VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR
advertisement
VLAAMS VERBOND VAN HET SECUNDAIR KATHOLIEK ONDERWIJS LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS FYSICA Tweede graad TSO TECHNIEK-WETENSCHAPPEN Licap - Brussel D/2001/0279/019 september 2001 AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 3 D/2001/0279/019 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Deze brochure bevat de volgende leerplannen AV FYSICA TV TOEGEPASTE FYSICA - LABORATORIUM 2de graad TSO ‘Techniek-wetenschappen’ 1ste leerjaar: 4 uur /week 2de leerjaar: 4 uur /week AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 4 D/2001/0279/019 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO ALGEMENE INHOUD VISIE OP DE VERWERKING VAN DE LEERPLANNEN AV FYSICA EN TV TOEGEPASTE FYSICA TWEEDE GRAAD KSO EN TSO................ 5 AV ........................................................... FYSICA TV ........................................................... TOEGEPAS AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 5 D/2001/0279/019 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 6 D/2001/0279/019 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 7 D/2001/0279/019 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO VISIE OP DE VERWERKING VAN DE LEERPLANNEN AV FYSICA EN TV TOEGEPASTE FYSICA TWEEDE GRAAD KSO EN TSO Toelichti ng De verschillende studierichtingen TSO en KSO krijgen in de tweede graad inhoudelijk nagenoeg dezelfde leerinhouden AV Fysica en TV Toegepaste fysica aangeboden (kennis als doel). Naast kleine verschillen wordt eenzelfde leerstofpunt nu eens als basisleerstof dan weer als herhalingsleerstof aangeboden. De eerste werkelijke differentiatie ligt op het vlak van de verwerking van de fysicaleerstof. De studierichtingen kunnen worden ingedeeld volgens het beheersingsniveau van de leerstof die de leerling en moeten bereiken. Voor lesgroepen met 1 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica en 3 uur/week wiskunde hebben we niveau I. Op dit niveau zijn het concreet denken, het kwalitatief toepassen van kennisfeiten, bv. via denkvragen of via op de leefwereld gerichte contexten, en het oplossen van standaardproblemen aan de orde. Voor lesgroepen met 1 uur/week AV Fysica en TV Toegepaste fysica en 5 uur/week wiskunde hebben we een niveau II. Hier wordt via theoretische afleidingen en verklaringen een meer ab-stracte benadering van de leerstof nagestreefd en leert men planmatig probleemopdrachten oplossen met behulp van uitgebreider rekenwerk. Het verschil tussen niveau I en niveau II hangt dus nauw samen met het aantal uren wiskunde (3 uur/week of 5 uur/week), waardoor kwantitatieve problemen diepgaander kunnen worden aangepakt. Daarenboven zal de opgedane kennis hier ook gebruikt worden om nieuwe situaties kwalitatief te verklaren (kennis als gereedschap). Voor de lesgroepen met 2 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica is er een niveau III. Hier houden we rekening met het feit dat deze leerlingen in de derde graad van het secundair onderwijs hoofdzakelijk voor een technisch-wetenschappelijke studierichting kiezen. Om met succes de vervolgopleidingen uit het domein van de exacte wetenschappen of toegepaste wetenschappen te kunnen volgen, moeten de leerlingen over een behoorlijk uitgebreide kennisbasis beschikken, in zekere mate abstract en formeel kunnen denken en probleemopdrachten kunnen oplossen. De leerinhouden worden voor die groep dan ook uitgebreid en uitgediept. Het uitvoeren van praktische opdrachten (leerlingenproeven) moet het kennen (begripsvorming) en het kunnen (leren onderzoeken) van fysica in de hand werken. De studierichtingen 'Industriële wetenschappen' en 'Bouw- en houtkunde' (niveau II, b) sluiten qua leerinhouden ongeveer aan AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 8 D/2001/0279/019 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO bij niveau II (1 uur/week), maar qua doelstellingen en verwerkingsniveau wordt getracht zoveel als mogelijk aan te sluiten bij niveau III. Studierichtingen met 2 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica en 3 uur/week wiskunde (niveau III, b) krijgen voldoende tijd om de doelstellingen en het verwerkingsniveau van niveau II te bereiken. Een tweede differentiatie gebeurt tussen de industriële en de niet-industriële richtingen. Bij de niet-industriële studierichtingen wordt gestreefd naar een sterke wisselwerking tussen de leefomgeving en de leeromgeving, waardoor de maatschappelijke relevantie van de toegepaste fysica voor die groep leerlingen sterker tot uiting komt. Dit betekent dat contexten, toepassingen of voorbeelden inhoudelijk moeten motiveren doordat ze functioneel en op de leefwereld gericht zijn of maatschappelijk-cultureel zijn. De industriële richtingen (-technieken) streven eveneens naar een sterke wisselwerking tussen leefomgeving en leeromgeving. Dit betekent voor hen dat de contexten, toepassingen of voorbeelden hier bij voorkeur toegepast-praktisch zijn of zoveel mogelijk uit de techniek moeten komen of aansluiten bij praktijksituaties. AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 9 D/2001/0279/019 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 10 D/2001/0279/019 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 11 D/2001/0279/019 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Schematisch overzicht van de structuur van de leerinhouden de leerinhouden Schematisch overzicht van de structuur van de leerinhouden AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 12 D/2001/0279/019 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO AV Fysica TV Toege paste fysica Labor atoriu m 13 Niveau I: 1 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica (3 of 4 [*] uur/week wiskunde) D/200 1/027 9/019 2de graad TSO a) Groep 1 R I C H T I N G E N b) Groep 2 TSO Brood- en banket Creatie en mode Elektrotechnieken Fotografie Handel [*] Handel-talen Hotel Slagerij en vleeswaren STW Textieltechnieken KSO Beeldende en architecturale kunsten Muziek Woordkunst-drama AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium Techniek-wetenschappen Niveau II: 1 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica (5 uur/week wiskunde) Niveau III: 2 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica a) Elektriciteit-elektronica Elektromechanica Grafische communicatie a) Richtingen met 5 wiskunde Bouwtechnieken Glastechnieken Houttechnieken Mechanische technieken 13 D/2001/0279/019 b) Niveau II+: Industriële wetenschappen Bouw- en houtkunde Beeldende en architecturale vorming Biotechnische wetenschappen Techniek-wetenschappen b) Richtingen met 3 wiskunde Lichamelijke opvoeding en sport Landbouwtechnieken Tuinbouwtechnieken Audiovisuele vorming Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 1 Metrologie (5) Algemene eigenschappen van de materie (4) Deeltjesmodel (poneren en illustreren met toepassingen) (3) Optica (13) L P E E E R R I L N E H E O R U J D A E A F, W, P en E (7) Herh.: F, W, P en E (4) Druk ( + BoyleDruk ( + BoyleNDruk (7) R 2 Gaswetten (6) Mariotte) (9) Mariotte) (9) -------Temperatuur, warmte, Temperatuur energietransport en warmte (6)Temperatuur., warmte en -----(5)condenseren (4) energietransport (8) (Koken, ): verdampen, Koken, verdampen en Koken, verdampen en aantal condenseren (4) condenseren (4) uren Druk (7) Gaswetten (6) Temperatuur, warmte, energietransport (7) AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 14 D/2001/0279/019 a) Herh.:F, W, P en E (2) b) F, W, P en E (5) Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Metrologie (10) Algemene eigenschappen van de materie (4) Deeltjesmodel (opstellen en illustreren met toepassingen) (8) Optica (20) Krachten (8) Herhaling meetnauwkeurigheid (2) F (herh), W, P en E (8) Druk (10) Gaswetten (9) Temperatuur, warmte en energietransport (9) Faseovergangen (12) AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 15 D/2001/0279/019 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO AV Fysica TV Toege paste fysica Labor atoriu m Didactische aspecten bij de verwerking van de leerinhouden 7 Techniek-wetenschappen D/200 1/027 9/019 2de graad TSO AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 16 D/2001/0279/019 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 17 D/2001/0279/019 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Niveau I: 1 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica (3 uur/week wiskunde) Kenmerken van het didactisch aanbrengen Beheersingsniveau -basisvorming (= elementaire kennis van fysische feiten, van de wetenschappelijke methode en van vaardigheden) -concrete voorbeelden -uit de omgevingswereld (a) -uit de techniek (b) -concrete modellen -kwalitatief “Wetenschappelijke geletterdheid” -concreet-operationeel -omgaan met informatie uit grafieken -beschrijvend -toepassen van de leerstof in gekende situaties -uit de leefwereld (a) -uit de techniek (b) AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 18 D/2001/0279/019 Niveau II: 1 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica (5 uur/week wiskunde) Niveau III: 2 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica a) a) -basisvorming -concrete voorbeelden bij voorkeur uit de techniek -concrete modellen -kwalitatief en kwantitatief b) IW + HoBo: zie niveau III -basisvorming + uitbreiding -concrete voorbeelden -concrete en formele modellen -kwalitatief en kwantitatief -nadruk op bouwwerk van de fysica b) 3 uur wiskunde: zie niveau I a) a) -concreet en formeel operationeel -omgaan met informatie uit grafieken en tabellen -beschrijvend en verklarend -toepassen van de leerstof in gekende situaties bij voorkeur uit de techniek b) IW + HoBo: zie niveau III -concreet en formeel operationeel -omgaan met informatie uit grafieken en tabellen -beschrijvend en verklarend -toepassen van de leerstof in gekende en nieuwe situaties b) 3 uur wiskunde: zie niveau I Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Experimenten Opdrachten en vaardigheden Contexten demonstratieproeven: waarnemingsproeven -reproductie -standaardopgaven: gebruik van formule -kwalitatief eenvoudige opdrachten, die de begripsvorming aanscherpen -herkennen van fysische principes in concrete situaties a) Maatschappelijke-cultureel (leefwereld gebonden) b) Praktisch-toegepast (technische toepassingen) AV Fysica TV Toegepaste fysica - Laboratorium 19 D/2001/0279/019 demonstratieproeven: waarnemingsproeven en meet proeven (kwantitatief) demonstratieproeven en leerlingenproeven (minimum 4 per leerjaar, behalve TW, want 2 uur/week practicum) a) a) -reproductie -standaardopgaven + inzichtelijk omgaan met formules -kwalitatief eenvoudige opdrachten, die de begripsvorming aanscherpen -herkennen van fysische principes in concrete situaties b) IW + HoBo: zie niveau III -reproductie -standaardopgaven + inzichtelijk omgaan met formules + probleemoplossende opdrachten -onderzoekend leren -herkennen van fysische principes in concrete situaties b) 3 uur wiskunde: zie niveau I a) a) -bij voorkeur praktischtoegepast (technische toepassingen) -eventueel ook maatschappelijk cultureel b) IW + HoBo: zie niveau III -praktisch-toegepast -maatschappelijk cultureel -wetenschappelijk -cultuur-historisch b) 3 uur wiskunde: zie niveau I Techniek-wetenschappen 2de graad TSO AV Fysica D/2001/0279/019 9 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO AV FYSICA Tweede graad TSO TECHNIEK-WETENSCHAPPEN Eerste leerjaar: 2 uur/week Tweede leerjaar: 2 uur/week D/2001/0279/019 AV Fysica D/2001/0279/019 10 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO INHOUD 1 ................................................................. BEGIN 2 ................................................................. 2.1 ............................................................... 2.2 ............................................................... ALGEM Inlei Algem 3 ................................................................. 3.1 ............................................................... 3.2 ............................................................... 3.3 ............................................................... 3.4 ............................................................... 3.5 ............................................................... 3.6 ............................................................... 3.7 ............................................................... ALGEM Inlei Werkv De ja Toepa Conte Infor Veili 4 LEERPLANDOELSTELLINGEN, LEERINHOUDEN EN DIDACTISCHE WENKEN ....................................... 18 EERSTE LEERJAAR ................................................ 18 4.1 ............................................................... 4.2 ............................................................... 4.3 ............................................................... 4.4 ............................................................... TWEEDE LEERJAAR ................................................ 27 4.5 ............................................................... 4.6 ............................................................... 4.7 ............................................................... 4.8 ............................................................... 4.9 ............................................................... 4.10 .............................................................. Metro Algem Optic Krach Herha Arbei Druk Gaswe Tempe Faseo 5 ................................................................. EVALU 6 ................................................................. MINIM 7 ................................................................. BIBLI AV Fysica D/2001/0279/019 11 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 1 BEGINSITUATIE Heel wat leerlingen hebben in het tweede leerjaar van de eerste graad kennis gemaakt met het vak Fysica langs het vak Natuurwetenschappen of het vak Wetenschappelijk werk. Deze vakken waren in de eerste plaats bedoeld om belangstelling en enthousiasme op te wekken voor de natuurwetenschappen. Ze hebben dan reeds kennisgemaakt met elementaire begrippen van elektriciteit, mechanica, chemie en biologie. 2 ALGEMENE DOELSTELLINGEN 2.1 Inle iding De natuurwetenschappen in het algemeen en de fysica in het bijzonder moeten kennis, inzichten, vaardigheden en attituden aanbrengen die in principe door elke leerling kunnen verworven worden. Het fysicaonderwijs moet eveneens een bijdrage leveren tot de harmonische ontwikkeling van de persoonlijkheid van de leerling. Het moet de leerling elementen aanreiken om adequaat en zelfstandig te functioneren in de samenleving. In die zin is fysica ook buiten het eigen specifieke domein, cultuurscheppend en -bepalend. In onze tijd is de wisselwerking met ethiek en levensbeschouwing zeker aanwezig. Voor zover dit mogelijk en relevant is kunnen zinsvragen en ethische vragen, die aansluiten op het christelijk opvoedingsproject, aandacht krijgen. Bovendien is fysica geen louter theoretische wetenschap. In haar technologische component heeft de fysica een enorme impact op mens en maatschappij. Daarom moeten leefwereld en technische toepassingen in de lespraktijk voldoende aandacht krijgen. De gemeenschappelijke eindtermen zoals weergegeven in rubriek 8 moeten aan de hand van de algemene doelstellingen in de vakken AV Biologie, AV Chemie, AV Fysica en TV Toegepaste biologie, TV Toegepaste chemie en TV Toegepaste fysica gerealiseerd worden. De nummers volgend op doelstellingen verwijzen naar de overeenstemmende eindtermen. De attitudinale eindtermen moeten door alle leerlingen nagestreefd worden. De overige eindtermen moeten op het einde van de tweede graad gerealiseerd zijn. 2.2 Algemene doelstellingen en vaardigheden De leerling bereikt ‘Algemene doelstellingen en vaardigheden‘ als hij over een hoeveelheid relevante fysische feitenkennis en vaardigheden beschikt en hij gemotiveerd deze kennis en vaardigheden kan toepassen in nieuwe situaties. 2.2.1 Algemene doelstellingen AV Fysica D/2001/0279/019 12 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO De algemene doelstellingen die worden nagestreefd zijn gericht op het vak, op de persoonlijke ontwikkeling en maatschappelijke vorming en op de vervolgopleiding. GERICHT OP HET VAK De leerlingen verwerven natuurkundige feitenkennis en inzicht in de natuurwetenschappelijke methode. De leerlingen kunnen: - uit waarnemingen bij demonstratieproeven geldige conclusies trekken (3), -hun kennis en inzicht in de natuurwetenschappelijke methode gebruiken om verzamelde gegevens te ordenen volgens gemeenschappelijke eigen kenmerken, te analyseren door onderlinge verbanden, en mogelijke veralgemeningen op te sporen (1, 12), -een fysisch model toepassen op een nieuwe situatie en via logische redenering komen tot nieuwe kennis (2, 3, 10), -de natuurkundige feitenkennis gebruiken om eenvoudige theoretische problemen, standaardproblemen, contextgebonden problemen en probleemoplossende vraagstukken op te lossen (2, 3), -de natuurkundige feitenkennis gebruiken om problemen op te lossen, - natuurkundige verschijnselen uit hun ervarings- en omgevingswereld met deze feitenkennis beschrijven en eventueel verklaren (5), -een bewering of hypothese toetsen aan nieuwe waarnemingen of experimenten en waar mogelijk aanvaarden als een nieuwe beschrijving of nieuw model van de werkelijkheid (2, 10). GERICHT OP PERSOONLIJKE ONTWIKKELING EN MAATSCHAPPELIJKE VORMING Het fysicaonderwijs richt zich eveneens op attitudevorming: de leerling maakt zich de wetenschappelijke grondhouding eigen als één van de wezenlijke componenten van het oordelen en het handelen van de hedendaagse mens. Het fysicaonderwijs levert een bijdrage tot een objectief en eerlijk leren oordelen en handelen. Daardoor kunnen de leerlingen: -een oordeel vormen over het doelmatig gebruik van apparatuur en materialen uit oogpunt van gezondheid en milieu (21, *30, *23), -kritisch staan ten opzichte van resultaten van experimenten (4), -op basis van argumenten een eigen standpunt innemen ten opzichte van een geschreven of een gesproken bewering (*28, *27), -mondeling of schriftelijk waarnemingen beschrijven of resultaten van experimenten weergeven (7,8), AV Fysica D/2001/0279/019 13 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO -met anderen samenwerken, naar anderen luisteren, de standpunten van anderen respecteren (*23, *25), -verwondering opbrengen voor de harmonie en de complexiteit die schuilt in fysische verschijnselen, - een aantal fysische principes, regels, wetten en technische toepassingen in een historisch perspectief plaatsen (13), -de positieve en negatieve invloeden van de natuurwetenschappen onderkennen in technologische ontwikkelingen, op economisch, sociaal en ecologisch gebied en daarover ethisch reflecteren (14, 15, 16, 17, 19), - de maatschappelijke betekenis inschatten van technologische ontwikkelingen, waaronder moderne informatie- en communicatietechnologie (ICT) als materiële culturele verworvenheid (18). GERICHT OP HET VERVOLGONDERWIJS De fysische feitenkennis is geen doel meer op zich. Gezien de hedendaagse technologisch gerichte maatschappij moet het fysicaonderwijs er eveneens naar streven om belangstelling te wekken, informatie te verstrekken en een basisvorming te geven voor een verdere studie in wetenschap en techniek. De leerlingen kunnen: -in relevante situaties een relatie leggen met de praktijk van verschillende beroepen (20), -mogelijkheden ontdekken eigen aan fysica die belangrijk zijn voor het kiezen van een vervolgopleiding (20). 2.2.2 Vaardigheden De leerlingen zullen zich een aantal algemene en vakspecifieke vaardigheden moeten eigen maken waardoor ze in staat zijn om zelfstandiger en efficiënter fysica te leren ‘leren’. De ontwikkeling van fysisch inzicht en van vaardigheden rond de natuurwetenschappelijke methode gaan hand in hand. De vaardigheden die hier volgen zijn door de meerderheid van leerlingen te verwerven tegen het einde van de tweede graad. Ze zullen tijdens de twee leerjaren van de tweede graad geïntegreerd in de leerstof besproken of ingeoefend worden. ALGEMENE VAARDIGHEDEN De leerlingen kunnen: - rekenvaardigheden toepassen bij het maken van opdrachten (*29), -schriftelijk en mondeling een wetenschappelijke tekst weergeven in correct Nederlands (7), -eenvoudige strategieën gebruiken voor het aanleren van nieuwe kennis zoals memoriseren, aantekeningen maken, schematiseren, AV Fysica D/2001/0279/019 14 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO verbanden leggen, hoofd- en bijzaken onderscheiden ... - resultaten van zelfstandige opdrachten objectief voorstellen (*24), -op een doordachte wijze een probleem oplossen (2), -de maatschappelijke betekenis inschatten van technologische ontwikkelingen, waaronder de moderne informatie- en communicatietechnologie (ICT) (17), - eigen werk presenteren (8, *22), -verschillen in meningen en opvattingen hanteren onder andere bij samenwerkend leren of bij een klassengesprek (*23), -door te reflecteren op het eigen functioneren, zicht krijgen op en sturing geven aan het eigen leerproces (*28), - efficiënt en veilig demonstratie- en practicummateriaal hanteren (*30, *31, *32). SPECIFIEKE VAARDIGHEDEN De leerlingen kunnen: -uit informatie, in de vorm van tekst, tekeningen, foto’s, tabellen, grafieken en schema’s relevante gegevens selecteren en objectief voorstellen, eventueel met behulp van ICT (1, 9, *25, *26), - een fysicavraagstuk planmatig oplossen (*31), - een bekende relatie tussen fysische grootheden juist gebruiken. Bij de berekening rekening houden met de benaderingsregels en het resultaat van de correcte SI-eenheid voorzien (*29), -bij het verloop van een demonstratieproef relevante waarnemingen doen. Deze waarnemingen en resultaten vastleggen in woorden, tabellen, diagrammen, grafieken en/of schema’s (6), - meetapparatuur voor lengte, tijd, massa, volume en temperatuur op een correcte manier hanteren en aflezen (11). 3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Tijdens het behandelen van de leerinhouden moet ook gezorgd worden voor het verwerven van de algemene doelstellingen en vaardigheden. Het fysicaonderwijs streeft ernaar om de kennisfeiten ervaringsgericht en ervaringsbetrokken aan te brengen en toe te passen. De toepassing van de kennis en vaardigheden moet waar mogelijk in een leefwereld of technische context gebeuren. 3.1 Inle iding Leren is een taak van de leerling. Leren is een actief proces, waarbij de leerling onder bege-leiding actie onderneemt. Het is de verantwoordelijkheid van de leraar dat dit in optimale omstandigheden gebeurt. In het traditionele onderwijs stond de leraar centraal, hij was diegene die onderwees. AV Fysica D/2001/0279/019 15 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO In een leerlingactief onderwijs is dit een onmogelijke taak, de leraar speelt hier een andere rol. De leraar wordt procesbegeleider binnen een leeromgeving waarvan hij zelf deel uitmaakt. Hij schept een sfeer, een klimaat waarin leerlingen graag en goed werken. Hij zorgt voor afwisseling die functioneel is voor het leren. De onderwijspraktijk wordt gekenmerkt door een goed evenwicht tussen enerzijds het actief deelnemen aan een onderwijsleergesprek of het zelfstandig werken van leerlingen aan leertaken en anderzijds het geven van de nodige informatie en instructie door de leraar. De leraar is diegene die voor die werkvormen motiveert en die de motivatie op peil houdt maar er tegelijk over waakt dat sommige leerlingen niet afhaken. Ook binnen het fysicaonderwijs kan dit gerealiseerd worden onder andere bij het uitvoeren van demonstratieproeven en leerlingenproeven (zie TV Toegepaste fysica Laboratorium), door het geven van directe instructie, het voeren van een actief onderwijsleergesprek en het planmatig leren oplossen van vraagstukken. Tijdens een demonstratieproef worden een reeks vragen gesteld, waarop de leerling het antwoord moet vinden door waarnemen en nadenken. Het is een aangewezen middel om leerlingen in denksituaties te plaatsen met behulp van concreet materiaal. Demonstratieproeven krijgen een meerwaarde in zover ze gepaard gaan met het stellen van een reeks vragen. Het is vanzelfsprekend dat er een verticale samenwerking is met collega’s fysica. Er worden horizontale afspraken gemaakt over vaardigheden en leerinhouden die op het snijvlak liggen van twee vakken bv. met de collega’s wiskunde (gebruik van sinusfunctie in de optica, tekenen van grafieken, vaardigheden in verband met rekentechnieken ...), chemie (beschrijving en gebruik van het deeltjesmodel, milieu-aspecten bij energie) en biologie (werking van het oog). 3.2 Werkvormen We pleiten er voor de leerstof op een gevarieerde manier aan te brengen en op voorhand geen enkele werkvorm uit te sluiten. Er zijn randvoorwaarden zoals de beschikbare lestijd, het vaklokaal, het didactisch materiaal en de hulpmiddelen die mede de gebruikte werkvorm bepalen. Maar leerlingen moeten in de les meer doen dan luisteren en noteren. We geven er de voorkeur aan voor die werkvormen te kiezen die het ‘effectief’ leren in de les bevorderen zoals de directe instructie, het samenwerkend leren, het gesloten of open onderwijsleergesprek ... Een open onderwijsleergesprek is een goed voorbeeld van een interactieve lessituatie onder leiding van de leraar. Door een grotere activiteit van leerlingen is de kans op betrokkenheid groter en worden de denkprocessen gestimuleerd. Bovendien wordt het denkproces ‘zichtbaar’ gemaakt omdat de leerling zijn denken moet verwoorden. Foute redeneringen, valse voorstellingen, verkeerd woordgebruik kunnen meteen gecorrigeerd en eventueel door een medeleerling aangevuld worden. Daarmee wordt het leren effectiever en kan het ontwikkelen van het denken plaatsvinden. AV Fysica D/2001/0279/019 16 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO De leerlingen zelf proeven laten uitvoeren verhoogt op verschillende vlakken (ondersteuning theorie, leren gebruiken van materiaal, motiveren van leerlingen, betekenis laten zien van fysica als “experimentele” wetenschap, het leren van de natuurwetenschappelijke methode ...) de betrokkenheid van de leerlingen en hun effectief leren. Leerlingenproeven worden uitgevoerd in TV Toegepaste fysica Laboratorium (2 uur/week), maar een geïntegreerde aanpak kan ook. 3.3 De jaarplannin g Het afwerken van het leerplan is een dwingende plicht. Het behoort echter tot de pedagogische vrijheid van de leraar eigen accenten te leggen. Gezien de verbreding van de doelstellingen moet een leraar, die wat meer aandacht heeft voor contextfysica, dit wil zeggen minder nadruk legt op het bouwwerk van de theorie of zorgt voor een experimentele aanpak, niet in tijdnood komen. De als uitbreiding aangeduide leerstofpunten zijn te beschouwen als niet verplicht. De leraar oordeelt zelf, rekening houdend met allerlei factoren, in welke mate hij bepaalde leerstofpunten in uitbreiding behandeld. Om te helpen bij de jaarplanning kan onderstaand schema richtinggevend zijn: Eerste leerjaar Aantal uren 1 Metrologie 2 Algemene eigenschappen van de materie - Algemene eigenschappen - Inleiding tot het deeltjesmodel: fenomenologisch - Opstellen en toepassen van het deeltjesmodel 3 Optica - Lichtbronnen en donkere lichamen - Terugkaatsing bij vlakke spiegels - Lichtbreking - Optische toestellen 4 Krachten 10 12 4 4 4 20 4 4 9 3 8 Totaal: 50 Tweede leerjaar AV Fysica D/2001/0279/019 Aantal uren 17 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 5 Herhaling meetnauwkeurigheid 6 Arbeid, energie en vermogen 7 Druk 8 De gaswetten 9 Temperatuur, warmte en inwendige energie 10 Faseovergangen 2 8 10 9 9 12 Totaal 50 3.4 Toepassingen vraagstukken Bij het oplossen van een standaardprobleem kan de oplossingsweg volstaan met: gegevens noteren, vraag formuleren en de oplossing neerschrijven (toepassen van een formule). Niet alle problemen zijn echter zo eenvoudig. Voor sommige opdrachten heb je meer gereedschap nodig: daar moet je eerst via een tussenstap ontbrekende gegevens zoeken. De leerlingen worden op deze opdrachten voorbereid door ze uit te laten gaan van elementaire problemen, die ze moeten leren combineren (voorbereiding). De oplossingen en de nieuwe denkpatronen worden door de leraar niet aangeboden maar moeten door de leerling zelf geconstrueerd worden (aanpak en uitwerking). Er kunnen wel hints worden gegeven om hen daarbij te helpen. Dit garandeert dat leerlingen zich deze denkpatronen eigen maken en later in nieuwe situaties kunnen toepassen. Dit veronderstelt dat leerlingen kunnen uitleggen hoe ze tewerk zijn gegaan bij het oplossen van problemen en welk denkpatroon ze gehanteerd hebben (ontwikkelen van metacognitieve vaardigheden). Eveneens wordt de leerlingen bijgebracht de oplossing aan een controle te onderwerpen (inschatten van de grootteorde van een resultaat, aantal beduidende cijfers, eenheid). Bij het oplossen van vraagstukken zal het SI-eenhedenstelsel gebruikt worden. Er zijn uiteraard ook niet SI-eenheden die toegelaten zijn zoals bar, °C ... Voor de naam, het symbool en de eenheid van de grootheden verwijzen we naar de Belgische normen (NBN) die hieromtrent worden uitgevaardigd. Men kan zich hiervoor wenden tot: BIN (Belgisch Instituut voor Normalisatie), Brabançonnelaan 31 - 1040 Brussel. Het inoefenen van rekenvaardigheden in verband met het metriek stelsel staat niet op het programma vermeld. Er wordt verondersteld dat dit tot de parate kennis van de leerlingen behoort. Leraren die vaststellen dat dit niet zo is, zullen voor enige herhaling en inoefening moeten zorgen. AV Fysica D/2001/0279/019 18 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Leerlingen moeten met een elementair besef van nauwkeurigheid de resultaten van berekeningen kunnen weergeven. Het toepassen van de benaderingsregels gebeurt consequent bij alle berekeningen. 3.5 Contex ten Fysica onderzoekt en beschrijft verschijnselen door middel van een bepaald soort regels, die we fysische wetten noemen. Als we deze regels en wetten onderwijzen zonder ze nadrukkelijk te betrekken op de werkelijkheid bestaat het gevaar dat leerlingen fysica als een abstracte wetenschap ervaren. Het fysicaonderwijs moet daarom in de toepassingen ook leefwereldgericht zijn. Werkelijke of leefwereldsituaties zijn voor de leerlingen herkenbaar, geven betekenis en zijn bij een goede keuze naar niveau en inhoud ten zeerste bruikbaar. Dergelijke situaties worden in vaktaal aangeduid als context. Contexten zijn praktijksituaties uit het dagelijkse leven en de maatschappij, waarin leerlingen fysische principes en wetten herkennen en toepassen. Contexten moeten aansluiten bij de vakinhoud, maar zijn zelden puur fysisch. Bijna altijd zijn er raakvlakken met andere vakken. Contexten geven de leerlingen ook inzicht in het toepassen van de leerstof in hun dagelijkse omgeving, in het milieu, in de praktijk of de techniek. Bovendien verhogen ze de motivatie bij de leerlingen omdat de leerstof ‘betekenis’ krijgt en zinvoller overkomt. Voorbeelden van bronnen voor contexten zijn artikels in tijdschriften en kranten. Deze laatsten vindt men ook terug in het Nederlands tijdschrift voor Natuurkundeonderwijs ‘Exaktueel’ (zie bibliografie). In deze optiek is het eveneens aangewezen de zaken eens historisch te situeren. Een context die ontleend is aan de ervaring of de leefwereld van de leerlingen biedt eveneens de mogelijkheid om de leerlingen problemen te laten oplossen in een realistische situatie. 3.6 Informatie- en communicatietechnologie (ICT) ICT krijgt in ons onderwijs steeds meer aandacht. Terecht, want overal in onze samenleving is de evolutie op het vlak van de micro-elektronica zichtbaar (het Internet, cd-rom, DVD ...). Het gebruik van de computer in de lessen fysica sluit dus niet alleen aan bij een dagelijkse realiteit maar levert ook een bijdrage tot goed onderwijs. Bij een correcte didactische implementatie wordt het leerproces ondersteund, is er variatie in de werkvorm en worden leerlingen gemotiveerd. De computer biedt bovendien nieuwe didactische mogelijkheden zoals informatie verzamelen, meten en verwerken van meetgegevens, presenteren van meetgegevens via tabellen en grafieken. Daarnaast is de computer voor simulatie van modellen en processen goed te gebruiken. Hiervoor zijn een aantal systemen beschikbaar, zoals Inventa, Coach Lab, Pasco ... AV Fysica D/2001/0279/019 19 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Het VVKSO biedt een aantal computerprogramma’s aan zoals het kader labsoft en de basis-experimenten gaswetten en warmte. Leraars die in de fysicaklas een computer met interfacekaart, meetpaneel en sensoren ter beschikking hebben, kunnen vanaf het tweede leerjaar van de tweede graad van dit meetapparaat gebruikmaken om demonstratieproeven uit te voeren. Zowel bij het opstellen als het uitvoeren van een demonstratieproef moet de aandacht vooral uitgaan naar de fysische aspecten van de proef en niet naar de registratie en de verwerking. Zo kan men de invloed van de verschillende factoren op korte tijd onderzoeken. In de nabije toekomst zullen er waarschijnlijk voldoende computers in de klas voor de leerlingen ter beschikking zijn. Didactische vernieuwingen zoals het werken met modellen zouden dan in de klaspraktijk een kans moeten krijgen. Het toetsen met modellen en deze vergelijken met resultaten uit experimenten brengen een verbinding tot stand tussen het fysisch fenomeen en hoe men denkt het te kunnen omschrijven. Pakketten die dit toelaten of andere interactieve programma’s creëren een nieuw type leeromgeving. Er kunnen veel meer open vragen worden gesteld, waar de leerling de computer kan inschakelen om er het antwoord op te vinden. Bij onderzoekend leren zijn contextrijke leersituaties belangrijk. Moderne media, zoals de cd-rom, kunnen in dit verband realistische beelden van fysische verschijnselen in de klas brengen. Hetgeen hierboven vermeld werd voor de computer, geldt ook in zekere mate voor andere audiovisuele media zoals beeldplaat en video. Vrijwel alle school-tv-programma’s evenals een groot aantal instructieve programma’s kunnen zinvol in klassituaties aangewend worden. Alhoewel videobeelden nooit de werkelijkheid kunnen vervangen, kunnen enkele minuten van een goed videoprogramma soms beter inzicht bijbrengen dan uren frontaal lesgeven, zonder te spreken van de erbij horende tijdwinst. Het gebruik van een retroprojector met goed leesbare of duidelijke transparanten beschouwen we als een verworvenheid. Ieder ICT-middel bezit zijn sterke en minder sterke punten. Het gebruik van een dergelijk middel om een verschijnsel te tonen of een bepaald resultaat te bereiken vereist van de leraar een goede kennis, planning, voorbereiding en vaardigheden die nog onvoldoende gewaardeerd worden. Er dient wel gewaarschuwd voor overdrijving. 3.7 Veiligheid en milieuaspecten We leven in een maatschappij die steeds meer de invloed ondergaat van de technologie en de producten en toestellen die deze technologie voortbrengt. Deze producten en apparaten houden gevaren in. Aandacht voor veiligheid zou moeten behoren tot de courante burgerzin van elk lid van onze maatschappij. Voor de exacte wetenschappen is er dus een taak weggelegd op dit domein want fysica, chemie en biologie leveren de basiskennis in AV Fysica D/2001/0279/019 20 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO dit verband. Het fysisch begrippenkader is aanwezig om de leerlingen verantwoorde informatie in verband met veiligheid in de domeinen mechanica, druk, gassen en warmte te geven. Telkens wanneer men chemicaliën gebruikt wijst men de leerlingen zo nodig op allerlei veiligheidsaspecten in verband met het veilig omgaan met stoffen (R- en S- zinnen, een goede etikettering). Het opbergen van de chemicaliën gebeurt in daartoe aangepaste en af te sluiten kasten. Binnen het kader van de veiligheid speelt de goede inrichting van het vaklokaal een cruciale rol. Vooral de elektrische installatie en een eventuele gasinstallatie vragen een bijzondere aandacht. De elektrische installatie wordt zeker beveiligd met een automatische verliesstroomschakelaar en eventueel met een noodstop. Veiligheid vereist orde en netheid binnen het vaklokaal, zoals geen jassen en tassen laten rondslingeren. 4 LEERPLANDOELSTELLINGEN, LEERINHOUDEN EN DIDACTISCHE WENKEN (U) staat voor uitbreiding. EERSTE LEERJAAR 4.1 Metrol ogie LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -Het onderscheid aangeven tussen 'grootheid' en 'eenheid'. -De gepaste toestellen kiezen om de grootheden lengte, massa, tijd, volume, temperatuur te meten. -De SI-eenheden samen met hun respectievelijke veelvouden en delen van hoger vermelde grootheden gebruiken. Grootheden, eenheden, meettoestellen: lengte-, massa- ,volume-, tijd-, temperatuurmeting PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Sommige leerlingen hebben in het tweede leerjaar van de eerste graad de grootheden lengte, tijd, temperatuur, volume en massa AV Fysica D/2001/0279/019 21 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO leren kennen samen met hun SI-eenheden. Zij kennen meettoestellen en hebben zelf metingen uitgevoerd. Zij hebben waarschijnlijk de meetresultaten in tabellen en diagrammen voorgesteld. Voor hen is een deel van deze leerstof een herhaling waarbij aan verdieping moet gedaan worden. Voor anderen is deze leerstof volkomen nieuw. Een grootheid is een meetbaar begrip. Wat de eenheden betreft moet worden aangegeven dat ze deel uitmaken van een coherent eenhedenstelsel, het SI-eenhedenstelsel. LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -Uitgaande van de schaalverdeling, de meetnauwkeurigheid van het meetinstrument aangeven. -Meetresultaten op een correcte wijze noteren, rekening houdend met de nauwkeurigheid van metingen. -Het juiste aantal beduidende cijfers bepalen in een resultaat via de benaderingsregels. Meetnauwkeurigheid -rechtstreekse metingen -werken met beduidende cijfers -berekeningen met meetresultaten: benaderingsregels PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN De leerlingen beseffen mogelijks intuïtief dat een meetfout inherent is aan elke meting (uit vergelijkende metingen). Dan verstaan ze ook dat de nauwkeurigheid van een meting afhangt van het gebruikte meettoestel en begrijpen ze de betekenis van beduidende cijfers. Een meetfout geeft de mogelijke afwijking weer ten gevolge van de beperkingen van het toestel en de meetmethode. Een vergissing bij de waarneming is bijgevolg geen meetfout. Bij berekeningen met meetresultaten worden de benaderingsregels gebruikt: één voor som en verschil, en één voor product en deling. Er mag zeker niet overdreven worden met ellenlange reeksen oefeningen, waarbij gezocht is naar uitzonderlijke gevallen. Het toepassen van de benaderingsregels is een opgave die bij elke berekening gedurende het jaar (en vooral in het tweede leerjaar van de tweede graad) altijd maar opnieuw wordt ingeoefend. LEERPLANDOELSTELLINGEN AV Fysica D/2001/0279/019 LEERINHOUDEN 22 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO -Meetresultaten grafisch voorstellen in een diagram waarbij zeker aandacht gaat naar het correct benoemen van de assen en de eenheden aangeven, de schaal en schaalaanduidingen juist kiezen, de meetresultaten correct aanbren-gen in het rooster, het verloop van een grafiek doorzien, ondanks meetfouten. -Evenredige verbanden herkennen vanuit grafieken. Grafische voorstelling: recht evenredigheid PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Uit het experiment volgen meetresultaten die in een tabel geplaatst worden. Met de meetresultaten (getallenkoppels) wordt een grafiek getekend (de onafhankelijk veranderlijke komt horizontaal, de afhankelijk veranderlijke verticaal). Het opstellen van grafieken is zeer belangrijk. Het is de visuele voorstelling van de meetresultaten. Bij grafieken dient bijzondere aandacht te gaan naar het benoemen van de assen en de bijbehorende eenheden. De aandacht zal gevestigd worden op het tekenen van de trend (er liggen meetpunten boven en onder de lijn, wat voor leerlingen soms onbegrijpelijk is en totaal verschillend van wat ze in de wiskunde doen). In het eerste leerjaar van de tweede graad blijft dit beperkt tot het recht evenredig verband (de rechte door de oorsprong). Uit de vaststelling van een rechte door de oorsprong volgt de conclusie van een constante verhouding. Het is vanzelfsprekend dat al deze leerinhouden voortdurend geïntegreerd zullen worden in de behandeling van andere leerstofonderdelen, bv. bij massadichtheid. Daarenboven is het belangrijk hierover verticaal vakoverleg te plegen, zodat vanaf het eerste leerjaar afspraken kunnen gemaakt worden die ongewijzigd worden meegenomen tot het laatste leerjaar. AV Fysica D/2001/0279/019 23 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 4.2 4.2.1 Algemene eigenschappen en deeltjesmodel van de materie Algemene eigenschappen LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -Beschrijven hoe de relatie tussen massa, volume en dichtheid experimenteel bepaald wordt. -Vanuit bovenvermelde relatie een bruikbare formule voor massadichtheid opstellen en dit omschrijven. -Verwoorden hoe men te werk gaat bij het bepalen van de massadichtheid van een vaste stof, een vloeistof, een gas. -De dichtheid van een vaste stof, een vloeistof of een gas experimenteel bepalen. -Opdrachten over massadichtheid oplossen op rekenkundige en grafische wijze. Massa, volume, massadichtheid Opdrachten PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Volume en massa werden waarschijnlijk in het tweede leerjaar van de eerste graad experimenteel aangebracht voor vaste stoffen en vloeistoffen. Men moet de leerlingen ook bijbrengen dat een gas of een gasmengsel (bv. lucht) eveneens een massa heeft en dus ook een massadichtheid. Veel leerlingen realiseren zich dat niet. LEERPLANDOELSTELLINGEN AV Fysica D/2001/0279/019 LEERINHOUDEN 24 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO -De drie aggregatietoestanden waarin een stof kan voorkomen benoemen en ze onderscheiden met behulp van uitwendig waarneembare kenmerken (vorm, volume, samendrukbaarheid). -De faseovergangen benoemen. -Een smelten een stolcurve aflezen en interpreteren. Aggregatietoestanden en faseovergangen PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Samen met de aggregatietoestanden zal men de faseovergangen bestuderen en zal men hier gebruikmaken van temperatuur(tijd)diagrammen. Bij het verdampen beperkt men zich hier tot de verdamping binnen de vloeistof (kookverschijnsel). AV Fysica D/2001/0279/019 25 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 4.2.2 Inleiding tot het deeltjesmodel: fenomenologische benadering LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -Uit de deelbaarheid van de stof afleiden dat de stof is opgebouwd uit uiterst kleine deeltjes. -Oplossen uitleggen als het delen van een stof. -Uit de samendrukbaarheid afleiden dat er tussen die deeltjes ruimte is. -Uit het verschil in deelbaarheid tussen stoffen afleiden dat er krachten werkzaam zijn tussen de deeltjes. -De begrippen cohesieen adhesiekracht omschrijven. -Voorbeelden uit het dagelijks leven herkennen als toepassingen van cohesie en adhesie en ze als dusdanig verklaren. -Verschillen in aggregatietoestanden verklaren met de verschillen in cohesiekracht tussen de deeltjes. -Beschrijven dat deeltjes bij een vloeistof en/of een gas geen vaste plaats innemen. -Het begrip diffusie omschrijven. -De temperatuur als een belangrijke factor bij de snelheid van diffusie toelichten. -Voorbeelden uit het dagelijks leven herkennen als toepassingen van diffusie en ze als dusdanig verklaren. Deelbaarheid en oplosbaarheid van stoffen Samendrukbaarheid Cohesie en adhesie Diffusie Opdrachten PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN AV Fysica D/2001/0279/019 26 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO De bedoeling hier is via een aantal verschijnselen te komen tot enkele kenmerken, die in het volgend punt als uitgangspunt gaan dienen voor het opstellen van het deeltjesmodel van de materie. Bij deelbaarheid hebben we het over uiterst kleine deeltjes, maar we behandelen dit niet als een bijkomend kenmerk. Dit om te vermijden dat de leerlingen de rode draad door de redenering verliezen. Zo behandelen we kenmerken als ondoordringbaarheid en poreusheid niet. Ze dragen immers niets essentieels bij tot het opstellen van het deeltjesmodel. Bij poreusheid gaat men soms de poriën in een voorwerp verkeerdelijk gebruiken om de (intermoleculaire) ruimte tussen de deeltjes te illustreren. De manier van voorstellen van de deeltjes heeft geen belang. Soms worden ze wat al te nadrukkelijk als bolletjes voorgesteld, wat tot verkeerde voorstellingen kan leiden. De studie van de aard van de deeltjes gebeurt in de chemie. Bij cohesie en adhesie maakt men gebruik van een intuïtief krachtbegrip. AV Fysica D/2001/0279/019 27 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 4.2.3 Opstellen en toepassen van het deeltjesmodel van de materie LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -Het deeltjesmodel afleiden uit een aantal fenomenen en dit beschrijven. -Enkele fysische verschijnselen met het deeltjesmodel verklaren. Het deeltjesmodel materie van de Aggregatietoestanden, brownse beweging PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Uit vaststellingen van voor de leerlingen waarneembare feiten komt men tot het opstellen van het deeltjesmodel. Dit is voor de leerlingen een goede oefening in het wetenschappelijk denken. Hierbij zal de leraar uiteraard moeten helpen. Er wordt verwacht dat men tot volgende kenmerken komt: -de materie is opgebouwd uit zeer kleine deeltjes (via deelbaarheid), -er is ruimte tussen de deeltjes (via samendrukbaarheid), -de deeltjes bewegen (via diffusie), -de snelheid van de deeltjes neemt toe met de temperatuur (via diffusie), -er werken krachten tussen de deeltjes (via cohesie en adhesie). Men kan hier uitweiden over het modelconcept en over de beperkingen van de modelvoorstelling. Daarna kunnen een aantal verschijnselen verklaard worden met dit deeltjesmodel: de aggregatietoestanden, de brownse beweging, kristalvorming (bij oplosbaarheid moet dan wel het begrip concentratie aangebracht worden). Verdamping aan het vrij vloeistofoppervlak en thermische uitzetting komen in het tweede leerjaar van de tweede graad aan bod. 4.3 Opt ica 4.3.1 Lichtbronnen en donkere lichamen LEERPLANDOELSTELLINGEN AV Fysica D/2001/0279/019 LEERINHOUDEN 28 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO -De begrippen lichtbron en donker lichaam omschrijven. -Het verschil tussen natuurlijke en kunstmatige lichtbronnen omschrijven. -Enkele lichtbronnen opnoemen. -De begrippen lichtstraal en lichtbundel omschrijven. -De drie soorten lichtbundels herkennen, benoemen en tekenen. -Het onderscheid tussen ondoorschijnende, doorschijnende en doorzichtige lichamen toelichten. Kunstmatige en natuurlijke lichtbronnen -De rechtlijnige voortplanting van het licht in een homogeen midden toelichten. -Schaduwvorming verklaren als een toepassing van de rechtlijnige voortplanting van het licht. -Het onderscheid tussen de schaduwvorming bij een puntvormige en een niet-puntvormige lichtbron kunnen verwoorden en voorstellen op een figuur. -De begrippen halfschaduw en kernschaduw herkennen en omschrijven. -De maanfasen, de maansverduistering en de zonsverduistering schematisch voorstellen. Rechtlijnige voortbeweging van het licht Lichtstraal en lichtbundel Verschil in lichtdoorlaatbaarheid Toepassing: schaduwvorming (maanfasen, aard- en maansverduistering) Opdrachten PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN De leraar zal een zekere ordening van lichtbronnen en donkere lichamen opstellen uitgaande van voorbeelden, die door de leerlingen worden aangebracht. AV Fysica D/2001/0279/019 29 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO De rechtlijnige voortplanting van licht zal besproken worden samen met het principe van de "camera obscura". Schaduwvorming en verduistering van hemellichamen zullen gepresenteerd worden uitgaande van bijvoorbeeld kartonnen modellen of computeranimaties. 4.3.2 Weerkaatsing bij vlakke spiegels LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -De begrippen verstrooiing en terugkaatsing omschrijven. -De bredere betekenis van het begrip spiegel in de fysica dan in het dagelijks leven toelichten. -De weerkaatsingswetten van een lichtstraal bij een vlakke spiegel experimenteel afleiden. -De drie terugkaatsingswetten weergeven en ze toepassen. -De beelden construeren die bij een vlakke spiegel gevormd worden. -Virtuele en reële beelden van elkaar onderscheiden. AV Fysica D/2001/0279/019 Terugkaatsingswetten Beeldvorming Reële en virtuele beelden 30 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO -In concrete of leefwereldsituaties het gezichtsveld van een vlakke spiegel bepalen. -Totale terugkaatsing toelichten via de stralengang. -Sferische spiegels onderscheiden in holle en bolle spiegels en het verschil tussen beiden omschrijven. (U) -De meetkundige kenmerken van een sferische spiegel omschrijven en aanduiden op een schematische voorstelling van een holle en bolle spiegel. (U) -Het begrip brandpunt toelichten en de daarbijhorende bijzondere stralengangen bij sferische spiegels gebruiken. (U) -Het beeld construeren van voorwerpspunten bij sferische spiegels, gebruikmakend van de bijzondere stralengangen, evenals van willekeurige stralengangen. (U) -Eigenschappen van het gevormde beeld bij terugkaatsing op sferische spiegels opnoemen. (U) -Uit beeldconstructies de spiegelformule bij sferische spiegels afleiden. (U) Het gezichtsveld bij autospiegels, spiegels op straathoeken, ... : opdrachten Totale terugkaatsing en grenshoek Gebogen spiegels (U) PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Lichtweerkaatsing kan aangebracht worden door de werking en de beeldvorming bij een vlakke spiegel uit te leggen. Deze leerstof wordt enkel kwalitatief gegeven. Bij de beeldconstructies mag men het niet laten voorkomen dat er alleen maar karakteristieke stralen zijn. Zeer essentieel is dat AV Fysica D/2001/0279/019 31 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO leerlingen experimenteel vaststellen dat bij één voorwerpspunt één beeldpunt hoort. Dit wil zeggen dat alle stralen die van het voorwerpspunt vertrekken, na terugkaatsing door het beeldpunt gaan. Voor de constructies gebruikt men wel de karakteristieke stralen, omdat men die gemakkelijk kan tekenen. Daarna zal men ook willekeurige lichtstralen laten tekenen. Reële beelden kan men opvangen op een scherm. Bij leerlingen ontstaat het idee dat dit beeld er maar is zolang het scherm er is. Hierbij kan benadrukt worden dat het scherm dient om licht te verstrooien naar alle richtingen zodat meerdere leerlingen gelijktijdig dit beeld kunnen waarnemen. Men kan maar "iets" zien als men van dat "iets" licht in het oog krijgt. AV Fysica D/2001/0279/019 32 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 4.3.3 Lichtbreking LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -De begrippen grensvlak, invallende straal, invalspunt, normaal, invalshoek, gebroken straal, brekingshoek omschrijven. -Experimenteel de brekingswetten tussen twee homogene middens terugvinden -De brekingswetten weergeven en toepassen. -Met behulp van de gegeven brekingsindex de stralengang construeren van een lichtbreking van de ene middenstof naar de andere. -De verschillende soorten lenzen herkennen en tekenen. -De beelden construeren die door een bolle lens gevormd worden. -Berekeningen maken met optische gegevens over voorwerps-, beeld-, brandpuntsafstand en vergroting. -Het beeld bij holle lenzen construeren voor verschillende voorwerpsafstanden. (U) -De lichtbreking door een prisma beschrijven. -De lichtbreking door een planparallelle plaat toelichten (U) Terminologie Brekingswetten Totale grenshoek terugkaatsing, Bolle lenzen en beeldvorming bij bolle lenzen, lenzenformule, lineaire vergroting Opdrachten Holle lenzen beeldvorming bij lenzen (U) en holle Prisma Planparallelle plaat (U) PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Bij breking maakt men gebruik van het sinusbegrip dat op een eenvoudige meetkundige manier dient te worden aangebracht. Bij de wet van Snellius wordt de brekingsindex gegeven als een verhouding van twee sinussen. De brekingsindex van een bepaald midden is gedefinieerd als de verhouding van de lichtsnelheid in het luchtledige tot die in het beschouwde midden. Bij bolle lenzen bedoelen we met de lenzenformule 1 over v ~ + ~ In verband met lenzen bestaan er heel wat animaties 1 over b ~ = ~ 1 over f AV Fysica D/2001/0279/019 33 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO voor pc (freeware), die de beeldvorming mooi laten zien. Eventueel kan dergelijke software geïntegreerd worden in de oefeningen. AV Fysica D/2001/0279/019 34 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 4.3.4 Optische toestellen LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN Een eenvoudige voorstelling van enkele optische toestellen en de beeldvorming kunnen omschrijven. Het oog: bijziend, verziend, accommodatie Optische toestellen PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Bij de keuze van optische toestellen neemt men minstens één voorbeeld met een reëel beeld en één met een virtueel beeld. Er is keuze uit de loep, diaprojector, overheadprojector, microscoop, fototoestel, verrekijker, sterrenkijker ... De leerlingen vernemen best iets over de optische werking van het oog. Men maakt afspraken met de leraar biologie ten einde overlappingen te vermijden. Het is de bedoeling in te gaan op enkele afwijkingen van het oog, zoals onder andere bijziendheid, verziendheid en oudverziendheid. 4.4 Krach ten LEERPLANDOELSTELLINGEN AV Fysica D/2001/0279/019 LEERINHOUDEN 35 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO -Krachten herkennen als oorzaak van vervorming. -Voorbeelden geven waarbij kracht optreedt als oorzaak van vervorming. -Het belang van het vectorieel karakter van kracht toelichten. -Een kracht meten door gebruik te maken van een dynamometer. -Uit de massa van een voorwerp de zwaartekracht op dat voorwerp bepalen. -Het onderscheid tussen massa, zwaartekracht en gewicht omschrij-ven. -De krachtconstante van een veer experimenteel bepalen. -De wet van Hooke toepassen. -Op een grafische wijze krachten samenstellen en ontbinden, indien ze hetzelfde aangrijpingspunt hebben. Kracht als vervorming oorzaak van Vectoriële voorstelling van een kracht. Eenheid van kracht Meten van krachten met de dynamometer Twee voorbeelden . zwaartekracht en gewicht . veerkracht Wet van Hooke: grafische voorstelling en opdrachten Samenstellen en ontbinden van krachten met zelfde aangrijpingspunt. PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Van krachten kan men enkel de uitwerking waarnemen. Vanuit voorbeelden door de leerling aangebracht (eventueel aangevuld met voorbeelden uit de sportwereld) kan men er vlug toe komen dat we die uitwerkingen kunnen opdelen in een statische en een dynamische. AV Fysica D/2001/0279/019 36 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO In het eerste leerjaar van de tweede graad wordt er nu enkel dieper ingegaan op de statische uitwerking van een kracht. De eenheid van kracht kan op dit ogenblik niet wetenschappelijk ingevoerd worden. De eenheid Newton zal dus zonder meer gegeven worden. De zwaartekracht is een veldkracht omdat er krachtwerking is op afstand. Met de dynamometer kan aangetoond worden dat de zwaartekracht op een voorwerp recht evenredig is met de massa van dit voorwerp. De waarde van het constant quotiënt Fz / m karakteriseert de sterkte van dit veld. Die constante (evenredigheidsfactor) wordt voorgesteld door g (Fz = m.g). De eenheid van g is de N/kg. De waarde van g is plaatsafhankelijk. Voor oefeningen nemen we de waarde aan het aardoppervlak, nl. 9,81 N/kg. g wordt veldsterkte of zwaarteveldsterkte genoemd. We spreken niet van valversnelling, omdat het begrip versnelling nog niet bekend is (de eenheid m/s2 is trouwens ook nog niet gekend). Het gewicht van een lichaam is de kracht die het uitoefent op zijn ondersteuning of ophan-ging. Vallende voorwerpen zijn dus gewichtloos. TWEEDE LEERJAAR 4.5 Herhaling meetnauwkeurigheid LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -Meetresultaten juist aflezen met het correct aantal beduidende cijfers. -Bij berekeningen met meetresultaten en in oefeningen de benaderingsregels toepassen. Herhaling - Beduidende cijfers meetresultaten - Beduidende cijfers berekeningen PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE bij bij WENKEN Het gaat hier om herhaling van vorig jaar, zodat dit niet afzonderlijk, maar eerder geïntegreerd in de loop van het jaar kan behandeld worden. Bij elke berekening bij opdrachten of practica is het de bedoeling deze benaderingsregels te gebruiken en zo verder in te oefenen. Aangezien de meeste formules producten of quotiënten zijn kan bij de leerlingen de indruk ontstaan dat in alle gevallen het aantal beduidende cijfers van belang is. Bij som en verschil speelt de rangorde van het laatste cijfer een rol. AV Fysica D/2001/0279/019 37 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 4.6 Arbeid, energie en vermogen LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -Voorbeelden geven dat kracht zowel vervorming als verandering van de bewegingstoestand kan veroorzaken. Kracht -oorzaak van vervorming (herhaling) -oorzaak van verandering van bewegingstoestand AV Fysica D/2001/0279/019 38 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO -De arbeid van een constante kracht berekenen als kracht en verplaatsing evenwijdig zijn. -Energie omschrijven in relatie met het begrip arbeid. -Voorbeelden geven en herkennen van verschillende energievormen. Het beginsel van behoud van energie weergeven. -Het begrip vermogen omschrijven. -Het rendement van een energieomzetting bepalen. -Met een kwalitatief of kwantitatief experiment de begrippen arbeid, vermogen of energie illustreren. -Ethische en milieuaspecten, die in de energiesector optreden, aangeven. Arbeid geleverd constante kracht door een behoud van Energie Energievormen, energie Vermogen Rendement Opdrachten in verband met arbeid, energie en vermogen. PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Aangezien dat we bij de definitie van arbeid kracht als een oorzaak van verandering van bewegingstoestand nodig hebben is dit een uitstekende gelegenheid om de definitie van kracht te herhalen. Arbeid kan experimenteel ingeleid worden via een hellend vlak: het product van kracht en verplaatsing is even groot voor een massa die we verticaal of langs een hellend vlak optillen. Er moet duidelijk gemaakt worden dat het begrip arbeid in de fysica iets anders betekent dan in het dagelijks leven. In de fysica is er kracht en beweging nodig om over arbeid te kunnen spreken. Als je een boekentas boven het hoofd houdt verricht je volgens de fysica geen arbeid. Toch kost het moeite, want energie wordt omgezet in thermische energie. De relatie tussen arbeid, kracht en verplaatsing wordt gegeven in de eenvoudigste vorm, namelijk in het geval kracht en verplaatsing dezelfde richting en zin hebben. Bij de eerste kennismaking met het begrip energie moet het de leerlingen duidelijk zijn welke belangrijke rol het begrip energie speelt in allerlei fysische verschijnselen. Verschillende verschijningsvormen van energie zoals bewegingsenergie, thermische energie, chemische energie, elektrische energie, gravitatieenergie ... moeten bondig besproken worden. AV Fysica D/2001/0279/019 39 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Men zal het feit vermelden dat daar waar energieomzettingen plaatsvinden, er arbeid verricht wordt. Bij het begrip vermogen zal men de leerlingen attent maken op het feit dat deze grootheid werd ingevoerd om arbeidsprestaties te vergelijken. Dan wordt ook duidelijk waarom vermogen is gedefinieerd als arbeid per tijdseenheid. Een contextuele behandeling (bv. vermogen ontwikkeld bij het fietsen) is hier mogelijk. Het gebruik van elektrische energie wordt in de praktijk gemeten met een kWh-teller. Via dit toestel kan het vermogen van enkele elektrische toestellen gemeten worden. Het beginsel van behoud van energie wordt als een beginsel (een axioma) aangebracht. In verband met energieomzettingen kan men ook inspelen op wat de leerlingen aan voorkennis meebrengen vanuit Technologische opvoeding (eerste graad). Men kan hier ook wijzen op een milieuvriendelijke energieomzetting en de ethische reflex die dit oproept (bv. STEG-centrale, windmolenpark). Het rendement van energieomzettingen kan geïllustreerd worden via eenvoudige kwantitatieve opdrachten. AV Fysica D/2001/0279/019 40 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 4.7 Druk LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -Het begrip druk afleiden uit kracht en oppervlakte en de grootte ervan berekenen. -Kracht berekenen uit druk en oppervlakte. -Het beginsel van Pascal formuleren en aan de hand hiervan praktische toepassingen verklaren. -De formule van de hydrostatische druk geven en de druk in een vloeistof berekenen. -De wet van Archimedes geven en toepassen. -De wet van de verbonden vaten verklaren en concrete toepassingen hiervan geven. -Omschrijven hoe je de druk van een gas meet. -De begrippen boven- en onderdruk van een gas uitleggen. -Omschrijven hoe je de luchtdruk meet. Druk op vaste stoffen, definitie en eenheid en opdrachten Druk op en in vloeistoffen -beginsel van Pascal en toepassingen: hydraulische pers, rempedaal -hydrostatische druk en toepassingen: verbonden vaten, wet van Archimedes en opdrachten Druk in gassen -druk in gassen, meten van drukken, over- en onderdruk -luchtdruk en luchtdrukmetingen en opdrachten PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Men start met de studie van druk op vaste stoffen (praktische voorbeelden, zoals bv. funde-ringen van een gebouw, dienen als uitgangspunt). Bij het aanbrengen van de SI-eenheden, kan men best direct het verband leggen met bar en mbar die nog bij heel wat manometers gebruikt wordt. Men vestigt er de aandacht op dat druk een scalaire grootheid is in tegenstelling tot kracht. Men kan de invloed van de druk op een vloeistof behandelen met bv. een hydraulische pers, een hydraulisch remsysteem .... Een praktische toepassing van verbonden vaten is bijvoorbeeld de pasdarm (of flesjeswater-pas). Bij de wet van Archimedes zal men spreken over zinken, zweven, stijgen en drijven. Dit sluit nauw aan bij de realiteit. Wat het toepassen van de wet betreft, behandelt men naast enkele kwantitatieve opdrachten ook enkele kwalitatieve problemen en denksituaties. Er zijn hier heel wat voorbeelden die de leerlingen kunnen boeien: waarom een schip niet zinkt, de luchtballonnen, zwemmen in de Dode Zee ... De begrippen onderdruk en overdruk zijn belangrijke begrippen. Onderdruk speelt een rol bij vacuümverpakking van voedingswaren, AV Fysica D/2001/0279/019 41 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO bij implosie van tv-buizen (veiligheid), in laboratoria en in het reactorgebouw van een kerncentrale, bij een koelkast ... Bij overdruk kan ingegaan worden op het veiligheidsaspect, bv. bij een “lege” gasfles. Deze is immers niet leeg, aan-gezien ze nog gas onder atmosferische druk bevat. 4.8 Gaswe tten LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -De gaswetten geven en gebruiken. -Recht evenredige en omgekeerd evenredige verbanden herkennen vanuit de grafiek. -Voor een vaste hoeveelheid gas experimenteel het verband tussen twee toestandsgrootheden verifiëren als de derde constant gehouden wordt. -Vraagstukken in verband met gassen oplossen. -De universele gasconstante en de specifieke gasconstante berekenen. -De wet van Dalton afleiden en toepassen. (U) -Het begrip partieeldruk toelichten. (U) Gaswet bij constante temperatuur Gaswet bij constante druk Gaswet bij constant volume Algemene gaswet, universele gasconstante, specifieke gasconstante Opdrachten in verband met de gaswet(ten) Wet van Dalton (U) PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN De gaswetten worden experimenteel afgeleid. Hierbij moet men duidelijk vermelden welke grootheden constant blijven (geldigheidsvoorwaarde). Het is tevens de ideale gelegenheid om de grafische voorstelling van meetresultaten zinvol aan te wenden en te wijzen op de beperktheid van het ideaalgasmodel. Bij de gaswet bij constante temperatuur wordt stilgestaan bij het omgekeerd evenredig verband en hoe dit grafisch te herkennen is. De volumewet bij constante druk is bijzonder interessant om aan te tonen hoe men met een eenvoudig experiment tot een belangrijk inzicht kan komen, namelijk het bestaan van een absoluut nulpunt. Elk van de gaswetten kan via het deeltjesmodel worden toegelicht. Bij de universele gasconstante maakt men gebruik van het molair volume bij standaardom-standigheden. Horizontaal vakoverleg met AV Fysica D/2001/0279/019 42 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO de collega chemie is hier aangewezen. 4.9 Temperatuur, warmtehoeveelheid en inwendige energie LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -Het begrip temperatuur in verband brengen met de kinetische energie van de deeltjes. -Het verschijnsel uitzetting verklaren via het deeltjesmodel. AV Fysica D/2001/0279/019 Het begrip temperatuur Uitzetting 43 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO -Het begrip uitzettingscoëfficiënt interpreteren en toepassen. -Het verband tussen warmtehoeveelheid en inwendige energie verwoorden. -Het ontstaan van thermisch evenwicht toelichten en het gevolg ervan verwoorden. -Warmtehoeveelheid en temperatuurverandering van elkaar onderscheiden. -De factoren die de temperatuurverandering van een vaste stof of vloeistof beïnvloeden toelichten. -Bij warmteuitswisseling de energiebalans toepassen, zowel kwalitatief als kwantitatief. -De begrippen soortelijke warmtecapaciteit van een stof en warmtecapaciteit van een lichaam omschrijven. -De specifieke warmtecapaciteit van een vaste stof of vloeistof bepalen. -Aan de hand van het deeltjesmodel de verschillende mechanismen van energietransport omschrijven. -Toelichten waarom er bij gassen zowel een specifieke warmtecapaciteit bij constant volume als bij constante druk is. (U) Uitzettingscoëfficiënt van vaste stoffen en vloeistoffen en opdrachten Het begrip warmte en het begrip inwendige energie Specifieke (soortelijke) warmtecapaciteit bij vaste stoffen en vloeistoffen en opdrachten Warmtecapaciteit calorimeter van een Energietransport: geleiding, stroming straling en Specifieke warmtecapaciteit gassen. (U) PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE bij WENKEN Bij de studie van de warmte moet zeker gesproken worden over de inwendige energie van de lichamen. Deze inwendige energie kan op AV Fysica D/2001/0279/019 44 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO verschillende manieren overgedragen worden op andere lichamen. Warmte is dus een transportvorm van energie. Het is niet de bedoeling alle mogelijke formules in verband met de uitzetting van vaste stoffen en vloeistoffen af te leiden. Het begrip uitzettingscoëfficiënt komt wel aan bod en er zal gewezen worden op het verschil in grootteorde tussen de uitzettingscoëfficiënt bij vaste stoffen en vloeistoffen. Het verschijnsel thermische uitzetting kan vanuit het deeltjesmodel worden toegelicht. Naast enkele technische toepassingen en gevolgen van de uitzetting kan eveneens het bijzonder uitzettingsverloop van water besproken worden. Langs eenvoudige experimentele weg (met de calorimeter) is het mogelijk de formule voor de warmtehoeveelheid af te leiden, waarbij c als de specifieke warmtecapaciteit van een stof wordt gedefinieerd. De specifieke warmtecapaciteit van vaste stoffen kan worden gemeten. Het is hierbij nodig de warmtecapaciteit C van een lichaam, in het bijzonder de calorimeter, te definiëren en eventueel experimenteel te bepalen. AV Fysica D/2001/0279/019 45 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO In dit kader kan een eenvoudige benadering van de drie transportfenomenen gebeuren. Men kan goede en slechte geleiding bij vaste stoffen, vloeistoffen en gassen met behulp van het deeltjesmodel verklaren. Hierbij kan men beroep doen op allerlei kleine demonstratieproeven. De dagelijks realiteit en talrijke toepassingen kunnen hierbij betrokken worden. Hetzelfde geldt uiteraard voor stroming en straling. 4.10 Faseoverga ngen 4.10.1 Smelten en stollen LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -Smelten en stollen toelichten vanuit het deeltjesmodel. -Het verschil tussen merkbare en latente warmte toelichten. -Het begrip specifieke smeltwarmte (en stollingswarmte) definiëren en gebruiken. -Experimenteel de specifieke smelt-warm te van een stof bepalen. -De gelijkheid van smelten stoltemperatuur bij gelijke druk beschrijven. -De invloed van de druk op de smelttemperatuur toelichten en illustreren via de smeltlijn. -De verschillende gebieden typisch voor de vaste en/of vloeibare toestand van de stof in het p(T)-diagram aanduiden. Overgangen tussen verschillende toestanden beschrijven. -IJs als een belangrijke uitzondering op de algemene regel beschrijven. AV Fysica D/2001/0279/019 Het smelt- en stolproces Specifieke smeltstollingswarmte en Invloed van de druk op de smelttemperatuur p(T)-grafiek: smeltlijn 46 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Door een temperatuurstijging gaan de deeltjes niet alleen sneller bewegen, maar ook verder van elkaar komen te zitten, waardoor de cohesiekrachten kleiner worden en de vaste structuur wordt verbroken. Bij het dichtheidsmaximum van water bij 4 °C kan het overleven van vissen onder een dikke ijslaag als illustratie aangehaald worden. AV Fysica D/2001/0279/019 47 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 4.10.2 Verdampen, koken en condenseren LEERPLANDOELSTELLINGEN AV Fysica D/2001/0279/019 LEERINHOUDEN 48 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO -Aan de hand van het deeltjesmodel een aantal factoren aangeven die de verdamping in de dampkring beïnvloeden. -Het verdampingsverschijnsel in een afgesloten luchtledige ruimte beschrijven. -Het onderscheid tussen een onverzadigde en verzadigde damp toelichten. -Het dynamisch evenwicht vloeistof-damp verklaren aan de hand van het deeltjesmodel. -De vorm van de maximumdampdrukcurve in het p(T)-diagram van een verzadigde damp verantwoorden. -De verschillende gebieden in het p(T)diagram aanduiden. -Het kookverschijnsel beschrijven. -De invloed van de druk op de kooktemperatuur beschrijven en verklaren. -Enkele toepassingen van de invloed van de druk op de kooktemperatuur toelichten met behulp van de maximumdampdrukcurve. -Het condensatieverschijnsel beschrijven en toelichten. -De definitie van soortelijke of specifieke verdampingsen condensatiewarmte geven en toepassen. -De betekenis van de begrippen kritische temperatuur en druk toelichten en het kritisch punt aanduiden op de maximumdampdrukcurve. AV Fysica (U) D/2001/0279/019 Verdamping in de dampkring Verdamping in een afgesloten luchtledige ruimte Onderscheid tussen onverzadigde en verzadigde damp Het begrip maximumdampdruk De maximumdampdrukcurve Het kookverschijnsel Drukafhankelijkheid van het kookpunt -koken onder verlaagde druk -koken onder verhoogde druk Het condensatieverschijnsel De specifieke verdampingsen condensatiewarmte Kritisch punt (U) 49 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Bij de studie van verdamping en condensatie kan hygrometrie en/of distillatie (beginsel van Watt) als toepassing gegeven worden. Zweten is een middel van ons lichaam om af te koelen. De verdamping bij het transpireren onttrekt warmte aan het lichaam. Het leveren van inspanningen bij hoge luchtvochtigheid is bijgevolg een probleem. De invloed van de druk op het koken kan worden onderzocht en verklaard. Ook hier zijn belangrijke toepassingen (o.a. de snelkookpan). Op grote hoogte neemt de luchtdruk af, met een lager kookpunt tot gevolg, waardoor het voor alpinisten langer duurt vooraleer hun potje gaar is. AV Fysica D/2001/0279/019 50 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 4.10.3 Sublimeren (U) LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -De invloed van de druk op de sublimatietemperatuur toelichten en verklaren. -De sublimatielijn schetsen (algemene vorm). -De verschillende gebieden typisch voor de vaste toestand, verzadigde en onverzadigde damp in het p(T)-diagram aanduiden. De overgangen tussen verschillende toestanden beschrijven. Drukafhankelijkheid van de sublimatietemperatuur 4.10.4 De sublimatielijn Toestandsdiagram: p(T)-diagram en tripelpunt LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN -De smelt-, kook- en sublimatielijn voorstellen in één diagram. -De verschillende gebieden aanduiden in het toestandsdiagram en de overgangen tussen de verschillende toestanden beschrijven. -Het tripelpunt toelichten. -Verklaren waarom bij normtoestand vaste stoffen al of niet sublimeren. Het toestandsdiagram van een zuivere stof Het tripelpunt PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Het toestandsdiagram is een mooie synthese van het leerstofonderdeel faseovergangen. Het is een gelegenheid om de leerlingen via de grafische voorstelling te wijzen op de harmonische samenhang in de natuur. De ligging van het tripelpunt tegenover de atmosferische druk verklaart waarom wij water kennen als een stof met een normaal smelt- en kookpunt en waarom wij koolstofdioxide kennen als een stof met een normaal sublimatiepunt. AV Fysica D/2001/0279/019 51 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 5 EVALUATIE Met het invoeren van de algemene eindtermen heeft AV Fysica als vak een bredere betekenis gekregen en zijn de na te streven doelstellingen verruimd: het vak niet als doel, maar als middel, de inhouden van het vak als gereedschap om iets met die kennis, inzichten, attitudes en vaardigheden te doen in andere domeinen, ook buiten de school. Niet enkel als voorbereiding op een vervolgopleiding, maar ook om beter te functioneren in de leefwereld. AV Fysica D/2001/0279/019 52 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO De nadruk ligt op het aanleren van cognitieve vaardigheden (structureren, analyseren, kritisch verwerken, plannen, oriënteren, reflecteren). Deze vaardigheden moeten we vertalen naar het eigen vakgebied. Ze inoefenen en toepassen heeft zijn gevolgen voor de vraagstelling bij zelfstandige opdrachten, toetsen en proefwerken. Ze vergroten de betrokkenheid van de leerlingen bij het leerproces (leerstof verwerken en het leerproces sturen) en kunnen een bijdrage leveren aan het leren leren. Het voortdurend opvolgen en remediëren van het leerproces is hierbij aangewezen. Zo kan men bij het geven van huiswerk een onderscheid maken tussen opdrachten en studiewerk en bij het opstellen van toetsen naast de schoolse opgaven (open vragen, denkvragen, meerkeuzetoetsen, vraagstukken) gebruikmaken van contexten. Een context beschrijft een actuele en herkenbare praktijksituatie. Uit zo een situatiebeschrijving halen leerlingen informatie, waarop ze aangeleerde vaardigheden kunnen toepassen, vragen kritisch beantwoorden (bv. ethische aspecten) en opdrachten afwerken. Dergelijke huiswerken of toetsen worden als een zinvolle inspirerende uitdaging ervaren. Bij de proefwerken gaat het niet om de controle van de leerprestaties, maar om het vaststellen in welke mate de leerlingen de vakspecifieke doelstellingen beheersen. Daarom moeten de vragen en opdrachten zo goed mogelijk verdeeld zijn over alle mogelijke combinaties van leerstof en vaardigheden die door de leerplandoelstellingen worden nagestreefd. Indien we het experimentele belangrijk vinden, dan moet er toch iets van terug te vinden zijn in de proefwerken. Proefwerken dienen gevarieerd te zijn naar vorm en inhoud (reproductie, denkvragen, vraagstukken, meerkeuzetoetsen ...) en zo opgesteld te worden dat iedereen kan scoren maar het geheel toch voldoende discriminerend werkt om een betrouwbaar inzicht in de mogelijkheden van de leerlingen te krijgen. Minstens zo belangrijk als de inhoud van een proefwerk, is de wijze waarop het wordt in- gericht. Men dient te voorkomen dat leerlingen het gevoel krijgen dat het allemaal ‘buiten hen om gebeurt’. De leerlingen moeten weten wat van hen verwacht wordt. Zo moeten ze vooraf op de hoogte zijn van de beschikbare hulpmiddelen (tabellen, formularia, rekentoestel) en van de puntenverdeling. De leerlingen moeten ook weten dat er punten gegeven worden voor het aantal beduidende cijfers, voor de eenheden, voor de redenering ... Om na te gaan in welke mate deze doelstellingen door de leerlingen bereikt zijn, mag de evaluatie praktisch permanent gebeuren. Zowel hun werk in de klas (de actieve deelname aan de onderwijsleergesprekken, het oplossen van vraagstukken en denkvragen) en de resultaten bij mondelinge of schriftelijke beurten komen voor de eindevaluatie in aanmerking. Problemen in verband met het bereiken van sociale vaardigheden (sociaal contact, samenwerking ...) en persoonlijkheidsontwikkeling (beheersing, doorzettingsvermogen, handigheid, coördinatie ...) moeten door observatie worden vastgelegd. AV Fysica D/2001/0279/019 53 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Tot slot kunnen bij de argumenten die tot de eindevaluatie hebben geleid, aanwijzingen en suggesties gegeven worden die het verdere leerproces van de leerling bevorderen. 6 MINIMALE MATERIELE VEREISTEN Het noodzakelijke materiaal kan men opsplitsen in twee groepen. De infrastructuur van het gebruikte vaklokaal en het proevenmateriaal voor demonstratieproeven. 6.1 Inrichting van het lokaal De leraar beschikt over een ruime demonstratietafel met water en energievoorziening. Er is een afvoerbak vooraan. AV Fysica D/2001/0279/019 54 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Er is eveneens een overheadprojector en projectiescherm voorzien voor het gebruik van transparanten. Het lokaal moet verduisterd kunnen worden in verband met proeven optica en projectie. Binnen het lokaal of aangrenzend, moet voldoende bergingsmogelijkheid aanwezig zijn voor het proevenmateriaal. 6.2 Basismater iaal -Computer met aangepaste software -Statieven -Glaswerk (bekers en dergelijke) -Verwarmingselementen -Thermometers 6.3 6.3.1 Specifiek materiaal Metrologie Meettoestellen voor lengte-, volume-, massa-, tijd- en temperatuurmeting 6.3.2 Algemene eigenschappen van de materie Materiaal voor het bepalen van de massadichtheid bij vaste stoffen, vloeistoffen en gassen Voorwerpen en producten ter illustratie van de algemene eigenschappen van de materie en het deeltjesmodel 6.3.3 Optica Basismateriaal voor het uitvoeren van proeven in verband met rechtlijnige voortplanting, terugkaatsing en breking van het licht, met onder andere vlakke spiegel, bolle lenzen, prisma, twee optische toestellen 6.3.4 Krachten Spiraalveer, dynamometers, massa’s 6.3.5 Herhaling meetnauwkeurigheid 6.3.6 Arbeid - energie - vermogen Materiaal waarbij energieomzettingen kunnen worden aangetoond, zoals bijvoorbeeld wiel van Maxwell (jojo), lichtmeter van Crookes, zonnecel, dynamo AV Fysica D/2001/0279/019 55 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 6.3.7 Druk Toestellen en voorwerpen om de druk aan te tonen bij vaste stoffen, in en op vloeistoffen en gassen, met inbegrip van het meten van de luchtdruk Materiaal om het beginsel van verbonden vaten te illustreren AV Fysica D/2001/0279/019 56 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Materiaal om wet van Archimedes aan te tonen en om de verschijnselen zinken, zweven, stijgen en drijven te illustreren 6.3.8 Gaswetten Materiaal voor het verifiëren van de gaswetten. 6.3.9 Temperatuur, warmtehoeveelheid en inwendige energie Calorimeter Materiaal om uitzetting te illustreren 6.3.10 Faseovergangen Materiaal om de specifieke smeltwarmte en de specifieke verdampingswarmte van water te bepalen Materiaal om het onderscheid tussen een verzadigde en een onverzadigde damp aan te tonen Materiaal om de maximumdampdrukcurve van water op te meten 7 BIBLIOGRAFIE 7.1 Schoolbo eken De leraar zal de verschillende catalogi van de verschillende uitgeverijen raadplegen. 7.2 - Tabellenboeken, vademecums INAV, Informatie Natuurwetenschappen Vlaanderen, Plantyn, Antwerpen. Wetenschappelijk Vademecum, Pelckmans. Werken met Grootheden en Wettelijke eenheden, ir. A. Angenon, Die Keure, Brugge. Cahiers voor didactiek, Tijd voor fysicavraagstukken, Wolters/Plantyn, 1999. 7.3 Uitgaven van pedagogisch-didactische centra en navormingscentra -DINAC, Bonnefantenstraat 1, 3500 Hasselt. -Eekhoutcentrum, KULAK, Universitaire Campus, 8500 Kortrijk. -PEDIC, Coupure Rechts 314, 9000 Gent. -Vliebergh-Sencieleergangen: Fysica, Naamsestraat 61, 3000 Leuven. AV Fysica D/2001/0279/019 57 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO -Syllabi Navorming VVKSO, Integratie van de computer in de fysica. -en andere. 7.4 Tijdsch riften Onder andere: -Exaktueel, Tijdschrift voor Natuurkundeonderwijs, Afdeling Didactiek Natuurkunde KUN, Toernooiveld 1, 6525 ED Nijmegen. -Archimedes, Drukkerij ten Brink Meppel B.V., Postbus 1064, 7940 K.B. Meppel. -NVOX, Tijdschrift voor Natuurwetenschappen op school, Westerse Drift 77, 9752 LC Haren. -VeLeWe, Tijdschrift van de Vereniging van Leraars in de Wetenschappen, Mollenveldwijk 30, 3271 Zichem. 7.5 Interne tsites Bij het zoeken naar contextrijke en technische toepassingen kan de leraar het Internet raadplegen. Daarnaast hebben een aantal didactische centra hun eigen website, waar interessante links, data van bijscholingen, nuttige adressen ... te vinden zijn. AV Fysica D/2001/0279/019 58 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO AV Fysica D/2001/0279/019 59 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO TV TOEGEPASTE FYSICA - LABORATORIUM Tweede graad TSO TECHNIEK-WETENSCHAPPEN Eerste leerjaar: 2 uur/week Tweede leerjaar: 2 uur/week D/2001/0279/019 TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 60 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO INHOUD INLEIDING: WAAROM LEERLINGENPROEVEN? ........................... 41 1 ................................................................. 2 ................................................................. 2.1 ............................................................... 2.2 ............................................................... 2.3 ............................................................... 3 ................................................................. 3.1 ............................................................... 3.2 ............................................................... 3.3 ............................................................... 4 ................................................................. EERSTE LEERJAAR ................................................ 46 4.1 ............................................................... 4.2 ............................................................... 4.3 ............................................................... 4.4 ............................................................... TWEEDE LEERJAAR ................................................ 48 4.5 ............................................................... 4.6 ............................................................... 4.7 ............................................................... 4.8 ............................................................... 4.9 ............................................................... 4.10 .............................................................. 5 ................................................................. 6 ................................................................. 7 ................................................................. 8 LIJST VAN DE GEMEENSCHAPPELIJKE EINDTERMEN VOOR WETENSCHAPPEN ............................................ TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 61 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 54 INLEIDING: WAAROM LEERLINGENPROEVEN ? We stellen deze vraag omdat het antwoord ons moet toelaten om vanuit de algemene doelstellingen de leerlingenproeven doelgerichter te kunnen laten verlopen. Vanuit het vak Fysica wordt in de praktijk theoretisch en experimenteel bedreven. Dit betekent dat men de natuurwetenschappelijke methode toepast. In een eenvoudig educatief model kan dit als volgt worden weergegeven: waarneming (nieuwsgierigheid, vragen stellen), hypothese (veronderstelling over het antwoord), vertaling in meetbare grootheden, experiment beden-ken, uitvoeren van metingen, verwerken van resultaten, besluiten trekken (discussie, logisch redeneren, theorie). Dit houdt in dat leerlingen in het secundair onderwijs naast het aanleren van theorieën ook kennis moeten maken met het experiment en eigen ervaringen moeten opdoen. Het staat vast dat men door het zelf uitvoeren van proeven het specifieke van de fysica ervaart. Wat is Fysica dan wel? Het is meer dan de formule Q = m.c.T of het opstellen van de lenzenformule. Het gaat om de relaties tussen grootheden die een rol spelen bij een bepaald verschijnsel. Formules zijn slechts het resultaat van een heel proces van waarnemen, experimenteren en denken, om structuur aan te brengen in een complexe veelheid aan verschijnselen uit de leefwereld. Juist dat proces is eigen aan de fysica. Dat proces van het onderzoeken van verschijnselen proberen we de leerlingen door hen zelf proeven te laten uitvoeren, bij te brengen. Vanuit de didactiek Leren van fysica is een actief proces; dit kan niet overeenkomen met het passief opnemen van een hoeveelheid kennis. Deze visie van leren kent aan het laten uitvoeren van proeven in het fysicaonderwijs een belangrijke plaats toe. Ook speelt het practicum een rol in de noodzakelijke afwisseling van de onderwijssituaties en verhoogt het de betrokkenheid van de leerling bij het leren door hem een stuk eigen verantwoordelijkheid te geven. Practicum is voor leerlingen nu eenmaal aangenamer dan oefeningen maken of luisteren en opletten. Een uniforme onderwijsaanpak is eigenlijk niet meer mogelijk. Practicum biedt dus uitstekende mogelijkheden om de leerinhouden over de volle breedte te leren. Bij goed georganiseerde leerlingenproeven verloopt het aanleren van fysische begrippen, TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 62 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO wetten en principes natuurlijkerwijs en functioneel. Practicum kan worden gezien als een krachtige leeromgeving. 1 BEGINSITUATIE De leerlingen van het eerste leerjaar van de tweede graad in de studierichting ‘Techniek- wetenschappen’ kunnen een sterk verschillende achtergrond hebben. Ze zullen waarschijnlijk niet allemaal de basisoptie ‘Techniek-wetenschappen’ gevolgd hebben in het tweede leerjaar. Er zullen dan ook verschillen optreden op het vlak van de kennis en van de vaardigheden. TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 63 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO In het vak Natuurwetenschappen (5 uur/week) werden de volgende fysicaonderwerpen behandeld: -meettechnieken, inleiding tot elektrische verschijnselen, warmte en verbranden. ALGEMENE DOELSTELLINGEN EN VAARDIGHEDEN 2.1 Eindter men De eindtermen, zoals weergegeven in rubriek 8, zijn onderverdeeld in drie rubrieken: onderzoekend leren, wetenschap en samenleving en attitudes. Te samen vormen ze de ‘gemeenschappelijke eindtermen voor wetenschappen’. De gemeenschappelijke eindtermen gelden voor biologie, chemie, fysica en natuurwetenschappen en worden daarom in onderlinge afspraak over de verschillende vakken, die in het curriculum voorkomen, verdeeld. Ze moeten gerealiseerd worden op het einde van de tweede graad. Deze gemeenschappelijke eindtermen zijn derhalve opgenomen in de algemene doelstellingen van dit leerplan en worden er samen mee verwezenlijkt. De nummers achter de basisdoelstellingen verwijzen naar de overeenstemmende eindtermen. Daarnaast zijn er ook nog de attitudinale eindtermen die zijn aangegeven door bv. (*27) en moeten worden nagestreefd. 2.2 Algemene doelstellingen Enerzijds kan experimenteren gezien worden als een werkvorm die de leerlingen helpt bij het zich eigen maken van de leerstof fysica in al haar aspecten zoals: - het verhogen van de motivatie voor en het plezier in het leren van fysische kennisfeiten, begrippen, wetten ..., - het ontwikkelen van meetvaardigheden (11), - het stimuleren van accurate waarnemingen en zorgvuldige verslaggeving (7, *29), uit waarnemingen geldige conclusie trekken (*28), een bewering of een hypothese via een experiment toetsen (4,6), - het ontwikkelen van de wetenschappelijke onderzoeksmethode (2), - het ondersteunen van de begripsvorming of het verhelderen van de theorie, - het verifiëren van eerder geleerde feiten en principes, - het meer op de werkelijkheid betrekken van fysische verschijnselen door daadwerkelijke ervaring (5). TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 64 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Anderzijds kan experimenteren als een activiteit worden beschouwd die ook bijdraagt tot het bereiken van meer algemene onderwijsdoelen, zoals: - het leren samenwerken en de taken leren verdelen (8, *23, *25), - het ontwikkelen van een eigen creativiteit, - het leren kennen van de eigen mogelijkheden (*27), - het doorlopen van een leerproces waarbij het vinden van feiten door onderzoek leidt tot besluiten en principes (*28), - een oordeel vormen over het doelmatig gebruik van apparatuur en materialen uit oogpunt van gezondheid en milieu (21, *30, *32). TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 65 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 2.3 Vaardighed en Leerlingenproeven zijn meer dan andere werkvormen gericht op het verwerven van vaardigheden. De vaardigheden die hier volgen zijn door de meerderheid van de leerlingen te verwerven tegen het einde van de tweede graad. De leerlingen kunnen: - uit informatie, in de vorm van tekst, tekeningen, foto’s, tabellen, grafieken en schema’s relevante gegevens selecteren en objectief voorstellen (1, *26), - bij de beschrijving van een experiment de benodigdheden en de te verrichten waarnemingen aangeven (*31), nauwkeurig een proef uitvoeren, - bij het verloop van een experiment relevante waarnemingen doen. Deze waarnemingen en resultaten vastleggen in woorden, afbeeldingen, tabellen, diagrammen, grafieken en/of schema’s (6, 9, 12), - de basistechnieken van verwarmen en meten beheersen (11), - proeven uitvoeren volgens een gegeven instructieblad (*31), - bij het uitvoeren van proeven efficiënt en veilig gebruikmaken van practicummaterialen (*30, *32), de experimentele gegevens van een zelf uitgevoerde proef ordenen, overzichtelijk weergeven en er conclusies uit trekken (4, 12, *24), - schriftelijk een verslag maken van zelf uitgevoerde proeven aan de hand van concrete instructies (8), resultaten van zelf uitgevoerde proeven toelichten en/of verklaren (7), de benodigdheden ophalen en ordelijk wegbergen. 3 PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN 3.1 Algemene wenken in verband met organisatie en uitvoering Om leerlingenpractica optimaal te laten renderen mag de klasgroep niet te groot zijn. De praktijk wijst uit dat 16 leerlingen in dat verband als een maximum kan beschouwd worden. Hierbij wordt van de fysicaleraar een realistische en eventueel TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 66 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO over meerdere jaren gespreide inspanning verwacht om financieel verantwoorde voorstellen te doen naar zijn of haar directie toe en om eventueel, indien mogelijk, zelf eenvoudig en goedkoop materiaal te verzamelen. Raadpleging van vakbegeleiding, syllabi van allerlei navormingen, handboeken, werkschriften en catalogi van firma's van didactisch materieel zijn hierbij belangrijke hulpmiddelen. Het doel van leerlingenexperimenten is te vaak eenzijdig gericht op het goed hanteren van meetapparatuur, het verwerken van meetresultaten en het tekenen van grafieken. Maar er is meer. De leraar zal dus nadenken over de rol van de uit te voeren experimenten in de leerstofopbouw van AV Fysica. Het is wenselijk dat hij/zij zich hierbij volgende vragen stelt. TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 67 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 1 2 3 4 5 6 7 Waarom laat je leerlingen deze proef uitvoeren? Hoe maak je de leerlingen dat duidelijk? Waar plaats je deze proef in de leerstofordening: instrumenteel, onderzoekend, verifiërend of als uitgangspunt van een les in AV Fysica? Is de instructie daarmee in overeenstemming? Sluit de proef aan bij de beginsituatie van de leerlingen: - wat betreft hun voorkennis fysica en wiskunde? - wat betreft hun ontwikkelingsniveau: kunnen ze de proef als zinvol ervaren? Is het mogelijk met deze proef aan te sluiten op de leefwereld van de leerlingen, kunnen er technische toepassingen mee in verband gebracht worden en zo ja, hoe ga je dat doen? Hoe kun je leerlingen voor deze proef motiveren? Zou het uitvoeren van deze proef een gunstig effect hebben op hun interesse voor fysica? Biedt deze proef voldoende mogelijkheden, zowel aan zwakkere als aan betere leerlingen? Is er een gradatie in moeilijkheidsgraad, bijvoorbeeld eerst enkele eenvoudige gesloten opdrachten en aan het eind iets wat ook voor de beste leerlingen een uitdaging vormt? Ligt de proef een beetje in de sfeer van het echte experimenteel onderzoek? Van leerlingen in de tweede graad kan nog niet verwacht worden dat ze volledig zelfstandig de uitwerking van een practicum in een verslag kunnen neerschrijven. We geven daarom de voorkeur aan het gesloten practicum met bijbehorende werk- of instructiebladen. Het blijkt dat in veel van die handleidingen de denkopdrachten doorgaans aan het eind komen, terwijl juist het van te voren formuleren van verwachtingen en voorspellingen en het nadenken over de meetmethode een experiment tot echte natuurkunde maken. Als van leerlingen nooit wordt geNist om een voorspelling te doen of om een verklaring te geven, een bekomen resultaat te evalueren of zelf een proefje te bedenken, hoe kan je dan verwachten dat ze de onderzoeksvaardigheden aanleren? (geen kookboekprocédJ) Bij een gesloten practicum is het wenselijk dat in de instructiebladen volgende rubrieken aan bod komen. 1 2 3 4 5 6 7 8. Probleem - of doelstelling (onderzoeksvraag) Benodigdheden Theoretische voorbereiding (formules e.d.) Experimentele voorbereiding (maken van de opstelling) Uitvoering of metingen Verwerking van meetresultaten (berekeningen, grafieken) Besluiten en evaluatie van de resultaten (Eventueel) denkopdrachten. Een denkopdracht vraagt de leerling de geordende waarnemingen en metingen nader te over- denken, uit te diepen en besluiten te TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 68 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO vormen. De antwoorden op de denkopdrachten moeten dan ook meer inhouden dan het invullen van een woord. Hiermee wordt vermeden dat de leerlingen een laboratorium los van de leerstof zien of als een opeenvolging van instructies zonder enige samenhang. Ze worden gestimuleerd na te denken over wat ze uitvoeren of hebben uitgevoerd, waardoor de aansluiting met de leerstof gemaakt wordt en het rendement van leerlingenproeven toeneemt. Eventueel kunnen die ook middenin het instructieblad voorkomen als een soort van leidraad om het practicum uit te voeren. TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 69 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Voor de praktische uitvoering van de laboratoriumproeven in de tweede graad is het aan te bevelen om alle leerlingen dezelfde opdracht te laten uitvoeren. Dit kan omdat de meeste proeven eenvoudige toestellen vragen en deze dus in veelvoud kunnen worden aangeschaft. De voorbereiding beperkt zich dan telkens tot één experiment. Indien dit toch niet mogelijk is, kan met een rotatiesysteem worden gewerkt, zodat verschillende proeven tezelfdertijd worden uitgevoerd. Klassikale ondersteuning bij het uitvoeren van de proeven wordt dan moeilijker. De voorbereiding van deze proeven vraagt dan ook speciale aandacht. Leerlingen moeten geleerd worden zelf de toestellen te halen en na afloop van de proef terug weg te bergen. De leraar zal er tevens op toezien dat ieder lid van de groep (bij voorkeur per twee) actief deelneemt aan het experiment en dat er binnen elke groep voldoende afwisseling van taken gebeurt. 3.2 Informatie- en communicatietechnologie (ICT) Een belangrijk aspect dat een verrijking vormt voor het laboratorium, is de integratie van ICT. In het dagelijks leven worden de leerlingen geconfronteerd met de computer in allerlei domeinen en veel leerlingen beschikken thuis zelf over een computer en zijn daar heel handig in. Via een rekenblad kunnen de meetresultaten op een moderne manier gepresenteerd worden in tabellen en grafieken. Daarenboven kan gebruikgemaakt worden van de vele regressiemogelijkheden, die een spreadsheet levert. Zo kan je bijvoorbeeld een lineaire regressie uitvoeren, of kan je via een machtsregressie bij de gaswet bij constante temperatuur direct de hyperbool bekomen (exponent = -1). Er zijn ook specifieke programma’s voor het verwerken van meetgegevens. Deze programma=s bieden meer specifieke mogelijkheden en zijn minder op het boekhoudkundige gericht, zoals een klassieke spreadsheet. Het voordeel van een klassieke spreadsheet is echter, dat quasi elke bezitter van een computer er één ter beschikking heeft. Indien je in het fysicalab beschikt over een internetaansluiting, dan kan je een leerling, bijvoorbeeld bij een rotatiepracticum, een zoekopdracht op het Internet laten uitvoeren, die aansluit bij de leerstof. Hierbij kan de leraar één of enkele internetadressen opgeven, waarbinnen een concrete zoekopdracht wordt gerealiseerd. Het spreekt vanzelf dat dit ook geldt voor andere elektronische informatiedragers, zoals cd-rom, diskette ... Bovendien kan via interactieve simulaties de invloed van bepaalde parameters onderzocht TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 70 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO worden. Dit gebeurt bij voorkeur aan de hand van concrete opdrachten, onder andere met behulp van een instructieblad. 3.3 Specifieke wenken in verband met veiligheid Het laten uitvoeren van leerlingenproeven moet vallen binnen het kader van de eisen die op het vlak van de veiligheid worden gesteld (bv. in groepjes van bij voorkeur twee leerlingen). De risico’s die proeven eventueel kunnen meebrengen, moeten door de leraar worden afgewogen tegen de aanwezige voorzieningen, de praktische ervaring van de leerlingen, en de didactische waarde van de proef. Leerlingen moeten worden geVnformeerd over de betekenis van de veiligheidssignalisering (bv. aanduiding van de vluchtwegen) en over veiligheidsaspecten bij het uitvoeren van practica. Enkel een blad met veiligheidsvoorschriften bij het begin van het jaar is daarbij zeker niet voldoende. Als leraren hebben wij tijdens de lespraktijk in het volgen van veiligheidsvoorschriften een voorbeeldfunctie. Dan pas kun je erop rekenen dat leerlingen dat ook doen. Binnen het kader van de veiligheid speelt de goede inrichting van het vaklokaal een cruciale rol. Vooral de elektrische installatie en een eventuele gasinstallatie vragen bijzondere aandacht. De elektrische installatie wordt zeker beveiligd met een automatische verliesstroomschakelaar en eventueel met een noodstop. Veiligheid vereist orde en netheid binnen het vaklokaal, zoals geen jassen en tassen laten rondslingeren. De leerlingen mogen zelf geen kwik manipuleren. Zo mogen ze bij proeven met een kwikmanometer die zelf niet vullen. Binnen het laboratorium fysica hanteert men ook soms chemicaliNn. Telkens wanneer dit gebeurt wijst men de leerlingen zo nodig op allerlei veiligheidsaspecten in verband met het veilig omgaan met stoffen (R- en S- zinnen, een goede etikettering). Het opbergen van de chemicaliNn gebeurt in daartoe aangepaste en af te sluiten kasten. Als leraar moeten we de leerlingen regelmatig wijzen op milieuaspecten waardoor een milieubewust gedrag wordt bevorderd. Indien een demonstratie- of leerlingenproef zich daartoe leent, mag niet worden nagelaten de milieuaspecten aan de orde te stellen. Voorbeelden hiervan zijn: geen overdadig gebruik van chemicaliNn of materialen, zuinig gebruik van energie, beperking van het lawaai, verantwoorde afvalverzameling (chemicaliNn, batterijen, papier, eventueel glas ...) enz. 4 LEERINHOUDEN TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 71 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO Uit de volgende laboratoriumproeven kan een keuze gemaakt worden, eventueel aangevuld door andere zinvolle proeven die aansluiten bij de leerstof. Hierbij moet er naar gestreefd worden dat alle leerstofonderdelen op een min of meer evenwichtige manier vertegenwoordigd zijn. EERSTE LEERJAAR 4.1 Metrol ogie - Meten en berekenen van lengten -Schatten en meten van lengten van gebruiksvoorwerpen - Dikte bepalen van 1 blad papier - Grote afstanden meten en berekenen - Kleine afstanden meten (schuifmaat) - Oppervlaktemetingen ( en gebruik van de benaderingsregels) -enz. 4.2 4.2.1 Algemene eigenschappen van de materie Algemene eigenschappen -Volumebepaling door rechtstreekse meting (vloeistoffen), door onrechtstreekse meting (regelmatige lichamen), door onderdompeling (onregelmatige lichamen) - Massabepaling: gebruik van balans - Relatie tussen massa en volume bij een vaste stof, vloeistof, gas (lucht) Voorstelling in een m(V) - diagram - Dichtheidsbepaling van vaste stoffen met schuifmaat en balans -Lichtheidsbepaling van vloeistoffen met maatcilinder en balans -Invloed van de temperatuur op stoffen (aggregatietoestanden en hun kenmerken) - Experimentele bepaling van smelt- , stol- en kookcurve - Opstellen van een stolcurve 4.2.2 Fenomenologische benadering van het deeltjesmodel - Olievlekproef - Waarnemingsproeven rond het deeltjesmodel TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 72 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 4.3 Opt ica 4.3.1 Lichtbronnen en donkere lichamen -Rechtlijnige voortplanting van het licht als verschijnsel - Camera obscura en factoren die de beeldvorming beVnvloeden -Schaduwvorming bij een puntvormige lichtbron, bij een nietpuntvormige lichtbron en onderzoek van de kern- en de bijschaduw 4.3.2 Terugkaatsing van licht -Terugkaatsingswetten bij vlakke spiegels. Draaiende spiegels - Beeldvorming bij vlakke spiegels - Controle van de terugkaatsingswetten bij sferische spiegels 4.3.3 Lichtbreking - Onderzoek van het brekingsverschijnsel: brekingswettenTotale terugkaatsing en grenshoek - Breking bij bolle lenzen, bepalen van het brandpunt, karakteristieke stralengangen - Beeldvorming bij bolle lenzen, afleiding van de lenzenformule, lineaire vergroting - Brekingsindex van een prisma bepalen - Breking door een planparallelle plaat 4.3.4 - Optische toestellen Bepaling van de brandpuntsafstand van de lens van een retroprojector. 4.4 Krachten leer - Verband tussen massa en zwaartekracht. Invoeren van de zwaarteveldsterkte - Experimentele afleiding van de wet van Hooke - Constructie van een dynamometer - Bepalen van het zwaartepunt van voorwerpen - Bepalen van het zwaartepunt van het menselijk lichaam - Samenstellen van krachten met hetzelfde aangrijpingspunt - Samenstellen van samenlopende krachten TWEEDE LEERJAAR TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 73 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 4.5 Herhaling meetnauwkeurigheid - Bepalen van de massadichtheid van een vloeistof: met een pipet met een pyknometer -Bepalen van de massadichtheid van lucht door het creëren van een vacuüm door middel van een PVC-bus met ventiel en fietspomp -Bepalen van de massadichtheid van een frisdrank en zijn lightversie 4.6 Arbeid, energie en vermogen - -Bepaling van de arbeid bij een hellend vlak Bepaling van arbeid en vermogen bij een persoon die een trap oploopt en opstapt, bij een draaiende motor, bij een auto die van een helling rolt Bepaling van het vermogen van elektrische toestellen met behulp van de kWh-teller Vergelijken van het verbruik van een gewone gloeilamp met een spaarlamp Omzetting van potentiële energie in kinetische energie met behulp van luchtkussenbaan 4.7 Druk - Bepaling van de hydrostatische druk in water, petroleum (of alcohol) en CaCl2-oplossing door middel van een gevoelige metaalmanometer of via pc - Bepaling van de dichtheid van niet-mengbare vloeistoffen met behulp van verbonden vaten - Bepaling van de dichtheid van mengbare vloeistoffen uit de stijghoogte via onderdruk of overdruk - Afleiden van de wet van Archimedes met behulp van een dynamometer met behulp van een trebuchetbalans met behulp van een bovenweger -Bepaling van de massadichtheid van vaste stoffen en vloeistoffen met behulp van de wet van Archimedes - Bepaling van de massadichtheid van vloeistoffen met de balans van Westphal (Mohr) - Bepaling van de massadichtheid van vloeistoffen met densimeters - Zelf maken van densimeters met een proefbuis en loodkorreltjes TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 74 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO - Bepaling van het hoogteverschil met een barometer 4.8 De gaswetten -Onderzoek van het verband tussen druk en volume bij constante temperatuur met meetspuit en metaalmanometer (of via pc en druksensor) met een kwikmanometer met het boylebuisje - Onderzoek van het verband tussen volume en temperatuur bij constante druk met meetspuit en metaalmanometer (of via labsoft en druksensor) met het boylebuisje met kwik in een horizontale capillaire buis - Onderzoek van het verband tussen druk en temperatuur bij constant volume met een metaalmanometer (of via labsoft en druksensor) met een kwikmanometer - Controle van de algemene gaswet met meetspuit, metaalmanometer en thermometer 4.9 Temperatuur, warmte en inwendige energie - IJken van thermometer - Bepalen van de uitzettingscoëfficiënt van een vaste stof en/of vloeistof - Onderzoek van de temperatuurverandering bij verwarmen - Bepaling van de warmtecapaciteit van een calorimeter - Bepaling van de specifieke warmtecapaciteit van vaste stoffen (Fe, Al, Cu ... ) Bepaling van het rendement van een gloeilamp -Emissie en absorptie van warmtestraling door water in een mat zwart en een blinkend lichtgekleurd busje 4.10 Faseoverga ngen -Bepaling van de specifieke smeltingswarmte van ijs Met behulp van een calorimeter -Met behulp van een dompelkoker met gekend vermogen - Bepaling van de specifieke verdampingswarmte van water met behulp van een dompelko- TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 75 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO ker met gekend vermogen - Bepaling van de specifieke condensatiewarmte van water met behulp van een calorimeter - Bepaling van de maximumdampdrukcurve van water met behulp van vacuhmpomp en metaalmanometer (bij stijgende temperatuur) 5 5.1 EVALUATIE Waarom beoordelen? Het evalueren van practica is geen eenvoudige zaak en dikwijls erg tijdrovend. Leraren discussiëren dikwijls over objectieve cijfergeving bij het practicum. Het beoordelen van een verslag of de organisatie van een practicumproefwerk onder ‘haalbare’ en >controleerbare> omstandigheden en het direct en per leerling observeren van handelingen vormen daarbij vaste onderwerpen. Uit allerlei onderzoek blijkt voortdurend dat een objectieve beoordeling van vaardigheden zeer moeilijk is. Dit is echter geen voldoende reden om de beoordeling achterwege te laten! Leren kan niet zonder (zelf)evaluatie. Een van de centrale doelen van het fysicaonderwijs is de zelfactiviteit of het zo zelfstandigmogelijk leren >leren= van de leerling bevorderen. Bij zelfstandigheid hoort dan ook jezelf kunnen beoordelen. De leraar moet de leerling in staat stellen zichzelf te beoordelen. Dat kan door de leerlingen proeven te laten uitvoeren en per proef aan te geven waarop de leerlingen moeten letten. Door per practicum het zwaartepunt te leggen bij JJn of twee vaardigheden (bv. werken met beduidende cijfers, tekenen van grafieken, afleiden van een nieuw begrip) kan men deze van de andere vaardigheden of doelen loskoppelen en leert de leerling deze te onderscheiden. Door te werken in groepjes van twee of drie leert de leerling ook zijn eigen kennen en kunnen met die van anderen te vergelijken en zo de medeleerlingen en zichzelf beter beoordelen. Daarnaast is het oordeel van de leraar onmisbaar. De leraar stelt de norm. 5.2 Hoe beoordelen? Hoe kan je leerlingenproeven bij de uitvoering beoordelen? Met weglating van de nuances kan je spreken over formeel en informeel beoordelen. Formele beoordeling geschiedt na het uitvoeren van de proef en aan de hand van het verslag volgens vaste regels (correctiemodel) voor de inhoud en het resultaat van de proef, de scoring van de TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 76 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO leerlingenantwoorden en de interpretatie van de resultaten (grafieken, besluiten). De informele beoordeling geschiedt tijdens het uitvoeren van de proef en is weinig gereglementeerd of vooraf vastgelegd. De vormingsdoelen (attitudes) en handelingsvaardigheden laten zich moeilijk via een formele procedure beoordelen. Veel leraren zouden het echter onjuist vinden indien het creatief zoeken naar een oplossing bij een proef, het zelfstandig uitvoeren, de inzet, het enthousiasme en het doorzettingsvermogen, de aandacht voor veiligheid en de zin voor nauwkeurigheid van leerlingen bij het uitvoeren van proeven niet meer zouden meetellen. Ze vinden dit belangrijk genoeg en geven er een cijfer aan. Het nadeel hiervan is dat via een informele procedure een cijfer totstandkomt waaraan een formele status wordt toegekend. Zo=n resultaat, waar voor leerlingen soms belangrijke gevolgen aan vastzitten, kan het voorwerp uitmaken van kritiek. Volgens sommige betrokkenen (leerlingen, ouders, inspectie ...) is informele evaluatie moeilijk controleerbaar en onvoldoende gevrijwaard van subjectieve invloeden van de leraar. Dit is vooral het geval indien men enkel permanente evaluatie als beoordelingsvorm toepast (geen afzonderlijk practicumproefwerk). Een hulpmiddel om de leraar bij het informeel beoordelen een houvast te geven is het opstellen van een criteriumlijst waarin wordt aangegeven welke vaardigheden een rol spelen en hoeveel punten er maximaal worden aan toegekend. De maximale score voor het informeel beoordelen bedraagt dan bijvoorbeeld de helft of een derde van het totaal aantal punten. De rest van de punten (formele beoordeling) staat dan op de beoordeling van het verslag. Een tweede beoordelingsvorm steunt op permanente evaluatie via de uitvoering van de proeven en het verslag (zie hierboven) en een practicumproefwerk (afzonderlijke experimentele opdracht). Aan de practicumtoets moeten op het vlak van de opgave (eenvoudige uitwerking) en het gebruikte materiaal bijzondere eisen worden gesteld. Het is bijvoorbeeld niet altijd mogelijk een gemaakte opstelling te controleren en bij te sturen. De opdrachten en metingen moeten zo worden geformuleerd dat uit de schriftelijke antwoorden blijkt of aan de opdracht is voldaan. De leraar moet in het geval van een proefwerk hints voorzien om vastgelopen leerlingengroepjes verder op weg te helpen. Een vroeger uitgevoerde proef als proefwerk laten overdoen is te mijden. Het reproduceren van verworven kennis op het vlak van proeven laat onvoldoende toe te toetsen in welke mate een leerling de aangeleerde cognitieve en praktische vaardigheden via het practicum werkelijk bezit. TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 77 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO De hierboven beschreven werkwijzen zijn niet meer dan een aanzet. Ze zijn bedoeld om de leraar bij te brengen dat >verantwoord beoordelen= van leerlingenproeven zeker niet het synoniem is van >formeel beoordelen=. Het moet hem ook informeren over de problemen die een evaluatie van practica kan meebrengen en hoe men ze best enigszins kan voorkomen. Het moet duidelijk zijn dat de leraar de pedagogische vrijheid bezit om andere (te verantwoorden) evaluatiemethodes te hanteren op basis van de doelen die men met leerlin-genproeven wenst te bereiken. 6 MINIMALE MATERIELE VEREISTEN 6.1 Basisinfrast ructuur - Voldoende werktafels met water en energievoorziening en afvoerbakken Het lokaal moet verduisterd kunnen worden in verband met proeven optica Binnen het lokaal of aangrenzend, moet voldoende bergingsmogelijkheid aanwezig zijn voor het proevenmateriaal Beschikbaarheid in het lab van een pc, met software voor grafische gegevensverwerking 6.2 Basismat eriaal 6.3 Statieven en toebehoren Glaswerk Bunsenbranders en toebehoren of elektrische verwarmingselementen Thermometers Specifiek materiaal De leerlingenpractica vermeld bij de leerinhouden vormen geen lijst van verplicht uit te voeren practica, maar laten de leraar toe die practica te kiezen, waarmee het best de doelstellingen kunnen gerealiseerd worden, rekening houdend met de materiNle situatie in het lab. Er werd wel als eis gesteld dat de gekozen practica voldoende verspreid zijn over het geheel van de leerstof. Niet vermelde TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 78 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO practica, die aansluiten bij de leerstof, zijn vanzelfsprekend ook toegelaten. In die optiek kan de uitrusting van verschillende laboratoria nogal verschillen. Niettemin kunnen een aantal zaken toch als vanzelfsprekend beschouwd worden. Vermits de leerlingen in groepjes van 2 (maximum 3) werken, zullen een aantal zaken in meervoud moeten aanwezig zijn. Voor de duurdere apparaten kan de leraar zich afhankelijk van de klasgrootte beperken tot 1 B 2 exemplaren, die dan gebruikt worden in een circuitpracticum. 6.3.1 - Metrologie Schuifmaten 6.3.2 - Algemene eigenschappen van de materie Maatcilinders, snelweegbalans Regelmatige en onregelmatige lichamen Materiaal om de stolcurve te bepalen Materiaal om het deeltjesmodel te onderzoeken 6.3.3 Optica -Basismateriaal (opticaset) dat toelaat leerlingenproeven uit te voeren in verband met rechtlijnige voortplanting, terugkaatsing en breking van het licht, met onder andere lichtbron, vlakke spiegel, bolle lenzen, prisma 6.3.4 Krachtenleer -Massa=s, veren, dynamometers 6.3.5 Herhaling meetnauwkeurigheid -Materiaal ter bepaling van de dichtheid van vloeistoffen, bv. pyknometer, pipet ... 6.3.6 - Arbeid, energie en vermogen -Hellend vlak, wagentje en dynamometer kWh-teller 6.3.7 Druk -Materiaal om druk te meten: metaalmanometer en U-buis Materiaal om de wet van Archimedes te verifiëren of in te oefenen TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 79 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 6.3.8 De gaswetten - Materiaal om de gaswetten te verifiNren 6.3.9 - Temperatuur, warmte en inwendige energie -Calorimeter met verwarmingsspiraal of dompelkoker, thermometer Enkele metalen om de specifieke warmtecapaciteit te bepalen 6.3.10 Faseovergangen -Materiaal om de specifieke verdampingswarmte en condensatiewarmte van water te bepalen. TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 80 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 7 BIBLIOGRAFIE 7.1 Schoolbo eken De leraar zal de verschillende catalogi van de verschillende uitgeverijen raadplegen. 7.2 Tabellenboeken, vademecums - INAV, Informatie Natuurwetenschappen Vlaanderen, Plantyn, Antwerpen. - Wetenschappelijk Vademecum, Pelckmans - Werken met Grootheden en Wettelijke eenheden, ir. A. Angenon, Die Keure, Brugge. 7.3 Uitgaven van pedagogisch-didactische centra en navormingscentra - Eekhoutcentrum, KULAK, Universitaire Campus, 8500 Kortrijk. PEDIC, Coupure Rechts 314, 9000 Gent. LICO, Bonnefantenstraat 1, 3500 Hasselt. Vliebergh-Sencieleergangen: Fysica, Naamsestraat 61, 3000 Leuven. - Syllabi Navorming VVKSO, Integratie van de computer in de fysica. - en andere. 7.4 Tijdschri ften Onder andere: -Exaktueel, Tijdschrift voor Natuurkundeonderwijs, Afdeling Didactiek Natuurkunde KUN, Toernooiveld 1, 6525 ED Nijmegen. - Archimedes, Drukkerij ten Brink Meppel B.V., Postbus 1064, 7940 K.B. Meppel. -NVOX., Tijdschrift voor Natuurwetenschappen op school, Westerse Drift 77, 9752 LC Haren. -VeLeWe, Tijdschrift van de Vereniging van Leraars in de Wetenschappen, Mollenveld-wijk, 30, 3271 Zichem. TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 81 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 7.5 Interne tsites Bij het zoeken naar contextrijke en technische toepassingen kan de leraar het Internet raadplegen. Daarnaast hebben een aantal didactische centra hun eigen website, waar interessante links, data van bijscholingen, nuttige adressen ... te vinden zijn. TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 82 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 8 8.1 LIJST VAN DE GEMEENSCHAPPELIJKE EINDTERMEN VOOR WETENSCHAPPEN Onderzoekend lere n Met betrekking tot een concreet natuurwetenschappelijk of toegepast natuurwetenschappelijk probleem, vraagstelling of fenomeen, kunnen de leerlingen 1 relevante parameters of gegevens aangeven en hierover doelgericht informatie opzoeken. 2 een eigen hypothese (bewering, verwachting) formuleren en aangeven waarop deze steunt. 3 omstandigheden die een waargenomen effect kunnen beVnvloeden inschatten. 4 resultaten van experimenten en waarnemingen afwegen tegenover de verwachte resultaten, rekening houdende met omstandigheden die de resultaten kunnen beVnvloeden. 5 experimenten of waarnemingen in klassituaties met situaties uit de leefwereld verbinden. 6 doelgericht, vanuit een hypothese of verwachting, waarnemen. 7 alleen of in groep waarnemings- en andere gegevens mondeling of schriftelijk verwoorden. 8 alleen of in groep, een opdracht uitvoeren en er verslag van uitbrengen. 9 informatie op elektronische dragers raadplegen en verwerken. 10 een fysisch, chemisch of biologisch verschijnsel of proces met behulp van een model voorstellen en uitleggen. 11 in het kader van een experiment een meettoestel aflezen. 12 samenhangen in schema=s of andere ordeningsmiddelen weergeven. 8.2 Wetenschap en samenleving De leerlingen kunnen 13 voorbeelden geven van mijlpalen in de historische en conceptuele ontwikkeling van de natuurwetenschappen en ze in een tijdskader plaatsen. 14 de wisselwerking tussen de natuurwetenschappen, de technologische ontwikkeling en de leefomstandigheden van de mens met een voorbeeld illustreren. 15 een voorbeeld geven van nadelige (neven)effecten van natuurwetenschappelijke toepassingen. TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 83 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 16 met een voorbeeld sociale en ecologische gevolgen van natuurwetenschappelijke toepas singen illustreren. 17 met een voorbeeld illustreren dat economische en ecologische belangen de ontwikkeling van de natuurwetenschappen kunnen richten, bevorderen of vertragen. 18 met een voorbeeld verduidelijken dat natuurwetenschappen behoren tot cultuur, namelijk verworven opvattingen die door meerdere personen worden gedeeld en die aan anderen overdraagbaar zijn. 19 met een voorbeeld de ethische dimensie van natuurwetenschappen illustreren en een eigen standpunt daaromtrent argumenteren. 20 het belang van biologie of chemie of fysica in het beroepsleven illustreren. 21 natuurwetenschappelijke kennis veilig en milieubewust toepassen bij dagelijkse activiteiten en observaties. TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 84 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO 8.3 Attit udes De leerlingen *22 zijn gemotiveerd om een eigen mening te verwoorden. *23 houden rekening met de mening van anderen. *24 zijn bereid om resultaten van zelfstandige opdrachten objectief voor te stellen. *25 zijn bereid om samen te werken. *26 onderscheiden feiten van meningen of vermoedens. *27 beoordelen eigen werk en werk van anderen kritisch en objectief. *28 trekken conclusies die ze kunnen verantwoorden. *29 hebben aandacht voor het correcte en nauwkeurige gebruik van wetenschappelijke terminologie, symbolen, eenheden en data. *30 zijn ingesteld op het veilig en milieubewust uitvoeren van een experiment. *31 houden zich aan de instructies en voorschriften bij het uitvoeren van opdrachten. *32 hebben aandacht voor de eigen gezondheid en die van de anderen TV Toegepaste fysica - Laboratorium D/2001/0279/019 85 Techniek-wetenschappen 2de graad TSO
