Development of Chemical Concepts by the Use of

Scheikundige
Begripsontwikkeling
door het gebruik van
Computeranimaties van
Moleculaire Processen
Han Vermaat
Universiteit Twente, Enschede
Huidige werkkring: Stebo – Den Haag
Animaties
1. Waarom zouden we animaties
gebruiken in scheikundeonderwijs?
2. Wat is de beste manier om animaties
te gebruiken in scheikundeonderwijs?
ORD 2005 - Gent
2 van 14
Waarom zouden we
animaties gebruiken?
• Decoratie
• Aandacht trekken
(gevaar: afleiding)
• Motivatie
• Informatie
• Verheldering
} Leren van dynamische processen
Weiss, Knowlton & Morrison (2002). Computers in Human
Behavior
ORD 2005 - Gent
3 van 14
Chemische processen
• Chemische processen zijn dynamisch en
worden verklaard met abstracte concepten
als atomen, moleculen en ionen.
• Atomen, moleculen en ionen zijn te klein
om te zien, daarom werken chemici met
modellen.
• Nanoscopische wereld is
dynamisch, modellen
moeten dit ook zijn.
ORD 2005 - Gent
4 van 14
Onderzoek animaties
•
•
Doel: leerlingen krijgen beter inzicht in
nanoscopische processen en verklaren
macroscopische fenomenen met
nanoscopische processen.
Drie groepen scholieren:
1. Instructie op papier uit eigen schoolboek
(controle conditie).
2. Animaties bekijken en opdrachten maken
(doelgeoriënteerde observatie conditie).
3. Maken van animaties (constructie conditie).
ORD 2005 - Gent
5 van 14
Proces 1:
smelten van ijs
• IJs: watermoleculen, door H-bruggen bijeen
gehouden in een hexagonale, open structuur.
• Smelten: ineenstorten van deze structuur.
• Water: moleculen zijn minder regelmatig, maar
dichter op elkaar gerangschikt.
ORD 2005 - Gent
6 van 14
Proces 2:
oplossen van zout
ORD 2005 - Gent
7 van 14
Geleidbaarheid
van zout water
• Vaste stof: ionen zijn immobiel.
• Oplossing: ionen kunnen bewegen.
• Natriumionen zijn positief en kleiner dan
de negatief geladen chloride-ionen.
• Zuurstofkant van watermoleculen gericht
naar natriumionen.
Waterstofkant van watermoleculen gericht
naar chloride-ionen.
ORD 2005 - Gent
8 van 14
Voorbeelden animaties
• Smelten van ijs
• Oplossen van zout
• Hydratatie ionen
ORD 2005 - Gent
9 van 14
Resultaten pretest
12
10
8
6
4
2
0
Control
Goal-oriented
observation
Construct
Geen significant verschil tussen de groepen.
ORD 2005 - Gent
10 van 14
Resultaten posttest
Pretest
12
10,2
9,4
10
Posttest
7,9
8
6,2
6,8
6,2
6
4
2
0
Control
Goal-oriented
observation
Construct
Significant verbetering voor alle groepen.
Significant verschil tussen groep 2 en 3.
ORD 2005 - Gent
11 van 14
Resultaten appreciatie
Conditie
n
M
Sd
1
23
3,0
1,2
2
24
2,0
0,8
3
24
2,5
1,1
Significant verschil tussen groep 1 en groep 2.
ORD 2005 - Gent
12 van 14
Discussie/conclusie
• Construeren van animaties kost
waarschijnlijk teveel tijd.
• Doelgeoriënteerde observatie leidt tot de
hoogste scores en wordt het meest
geapprecieerd.
• Voor de onderwezen processen lijkt
doelgeoriënteerde observatie de meest
geschikte aanpak.
ORD 2005 - Gent
13 van 14
Nader onderzoek
• Vergelijkbaar onderzoek bij andere
processen (neerslagreacties,
verbranding).
• Construeer animaties na het bekijken
van goede voorbeelden: leidt dit tot
beter begrip?
• Waar is plaats (en geld)?
http://www.Write-On.nl
ORD 2005 - Gent
14 van 14