Van A tot Z Modelling Nieuwe Scheikunde

SLO is het nationaal expertisecentrum voor leerplanontwikkeling. Al 30 jaar geven wij inhoud aan leren en
innovatie in de driehoek tussen overheid, wetenschap
en onderwijspraktijk. Onze expertise bevindt zich op het
terrein van doelen, inhouden en organisatie van leren.
Zowel in Nederland als daarbuiten.
Door die jarenlange expertise weten wij wat er speelt
en zijn wij als geen ander in staat trends, ontwikkelingen
en maatschappelijke vraagstukken te duiden en in een
breder onderwijskader te plaatsen. Dat doen we op een
open, innovatieve en professionele wijze samen met
beleidsmakers, scholen, universiteiten en
vertegenwoordigers uit het bedrijfsleven.
SLO
Piet Heinstraat 12
7511 JE Enschede
Postbus 2041
7500 CA Enschede
T 053 484 08 40
F 053 430 76 92
E [email protected]
www.slo.nl
Van A tot Z,
modelling
software voor
Nieuwe Scheikunde
SLO • nationaal expertisecentrum leerplanontwikkeling
Van A tot Z, modelling
software voor Nieuwe
Scheikunde
Heleen Driessen
Joop van Mechelen
Maart 2009
Verantwoording
© 2009 Stichting leerplanontwikkeling (SLO), Enschede
Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd,
opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige
vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of
enige andere manier zonder voorafgaande toestemming van de uitgever.
Auteurs: Joop van Mechelen en Heleen Driessen
Redactie: Heleen Driessen
Eindredactie: Heleen Driessen
In samenwerking met: Stuurgroep Nieuwe Scheikunde
In opdracht: Stuurgroep Nieuwe Scheikunde
Informatie
SLO, tweede fase
Postbus 2041, 7500 CA Enschede
Telefoon (053) 4840 661
Internet: www.slo.nl
E-mail: [email protected]
AN: 3.3197.179
Inhoud
Voorwoord
5
Inleiding
7
1.
Examenprogramma Nieuwe Scheikunde
2.
Modelling in het examenprogramma Nieuwe Scheikunde
15
3.
Functies van modelling software
19
4.
Van A tot Z, modelling software
23
Bijlagen
Bijlage 1 Internetopdrachten DHMO
Bijlage 2 Spartan STudent
Bijlage 3 Overzicht Modelling Software
9
59
61
63
64
Voorwoord
Deze module van het docentenhandboek Nieuwe Scheikunde is ontwikkeld door SLO
in het kader van een veldaanvraag van de Stuurgroep Nieuwe Scheikunde.
Uiteraard is er veel meer software voor scheikunde in het voortgezet onderwijs
beschikbaar. Deze module omvat hiervan een eerste selectie. De beschreven software
varieert van websites met vakkennis, simulaties van de scheikundeproeven tot
animaties van chemische processen en chemisch onderzoek. Een belangrijk punt is
dat veel software rechtstreeks op de computer of het digibord kan worden gebruikt.
De auteurs van deze module worden graag attent gemaakt op andere bruikbare
software, liefst als er in de klas al ervaring mee is opgedaan. Ze zijn voornemens om
deze module uit te breiden met een derde deel.
We wensen u en uw leerlingen veel inspiratie door het gebruik van modelling software
in de scheikundelessen.
⏐5
Inleiding
In deze module van het docentenhandboek Nieuwe Scheikunde geven we een
handreiking voor het gebruik van modelling software in het scheikundeonderwijs in
havo en vwo. We gaan daarbij uit van de werkversie van het experimentele
examenprogramma Nieuwe Scheikunde. Deze aansluiting is in de tabellen 3 en 4 op
pagina 8 en 9 via letters weergegeven.
Zie voor een toelichting op de subdomeinen voor het schoolexamen de Werkversie
Handreiking Nieuwe Scheikunde. Het is goed om ook kennis te nemen van de
Werkversie Syllabus Nieuwe Scheikunde met de eindtermen voor het centraal examen
Nieuwe Scheikunde en mogelijkheden voor aansluiting op moleculaire modelling.
Een groot gedeelte van de beschreven software sluit ook aan op het
examenprogramma scheikunde vanaf 2007. Zie voor een toelichting op de
subdomeinen voor het schoolexamen de Handreiking examenprogramma scheikunde
2007.
Modelling software kan op verschillende manieren worden toegepast:
•
software ter ondersteuning van het leren van de leerlingen, al of niet in
groepsverband, bij het zelfstandig verwerven en verwerken van de leerstof o.a.
door het maken van opdrachten;
•
software ter ondersteuning van de docent bij de lessen o.a. door animaties en
simulaties;
•
software ter ondersteuning van het doen van onderzoek.
Modelling software, die geschikt is voor het voortgezet onderwijs, moet aan de
volgende algemene eisen voldoen:
1. aansluiten bij het kennisniveau van de doelgroepen: leerlingen en docenten;
2. passen binnen het beoogde leerdoel;
3. eenvoudig toe te passen zijn op school door leerlingen en docenten;
4. kosten van aanschaf en onderhoud staan in verhouding tot de
gebruiksmogelijkheden;
5. thuis én op school beschikbaar zijn, dus zowel ‘stand-alone’ als in een netwerk te
gebruiken.
Deze eisen leveren daarna de volgende criteria op voor het selecteren van modelling
software in deze handreiking:
1. duidelijkheid en gebruiksgemak van de software voor leerlingen en docenten;
2. bijgevoegde lesbrieven of door scholen ontwikkelde projecten als illustratie en
inspiratie voor de koppeling van het gebruik van deze software aan de
vakinhoudelijke leerdoelen;
3. omdat op scholen in Nederland veelal is gekozen voor Windows als
besturingssysteem moet de software op dit platform te gebruiken zijn. Tevens
moet het bruikbaar zijn met Linux of Mac OS als besturingssysteem, waar andere
scholen mee werken;
4. duidelijk aangegeven (computertechnische) eisen voor het gebruik van de
software, zowel voor netwerkgebruik als voor gebruik buiten school;
⏐7
5.
6.
gratis of vrij te gebruiken software, eventueel shareware (vrij te gebruiken software
waarbij een bijdrage is vereist voor volledig gebruik) of software met een
acceptabele aanschafprijs (zo mogelijk beneden de € 500);
weinig afwijkende vakconventies als gevolg van het gebruik van Engels als
voertaal en Engelse vakconventies voor de vakinhoudelijke beschrijvingen,
bijvoorbeeld het gebruik van formules als NaCl(aq).
De beschrijving van de software bevat:
1. een weergave van het openingsscherm of een schermweergave van een
onderdeel van het programma;
2. informatie over de onderdelen van het programma of website;
3. een aanduiding van de leerjaren waarvoor de software geschikt is;
4. het webadres voor downloaden of aanschaf;
5. informatie over freeware, shareware en een aanduiding van de kosten.
⏐8
1. Examenprogramma Nieuwe
Scheikunde
De domeinen
Het examenprogramma voor havo en vwo omvat zeven domeinen, die elk zijn
onderverdeeld in een aantal subdomeinen.
Domein
Havo
Vwo
A
B
Vaardigheden
Onderzoeksmethoden en
-technieken
Structuren en reacties
Synthesen
Chemie van het leven
Materialen
Duurzame ontwikkeling
Vaardigheden
Analysemethoden en -technieken
C
D
E
F
G
Structuren en reacties
Synthesen
Chemie van het leven
Materiaalinnovatie
Duurzame ontwikkeling
Domein A Vaardigheden geeft een beschrijving van de vaardigheden die kunnen
worden gezien als kenmerken van kwalitatief goed vakonderwijs, waarvan de inhoud in
de overige domeinen is aangegeven.
Het subdomein Algemene vaardigheden beschrijft vaardigheden die leerlingen in alle
vakken in de tweede fase verder ontwikkelen zoals informatievaardigheden, algemene
communicatievaardigheden, reflectievaardigheden en oriëntatie op vervolgstudie en
beroep. Afstemming van deze vaardigheden dient met name over alle vakken breed
plaats te vinden in het programma voor het schoolexamen. Waar van toepassing
maken deze vaardigheden ook deel uit van het centraal examen en kunnen onderdeel
zijn van toetsen.
Het subdomein Natuurwetenschappelijke, technische en wiskundige vaardigheden
omvat vaardigheden die gemeenschappelijk zijn voor de profielvakken biologie,
natuurkunde, scheikunde, wiskunde en NLT. Dat geldt voor o.a. onderzoeks- en
ontwerpvaardigheden, modelvorming, reken- en wiskundige vaardigheden. Hiertoe
behoren ook vaardigheden gericht op kennisvorming, toepassing van kennis en
reflectie op de invloed van natuurwetenschap en techniek. Afstemming van deze
vaardigheden dient met name profielbreed plaats te vinden in het programma voor het
schoolexamen. Dit subdomein maakt deel uit van het centraal examen m.u.v. die
onderdelen die zich niet lenen voor centrale examinering en de voormalige ANWsubdomeinen die in het examenexperiment zijn uitgesloten van het centraal examen.
Het subdomein Vakspecifieke vaardigheden geeft een vakspecifieke uitwerking van de
chemische vakvaardigheden die leerlingen gedurende hun gehele havo of vwo
loopbaan ontwikkelen. Daartoe behoren de vaktaal en vaardigheden gericht op risico
inventarisatie en veilig omgaan met stoffen o.a. bij practicum. Afstemming van deze
vaardigheden dient sectiebreed plaats te vinden, in het bijzonder met betrekking tot de
aansluiting tussen onder- en bovenbouw. Dit subdomein maakt deel uit van het
centraal examen m.u.v. die onderdelen die zich niet lenen voor centrale examinering.
Domein B Onderzoeksmethoden- en technieken (vwo: Analysemethoden- en
technieken) geeft een uitwerking van chemische vakmethoden en -technieken voor
⏐9
toepassing en ontwikkeling van chemiekennis. Leerlingen doen in eigen experimenteel
onderzoek ervaring op met standaardbepalingen o.a. voor kwalitatief en/of kwantitatief
onderzoek van stoffen en vergelijken deze met methoden en technieken in de
beroepspraktijk. Ook toepassing van computermodellen maakt daar deel van uit.
Het subdomein Data verzamelen en verwerken (vwo: Onderzoek) gaat in op het
voorbereiden van experimenteel onderzoek en het verwerken en interpreteren van
verkregen onderzoeksgegevens en maakt deel uit van het programma voor het
centraal examen.
Domein C Structuren en reacties is een uitwerking van de twee centrale concepten van
de chemie. Dit domein beschrijft de vakkennis en vakinzichten die de basis vormen
voor de maatschappelijke en wetenschappelijke toepassingen en eigen experimentele
activiteiten in het schoolprogramma.
Het subdomein Microstructuren is een uitwerking van het primaire centrale concept dat
materie is opgebouwd uit moleculen of andere deeltjes zoals atomen of ionen.
Het subdomein Relatie structuur en eigenschappen is een uitwerking van het
secundaire centrale concept, het micro-macro concept dat verband legt tussen de
moleculaire en de macroscopische eigenschappen van stoffen en materialen.
Het subdomein Bindingen vormen en verbreken (vwo: Bindingen) gaat in op de
verschillende typen binding die worden gevormd of verbroken bij chemische
processen.
Het subdomein Typen reacties omvat een aantal kenmerkende typen reacties en de
weergave daarvan in vaktaal.
Het subdomein Reactiesnelheid en evenwichten gaat verder in op snelheid waarmee
chemische reacties plaatsvinden en het beïnvloeden van chemische evenwichten.
In Domein D Synthesen ligt de nadruk op de industriële productie van stoffen. In dit
perspectief beschrijft domein D een verdere (toepassing en) uitwerking van domein B
en C.
Het subdomein Scheidings- en zuiveringsmethoden (vwo: Scheidings- en
zuiveringstechnologie) gaat in op het verband tussen de eigenschappen en structuren
van stoffen en het aanwenden van scheidings- en zuiveringstechnologie.
Het subdomein Industriële processen (vwo: Procestechnologie) beschrijft het opstellen
en interpreteren van processchema’s.
In het subdomein Rendement (vwo: Processen optimaliseren) gaat het om
rendementsberekeningen en het beargumenteerd beïnvloeden van het rendement van
industriële processen.
Domein E Chemie van het leven beschrijft de toepassing van chemische methoden en
technieken gericht op monitoring van de lucht-, bodem- en waterkwaliteit,
risicopreventie en industriële productie m.b.v. biotechnologie. Dit domein vormt een
verdere toepassing en uitwerking van domein B en C.
In subdomein Stoffen in het lichaam (vwo: Chemische processen in het lichaam) ligt de
nadruk op stofwisselingsprocessen en het transport van stoffen in levende
organismen. Bij havo wordt dit beperkt tot het menselijke lichaam.
Domein F Materialen (vwo: Materiaalinnovatie) gaat in op de strategieën voor het
toepassen en ontwikkelen van (innovatieve) materialen. Daarbij houdt de uitwerking
steeds verband met domein C.
Het subdomein Moleculaire basis van materialen (vwo: Moleculaire basis van
innovatieve materialen) gaat over het verklaren van kenmerken en functies van
materialen met kennis op microniveau.
⏐ 10
Domein G Duurzame ontwikkeling geeft een uitwerking van de beschrijving en
beïnvloeding van chemische processen in het perspectief van duurzame ontwikkeling.
Dit domein sluit aan bij de domeinen C en D.
Het subdomein Energieproductie uit koolstofhoudende bronnen (vwo Innovatieve
energieproductie uit koolstofhoudende bronnen) vormt een uitwerking van de productie
en neveneffecten van energie uit koolstofhoudende bronnen.
In het subdomein Koolstofvrije energiebronnen (vwo Energie uit koolstofvrije bronnen)
komen energieproductie door middel van chemische processen uit koolstofvrije
energiebronnen aan bod en de daarbij optredende neveneffecten.
Voor meer gedetailleerde informatie zie:
www.nieuwescheikunde.nl voor de volledige werkversie van het
•
examenprogramma nieuwe scheikunde;
www.cevo.nl voor de werkversie syllabus nieuwe scheikunde;
•
www.slo.nl voor de werkversie handreiking schoolexamen nieuwe scheikunde.
•
Verdeling centraal examen en schoolexamen
Vanaf 2007 is ca. 60% van de studielast voor het vakinhoudelijke programma
aangewezen voor het centraal examen. Deze verdeling geldt ook voor het
experimenteel examen Nieuwe Scheikunde.
Het overige deel wordt in ieder geval in het schoolexamen geëxamineerd. Scholen
mogen zelf beslissen of ze in het schoolexamen ook domeinen voor het centraal
examen examineren. Examinering van domein A vindt plaats in het centraal examen
én in het schoolexamen, steeds in combinatie met de vakinhoudelijke subdomeinen.
⏐ 11
Tabel 1 Verdeling programma havo over CE en SE
Overzicht examenprogramma havo
CE
SE
Mag in
SE
X
X
X
X
X
X
X
X
X
A Vaardigheden
A1 Algemene vaardigheden
A2 Natuurwetenschappelijke, technische en
wiskundige vaardigheden
A3 Vakspecifieke vaardigheden
B Onderzoeksmethoden en -technieken
B1 Stoffen aantonen
B2 Standaardbepalingen
B3 Standaard methoden en –technieken
B4 Digitale modellen
B5 Data verzamelen en verwerken
C Structuren en reacties
C1 Reactiesnelheid bepalen
C2 Microstructuren
C3 Relatie microstructuur en eigenschappen
C4 Bindingen vormen en verbreken
C5 Typen reacties
C6 Reactiesnelheid en evenwichten
D Synthesen
D1 Grootschalige productie van stoffen
D2 Stoffen scheiden en zuiveren
D3 Synthese volgens voorschrift
D4 Scheidings- en zuiveringsmethoden
D5 Industriële processen
D6 Rendement
E Chemie van het leven
E1 Monitoringsonderzoek
E2 Preventie
E3 Industriële productie van stoffen
E4 Stoffen in het lichaam
F Materialen
F1 Materiaalanalyse
F2 Innovatie van materialen
F3 Spin off
F4 Moleculaire basis van materialen
G Duurzame ontwikkeling
G1 Duurzaam produceren
G2 Ketenanalyse
G3 Energieproductie uit koolstofhoudende bronnen
G4 Koolstofvrije energiebronnen
⏐ 12
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Tabel 2 Verdeling programma vwo over CE en SE
Overzicht examenprogramma vwo
CE
SE
Mag
in SE
X
X
X
X
X
X
X
X
X
A Vaardigheden
A1 Algemene vaardigheden
A2 Natuurwetenschappelijke, technische en wiskundige
vaardigheden
A3 Vakspecifieke vaardigheden
B Analysemethoden en -technieken
B1 Kwalitatieve analyse
B2 Kwantitatieve analyse
B3 Analysemethoden en -technieken in ontwikkeling
B4 Molecular modelling
B5 Onderzoek
C Structuren en reacties
C1 Reactiesnelheid onderzoeken
C2 Structuuronderzoek
C3 Microstructuren
C4 Relatie structuren en eigenschappen
C5 Bindingen
C6 Typen reacties
C7 Reactiesnelheid en evenwichten
D Synthesen
D1 Industriële chemische processen
D2 Stoffen scheiden en zuiveren
D3 Synthese op laboratoriumschaal
D4 Scheidings- en zuiveringstechnologie
D5 Procestechnologie
D6 Processen optimaliseren
E Chemie van het leven
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
E1 Kwaliteitscontrole
E2 Risicoanalyse
X
X
E3 Biotechnologie
E4 Chemische processen in het lichaam
F Materiaalinnovatie
X
F1 Materiaalanalyse
F2 Ontwerpstrategie
F3 Industriële spin off
F4 Moleculaire basis van innovatieve materialen
G Duurzame ontwikkeling
G1 Duurzaamheidsanalyse
G2 Integraal ketenbeheer
G3 Duurzaam ondernemen
G4 Innovatieve energieproductie uit koolstofhoudende
bronnen
G5 Energie uit koolstofvrije bronnen
⏐ 13
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
2. Modelling in het
examenprogramma Nieuwe
Scheikunde
In de tabellen 3 en 4 hierna is per subdomein via een letter weergegeven welke
programma’s uit de beschreven software aansluiten bij het genoemde subdomein. De
letter bevat in de webversie van de handreiking een link naar de website van het
programma.
Zie voor de beschrijving van het programma de tekst bij de genoemde letter in de
hoofdstukken 3 en 4.
Tabel 3 Modelling software bij examenprogramma Nieuwe Scheikunde havo
Nieuwe Scheikunde Havo
A 1 Algemene Vaardigheden
c.e. s.e.
A 1.1 Informatievaardigheden
A 1.2 Communiceren
A 1.3 Reflecteren op leren
A1.4 Studie en beroep
A2 Natuurwetenschappelijke,
technische en wiskundige vaardigheden
X
X
X
X
X
X
X
X
O
A 2.1 Onderzoeken
X
X
E, F, G, N, Y
A 2.2 Ontwerpen
A 2.3 Modelvorming
A 2.4 Redeneren
A 2.5 Waarderen en oordelen
X
X
X
X
X
X
X
X
A, M, P, R, S, V, W, X
D
O
A 2.6 Rekenkundige en wiskundige
vaardigheden
A 2.7 Kennisvorming
A 2.8.Toepassing van kennis
A 2.9 De invloed van natuurwetenschap en
techniek
A3 Vakspecifieke vaardigheden
X
X
C, I, H, L
X
X
X
X
X
X
O
O
A 3.1 Risico inventarisatie en veilig werken
X
X
N, O
A 3.2 Vaktaal
X
X
B, C , D, F, G, I, J, L, N, S, T,
U, V, W, X, Z
X
X
X
X
E, G, N
C , D, E, F, I, J, H, L, R, T, Z
D, G, I, S, Y
A , I, M, P, U, V, W, X
C , D, E, F, I, J, H, L, R
X
X
X
K
A , I, P, S, T, U, V, W, X, Z
A , I, N, O, P, R
X
A , B, G, L, M, S, T, U, V, W,
B Onderzoeksmethoden en -technieken
B1 Stoffen aantonen
B2 Standaardbepalingen
B3 Standaard methoden en –technieken
B4 Digitale modellen
B5 Data verzamelen en verwerken
C Structuren en reacties
C1 Reactiesnelheid bepalen
C2 Microstructuren
C3 Relatie microstructuur en
eigenschappen
C4 Bindingen vormen en verbreken
⏐ 15
X
Nieuwe Scheikunde Havo
c.e. s.e.
C5 Typen reacties
C6 Reactiesnelheid en evenwichten
D Synthesen
X
X
X, Z
A, F, G, I, N, T, U
D, F, I, K, L, R, Z
X
X
X
G, R, S, U
E, N, Y
G, N, S, T
E, N, Y
E1 Monitoringsonderzoek
X
C, D, E, F, G, H, I, L, S, T, U,
Y, Z
E2 Preventie
E3 Industriële productie van stoffen
E4 Stoffen in het lichaam
F Materialen
X
X
D1 Grootschalige productie van stoffen
D2 Stoffen scheiden en zuiveren
D3 Synthese volgens voorschrift
D4 Scheidings- en zuiveringsmethoden
X
E Chemie van het leven
F1 Materiaalanalyse
F2 Innovatie van materialen
F3 Spin off
F4 Moleculaire basis van materialen
X
A, R, S, U, X
A , I, P, S, T, U, V, W, X, Z
X
X
X
X
B, C, D, E, F, I, L, R, T, U, V,
W, X, Z
G Duurzame ontwikkeling
G1 Duurzaam produceren
G2 Ketenanalyse
G3 Energieproductie uit koolstofhoudende
bronnen
G4 Koolstofvrije energiebronnen
X
X
X
X
B, C, D, E, F, I, L, R, T, V
Tabel 4 Modelling software bij examenprogramma Nieuwe Scheikunde vwo
Nieuwe Scheikunde vwo
c.e. s.e.
A 1 Algemene Vaardigheden
A 1.1 Informatievaardigheden
A 1.2 Communiceren
A 1.3 Reflecteren op leren
A1.4 Studie en beroep
A2 Natuurwetenschappelijke, technische
en wiskundige vaardigheden
X
X
X
X
X
X
X
X
O
A 2.1 Onderzoeken
X
X
E, F, G, N, Q, Y
A 2.2 Ontwerpen
A 2.3 Modelvorming
A 2.4 Redeneren
A 2.5 Waarderen en oordelen
X
X
X
X
X
X
X
X
A 2.6 Rekenkundige en wiskundige
vaardigheden
A 2.7 Kennisvorming
A 2.8.Toepassing van kennis
A 2.9 De invloed van natuurwetenschap en
techniek
X
X
C, D, H, I
X
X
X
X
X
X
O
O
⏐ 16
A , M, P, R, S, U, V, W, X
O
Nieuwe Scheikunde vwo
c.e. s.e.
A3 Vakspecifieke vaardigheden
A 3.1 Risico inventarisatie en veilig werken
A 3.2 Vaktaal
X
X
X
X
N, O
B, C, D, F, G, I, J, L, N, S, T,
U, V, W, X, Z
B1 Kwalitatieve analyse
B2 Kwantitatieve analyse
X
X
B3 Analysemethoden en –technieken in
ontwikkeling
B4 Molecular modelling
B5 Onderzoek
C Structuren en reacties
X
E, G, N, Q, Y
C, D, E, F, H, I, J, L, Q, R, T,
Z
G, I, Q, R, S, Y
B Analysemethoden en -technieken
C1 Reactiesnelheid onderzoeken
C2 Structuuronderzoek
C3 Microstructuren
C4 Relatie structuren en eigenschappen
C5 Bindingen
C6 Typen reacties
C7 Reactiesnelheid en evenwichten
D Synthesen
D1 Industriële chemische processen
D2 Stoffen scheiden en zuiveren
D3 Synthese op laboratoriumschaal
D4 Scheidings- en zuiveringstechnologie
D5 Procestechnologie
D6 Processen optimaliseren
E Chemie van het leven
X
A, I, M, P, S, U, V, W, X
C, D, F, H, I, L, R, Y
X
K
V, Y
A, I, P, S, T, U, V, W, X, Z
A, I, N, O,
A, B, G, M, S, T, U, V, W, X
A, F, G, I, N, T, U
D, F, I, K, L, R, Z
X
X
X
X
G, R, S, U
E, N
G, S, T
E, N
X
X
G, K, Y
X
X
X
X
X
X
E1 Kwaliteitscontrole
X
E2 Risicoanalyse
E3 Biotechnologie
E4 Chemische processen in het lichaam
F Materialen
X
X
X
F1 Materiaalanalyse
X
F2 Ontwerpstrategie
F3 Industriële spin off
F4 Moleculaire basis van innovatieve
materialen
G Duurzame ontwikkeling
X
X
G1 Duurzaamheidsanalyse
G2 Integraal ketenbeheer
G3 Duurzaam ondernemen
G4 Innovatieve energieproductie uit
koolstofhoudende bronnen
G4 Energie uit koolstofvrije bronnen
X
C, D, E, F, G, H, I, L, T, U,
Y, Z
A, R, S
A, P, S, T, U, V, W, X
V
B, C, D, E, F, I, L, R, T, U, V,
W, X, Z
X
X
X
X
X
B, C, D, E, F, I, L, R, T, V
In bijlage 3 is een uitgebreid overzicht van de beschreven software opgenomen. Die
gegevens zijn vanzelfsprekend alleen correct op het moment van de productie van
deze module (2008) en kunnen daarna veranderd zijn.
⏐ 17
Voor een deel van de software is gebruik van Java, Shockwave of Flash noodzakelijk.
Deze hulpprogramma’s zijn te downloaden van http://www.java.com/nl/download/,
http://get.adobe.com/shockwave/ en http://www.adobe.com/nl/products/flashplayer/.
Waar de genoemde software goed gecombineerd kan worden met gebruik van een
SMART-board is dat aangegeven.
⏐ 18
3. Functies van modelling
software
Inleiding
Lesgeven zonder gebruik te maken van computers is niet meer voor te stellen. Elke
docent in het scheikundeonderwijs heeft daar ideeën over, om vervolgens in discussies
te constateren dat de computer veel verschillende functies kan hebben, zowel in het
vakgebied scheikunde als in het scheikundeonderwijs.
In dit hoofdstuk gaan we in op enkele belangrijke functies van computerprogramma’s
e
voor de chemieresearch van de 21 eeuw. Na een korte beschouwing over ELOgebruik bespreken we een viertal mogelijkheden voor het gebruik van modelling
software in het scheikundeonderwijs.
Bij Nieuwe Scheikunde gaat het in verschillende subdomeinen over de betekenis van
computers voor de chemie. Modelling software kan daarbij op verschillende manieren
worden toegepast:
1. software ter ondersteuning van het doen van onderzoek;
2. software voor het automatiseren van standaardbepalingen;
3. software ter ondersteuning van de docent bij de lessen o.a. door animaties en
simulaties;
4. software ter ondersteuning van het leren van de leerlingen, al of niet in
groepsverband, bij het zelfstandig verwerven en verwerken van de leerstof.
Computersoftware is een belangrijke aanvulling op het onderwijs, maar kan zelf
uitgevoerde proeven en chemische bepalingen niet vervangen. Passende software kan
leerlingen een eigentijds en uitdagend perspectief op het vakgebied geven en het
beroepsbeeld actualiseren.
Functies van de computer bij het ontwikkelen van nieuwe kennis en
toepassingen
In de huidige chemie is de computer tegenwoordig misschien wel het belangrijkste
gereedschap voor de ontwikkeling van nieuwe kennis en nieuwe toepassingen.
Molecular modelling is een onmisbaar gereedschap voor onderzoek en ontwerp van
nieuwe moleculen Research ‘in silico’, het modelleren van nieuwe moleculen en het
onderzoeken van databases met eigenschappen en synthesegegevens, versnelt een
onderzoekstraject naar nieuwe moleculen met vele jaren. Onderzoeksrobots
vervangen een groot deel van het traditionele natte onderzoek bij de ontwikkeling van
nieuwe materialen en medicijnen. Dit vraagt om een aangepaste onderzoeksstrategie
en levert nieuwe mogelijkheden op voor het versnellen en optimaliseren van een
onderzoekstraject. In de chemieresearch kan er daardoor meer en het kan allemaal
veel sneller.
Om deze reden maken leerlingen bij Nieuwe Scheikunde kennis met moleculaire
modellering als hulpmiddel bij scheikundig onderzoek. Niet alleen in de vorm van een
speciaal subdomein over digitale modellen (subdomein B4 havo) of moleculaire
modelling (subdomein B4 vwo) maar ook gekoppeld aan vakinhoud van alle overige
domeinen. Zie hiervoor de tabellen 3 en 4 in het vorige hoofdstuk.
⏐ 19
Onderwijskundige functies van de computer
Docenten die het leren via een elektronische leeromgeving (ELO) een duidelijke plaats
geven in hun onderwijsprogramma, waarderen de mogelijkheid om leerlingen via de
ELO gevarieerde bronnen aan te reiken. Zowel voor leerlingen die graag meer willen
oefenen met de leerstof als voor leerlingen die meer uitdaging en diepgang in de
leerstof vragen zijn opdrachten op maat mogelijk. Niet alleen leren uit het boek, ook
‘zapleren’ door middel van een route langs een geselecteerd aantal alternatieve
informatiebronnen, helpt leerlingen bij het zich eigen maken van de leerstof, zeker als
het leidt tot groepsdiscussies over het onderwerp. Het is onvoldoende als leerlingen
zich alleen de illustraties en schema’s uit het leerboek eigen maken. Andere schema’s,
foto’s en interactieve visuele representaties geven een dieper inzicht en een breder
begrip van dat onderdeel van de leerstof. Dat neemt niet weg dat het maken van een
eigen schema als samenvatting voor het verankeren van het geleerde als werkvorm
onovertroffen blijft.
Om leerlingen efficiënt toegang te verlenen tot software is een door docenten te vullen
vakruimte op het intranet en een ELO eigenlijk onmisbaar. Het digitale vaklokaal op de
ELO heeft zich een eigen bestaansrecht verworven naast de lessen in het
scheikundelokaal. Het is een uitdaging voor docenten om samen met de leerlingen te
ontdekken wat nuttig en nodig is om leerlingen meer gedifferentieerd te kunnen laten
leren, zodat het vak en het onderwijs blijft boeien.
Animaties van chemische processen
Een beeld zegt meer dan duizend woorden. Een visualisatie van een scheikundig
proces op moleculair niveau brengt leerlingen versneld tot inzichten over het
reactiemechanisme en de reactiestappen. Leerlingen kunnen zien dat de
driedimensionale structuur van moleculen invloed heeft op de reacties die met dat
molecuul al of niet kunnen worden uitgevoerd. Ze kunnen zien dat bepaalde moleculen
qua structuur ‘passen’ en dus kunnen reageren en moleculen met een niet-passende
ruimtelijke structuur niet.
Simulaties van chemische bepalingen
Bepaalde software is speciaal ontwikkeld als simulatie van chemische bepalingen
volgens standaardprocedures, bijvoorbeeld zuur-basetitraties of IR- en massaspectra.
Het programma produceert dan data die vervolgens door de computer bewerkt worden
tot grafieken en een eindconclusie. De bepaling zelf is gereduceerd tot een ‘black box’
met in te stellen knoppen voor de gebruikte stoffen, de concentraties en
reactieomstandigheden. Dergelijke software kan een door leerling, docent of TOA in
het echt uitgevoerde bepaling nooit vervangen. Als voorbereiding of aanvulling op
standaardbepalingen, of als vervanging van bepalingen die binnen schoolverband niet
uitvoerbaar zijn, zijn deze programma’s echter een zeer nuttige aanvulling. Met name
als de nadruk ligt op het verwerken van resultaten van onderzoeksbepalingen.
Bij programma’s als IP Coach wordt de computer als meetinstrument gebruikt bij
chemische bepalingen die tot het onderwijsprogramma behoren. De hoge eisen aan de
interface en de sensoren maken dergelijke programma’s maar beperkt toepasbaar.
Gebruik van zo’n programma illustreert wel hoe in de beroepspraktijk
standaardbepalingen kunnen worden geautomatiseerd. Verschillen tussen handmatige
en geautomatiseerde standaardbepalingen komen in het examenprogramma Nieuwe
Scheikunde bij verschillende subdomeinen aan de orde. Standaardprocedures voor
toegepast onderzoek op grote schaal zijn toenemend geautomatiseerd, zoals titraties,
pH-bepalingen en ander monitoringsonderzoek. De rol van een chemisch analist is
door toepassing van computersoftware verschoven. Heel belangrijk is dat daarover
een juist beroepsbeeld aan leerlingen wordt overgebracht.
⏐ 20
De computer als rekenmachine
De rekencapaciteit van computers maakt het mogelijk om langs rekenkundige weg
voorspellingen te doen over het verloop van reacties en optimale syntheseroutes.
Daarbij worden grote hoeveelheden data uit vele bronnen gebruikt, die met speciale
programma’s worden geselecteerd. Datamining is een nieuw specialisme met eigen
onderzoeksmogelijkheden en - resultaten. Leerlingen maken bij Nieuwe Scheikunde
kennis met deze toepassing van computers.
Experimenten op film
Er gaat niets boven door leerlingen zelf uitgevoerde proeven. Veel docenten geven
daarna opdracht om een verslag te schrijven, bedoeld om leerlingen te laten
reflecteren op het doel en de conclusies van de proef. Vaak wordt leerlingen pas dan
duidelijk dat sommige waarnemingen bij het doen van de proef aan hun aandacht zijn
ontsnapt. Helaas kan de proef meestal niet worden overgedaan. In zulke situaties is
een filmverslag van een proef een nuttige hulp. Ook bij het voorbereiden van een
practicum kunnen leerlingen baat hebben bij het kijken naar een filmverslag, vooral
leerlingen die praktisch minder handig zijn.
Sommige proeven zijn qua apparatuur niet uitvoerbaar binnen een school of te
gevaarlijk. En een demonstratieproef is meestal maar voor een deel van de klas goed
te zien. Bij het leren van de theorie herinneren leerlingen zich vaak niet meer op welke
waarnemingen ze precies moesten letten. Ook dan zijn films van proeven een nuttige
informatiebron voor leerlingen. Deze module geeft daarvoor bruikbare links. Niet alles
staat op YouTube. En de manier waarop in sommige YouTube films met veiligheid
wordt omgegaan, kan gebruik van zo’n film in de klas in de weg staan.
Internet als informatiebron voor wetenschappelijke kennis
Veel wetenschappelijk en populairwetenschappelijk bronnenmateriaal is tegenwoordig
via internet toegankelijk. Daardoor kunnen leerlingen in contact worden gebracht met
primaire bronnen zoals publicaties van onderzoeksgroepen in vaktijdschriften. Zo
maken ze kennis met de manier waarop nieuwe natuurwetenschappelijke kennis en
toepassingen binnen de vakgemeenschap wordt gedeeld. Dergelijke primaire bronnen
zijn er ook in historisch perspectief. Bijvoorbeeld de beroemde publicatie van Watson
and Crick over de helixstructuur van DNA, die in 1953 in Nature (5) verscheen.
Wetenschapsjournalisten maken informatie uit wetenschappelijke bronnen toegankelijk
voor het brede publiek in dagbladen, digitale nieuwsbrieven en
populairwetenschappelijke tijdschriften. Leerlingen krijgen via dergelijke secundaire
bronnen mee wat actueel is in de wetenschappelijke wereld van nu. Dat wil nog niet
zeggen dat ze de informatie uit secundaire bronnen kunnen koppelen aan hun eigen
vakkennis. Meestal zijn gedidactiseerde bronnen met geselecteerde tekstfragmenten
die aansluiten bij het kennisniveau voor het onderwijs beter bruikbaar. Dat bespaart
leerlingen tijd en voorkomt motivatieverlies. Leerlingen zitten niet te wachten op lappen
tekst met informatie, die niet ter zake is. Soms is het bij een opdracht goed om de
nadruk te leggen op het kunnen selecteren van informatie, maar dat is niet voor alle
opdrachten met gebruik van bronnen nodig.
Internet maakt het ook mogelijk om leerlingen te laten werken met gegevens uit
openbare databases, zoals in de wetenschappelijke wereld al langere tijd gebruikelijk
is. Mogelijk kan deze ontwikkeling ook leiden tot een digitale vorm van BINAS in het
voortgezet onderwijs.
⏐ 21
4. Van A tot Z, modelling
software
Dit hoofdstuk bevat een beschrijving van de in tabel 4 opgenomen software, vermeld
onder de letters A t. m. Z.
Tabel 4 Overzicht Modelling Software A tot Z
Naam
Omschrijving
Weblink
A
Moleculen in
Beweging
Onderzoek organische
moleculen
http://wetche.cmbi.ru.nl/vwo/cdrom05/j
mol/index.html
B
Chemistry
Tutorials & Drills
Diverse onderdelen
http://www.chemistrydrills.com/balance.html
C
The Chemware
Suite
Meerdere programma's
op CD Studentenversie
http://users.iconz.co.nz/trout/csuite.ht
m
D
CHEMIX School &
Lab
Meerdere programma's
downloadbaar
http://home.c2i.net/astandne/help_htm
/chemix.htm
E
Model ChemLab
Bevat Periodiek
Systeem en virtueel
laboratorium (ChemLab)
http://modelscience.com/products.html
F
Chemische
animaties
Verschillende animaties
om te downloaden en
gebruiken
http://www.chem.iastate.edu/group/Gr
eenbowe/sections/projectfolder/simDo
wnload/index4.html
G
Virtual
Experiments
http://www.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/
labintro/newdefault.html
H
Chemie-applets-1
I
Chemie op het
Internet
J
Chemiehoekje
Virtuele experimenten
van zout tot SN-2
substitutie
Zuur-Base titraties
virtueel waarbij
verschillende titraties te
zien zijn
Verschillende animaties
om te gebruiken tijdens
de les
Oefeningen van zouten
tot titraties
K
Beweging
moleculen
Applets over emissie,
http://chemconnections.org/Java/mole
absorptie, filteren van
cules/index.html
licht. Daarnaast over
beweging van moleculen
en evenwichtsreacties
L
Chemie applets-2
Veel onderwerpen van
de chemie worden
gesimuleerd.
⏐ 23
http://www.chem.uoa.gr/Applets/Apple
tTitration/Appl_Titration2.html
http://users.skynet.be/eddy/index.html
http://users.telenet.be/wiskundehoekje
/chemie.htm
http://employees.oneonta.edu/viningwj
/sims/index.html
Naam
Omschrijving
Weblink
M Spartan
Programma om
moleculen, zouten te
zien en spectra te
berekenen.
http://www.dsm.com/le/nl_NL/onderwij
s/html/jet-net_molecular.htm
N
Experimente.net
Filmpjes van
experimenten
http://www.seilnacht.com/versuche/ind
ex.html
O
DHMO website
Wetenschap over water
http://www.dhmo.org/
P
Argus Lab
Onderzoek organische
moleculen en
drugsmoleculen
http://www.arguslab.com/
Q
Isotope
Distribution
Calculator and
Mass Spec Plotter
Met behulp van formules http://www2.sisweb.com/mstools/isoto
pe.htm
massaspectra maken
R
Newbyte
Chemistry
Software
Zuur-Base titraties
virtueel
http://www.newbyte.com/ab.htm
S
Chemsketch
Organische moleculen
en NMR
http://www.acdlabs.com/products/che
m_dsn_lab/chemsketch/
T
Atoms, Symbols
and Equations
Reacties samenstellen
http://www.chemistryteaching.com/ato
ms.htm
U
Chemdraw
Organische moleculen
tekenen
http://www.cambridgesoft.com/softwar
e/ChemDraw/
V
3DChem.com
Bestudering organische
moleculen
http://www.3dchem.com/
W Webtutorials CMBI Orbitalen van moleculen
http://wetche.cmbi.ru.nl/organic/srm1j/i
ndex.html
X
Symyx Draw
Van organische
databases tot het
tekenen van organische
moleculen via Isis-Draw
http://www.symyx.com/micro/draw31/i
ndex.html
Y
WinTorg
Maken IR, NMR,
massaspectra van
(on)bekende stoffen
http://www.softpedia.com/progDownlo
ad/WinTorg-Download-29982.html
Z
MCH Science
Bundle MDL®
CrossFire
Commander
Van algemene chemie
tot organische chemie
http://www.mchmultimedia.com/store/
product.php?productid=3685&cat=60
&page=1
⏐ 24
A Moleculen in Beweging
Domein: A, B, C, E
De website http://wetche.cmbi.ru.nl/vwo/cdrom05/jmol/index.html biedt de mogelijkheid
tot het visualiseren van de structuur van koolstofverbindingen. Zowel de vibraties tussen
de atomen als andere bewegingen binnen de moleculen worden getoond.
De website Moleculen in Beweging bestaat uit de volgende onderdelen:
•
een inleidende pagina over structuurformules;
•
biochemie met een aantal 3D modellen van (macro) moleculen;
molecuulmodellen met een verzameling van ruim 400 molecuulmodellen (3D•
coördinaten) die ook naar zelfgemaakte webpagina’s kunnen worden overgezet.
Veel koolstofverbindingen, maar ook andere molecuulmodellen;
moleculaire orbitalen (voor gevorderden o.a. profielwerkstuk vwo) met ruimtelijke
•
modellen van de elektron-orbitalen van enkele kleine moleculen. Na het selecteren
van een niveau in een energiediagram volgen de bijbehorende orbitalen;
polymeerchemie met een beschrijving van eenvoudige polymerisatie-reacties,
•
geïllustreerd met 3D structuren en animaties. Zowel additiepolymerisatie als
condensatiepolymerisatie, ook bij biopolymeren;
spectroscopiePlus met een uitleg van IR-absorptie en massa-spectrometrie
•
uitgelegd aan de hand van ruimtelijke modellen. Zo wordt aan de hand van
bewegende modellen getoond welke vibraties van belang zijn voor de IRspectrometrie. Het NMR-gedeelte laat zien welke onderdelen van moleculen via een
NMR spectrum kunnen worden aangetoond;
stereochemie. Met een weergave van de ruimtelijke aspecten van eenvoudige
•
koolstofverbindingen en optische isomerie;
•
extra o.a. het chemische tekenprogramma IsisDraw en een paar
scheikundespelletjes.
De website is geschikt voor bovenbouw havo (eenvoudige onderdelen) en vwo. Zie de
tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
De website is via internet algemeen toegankelijk en gratis te gebruiken. Wel moet er op
de computer Java geïnstalleerd zijn. Het is niet nodig om als gebruiker in te loggen of
een abonnement te nemen.
⏐ 25
B
Chemistry Tutorials & Drills
Domein: A, C, F, G
Via de website Chemistry Tutorials & Drills kunnen leerlingen bij het onderdeel
‘Balancing Chemical Equations’ oefenen met het kloppend maken van meer dan 1250
reactievergelijkingen. Zie de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het
examenprogramma.
Leerlingen kunnen kiezen voor eenvoudige of meer gecompliceerde opdrachten.
•
Het niveau Easy is geschikt voorleerjaar 3 en 4 havo en vwo.
•
Het niveau A-level AS is geschikt voor 5 havo en 5 vwo.
•
Leerlingen van 6 vwo kunnen aan de slag met A-level A2 en Intermediate
opdrachten.
•
De Expert-opdrachten zijn geschikt als breinkrakers voor vwo.
Bij een aantal opgaven worden structuurformules van koolstofverbindingen gegeven op
een andere wijze dan voor het centraal examen is toegestaan. Het is aan te bevelen
om leerlingen in het programma voor het schoolexamen met deze wereldwijd algemeen
gebruikelijke schrijfwijze van structuurformules te laten kennismaken.
De overige onderdelen van de website gaan in op de naamgeving van functionele
groepen en koolstofverbindingen volgens IUPAC in het Engels. Zeker bruikbaar voor
scholen met tweetalig scheikundeonderwijs en het IB programma, minder geschikt voor
scheikunde in het Nederlands.
De website is vrij toegankelijk, het is niet nodig om in te loggen of een abonnement te
nemen.
⏐ 26
⏐ 27
C
The Chemware Suite
Domein: A, B, C, E, F, G
The Chemware Suite
6 Great Windows Chemistry programs on CD-ROM
Interactive Software for use at home or in the classroom
Used in High Schools, Colleges and Univerities Worldwide
Chemical Formula Tutor
Electrochemical Cells Pro
Volumetric Analysis
Organic Chemistry Pro
pH & Titration Curves
Element Gorilla Plus
Buy All 6 Chemware Suite programs on CD-ROM
From . . .
Chemware
SciStore
CCV Software
or Download the Student Version
Student Prices for the CD available, Low Upgrade Prices, and
Special Site Licence Prices for educational institutions
on any or all of the programs more info...
Ask for a quote on all 6 programs
De Chemware Suite bevat een aantal programma’s voor het inoefenen van formules,
titraties enz.
Zie de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
De Chemware Suite bevat de volgende programma's:
•
Chemical Formula Tutor, waarmee leerlingen de formules van stoffen, met name
zouten, kunnen oefenen. Zoals te zien is in de afbeelding wordt de oefening
ondersteund door het weergeven van de ladingsbalans. Bruikbaar in 4/5 havo en
vwo;
•
Electrochemical Cells Pro, waarmee leerlingenbatterijen en elektrische cellen kunnen
bouwen.
•
Volumetric Analysis, waarmee leerlingen (mol-)berekeningen aan titraties kunnen
oefenen. Geschikt voor 5 havo en 5-6 vwo;
•
Organic Chemistry Pro, waarmee leerlingen mogelijke reacties van
koolstofverbindingen kunnen verkennen. Bruikbaar voor 5 havo en 5/6 vwo;
•
pH and Titration curves, dit programma geeft leerlingen inzicht in de pH in combinatie
met titratiegrafieken. Geschikt voor 4/5 havo en 4/6 vwo;
•
Element Gorilla Plus, dit gaat vrij diep in op de perioden en groepen van het periodiek
systeem en is door de Engelse taal minder goed toegankelijk voor Nederlandse
leerlingen.
⏐ 28
De gehele Chemware Suite is voor leerlingen voor $ 60 te downloaden of op CD te
koop. Voor scholen is de prijs $ 200. Sommige onderdelen zijn verkrijgbaar als
shareware of demoversie. Zie http://chemware.co.nz/csuite.htm.
Aanschaf/shareware/demoversie
Chemical Formula Tutor
Electrochemical Cells
Pro,
Volumetric Analysis
Organic Chemistry Pro
pH and Titration curves
Element Gorilla
⏐ 29
http://users.iconz.co.nz/trout/chemftut.htm
http://users.iconz.co.nz/trout/ecellpro.htm#shareware
http://users.iconz.co.nz/trout/va2.htm
http://www.virtualsoftware.com/prodpage.cfm?ProdID=610
http://www.virtualsoftware.com/prodpage.cfm?ProdID=1556
http://users.iconz.co.nz/trout/gorilla.htm
D
CHEMIX School & Lab
Domein: A, B, C, E, F, G
CHEMIX School & Lab is een pakket met nuttige programma’s voor het oefenen van
reactievergelijkingen e.d. Zie de tabellen op bladzijde 15 t/m 17 voor de aansluiting op het
examenprogramma.
Goed bruikbare onderdelen zijn o.a.
•
Molecuulmassa Calculator, handig voor leerlingen van 4-5 havo en 4-6 vwo;
•
Reactievergelijkingen kloppend maken, bruikbaar voor leerjaar 4 en 5;
•
Zwakke Zuren en Basen, passend voor 5-6 vwo;
•
Electrochemie, sluit aan bij leerjaar 5 in havo en leerjaar 5 en 6 in vwo;
•
Spectroscopie, met name geschikt voor 5-6 vwo.
De startpagina van dit programma ziet er uit als bovenstaande illustratie, de link is
http://home.c2i.net/astandne/help_htm/chemix.htm. Op de volgpagina is een
evaluatieversie te downloaden via een exe-bestand of zip-file. Deze is eenmalig te
gebruiken. Via http://home.c2i.net/astandne/ is informatie over het gebruik van de
software beschikbaar.
Het programma draait onder Windows en op een netwerk en kost dan $ 39 voor
4 licenties.
Bij klassikaal gebruik heeft een school snel 28 licenties nodig en kost het programma voor
een school $ 273.
⏐ 30
⏐ 31
E Model ChemLab
Domein: A, B, D, E, F, G
Model ChemLab kan worden gebruikt om standaard laboratorium experimenten op de
computer te simuleren. Zie voor de aansluiting op het examenprogramma de tabellen op
pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
De software bevat de volgende experimenten:
•
afschenken en mengen;
•
verwarmen en hete/koude waterbaden;
•
metingen aan temperatuur, massa en volume;
•
meten van pH, geleiding en spanning;
•
titreren en het opstellen van titratiecurven.
Met de beschikbare tekeningen van chemisch glaswerk kunnen snel opstellingen worden
getekend.
Het programma is geschikt voor havo en vwo, bepaalde onderdelen kunnen al in de
derde klas worden gebruikt.
Via http://modelscience.com/products.html kan een evaluatieversie worden gedownload.
Deze is enige tijd te gebruiken.
De software is geschikt voor Windows en Apple Macinthosh en kost vanaf $ 135.
⏐ 32
F
Chemische animaties
Domein: A, B, C, D, E, F, G
Via de website van Chemical Education Research Group van de universiteit van Iowa is
een groot aantal simulaties en animaties te downloaden. Zie de tabellen op pagina 15 t/m
17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
Via de website is o.a. het volgende beschikbaar:
•
Electrochemie;
2+
•
Redox titraties met keuze uit 3 verschillende titraties (kaliumpermanganaat met Fe ;
2+
•
Kaliumdichromaat met S n en jood met thiosulfaat;
•
Animaties van gaswetten, thermochemie;
•
Animaties van oplossingen, zuur-base evenwichten en algemene evenwichten;
•
Animaties van stoichiometrie;
•
Animaties over kinetiek en voorspellen van producten van reacties.
Onderdelen van de website zijn geschikt voor klas 3 en 4-5 havo en 4-6 vwo. Bij een
aantal animaties is ook een tutorial gevoegd die kan dienen als handvat bij het maken van
een lesbrief over dit onderwerp.
Bij de titraties kan zowel druppelsgewijs als met een hoeveelheid getitreerd worden. Het
programma is een redelijk natuurgetrouwe manier om op de computer te titreren, juist
vanwege de mogelijkheid om druppelsgewijs te titreren. Leerlingen moeten daarbij dus
ook zelf in de gaten houden of de kleur omslaat.
De gang van zaken bij een titratie kan via een beamer of smartboard op deze manier
makkelijk worden uitgelegd. Daarnaast kunnen leerlingen dit thuis zelf nog eens bekijken,
bijvoorbeeld voorafgaand aan een praktische opdracht.
De software is gratis beschikbaar via
http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/simDownload/index
4.html.
De verschillende onderdelen zijn te downloaden vanaf de site en na uitpakken
onmiddellijk te gebruiken in een browser die flash en shockwave ondersteunt.
⏐ 33
⏐ 34
G
Virtual Experiments
Domein: A, B, C, D, E, F, G
Virtual experiments is een site van Oxford University met gratis filmpjes en bijbehorende
interactieve tutorials. Daardoor is deze website niet alleen geschikt om de theorie te
illustreren maar ook voor het op een interactieve manier bestuderen en herhalen van
leerstof. Zie de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het
examenprogramma.
De volgende onderdelen kunnen worden gedownload:
LiveChem. Er moet een keuze gemaakt woorden uit een aantal positieve ionen en de
•
toe te voegen reagentia. Hierna wordt het experiment zichtbaar uitgevoerd en
besproken of via vragen naar een duidelijke conclusie gebracht;
•
Complex ions. Een aantal reacties van complexe ionen en reagentia voor
redoxreacties via mouse-over schermen. Tot slot wordt, via multiple choice, gevraagd
naar het ontstane product;
•
Interactive Organic Mechanisms. Hier kunnen sn1, sn2, e1 en e2 mechanismen
worden bestudeerd. Via een interactief traject wordt de gebruiker toe geleid naar een
eindproduct. Ook worden via een interactief traject reacties in het ontwerpen van de
stappen in organische synthese weergegeven;
•
Named Organic Reactions. Hier wordt van een aantal naar onderzoekers genoemde
organische reacties het reactiemechanisme weergegeven;
•
Organometallic synthesis. Hier zijn filmpjes te zien met synthese-opstellingen die
onder stikstof of vacuum worden uitgevoerd;
•
Nickel(II) Complexes. Hier wordt virtueel een aantal experimenten uitgevoerd met
Nikkel(II) ionen uitgevoerd. Ook hierover worden vragen gesteld om het inzicht te
vergroten;
•
Superconductor preparation. Het maken van een supergeleider op een makkelijke
manier.
•
Symmetry. Anorganische moleculen en hun symmetrie.
Onderdelen van deze site zijn bruikbaar vanaf leerjaar 4 voor havo en vwo. In leerjaar 4 zijn
vooral de filmpjes die neerslagen en kleurveranderingen tijdens zoutreacties laten zien erg
instructief.
⏐ 35
Met behulp van een beamer of een SMART-board kunnen reacties getoond worden die
vroeger op de demonstratietafel werden uitgevoerd en voor de helft van de klas niet of niet
goed te zien waren.
Voor leerjaar 6 en voor leerlingen die in hun profielwerkstuk ingaan op organische synthese
zijn de delen over de organische mechanismen en de organische reacties instructief.
Meer informatie op de website
http://www.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/labintro/newdefault.html
⏐ 36
H
Chemie applets-1
Domein: A, B, E
De website met links naar een aantal instrumentele applets is bruikbaar voor simulaties
van o.a.zuur-base titraties. Zie de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het
examenprogramma.
De applets sluiten aan bij de leerstof van 5 havo en 5-6 vwo.
Het adres van de website is
http://www.chem.uoa.gr/Applets/AppletTitration/Appl_Titration2.html.
⏐ 37
I
Chemie op het Internet
Domein: A, B, C, E, F, G, H
Eddy Marien, een Belgische chemicus, heeft op een eigen website een groot aantal
applets en animaties bijeengebracht. Ze kunnen worden gebruikt om leerstof mee te
illustreren en te oefenen. Hieronder staan maar enkele hiervan vermeld. Zie de tabellen
op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting met de examenprogramma’s.
Voorbeelden van enkele applets zijn o.a.
applet gram en mol. Deze is prima te gebruiken om leerlingen te helpen om in plaats
•
van te rekenen met massa’s, zoals geleerd in de derde klas, te gaan rekenen in mol;
applet limiterend reagens. Leerlingen kunnen met dit applet nagaan welke stoffen in
•
overmaat wanneer geen van beide reagentia in overmaat aanwezig is bij
neerslagreacties, verbrandingen en zuur-basereacties;
applet effectieve botsingen. Hiermee wordt gedemonstreerd dat botsingen met een
•
energie boven de activeringsenergie tot een chemische reactie leiden;
applet titratiecurve. Hiermee kan het verschil tussen een titratie met sterke
•
zuren/basen en zwakke zuren/basen getoond worden. Ook laat het applet, op
aanvraag zien, welk equivalentiepunt de titratie heeft, daarmee kan duidelijk gemaakt
worden dat het equivalentiepunt bij zwakke zuren/basen in de titratie niet bij pH 7 ligt,
zoals veel leerlingen menen te moeten denken;
applet chemisch evenwicht. Dit applet houdt zich bezig met het heterogene evenwicht
•
C(s)+ H2O(g) ↔ CO(g) + H2(g)
In het applet kunnen de temperatuur, het volume, en de hoeveelheden van de
verschillende stoffen verandert worden;
applet geactiveerd complex. Dit illustreert de vorming van een geactiveerd complex als
•
overgangstoestand bij de vorming van waterstofjodide uit waterstof en jood;.
•
applet elektronenconfiguratie Hiermee kan van alle atoomsoorten worden getoond
welke s, p, d, f banen gevuld worden. Een toepassing zou kunnen zijn om aan
leerlingen te tonen dat bijvoorbeeld de halogenen steeds dezelfde banen gevuld
hebben en dat de edelgassen steeds een volledig gevulde p-schil hebben.
Voorbeelden van enkele animaties zijn o.a.
•
het oplossen van natriumchloride in water;
•
het experiment van Rutherford (gesproken commentaar: Engels). Hierin wordt
duidelijk gemaakt hoe Rutherford tot zijn atoommodel kwam;
sterke en zwakke zuren. Met bewegend beeld en een veranderende grafiek wordt
•
geïllustreerd wat het verschil is van een volledig ioniserend sterk zuur en een niet
volledig ioniserend zwak zuur;
⏐ 38
•
•
•
•
•
sterke en zwakke basen. Met bewegend beeld en een veranderende grafiek wordt
geïllustreerd wat het verschil is van een volledig ioniserende sterke base en een niet
volledig ioniserende zwakke base;
buffers. Dit applet legt op een interactieve manier de bufferwerking uit;
galvanisch element. Een animatie van een zink-koper element met toepassing van
een zoutbrug.
chiraliteit. Deze animatie demonstreert de invloed van enantiomeren op
gepolariseerd licht;
ionbinding in vergelijking met covalente binding. Een animatie waarin met Engels
commentaar het verschil tussen beide typen binding wordt uitgelegd.
De animaties zijn bruikbaar vanaf klas 3 in havo en vwo.
Via de website http://users.skynet.be/eddy/index.html zijn de animaties en applets
toegankelijk via de browser. Voor een aantal animaties is Shockwave of Flash nodig.
Onderaan de website wordt nog verwezen naar twee pagina’s met links naar andere
chemie websites.
⏐ 39
J
Chemiehoekje
Domein: A, B
De wiskundewebsite voor leerlingen van het Belgische voortgezet onderwijs van Guy
Gijbels bevat ook een chemiehoekje. Hier kunnen leerlingen online een titratie uitvoeren,
oefenen met namen van atoomsoorten en reactievergelijkingen opstellen. Zie de tabellen
op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
Via de website hebben leerlingen toegang tot:
•
een titratie applet. Keuzemogelijkheden zijn o.a. een sterk zuur met een sterke base
of een sterke base met een sterk zuur. Ook titraties met zwakke zuren met een
sterke base zijn mogelijk. Hierbij is de mogelijkheid aanwezig om een Kz te kiezen die
past bij het gekozen zwakke zuur. Er kan echter niet gekozen worden welk zwak zuur
wordt getitreerd. De applet werkt alleen voor titratie met eenwaardige zuren. Wel
kunnen leerlingen kiezen welke indicator wordt gebruikt;
atoomsoorten. Hier kunnen de leerlingen oefenen met het leren van namen van
•
atoomsoorten en hun symbool en vice versa;
reactievergelijkingen. Er is ook een tweede pagina waarop leerlingen kunnen
•
oefenen met het invullen van de juiste coëfficiënten bij gegeven reactievergelijkingen.
De programma’s zijn vooral geschikt voor het derde leerjaar en klas 4 en 5 havo en vwo.
Het adres van de website is http://users.telenet.be/wiskundehoekje/chemie.htm. Voor de
programma’s is een browser met Java nodig.
⏐ 40
K
Beweging moleculen
Domein: C, D
De website van de universiteit van Berkeley bevat naast enkele applets over het mengen
van kleuren zichtbaar licht een instructief applet over de beweging van moleculen. Zie de
tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
De website bevat o.a. een applet over
de beweging van moleculen. De
temperatuur, massa en het aantal
deeltjes kunnen worden ingesteld. Met
deze applet kun je goed laten zien hoe
bewegingen van moleculen worden
beïnvloed door massa, temperatuur,
aantal deeltjes en de druk.
Het adres van de website is
http://chemconnections.org/Java. Dit
applet is te gebruiken in leerjaar 3.
Voor het applet is een browser met
Java nodig.
⏐ 41
L
Chemie applets-2
Domein: A, B, C, E, F, G
Op de website van William Vining, een medewerker van de universiteit North Dakota, zijn
een groot aantal simulaties geordend weergegeven. Bij de simulaties is een pop-up met
informatie beschikbaar. Helaas staan de titels van de hoofdstukken niet vermeld. Aan te
bevelen is om tot het einde van de pagina door te scrollen.
Zie ook de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
Enkele voorbeelden zijn:
applet van bufferoplossing. Leerlingen kunnen kleine hoeveelheden zuur of base aan
•
een bufferoplossing toevoegen;
•
applet over de zuur-base kenmerken van water. Hierin wordt duidelijk gemaakt dat de
pH van zuiver water afhangt van de temperatuur.
De applets zijn toe te passen vanaf leerjaar 3, afhankelijk van het onderwerp. Een aantal
applets gaat over onderwerpen die niet meer in het scheikundeprogramma voorkomen.
Leerlingen met een scheikundig profielwerkstuk kunnen daar echter wel behoefte aan
hebben.
Voor alle applets is een browser met Java nodig.
⏐ 42
M
Spartan
Domein: A, B, C
Spartan is een programma waarmee organische, anorganische moleculen,
organometalen, polypeptiden en polynucleotiden kunnen worden gebouwd. Daarnaast
kunnen met het programma reacties worden bestudeerd zowel in 2D als 3D. Zie de
tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
In bijlage 1 staan een aantal gegevens over Spartan Student, een gebruikersvriendelijk
open molecular modellingsprogramma ontwikkeld voor gebruik op de middelbare
school en direct afgeleid van de researchversie Spartan ‘06. Door Jet-Net DSM en de
TU Delft is een ingebouwde Nederlandse handleiding ontwikkeld. Hier worden ook
voorbeelden van de mogelijkheden van het programma gegeven.
Het programma is het meest geschikt voor gevorderde leerlingen. Zie voor een
voorbeeld van het gebruik de werkgroep van Arjan van Dreumel en Elly Loontjes op
Woudschoten 2005.
Het adres van de website van het moederbedrijf is: http://www.wavefun.com/
Het programma kost € 50 per leerlingwerkplek en €100 voor een docentenversie. Het
programma is te gebruiken op Windows, Linux en Mac OS. Bij aanschaf wordt ook
toegang verkregen voor de Spartan molecular database (SMD).
⏐ 43
N
Experimente.net
Domein: A, B, C, D
De website voor de Didaktik der Natuurwissenschaften van Thomas Seilnacht bevat
bijzonder veel beeldmateriaal voor de scheikundelessen. Zie de tabellen op pagina 15
t/m 17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
De website bevat o.a.:
•
filmpjes van demonstratieproeven. Ga naar het onderdeel Demonstrationen en
daarna Filme. Uitstekend te gebruiken als op een moment de benodigde
materialen of het praktijklokaal ontbreken;
•
werkbladen met zeer veel praktische chemische vaardigheden. Ga naar het
onderdeel Schülerübungen en daarna naar Grundoperationen;
•
een behoorlijk aantal werkbladen met foto’s en instructies van aantoningsreacties,
zowel organisch als anorganisch. Ga naar het onderdeel Schülerübungen en
daarna naar Analytische Chemie;
•
een groot aantal tekeningen van chemisch glaswerk. Ga naar het onderdeel Labor
en klik daarna op een van de tekeningen, in de volgpagina op Nähere Infos;
•
veel informatie over het verwijderen van stoffen, voorzien van zeer duidelijke
tekeningen. Ga naar het onderdeel Labor en klik op Entsorgung.
De website is bruikbaar vanaf leerjaar 2.
De filmpjes zijn kort en vooral geschikt om
een fenomeen in te leiden zoals
verbranding met zuivere zuurstof van
verschillende stoffen. Leerlingen kunnen
de filmpjes nog eens bekijken bij het leren.
Voor het praktische werk en de
onderzoeksverslagen zijn de werkbladen
met praktische vaardigheden en het
tekengereedschap nuttig.
Het adres van de website is
http://www.seilnacht.com/versuche/index.html. De films zijn te bekijken vanuit een
browser met een mediaplayercapaciteit.
De films zijn ook te bestellen op cd-rom en deze kost dan € 34,80 exclusief
verzendkosten.
⏐ 44
⏐ 45
O
DHMO website
Domein: A, C
De DHMO website heeft de bedoeling om leerlingen bewust te laten worden van de
manier waarop sommige eigenschappen van stoffen in het publieke debat worden
gebruikt om de gevaren van die stof te benadrukken. Over deze website is een lesbrief
geschreven, die is weergegeven in bijlage 1 van deze handreiking.
In de website gaat het over de stof DHMO (dihydroxymonoxide) beter bekend als H2O.
De site wijst op de gevaren van deze stof. De gevaren worden niet overdreven, maar
op een wetenschappelijk overkomende manier gepresenteerd. Bijvoorbeeld “DHMO is
betrokken bij elektrocutie".
Het adres van de website is http://www.dhmo.org/. De website is in een groot aantal
talen vertaald, te
bereiken via de
beginpagina.
De site is geschikt om
leerlingen bewust te
laten worden over de
manier waarop met
behulp van
wetenschappelijke
gegevens een volkomen
verkeerde indruk
gegeven kan worden
van een stof. Alle
pagina’s zijn via internet
te bereiken.
⏐ 46
P
Argus Lab
Domein: A, B, C, E
Argus Lab is een programma voor molecular modeling, graphics, and drug design. Zie
de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
Het programma bevat:
•
de eigenschappen van organische stoffen;
•
kenmerken van verdovende stoffen;
•
kenmerken van medicijnen.
Met dit programma, vooral geschikt voor 5-6 vwo en profielwerkstukken, kunnen
structuren van eiwitten worden gemodelleerd. Ook eigenschappen van eiwitten zoals
dipoolmoment en thermochemische kwaliteiten kunnen worden berekend.
Het adres van de website is http://www.arguslab.com/
Het programma draait onder Windows en is freeware.
⏐ 47
Q
Isotope Distribution Calculator and Mass Spec Plotter
Domein: A, B
Het programma is een via een browser bereikbare massaspectrumplotter. Dit
programma is geschikt voor leerlingen in 6 vwo. Zie de tabellen op pagina 15 t/m 17
voor de aansluiting op het examenprogramma.
Adres van de website http://www2.sisweb.com/mstools/isotope.htm
⏐ 48
R
Newbyte Chemistry Software
Domein: A, B, C, D, E, F, G, H
De website van de Newbyte Educational Software bevat een groot aantal chemische
softwarepakketten.
Beschikbaar zijn o.a. programma’s voor
•
zuur-base titraties;
•
industriële zwavelzuur productie;
•
gas evenwichten;
•
electrochemische cellen;
•
het Haber proces.
Zie de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
In deze programma's kunnen allerlei variabelen ingebracht worden om het proces
goed te kunnen begrijpen.
De software is vooral geschikt voor leerjaar 5 havo en 5 en 6 vwo.
Het adres van de website is http://www.newbyte.com/uk/
De programma’s draaien onder Windows is het besturingssysteem.
De programma’s kosten minimaal $ 79, zelfs voor leerlingen. Van een aantal pakketten
is een 7-daagse evaluatieversie te downloaden.
⏐ 49
S
Chemsketch
Domein: A, B, C, D, E, F
Chemsketch is verkrijgbaar in twee varianten: een freeware versie en een uitgebreide
aan te kopen versie.
Met de freeware versie kunnen moleculaire structuren getekend worden. De aan te
schaffen versie bevat daarnaast een zoekfunctie voor de naam van getekende
structuren in bestanden van Word en dergelijke. Ook kunnen NMR, IR en UV-spectra
van bepaalde verbindingen worden voorspeld.
De freeware versie van Chemsketch is een veelgebruikt tekenpakket voor het tekenen
van moleculaire structuren, vooral van koolstofverbindingen. De software is ook
geschikt voor leerlingen vanaf leerjaar 4 in havo en vwo. De onderdelen over spectra
zijn bruikbaar voor leerlingen in 5 en 6 vwo. Zie de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor
de aansluiting op het examenprogramma.
Voorbeelden van wat met het tekenpakket kan, zijn te zien in op
http://www.acdlabs.com/download/docs/chemsketch_2006.pdf. Hierin zijn plaatjes
opgenomen van een aantal schermen. Via http://www.acdlabs.com/download/movies/
zijn een aantal filmpjes te zien over de toepassing van Chemsketch.
Ga naar http://osbexact.nl/pages/337/ChemSketch_8.0_(download_instructie).html
voor een duidelijke instructie voor het downloaden van Chemsketch. Deze instructie is
geschreven voor leerlingen vanaf leerjaar 4. Een Nederlandstalige tutorial is in twee
delen verschenen op:
http://www2.kncv.nl/scheikundeonderwsectie/files/files_org/Bulletin_4_2006/Tutorial_
Chemsketch_10.pdf en
http://www2.kncv.nl/scheikundeonderwsectie/files/files_org/Bulletin_2_2007/
tut_chemsketch_2.pdf
Chemsketch is te downloaden via http://www.acdlabs.com/download/. De
kosten van de aan te kopen versie zijn ca $ 150 plus verzendkosten.
⏐ 50
T
Atoms, Symbols and Equations
Domein: A, B, C, D, E, F, G
Atoms, Symbols and Equations is een veelgebruikt educatief programma om te
oefenen met:
•
atomen en atoomsymbolen;
•
valenties;
•
ionladingen;
•
reactievergelijkingen;
•
het kloppend maken van reactievergelijkingen;
•
het opstellen van kloppende formules van zouten.
Zie de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
Aan bovenstaand screenshot is te zien dat de reactievergelijking niet alleen wordt
weergegeven in formules maar ook in structuurformules. Dat maakt het programma
zeer geschikt voor de eerste kennismaking met het opstellen van kloppende
reactievergelijkingen in leerjaar 3 havo en vwo. Voor 4 havo en 4 vwo is het onderdeel
over de zoutformules een goede ondersteuning voor leerlingen die daar nog moeite
mee hebben.
De evaluatieversie is te downloaden via
http://www.chemistryteaching.com/atoms.htm#download.
De kosten van het uitgebreide shareware programma zijn $ 68. Het is niet alleen stand
alone maar ook in een netwerk te gebruiken en draait onder Windows.
⏐ 51
U
Chemdraw
Domein: A, B, C, D, E, F
Chemdraw is een tekenprogramma voor het tekenen van structuurformules van
koolstofverbindingen. Naast de structuurformule in 2D biedt het programma:
•
van een koolstofverbinding ook de chemische ruimtelijke structuur in 3D (alleen
onder Windows);
•
de juiste beschrijving van het molecuul op elektronen- en bindingsniveau;
•
een database met gegevens als de naam en eigenschappen van de getekende
koolstofverbinding;
•
stoichiometrische analysegegevens van de getekende verbinding;
•
reactiegegevens van de getekende omzettingen;
•
een gedeelte om de NMR spectra te kunnen voorspellen.
Het programma is vooral geschikt voor gebruik in 4 en 5 havo en 4-6 vwo. Zie de
tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
Een trial versie van ChemDraw is gratis te downloaden via
http://scistore.cambridgesoft.com/software/category.cfm?group=free.
Scholen die een volledige versie aanschaffen krijgen korting op de standaard prijs van
$ 1430.
⏐ 52
V
3DChem.com
Domein: A, B, C, E, F, G
Chemistry, Structures & 3D Molecules @ 3Dchem.com is een gratis website met de
mogelijkheid om van allerlei koolstofverbindingen en anorganische verbindingen de
3D-structuur te bekijken en beoordelen. Naast het molecuul van de maand biedt de
website:
de 3D-structuur in Jmol van een groot aantal moleculen via een A-Z index;
een galerij met een aantal verschillende typen 3D-structuren;
de molecuulstructuur van de 50 meest voorgeschreven medicijnen;
een interactief periodiek systeem, waarin via het element een bibliotheek met 1500 3Dstructuren van anorganische verbindingen is te bekijken.
De website kan worden gebruikt vanaf leerjaar 4 in havo en vwo, zowel bij de
kennisopbouw over de ruimtelijke structuur van verbindingen als als bij praktische
opdrachten en profielwerkstukken. Ook voor leerlingen zal de navigatie binnen de
website weinig problemen opleveren. Zie de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de
aansluiting op het examenprogramma.
Het adres van de website is http://www.3dchem.com/.
⏐ 53
W
Webtutorials CMBI
Domein: A, B, C, E, F
De vrij toegankelijke website van het CMBI van de Radboud Universiteit in Nijmegen
biedt enkele webtutorials die ook geschikt zijn voor havo- en vwo-leerlingen o.a.:
•
de structuren en orbitalen van een aantal eenvoudige moleculen in Jmol
(Nederlandstalig);
•
een aantal biomoleculen (Nederlandstalig);
•
een aantal koolwaterstoffen in Mol4D of Chime (Engelstalig);
•
het cd-rom project Moleculen in Beweging (Nederlandstalig).
De tutorials staan op http://wetche.cmbi.ru.nl/. Zie de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor
de aansluiting op het examenprogramma.
De website is vooral geschikt voor het illustreren van de 3D structuur van
koolwaterstoffen. Ook is de website bruikbaar voor leerlingen in 5 havo en 5-6 vwo bij
praktische opdrachten en profielwerkstukken.
⏐ 54
X
Symyx Draw
Domein: A, B, C, E, F
Symyx Draw is een tekenprogramma om moleculen van koolstofverbindingen te
tekenen. Het programma is gebaseerd op het veelgebruikte programma ISISDRAW.
Het programma biedt de volgende mogelijkheden:
•
via Chime bekijken van 3D-structuren;
•
de naam bij de getekende structuren;
•
structuren bij namen;
•
tekenen en editen van polymeren, mengsels en recepturen;
•
zoekfunctie voor 3D-structuren.
Zie de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het examenprogramma.
Het programma biedt de mogelijkheid om 3D-structuren van koolstofverbindingen te
verkennen.
Leerlingen in 5 havo en 5-6 vwo kunnen het programma gebruiken voor praktische
opdrachten en profielwerkstuk. Het is een Windowsprogramma dat voor leerlingen
freeware is, na registratie op de site.
Een Nederlandstalige handleiding van ISISDRAW is te downloaden vanaf
www.chemistry.science.ru.nl/practicum/HANDLEIDING%20ISIS-DRAW.doc. Het
programma is te downloaden via http://acdlabs.com/download/nameisis.html.
Van SymaxDraw is een 30 dagen evaluatieversie te downloaden, na registratie op
http://www.mdl.com/micro/draw31/index.html. Er is nog geen Nederlandstalige
handleiding beschikbaar.
⏐ 55
Y
WinTorg
Domein: A, B, C, D, E
Het WinTorg programma simuleert de identificatie van organische moleculen door
middel van NMR- en andere spectra. Zie de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de
aansluiting op het examenprogramma.
Het programma kan gebruikt worden voor 5-6 vwo als illustratie van de
spectroscopische analyse en voor praktische opdrachten en profielwerkstukken. Een
onderdeel van het programma is een oefening om leerlingen te leren stoffen te
identificeren aan de hand van spectra.
Het adres van de website is
http://www.chem.utas.edu.au/staff/blackman/shareware/wintorg01.htm.
De software is shareware en draait onder Windows.
Kosten: voor een leerlingeditie $ 20, schooleditie $200. Er is een trialversie te downloaden
via http://www.softpedia.com/progDownload/WinTorg-Download-29982.html.
⏐ 56
Z
MCH Science Bundle MDL® CrossFire Commander
Domein: A, B, C, E, F
MCH Science Bundle MDL® CrossFire Commander is een leerboek op cd-rom met
simulaties, animaties en kleurrijke plaatjes voor 200 uur studietijd. De leerstof wordt
ook voorgelezen. Zie de tabellen op pagina 15 t/m 17 voor de aansluiting op het
examenprogramma.
Er zijn cd-roms beschikbaar voor o.a.:
•
Introductory Chemistry;
•
General Chemistry;
•
Organic Chemistry.
De manier van uitleggen sluit meer aan op universitair niveau. Nuttig voor de leerling
die niet tevreden is met een eenvoudige uitleg maar zich dieper op een bepaald
onderwerp wil storten. Of voor leerlingen die in hun onderzoek of profielwerkstuk
verdieping zoeken. De onderwerpen op de cd-rom gaan veel verder dan het
scheikundeprogramma op vwo.
Meer informatie en een demoversie via
http://www.mchmultimedia.com/store/home.php?cat=1.
Elke CD kost $ 80 plus verzendkosten. Downloaden kan ook, dat kost $70.
⏐ 57
Bijlagen
⏐ 59
Bijlage 1 Internetopdrachten DHMO
Informatie vooraf voor de docent
In de bijgevoegde leerlingentekst worden drie opdrachten beschreven, aangeduid met
resp. A, B of C. Optie A is een specifieke scheikundeopdracht. De opties B en C zijn
zowel geschikt voor scheikunde als voor ANW. De opdracht is met name geschikt voor
klassen 4 havo/vwo.
Opdracht type A
Tijdsduur: één lesuur. De opdracht is leerstofvervangend; de nadruk ligt het oefenen
van het gebruik van BINAS in combinatie met informatie van internet. De leerlingen
kunnen werken in groepjes van twee.
Leerlingen starten op de pagina http://www.DHMO.org/.
Het is aardig (noodzakelijk) om leerlingen eerst even 10 minuten door de site te laten
zoeken, zeker wanneer ze nog niet zo thuis zijn op het internet. Tegelijkertijd kunnen
ze zich een beeld vormen van de problematiek van DHMO. Tijdens de oriëntatiefase
krijgen de leerlingen de volgende opdracht:
1. Bekijk de informatie op de site en werk een aantal pagina’s door. Schrijf naar
aanleiding daarvan kort op (drie regels) of je denkt dat deze stof verboden moet
worden.
Na deze oriëntatiefase krijgen de leerlingen de volgende opdracht:
2. Open de site FAQ (Frequently Asked Questions) en zoek naar stofeigenschappen
van deze stof (Material Safety Data Sheet). Vul de onderstaande tabel in met de
gegevens uit de Material Safety Data Sheet en de gegevens uit het BINAStabellenboekje. Noteer ook welk BINAS-tabel je hebt gebruikt voor iedere
stofeigenschap. Vergelijk de gegevens die je op de site vindt met de stoffen die in
de BINAS-tabel staan. Welke stof(fen) uit de BINAS-tabellen passen bij de
gegevens op de site? Leid af om welke stof het hier gaat.
De leerlingen maken hierbij gebruik van twee zoekmethoden. In de onderstaande tabel
zijn weergegeven de eigenschappen van DHMO op de site en de BINAS-tabel waar
deze eigenschappen zijn te vinden zijn.
Eigenschappen van DHMO op de site en bijbehorende waarde in BINA-tabel
Eigenschap
Gevonden waarde op de site BINAS-tabel
Smeltpunt in graden Celcius
(melting point, degrees C)
0
11 of 40
Kookpunt in graden Celcius
(boiling point, degrees C)
100
11 of 40
Dichtheid (specific gravity)
1,0
11
Molaire massa of
molecuulgewicht (formula wt)
18
41
Oplosbaarheid in water
(solubility H2O)
in alle verhoudingen
45c
Uiterlijk en geur (appearance &
odor)
kleurloze en geurloze vloeistof Geen BINAS-tabel
Nederlandse (systematische)
naam
diwaterstofmono-oxide
⏐ 61
3.
Leid met behulp van je leerboek de molecuulformule af.
In het begin van de vierde klas kan het de leerlingen best moeite kosten om snel iets te
kunnen vinden in het BINAS-tabellenboekje. Ze kunnen gebruik maken van de index
achter in het tabellenboekje.
Door de gegevens van deze stof DHMO te vergelijken met mogelijke
stofeigenschappen volgens BINAS van verschillende stoffen, vinden leerlingen de
gevraagde stof.
Het is mogelijk dat leerlingen de ‘clou’ van deze opdracht al kennen. Deze leerlingen
kunnen een aangepaste opdracht krijgen:
4. Ga na of er feitelijke onjuistheden op de site staan. Zo ja, noteer de onjuistheden
en geef een motivatie.
Laat leerlingen opschrijven wat ze hebben geleerd van deze opdracht, vakinhoudelijk
maar ook over het gebruik van informatie van internet. Het is geen hoofddoel van deze
opdracht om een discussie aan te gaan over de manier waarop informatie suggestief
kan zijn. Het is wel aan te raden om er even met leerlingen over te praten, want de
manier waarop ze door de informatie gemanipuleerd worden, is natuurlijk wel een hele
gekke ervaring!
Opdracht type B
De nadruk van deze opdracht ligt op de betrouwbaarheid en afwegen van informatie in
combinatie met het gebruik van internet.
De opdracht kan uitgevoerd worden door groepjes van twee leerlingen zowel buiten
lestijd als in lestijd.
Wanneer leerlingen toepassingen van de natuurwetenschappen in verschillende
maatschappelijke situaties moeten leren herkennen en maatschappelijke effecten van
deze toepassingen leren benoemen, is het van belang om ten eerste informatie te
verzamelen en vervolgens de informatie te leren wegen. Deze opdracht laat zien hoe
er met informatie gemanipuleerd kan worden, zonder dat er feitelijke onjuistheden
worden verteld. Deze opdracht kan ook een voorbereiding zijn op een klassendiscussie
(zie bijvoorbeeld de methode Curie).
Het verdient aanbeveling deze opdracht te beginnen met een klassikale les waarin de
leerlingen worden geconfronteerd met internet in het algemeen en de site in het
bijzonder. Daartoe kan de introductie zoals beschreven onder type A gebruikt worden.
Eventueel kan opdracht 1 van de vorige opdracht worden meegegeven.
Opdracht type C
Deze opdracht is zelf een praktische opdracht. Deze opdracht kan slechts een
onderdeel zijn van een grotere opdracht van 10 tot 20 uur. Naar aanleiding van deze
opdracht kan een leerling of een groep leerlingen zelf op zoek gaan naar
krantenberichten en internetsites, waarbij de toxiciteit van stoffen naar voren komt en
er argumenten voor of tegen het verbieden van een bepaalde stof of een bepaald
proces. Berichtgeving kan een lezer sterk in een bepaalde richting manipuleren. Een
leerling zou naar aanleiding van een aantal artikelen of internetsites kunnen zoeken
naar de feitelijke chemische informatie en vervolgens zelf met een afgewogen mening
komen via een bijvoorbeeld een artikel of een reeks stellingen met onderbouwing.
Het verdient aanbeveling deze opdracht te beginnen met een klassikale les waarin de
leerlingen worden geconfronteerd met internet in het algemeen en de site in het
bijzonder. Daartoe kan de introductie zoals beschreven onder type A gebruikt worden.
Eventueel kan opdracht 1 van opdracht A worden meegegeven.
⏐ 62
Bijlage 2 Spartan STudent
Spartan STudent is een gebruikersvriendelijk open molecular modellingsprogramma
ontwikkeld voor gebruik op de middelbare school en direct afgeleid van de
researchversie Spartan ‘06. Door Jet-Net DSM en de TU Delft is een ingebouwde
Nederlandse handleiding ontwikkeld.
Het programma is opgebouwd rond een grafisch gebruikersinterface (GUI) en bevat
moleculaire mechanica, semi-empirisch en ab initio kwantummechanica modules om
een grote verscheidenheid aan rekenopdrachten te kunnen uitvoeren. Hiertoe behoren
het bepalen van de evenwichtsgeometrie van moleculen, de overgangstoestand van
chemische reacties, een energieprofiel als functie van een gecontroleerde wijziging in
een moleculair ensemble en natuurlijk ook single point berekeningen.
Speciale grafische modelkits maken het bouwen van moleculen zeer gemakkelijk.
Naast een organic modelkit voor organische moleculen, is er een inorganic modelkit
aanwezig die het bouwen van anorganische structuren (zouten, metalen,
metaaloxides), moleculen met ongewone valenties en metaalcomplexen erg
gemakkelijk maakt. Verder zijn er voor het inlezen en bouwen van grote biomoleculen
zoals eiwitten en DNA speciale modules aanwezig met daarin informatie over de
stereochemie van de samenstellende aminozuren & nucleotiden en informatie om
primaire, secundaire, tertiare en quaternaire structuur weer te geven. Spartan STudent
ondersteunt de meest gebruikelijke file-formats voor moleculen: Macro Model (*.mac),
Sybyl Model (*.mol, *.mol2), .xyz, en natuurlijk ook Brookhaven (.pdb).
De meeste resultaten kunnen grafisch worden geanalyseerd op kwalitatieve en
kwantitatieve wijze. De uitgebreide mogelijkheden om moleculen op het scherm weer
te geven en animaties te maken, dragen hier sterk toe bij.
Er is in de afgelopen jaren door docenten en door Wim Buijs al veel lesmateriaal
ontwikkeld, niet alleen voor toepassing in gewone lessen maar ook voor bij het
practicum. Voorbeelden uit het examenprogramma vanaf 2007 zijn: pH, pKz van zuren
en basen (organisch, anorganisch), (on)oplosbaarheid van zouten in water als functie
van kristalrooster en solvatatie, radicaal- en condensatie-polymerisatie, eiwitstructuren,
RNA, DNA, additiereacties van zuren (HX) en halogenen aan dubbele bindingen,
chiraliteit, zuur/base katalyse in de bereiding van biodiesel, invloed
VanDerWaalskrachten op smelt- en kookpunt van alkanen, structuur van water en ijs,
H-bruggen, Transition State Sn2 cyanide methylbromide, IR-spectroscopie,
massaspectrometrie enz.
Spartan STudent is verkrijgbaar voor PC en Netwerk (Windows, Apple). Bij gebleken
belangstelling is ook een Linux-versie mogelijk (Bestaat al voor de researchversie).
Kosten voor een éénmalige permanente licentie: 50 € /st voor zowel netwerk als PC
(softwarecode), 100 €/st voor PC (docent)versie met usb-dongel voor PC-mobiliteit.
N.B. Spartan STudent wordt in principe zonder winstoogmerk geleverd door
Wavefunction, CA i.s.m. DSM.
Verdere informatie over het pakket, levering, installatie, docentenworkshops en
gastlessen is bij W. Buijs, tel: 06-10274746, e-mail: [email protected].
⏐ 63
Bijlage 3 Overzicht Modelling Software
Naam
Gebruik
Taal
Omschrijving
Weblink
A
Moleculen in
Beweging
Laat
Ned
http://wetche.cmbi.ru.nl/vwo/cdr
om05/jmol/index.html
B
Chemistry
Vroeg en
Tutorials & Drills laat
Eng
Onderzoek
organische
moleculen.
Diverse onderdelen.
C
The Chemware
Suite
Vroeg en
laat
Eng
http://users.iconz.co.nz/trout/csu Share-ware
ite.htm
$ 60
D
CHEMIX School Vroeg en
& Lab
laat
Eng
http://home.c2i.net/astandne/hel Koop
p_htm/chemix.htm
software
$ 39 /4
licenties
E
Model ChemLab Vroeg en
laat
Eng
http://modelscience.com/produc
ts.html
vanaf $ 135
F
Chemische
animaties
Vroeg en
laat
Eng
G
Virtual
Experiments
Vroeg en
laat
Eng
H
Chemie-applets- Laat
1
Eng
I
Chemie op het
Internet
Vroeg en
laat
Ned
J
Chemiehoekje
Vroeg en
laat
Ned
Meerdere
programma's op CDStudenten-versie.
Meerdere
programma's
downloadbaar.
Bevat Periodiek
Systeem en virtueel
laboratorium
(ChemLab).
Verschillende
animaties om te
downloaden en
gebruiken.
Virtuele
experimenten van
zout tot SN-2
substitutie.
Zuur-Base titraties
virtueel waarbij
verschil-lende
titraties te zien zijn.
Verschillende
animaties om te
gebruiken tijdens de
les.
Oefeningen van
zouten tot titraties.
K
Beweging
moleculen
Laat
Eng
L
Chemie applets- Vroeg en
2
laat
Eng
M
Spartan
Eng
N
Experimente.net Vroeg
Laat
Dui
⏐ 64
http://www.chemistrydrills.com/balance.html
Software
soort
Browser
met Java
Kosten
Browser
geen
Koop
software
geen
http://www.chem.iastate.edu/gro Freeware
up/Greenbowe/sections/projectf
older/simDownload/index4.html
geen
http://www.chem.ox.ac.uk/vrche
mistry/labintro/newdefault.html
Browser
geen
http://www.chem.uoa.gr/Applets
/AppletTitration/Appl_Titration2.
html
Browser
geen
http://users.skynet.be/eddy/inde
x.html
Browser
geen
http://users.telenet.be/wiskunde
hoekje/chemie.htm
Browser
geen
Applets over
emissie, absorptie,
filteren van licht.
Daarnaast over
beweging van
moleculen en
evenwichts-reacties.
Veel onder-werpen
van de chemie
worden gesimuleerd.
http://mc2.cchem.berkeley.edu/j
ava/
Browser
geen
http://employees.oneonta.edu/vi
ningwj/sims/index.html
Browser
geen
Programma om
moleculen. zouten te
zien en spectra te
berekenen.
Filmpjes van
experimenten.
http://www.dsm.com/le/nl_NL/on Koop
derwijs/html/jetsoftware
net_molecular.htm
$ 50 per
leerling
http://www.seilnacht.com/versuc Browser
he/index.html
geen
Naam
Gebruik
Taal
Omschrijving
Weblink
O
DHMO website
Vroeg
Eng
P
Argus Lab
Laat
Eng
Q
Isotope
Distribution
Calculator and
Mass Spec
Plotter
Newbyte
Chemistry
Software
Chemsketch
Laat
Eng
Wetenschap over
water.
Onderzoek
organische
moleculen en
drugsmoleculen.
Met behulp van
formules massaspectra maken.
Laat
Eng
Zuur-Base titraties
virtueel.
http://www.newbyte.com/ab.htm Koop
software
vanaf $ 79
Laat
Eng
Organische
moleculen en NMR.
http://www.acdlabs.com/product Freeware
s/chem_dsn_lab/chemsketch/
geen
Eng
Reacties
samenstellen.
Organische
moleculen tekenen.
http://www.chemistryteaching.co Share-ware
m/atoms.htm
http://www.cambridgesoft.com/s Commeroftware/ChemDraw/
cieel
$ 150
(scholen)
Bestudering
organische
moleculen.
Orbitalen van
moleculen.
http://www.3dchem.com/
Browser
met Java
geen
http://wetche.cmbi.ru.nl/organic/
srm1j/index.html
Browser
met Java
geen
Van organische
databases tot het
tekenen van
organische
moleculen via IsisDraw.
Maken IR, NMR,
massaspectra van
(on)bekende stoffen.
http://www.symyx.com/micro/dr
aw31/index.html
Freeware
geen
http://www.chem.utas.edu.au/st
aff/blackman/shareware/wintorg
01.htm
Share-ware
Student
$20 School
$ 200
Van algemene
chemie tot
organische chemie.
http://www.mchmultimedia.com/
store/product.php?productid=36
85&cat=60&page=1
Koop
software
$ 110
R
S
T
U
Atoms, Symbols Vroeg
and Equations
Chemdraw
Laat
Eng
V
3DChem.com
Laat
Eng
W
Webtutorials
CMBI
Laat
Ned
X
Symyx Draw
Laat
Eng
Y
WinTorg
Laat
Eng
Z
MCH Science
Bundle MDL®
CrossFire
Commander
Alles
Eng
⏐ 65
http://www.dhmo.org/
Software
soort
Browser
Kosten
geen
http://www.arguslab.com/
Freeware
geen
http://www2.sisweb.com/mstool
s/isotope.htm
Browser
geen
€ 68,00
SLO is het nationaal expertisecentrum voor leerplanontwikkeling. Al 30 jaar geven wij inhoud aan leren en
innovatie in de driehoek tussen overheid, wetenschap
en onderwijspraktijk. Onze expertise bevindt zich op het
terrein van doelen, inhouden en organisatie van leren.
Zowel in Nederland als daarbuiten.
Door die jarenlange expertise weten wij wat er speelt
en zijn wij als geen ander in staat trends, ontwikkelingen
en maatschappelijke vraagstukken te duiden en in een
breder onderwijskader te plaatsen. Dat doen we op een
open, innovatieve en professionele wijze samen met
beleidsmakers, scholen, universiteiten en
vertegenwoordigers uit het bedrijfsleven.
SLO
Piet Heinstraat 12
7511 JE Enschede
Postbus 2041
7500 CA Enschede
T 053 484 08 40
F 053 430 76 92
E [email protected]
www.slo.nl
Van A tot Z,
modelling
software voor
Nieuwe Scheikunde
SLO • nationaal expertisecentrum leerplanontwikkeling