c u l a onder woorden te brengen
en
de r e s u l t a t e n van u i t g e v o e r d e p r a c t i c u m p r o e f j e s i n
corpusculaire
termen te i n t e r p r e t e r e n .
B i j de b e s t u d e r i n g van l e e r l i n g e n werd v e r o n d e r s t e l d dat de corpusc u l a i r e v o o r s t e l l i n g e n van l e e r l i n g e n een zekere (maar n i e t noodzakel i j k e r w i j s v o l l e d i g e ) c o n s i s t e n t i e en s t a b i l i t e i t b e z i t t e n en ook
dat
deze v o o r s t e l l i n g e n b i j v e r s c h i l l e n d e l e e r l i n g e n naast v e r s c h i l l e n ook
overeenkomsten v e r t o n e n . Deze v e r o n d e r s t e l l i n g e n waren nodig om
een
samenhangende en e n i g s z i n s algemene b e s c h r i j v i n g van
corpusculaire
v o o r s t e l l i n g e n van l e e r l i n g e n m o g e l i j k te maken.
Bij
de
i n t e r p r e t a t i e van het o n d e r z o e k s m a t e r i a a l werd gepoogd
de
e i g e n , door chemische k e n n i s bepaalde c o r p u s c u l a i r e v o o r s t e l l i n g e n van
de onderzoeker, z o v e e l m o g e l i j k t e r z i j d e te s c h u i v e n en zo onbevangen
m o g e l i j k mee t e denken met de v e r s c h i l l e n d e u i t i n g e n van
leerlingen
over een bepaald aspect van hun c o r p u s c u l a i r e v o o r s t e l l i n g e n .
Vervolgens werd g e t r a c h t de b e r e i k t e i n t e r p r e t a t i e s ook wanneer deze
een
g r o t e a f w i j k i n g van de bekende 'chemische' o p v a t t i n g e n vertoonden,
zo
d u i d e l i j k m o g e l i j k te b e s c h r i j v e n .
Een d e r g e l i j k e b e s c h r i j v i n g ,
die
u i t e r a a r d een zeker s p e c u l a t i e f k a r a k t e r b e z i t , kon
vervolgens
aan
andere u i t i n g e n van ( g r o e p j e s ) l e e r l i n g e n worden g e t o e t s t .
Nadat deze procedure voor een a a n t a l aspecten van de c o r p u s c u l a i r e
v o o r s t e l l i n g e n , b i j v o o r b e e l d voor het gedrag van moleculen b i j verwarming van de s t o f o f voor de c o r p u s c u l a i r e i n t e r p r e t a t i e van
oplossen
was u i t g e v o e r d ,
werd gepoogd om,
uitgaande van de v e r s c h i l l e n d e
bes c h r i j v i n g e n voorzover d i e enige t o e t s i n g hadden d o o r s t a a n , een meer
algemene b e s c h r i j v i n g van de c o r p u s c u l a i r e v o o r s t e l l i n g e n van l e e r l i n gen
te geven. Voor deze meer algemene b e s c h r i j v i n g werd g e b r u i k
gemaakt van de t e r m i n o l o g i e van P i a g e t .
4. R e s u l t a t e n
Voorzover de verzamelde u i t i n g e n van l e e r l i n g e n b e t r e k k i n g hebben
op
hun c o r p u s c u l a i r e v o o r s t e l l i n g e n , l a t e n ze op ruime s c h a a l v e r s c h i l l e n
z i e n n i e t a l l e e n met de o p v a t t i n g e n van hedendaagse c h e m i c i maar
ook
met de i n schoolboeken beschreven eenvoudige, a l o f n i e t
historische
corpusculaire
modellen. Een
a a n t a l voorbeelden kan
dit duidelijk
maken.
200
Moleculen
a) T e r w i j l c h e m i c i voor de k l e u r van een s t o f een v e r k l a r i n g zoeken i n
de s t r u c t u u r van atomen o f m o l e c u l e n , w a a r b i j overgangen van e l e k tronen t u s s e n e n e r g i e n i v e a u ' s een r o l s p e l e n , s c h r i j v e n v e e l l e e r l i n g e n de k l e u r van de s t o f eenvoudig aan de moleculen z e l f t o e :
zwavel i s g e e l , dus i e d e r e zwavelmolecuul i s g e e l .
b) Een a a n t a l l e e r l i n g e n i s van mening dat i n een v l o e i s t o f
zoals
water o f a l c o h o l de moleculen geen v a s t e l i c h a a m p j e s kunnen
zijn
maar a l l e e n k l e i n e v l o e i s t o f d r u p p e l t j e s .
c ) E n k e l e l e e r l i n g e n kwamen na een p r o e f met k a a r s v e t t o t de c o n c l u s i e
dat i n z a c h t e s t o f f e n ook de moleculen zacht z i j n : 'Een z a c h t e s t o f
kan n i e t u i t harde moleculen bestaan'.
d) De c o n s t a t e r i n g dat de geur van kamfer a l op e n i g e a f s t a n d
kan
worden waargenomen, brengt sommige l e e r l i n g e n e r t o e t e menen dat de
a f z o n d e r l i j k e kamfermoleculen e l k z i j n omgeven door een
geurg e b i e d j e waardoor ze a l kunnen worden geroken wanneer ze de neus
passeren (Van D r i e l & De Vos, 1983). Chemici v e r o n d e r s t e l l e n i n hun
v e r k l a r i n g s p o g i n g e n van de geur een o f andere vorm van c o n t a c t
t u s s e n kamfermoleculen en moleculen van een r e c e p t o r in de neus.
e) In een d i s c d s s i e over de w e r k i n g van l i j m b e r e i k t e een g r o e p j e
overeenstemming
over een b e s c h r i j v i n g w a a r b i j de l i j m m o l e c u l e n
werden geacht aan de b u i t e n k a n t t e z i j n v o o r z i e n van een ' k l e v e r i g
laagje".
Het algemene b e e l d dat u i t deze en t a l r i j k e v o o r b e e l d e n kan worden
g e c o n s t r u e e r d h e e f t a l s voornaamste kenmerk dat l e e r l i n g e n
allerlei
eigenschappen van macroscopische hoeveelheden s t o f r e c h t s t r e e k s aan de
moleculen van d i e s t o f toekennen. De moleculen z i j n voor hen b e z i t t e r s
van de eigenschappen, t e r w i j l ze voor de chemicus v e r o o r z a k e r s van d i e
eigenschappen
zijn.
In overeenstemming met d i t algemene b e e l d menen
ook v e e l l e e r l i n g e n dat heet water u i t moleculen b e s t a a t d i e ook z e l f ,
inwendig, heet z i j n . Wanneer z i j dan l e r e n dat deze moleculen
zich
a l l e e n i n hun s n e l h e i d onderscheiden van moleculen van koud water,
doen z i j t o c h geen a f s t a n d van het t e m p e r a t u u r b e g r i p voor de
molecul e n : "De moleculen van heet water z i j n van binnen gewoon koud*.
In
de t e r m i n o l o g i e van P i a g e t kunnen d e r g e l i j k e u i t s p r a k e n
van
l e e r l i n g e n over moleculen worden beschouwd a l s u i t i n g e n van c o n c r e e t o p e r a t i o n e e l denken. Waar de chemicus z i j n u i t s p r a k e n over moleculen
het k a r a k t e r van hypotheses g e e f t en z i c h , a l s het erop aan komt,
daarvan bewust i s , v e r k l a a r t de l e e l r i n g d i k w i j l s de zekerheden
van
z i j n l e e f w e r e l d ook g e l d i g voor de m o l e c u l a i r e w e r e l d , zonder daaraan
het k a r a k t e r van een hypothese toe t e kennen.
5. D i s c u s s i e
Vanuit
de chemie g e z i e n kunnen de h i e r b o v e n weergegeven
opvattingen
eenvoudigweg a l s ' f o u t ' worden afgedaan. Een watermolecuul i s geen
v l o e i s t o f d r u p p e l t j e en een i j z e r m o l e c u u l kan n i e t , z o a l s sommige l e e r l i n g e n menen, worden bedekt met een r o e s t l a a g j e . De a f w i j z i n g g e l d t
n i e t a l l e e n de a f z o n d e r l i j k e o p v a t t i n g e n maar ook de c e n t r a l e gedachte
d i e t o t deze o p v a t t i n g e n l e i d t , n.1.
het onbekommerd toekennen
van
a l l e r l e i macroscopische voorwerps- en stofkenmeken u i t de
leefwereld
aan de m o l e s c u l e n .
De natuurwetenschappen o n t w i k k e l e n modellen van atomen en moleculen
t e n e i n d e daarmee v e r k l a r i n g e n voor waargenomen v e r s c h i j n s e l e n te kunnen
o p s t e l l e n . De
w e t e n s c h a p p e l i j k e s p e l r e g e l s s c h r i j v e n voor
dat
modellen zo eenvoudig m o g e l i j k moeten worden gekozen. Dat houdt i n dat
aan
de
atomen en moleculen n i e t meer kenmerken mogen worden toegeschreven dan t e n behoeve van de gevraagde v e r k l a r i n g e n s t r i k t noodzakelijk
i s . De g e s c h i e d e n i s van de c o r p u s c u l a i r e modelvorming i n de
natuurwetenschappen l a a t een s t r e v e n z i e n om deze kenmerken t e beperken
t o t het t e r r e i n van de mechanica ( D i j k s t e r h u i s , 1950). U i t
het
v e r r i c h t e onderzoek b l i j k t dat l e e r l i n g e n deze " z u i n i g h e i d s r e g e l ' b i j
de o n t w i k k e l i n g
van hun c o r p u s c u l a i r e v o o r s t e l l i n g e n negeren. B i j
afwezigheid
van e x p l i c i e t o n d e r w i j s op d i t t e r r e i n b l i j k t er b i j hen
geen intuïtieve behoefte aan t o e p a s s i n g van een d e r g e l i j k e r e g e l
te
bestaan.
Het onderzoek h e e f t dus een onderwijsprobleem z i c h t b a a r gemaakt d a t .
z i c h kan voordoen o v e r a l waar i n het o n d e r w i j s v e r k l a r i n g e n met behulp
van modellen een r o l s p e l e n .
Het z i j n de l e e r l i n g e n d i e , i n de t e r m i n o l o g i e van P i a g e t , nog c o n c r e e t - o p e r a t i o n e e l denken, d i e het hypothet i s c h e k a r a k t e r van een model negeren en overgaan t o t een ' v e r f e i t e l i j k i n g ' van het model. S l e c h t s door het model t o t f e i t t e promoveren
kunnen z i j het a l s u i t g a n g s p u n t voor een r e d e n e r i n g
g e b r u i k e n . Maar
j u i s t dan v e r l i e s t het model z i j n v e r k l a r i n g s k r a c h t : men kan de
gele
k l e u r van zwavel n i e t bevredigend v e r k l a r e n door t e s t e l l e n dat i e d e r
zwavelmolecuul g e e l i s .
Maar wat w e t e n s c h a p p e l i j k g e z i e n onaanvaardbaar i s a l s e i n d r e s u l t a a t van een o n d e r w i j s p r o c e s ,
kan n i e t t e m i n wel erkend worden a l s een
verantwoord en m i s s c h i e n z e l f s onontkoombaar s t a r t p u n t voor een onderw i j s p r o c e s . De o n t w i k k e l i n g van c o r p u s c u l a i r e v o o r s t e l l i n g e n van l e e r l i n g e n v i n d t dan p l a a t s langs de weg van l e e f w e r e l d naar wetenschap.
Voor het chemie-onderwijs waarop het onderzoek b e t r e k k i n g had,
i s van
belang hoe deze o n t w i k k e l i n g i n het o n d e r w i j s p r o c e s kan worden bevorderd en b e s t u u r d en hoever d i e o n t w i k k e l i n g moet gaan om het l e r e n van
de b e g r i p p e n s t o f , chemische r e a c t i e en element e f f e c t i e f t e ondersteunen. E s s e n t i e e l i s dat l e e r l i n g e n hun z i c h w i j z i g e n d e v o o r s t e l l i n gen
b l i j v e n beschouwen a l s behorend t o t hun e i g e n w e r e l d b e e l d en
ze
n i e t gaan z i e n a l s l o u t e r een s t u k j e l e e r s t o f dat i n het kader van een
202
schoolvak
blematiek
gelaten.
Moleculen
t i j d e l i j k gekend moet worden. De o n d e r w i j s o n t w i k k e l i n g s p r o d i e d i t met z i c h meebrengt wordt h i e r b u i t e n beschouwing
Literatuur
Dijksterhuis,
E.J.
mechanisering
van het wereldbeeld,
Amsterdam:
M e u l e n h o f f , 1983.
Driel,
J . v . , en Vos, W.de. ' A l s h e t een geur h e e f t
Tijdschrift
voor Didactiek
der Natuurwetenschappen,
1, p.3, 1983.
Feis,
R. en J a n s e n , A . I . Scheikunde voor de derde klas havo en vwo,
Culemborg: Educaboek B.V., 1980.
Vos, W. de. Chemie in Duizend Vragen,
U t r e c h t : Vakgroep
Chemied i d a c t i e k , R.U.U., 1984.
Vos, W.de. Corpusculum Delicti,
d i s s . R.U.U., 1985.
0
e