Signaal - CMA

Signaal
Science & Wiskunde
mei 2005, nummer 27
Uitgave van het AMSTEL Instituut en de Stichting CMA over nieuwe producten
en ontwikkelingen in ICT-onderwijs voor de Bètavakken
Bèta/Techniek in de lift
Stimuleringsmaatregelen van de
overheid hebben ertoe geleid dat veel
scholen bezig zijn hun bèta/techniekonderwijs drastisch te vernieuwen.
Er wordt gewerkt aan nieuw scienceonderwijs, vak-overstijgende projecten, onderzoek- en ontwerp-vaardigheden en doorlopende leerlijnen.
Daarbij is er ruime aandacht voor
ICT en gebruiken scholen ondersteuning van het AMSTEL Instituut.
Natuurkunde staat dit jaar extra in de
schijnwerpers via World Year of
Physics 2005 met o.a. ‘Science Unlimited’, ‘Natuurkunde op de Markt’
en leerlingen uit de basisvorming die
strijden om de Eureka Cup, zie bijv.
www.wyp2005.nl/eurekacup.
Ook op het VMBO is veel in beweging in bèta en techniek. Wij hebben
daarom onlangs een speciale VMBOsite ingericht met praktisch en op actief leren gericht lesmateriaal:
www.science.uva.nl/research/amstel
/CoachVMBO.
Als voorbeeld vmbo-3 met 2 projecten over videometen en over geluid.
Op de VMBO-site is een gratis junior
versie van CoachThuis downloadbaar
waarmee leerlingen ook thuis aan de
slag kunnen incl. videometen. Dat is
van belang omdat men vanaf 2007
een deel van het examen met de computer wil afnemen.
Voor scheikunde h/v is er een aantal
nieuwe experimenten ontwikkeld met
o.a. de Oxidatie Reductie Potentiaalsensor. In ‘Jojo’ onderzoeksopdrachten voor wis- en natuurkunde.
Voor moderne natuurkunde in 5/6vwo is er het Muonenproject. U kunt
de detector met meetapparatuur lenen. Bij de verwerking van meetgegevens wordt Coach 6 gebruikt.
Coach 6 is het grote nieuws in deze
Signaal! Op onze website leest u het
laatste nieuws en actuele nascholing.
In de rubriek Ondersteuning treft u
alle updates, lesmaterialen en FAQ:
www.cma.science.uva.nl/.
Deze Signaal is bestemd voor docenten en toa’s in
de natuurwetenschappelijke vakken en wiskunde.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
reacties op deze Signaal kunt u mailen
naar (o.v.v. S27): [email protected]
Inhoudsopgave
Artikelen zijn digitaal beschikbaar op onze website.
Coach 6
3
Coach 5 in de praktijk
Meer aandacht voor Exact
6
Coach Junior voor het VMBO website &
Uitleenscholen Muonendetectoren
9
Computerpractica binnen het VMBO 10
Geluid om je heen (vmbo-TL3)
12
Natuurkunde.nl
13
Videometen in het PTA van vmbo-TL3 14
Muonen!
17
Heftig jojoën
’t Tsunami project
Scheikunde VO en Coach 5
CO2 productie volgen bij schimmelen
De Oxidatie Reductie Potentiaal-sensor
(ORP-sensor)
Methanol in wijn met de nano2-gaschr.
Hartslag meten, lesbrief voor het vmbo
34
36
40
e-Learning
BBB: Erfelijkheid
38
ANW-puzzel
42
Ondersteuning
Profielwerkstukken
TIE – Teachers in Europe
41
44
Basisschool de Zwerm doet mee aan TIE 45
Natuur en Techniek op de basisschool 46
CMA Nieuws
CoachLabII+ opvolger van CoachLabII 48
Het vernieuwde Kruispuntpakket
48
Het vernieuwde CoachLab I
meet/stuurpakket
49
Cursussen, Nascholing
Navorming in België
47
Congressen, Mastercourses FNWI-UvA 50
Keerpunten in de Natuurwetenschappen 50
World Year of Physics 2005
50
Eureka Cup
21
27
29
32
Fischertechnik Starter Kit
Lessen in meten en sturen
49
World Year of Physics 2005
Natuurkunde op de Markt
Science Unlimited
Vooruit! projecten 2005 - 2008
Cursussen, Oriëntatiebijeenkomsten, …
Aanmeldingsformulier
51
Prijslijst en Leveringsvoorwaarden – zie het
52
56
58
‘Hart’
Redactie: Cees van Bart, Vincent Dorenbos, Piet Geerke.
Aan deze Signaal is bijgedragen door:
Cees van Bart, Nienke Dekker, Vincent Dorenbos, Piet Geerke, Emile Goossens, André Heck, Timo
Kamminga, Frans Killian, Gerrit Kuik, Leentje Molenaar, Oof Oud, Johan vd Ridder, Frank Schweickert, Joost Termeer, Peter Uylings, Jan Visser, Ron Vonk, Pieter van Zandbergen, afd. communicatie
FNWI-UvA, de Praktijk.
Foto’s: Piet Geerke, Johan van de Ridder, auteurs.
Op onze website is o.a. een upgrade beschikbaar van Coach 5 versie 2.1 naar versie 2.4 (okt03).
Bij het uitkomen van deze Signaal is er weer een nieuwe prijslijst opgenomen.
Voor actuele prijzen, lesmateriaal e.d. verwijzen wij naar de website www.cma.science.uva.nl
2
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
Coach 6
Op Woudschoten 2004 kon u al kennismaken met een pre-release van Coach 6. Het
is nu tijd om voor een breder publiek een tipje van de sluier op te lichten. Coach 6
staat gepland voor oktober 2005. Dit artikel is geen totaaloverzicht, maar we stellen
wel een aantal belangwekkende nieuwigheden m.n.op het gebied van modelleren en
videometen aan u voor.
Om te beginnen is Coach 6 de 32-bits
broer van Coach 5. Echter van deze
grote wijziging ‘onder de motorkap’
merkt u als gebruiker niet zoveel. De
nieuwe 32-bits omgeving maakt het
echter wel mogelijk om weer nieuwe
functionaliteit aan Coach toe te voegen. In Coach 6 kan met tekstopmaak
worden gewerkt. Onder meer kan het
lettertype worden ingesteld, er kan met
kleur worden gewerkt, opsommingslijstjes zijn mogelijk en plaatjes en
(hyper)links kunnen in de tekst geplaatst worden. De meetinstellingen
zijn logischer ingedeeld en de strakke
schermopbouw (4 vensters of 2 vensters) wordt losgelaten. Nieuw is ook
de browser aan boord, die onder meer
mogelijkheden biedt voor het draaien
van applets binnen Coach.
Modelleren
In Coach 6 is het grafisch modelleren
volwassen geworden. In de nieuwe
grafische modelleeromgeving is het
mogelijk om dynamische systemen te
Modelleren. De werkwijze doet denken aan Stella of Powersim, maar dan
geïntegreerd in de Coach-omgeving en
met enkele bijzondere extra’s.
Centraal in deze methode staat het begrip van de structuur van het systeem,
Eenvoudig grafisch model van een badkuip
(toestandsvariabele). De badkuip wordt gevuld door de kraan (instroom) en loopt leeg
door de afvoer (uitstroom). De pijl geeft aan
dat er een verband is tussen de hoeveelheid
water in de badkuip en de uitstroom.
de interactie tussen de objecten en het
gedrag ervan. In dit soort modellen
zijn er toestandsvariabelen, hulpvariabelen en constantes en de verbindingen tussen al deze elementen.
Hiernaast kan het model in Coach 6 in
twee tekstversies bekeken worden: het
Vergelijkingen-venster (nieuw) en de
(oude vertrouwde) Tekstmodus. Tussen de Vergelijkingen en het grafische
model kan men heen en weer switchen
ook na wijzigingen van de vergelijkingen, dit is nieuw t.o.v. Coach 5. In
de Vergelijkingen-modus is er dan ook
een aantal strikte regels die gevolgd
moeten worden.
Nieuw is ook dat er gekozen kan worden uit drie numerieke oplosmethodes.
Euler (wat min of meer gebruikt werd
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
3
Voorbeeld van een model van een stuiterende bal met bijbehorende grafieken. In dit model is
een ‘Event’ gebruikt om de plotselinge snelheidsverandering bij het stuiteren te modelleren. De
rechte pijl vanuit het event geeft aan dat het betrekking heeft op de toestandsvariabele v, de
kromme pijl geeft aan dat in de conditie gebruik wordt gemaakt van de toestandsvariabele
height (hoogte). Tegelijk ziet u hier een voorbeeld van de lossere schermindeling van Coach.
in Coach 5), Runge-Kutta 2 en Runge
Kutta 4. Bij de Runge-Kuttamethoden
wordt in de tijdstap de afgeleide resp.
twee– of viermaal opnieuw bepaald
waardoor de modelberekening nauwkeuriger verloopt.
Condities en Events
In de variabelen kan ook met een conditie worden gewerkt. Hiermee kan in
ons badkuipmodel bijvoorbeeld worden aangegeven dat de kraan eerst 5
liter water per minuut geeft, en na 8
minuten 2 L/min, of dat de hoeveelheid muizen in de populatie niet kleiner dan nul kan worden.
4
Naast de condities voor variabelen is
er ook nog het ‘Event’. Hiervoor is
een apart symbool (een bliksemflits).
Een Event maakt het mogelijk om discrete veranderingen van Toestandsvariabelen te modelleren gebaseerd op
een algemene conditie. Hierbij kunt u
denken aan de plotselinge en instantane snelheidsverandering (zoals de omkering van de bewegingsrichting), die
bijvoorbeeld optreedt bij het stuiteren
van een bal op de grond, of een biljartbal tegen de kant van het biljart.
Ook de optie Simulatie uit Coach 5 is
verbeterd. In plaats van losse waarden
kan nu ook het bereik van een variabe-
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
le worden ingegeven die met behulp
van een schuif kan worden ingesteld.
Parameterverkenning in Coach 6.
Tenslotte is het nog mogelijk om een
complex grafisch model te vereenvoudigen door een deel ervan te definiëren als een ‘subsysteem’. Dit deel
van het model wordt dan met één
symbool (een doos) weergegeven.
Alle functionaliteit blijft
behouden en het subsysteem kan ook weer eenvoudig uitgeklapt worden
tot het volledige model.
Videometen en beeldmeten
Videometen mag gerust de klapper
van Coach 5 genoemd worden en er
komen steeds meer enthousiaste gebruikers (zowel docenten als leerlingen). Dit komt mede doordat de digitale camera’s en webcams steeds meer
gemeengoed worden en voor weinig
geld al goede kwaliteit videoclips leveren voor videometen.
Maar om filmpjes in Coach 5 aan de
gang te krijgen is soms nogal wat extra werk nodig. Deze problemen behoren in Coach 6 tot het verleden, omdat
videotaken al veel meer tot het standaardpakket van Windows zijn gaan
behoren. In Coach 6 wordt het mogelijk direct beelden van een aangesloten
camera binnen te halen (‘capturing’).
Naast het meten aan videoclips kan nu
ook aan één enkele afbeelding worden
gemeten. U kunt bijvoorbeeld denken
aan een stroboscopische foto (plaatstijd) of de vorm van alledaagse voorwerpen zoals de paraboolvorm van
een boogbrug (x-y diagram). Ook is
een aantal videobewerking mogelijkheden ingebouwd, zoals het roteren,
spiegelen, of bijwerken van de belichting. En er is ook een perspectiefcorrectie mogelijk, dit is echt bijzonder
handig! De gecorrigeerde video kan
weer worden opgeslagen. Coach als
videobewerkingspakket!
Tot slot maken we een voorzichtig
begin met de combinatie van meten en
videometen. Hierbij worden sommige
grootheden direct gemeten, en andere
uit een gelijktijdig opgenomen video.
Al met al heel wat aantrekkelijke vernieuwingen. Prijsinformatie en upgrade-regeling worden binnenkort op de
CMA-website gepubliceerd.
Coach Thuisversie
Tot slot nog enige opmerkingen over
de Coach Thuisversie. Al vier jaar
lang wordt er met steeds groeiende
belangstelling gebruik gemaakt van de
gratis Coach 5 Thuisversie. Ook
sommige lesmethoden (Newton) maken hier gebruik van. Het project
waaruit dit gefinancierd werd is echter
afgelopen. Om de Coach 6 thuisversie
ook voor leerlingen beschikbaar te
krijgen zal een kleine bijdrage per
leerling noodzakelijk zijn. Hoe één en
ander precies geregeld wordt (bijvoorbeeld via het boekenfonds) hoort u te
zijner tijd als Coach 6 er is. Voorlopig
blijft de Coach 5 Thuisversie voor het
schooljaar 2005/2006 nog gratis beschikbaar.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
5
Meer aandacht voor ‘Exact’
Om de belangstellig voor Bèta onder leerlingen te vergroten worden allerhande
activiteiten ontwikkeld. Hieronder geven wij een indruk van concrete projecten
waarin leerlingen hun belangstelling voor techniek en exacte vakken uitleven.
Project “Robocup Junior”
Op 16 april streden in het Science
Center NEMO te Amsterdam robotjes tegen elkaar die dansen, voetballen en poppetjes uit een denkbeeldig
moeras redden. Deze robots werden
gebouwd door 70 leerlingen van 10
scholen voor basis en voortgezet onderwijs tijdens het eerste Nederlandse
toernooi opgezet door RoboCup Junior Nederland.
RoboCup is van oorsprong een internationale samenwerking van technische universiteiten en hogescholen
om het roboticaonderzoek te stimuleren. De doelstelling is om in 2050
een team van robots te laten winnen
van de wereldkampioen voetbal.
Techniek is handig en opent vele
mogelijkheden (computers, mobieltjes enz.). Toch motiveert het gebruik
van techniek jongeren niet voor
bèta/technische beroepen. De interesse voor technische en exacte vervolgopleidingen blijft immers laag. Ons
land heeft behoefte aan innovatief
bètatalent om onze kenniseconomie
6
ook in de toekomst overeind te kunnen houden.
Daarom heeft RoboCup Junior Nederland een pilotprogramma opgezet
om jonge mensen tussen 9 en 19 jaar
te interesseren voor techniek en exacte studies. De organisatie ondersteunt
leraren door startkits en voorbeelden
beschikbaar te stellen zodat leerlingen zelf robotjes kunnen ontwerpen
en kunnen meedoen aan wedstrijden.
RoboCup Junior gaat het pilotprogramma vanaf september 2005 uitbreiden naar scholen door heel Nederland.
IBM, NWO, de Universiteit van Amsterdam, de Hogeschool van Amsterdam, het AMSTEL Instituut en Science Center NEMO ondersteunen dit
programma door de opstartkosten te
dekken, de scholen te begeleiden en
het lesmateriaal te ontwikkelen. Studenten van The New School for Information Services uit Amsterdam
hebben in de vorm van een project de
communicatie en de publiciteit van
de wedstrijden verzorgd.
Komende cursus is er weer een wedstrijd. Kijk voor nadere informatie en
aanmelding voor volgend jaar op de
website van het RoboCup Junior project www.robocupjunior.nl of neem
contact op of meld je nu al aan per
e-mail: [email protected] .
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
Project “Techniek 12+”
Technisch ontwerpen maakt deel uit
van de kerndoelen in de basisvorming
en de examenprogramma’s van de
BiNaSk- vakken en ANW. Door het
multidisciplinaire karakter van techniek blijkt technisch ontwerpen in de
praktijk ook een stimulerende
leeromgeving te bieden voor vakkenintegratie.
Voor klas 2 is er bijvoorbeeld het
project “Ogen in je rugzak”. Opdracht is een beveiliging te ontwerpen voor het ongemerkt openen of
opensnijden van een rugzak.
De les begint met een klassikale inleiding, waarna leerlingen (in groepjes) al brainstormend het probleem
verkennen. Na de probleemverkenning stellen leerlingen een Programma van Eisen (PvE) op voor het te
ontwikkelen product. Dan volgt een
creatieve fase waarin ze mogelijke
oplossingen voor het ontwerpprobleem bedenken.
Een hulpmiddel hiervoor is de ideeën
tabel waarin voor verschillende func
Ogen in je rugzak?
ties van het te ontwikkelen product
alternatieve uitwerkingen worden
gezocht. Bij het bedenken en uitwerken van oplossingen wordt gebruik
gemaakt van software (ElektriX of
Crocodile Clips) en practicummateriaal (lapjes, gaas, ritsen, batterijen,
snoertjes , zoemers…). Creatieve
ideeën ontstaan in de wisselwerking
tussen denken en doen.
De motivatie is zelfs in ‘moeilijke’
klassen groot. Zowel in de ‘praatfasen’ als in de ‘doe-fasen’ zijn leerlingen zeer betrokken bezig met het bedenken en uitwerken van oplossingen. Daarnaast wordt veel geleerd,
ook over elektriciteitsleer. Leerlingen
geven aan het gevoel te hebben dat ze
de leerstof zelf (her)ontdekken. Het is
een vorm van authentiek leren die
naar meer smaakt.
Op www.techniek12plus.nl staat
getest lesmateriaal voor u klaar om te
gebruiken bij ontwerponderwijs in de
basisvorming en de tweede fase.
Voorbeeld van een ideeëntabelSignaal 27 – Digitaal – mei2005
7
Muonenproject
De Faculteit Natuurwetenschappen
Wiskunde en Informatica (FNWI)
van de UvA stelt scholen gratis meetapparatuur en Coach-software ter beschikking waarmee leerlingen meten
hoe lang muonen bestaan. Muonen
zijn een soort superzware elektronen
die door kosmische straling hoog in
de atmosfeer worden geproduceerd.
In het door ‘NIKHEF ‘, ‘Stichting
Weten’, CMA en FNWI gesubsidieerde project “Kosmische Straling
Ontrafeld” is een compleet lespakket
ontwikkeld waarmee de levensduur
van muonen kan worden bepaald (zie
ook het artikel “Muonen!” in deze
Signaal).
Samenstelling ‘muonenpakket’
•
Muonendetector: een aluminium
koker, ongeveer 1,7 m lang.
Detectie-elektronica met voedingsadapter en diverse kabels
• Een CD met Coach 6, Histofit,
databestanden
• Lesmateriaal (5 of 6 vwo) en docenthandleidingen
•
Aanvullend heeft de school naaste
een computer, een CoachLab II/II+ of
een U-Lab en enkele 4 mm-snoertjes
nodig.
De detectoren en elektronica zijn op
het NIKHEF ontworpen en geproduceerd. Het lesmateriaal werd ontwikkeld in een samenwerking tussen
NIKHEF, de Universiteit van Amsterdam/AMSTEL Instituut, de Universiteit Utrecht/Project Moderne
Natuurkunde, de Vrije Universiteit en
docenten van het Kaj Munk College
in Hoofddorp.
Uitlevering Muonendetectoren op het
AMSTEL Instituut.
8
Instructies over het gebruik van de software
Coach 6 en Histofit.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
Op dit moment hebben 13 scholen –
verspreid over het land - een muonenpakket in gebruik. Dit zijn zogenaamde ‘uitleenscholen’. Scholen in
de buurt kunnen de opstelling lenen
in overleg met de contactpersonen
van de uitleenscholen (zie de tabel
hierna). We zoeken nog enkele uit-
leenscholen. Criteria voor aanwijzing
als uitleenschool zijn locatie (i.v.m.
landelijke spreiding) en de bereidheid
tot uitlenen (de school tekent een
contract). Als u interesse hebt kunt u
contact opnemen met Cor de Beurs
([email protected]).
Uitleenscholen en contactpersonen
Naam School
Contactpersoon
E-mail
Stedelijk Gymnasium, Den Bosch
Joost van Buchem [email protected]
PENTA College, Spijkenisse
Jan Dekker
[email protected]
Rembrandt College, Veenendaal
Lieke Heimel
[email protected]
de Nuborgh loc LFC, Elburg
Arjan Pruim
[email protected]
Vechtdal College, Hardenberg
Johan de Jong
[email protected]
Praedinius Gymnasium, Groningen Peter Koopmans
[email protected]
Kaj Munk College Hoofddorp
Gerrit Kuik
[email protected]
Rijnland Lyceum, Sassenheim
Joost van Reisen
[email protected]
Agnieten College loc Carolus
Clusius, Zwolle
Gert Schooten
[email protected]
CSG Dingstede, Meppel
Jan Huurnink
[email protected]
Over Betuwe College, Bemmel
Hai Verstappen
[email protected]
Erfgooiers College, Huizen
Jan van de Ploeg
[email protected]
Goese Lyceum, Goes
Peter Dirkson
[email protected]
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
9
Coach Junior voor het VMBO website
Computerpractica binnen het VMBO
Binnen het VMBO wordt gezocht naar mogelijkheden om in de les gebruik te maken van een computer. Gebruik van een pc in de les vraagt van de docent een
specifieke aanpak en extra vaardigheden van leerlingen.
De website bestaat uit drie onderdelen:
Onderdeel 1. Ervaringen
In dit onderdeel treft u filmvoorbeelden aan van lessen van VMBO docenten die het materiaal gebruiken in
hun les met het bijbehorende lesplan.
Afhankelijk van de situatie in de
school kan er gebruik gemaakt worden van bijvoorbeeld een roulatiepracticum of demonstratiepracticum.
Het AMSTEL Instituut ontwikkelt als
Expertise Centrum U-ICT een website
die de leraar en leerling helpt bij het
gebruik van een pc in de les. Om dit
te bereiken zijn rond het meetpakket
Coach Junior lessen ontwikkeld. De
website biedt ondersteuning aan docenten die willen ervaren wat meten
met de computer van hen verlangt en
wat er mee kan in de les. Het aanbod
van de vele mogelijkheden die meten
met de computer biedt is bewust beperkt gehouden. Deze keuze is gemaakt omdat enerzijds VMBO leerlingen baat hebben bij een beperkte
keuzevrijheid. Bovendien blijken docenten vaak door tijdgebrek geen behoefte te hebben aan zeer veel keuzemogelijkheden.
10
Onderdeel 2. Nu ik zelf
Hier leest u wat u nodig heeft zoals
materialenlijst, gratis Coachsoftware,
installatie-instructies, flashanimaties,
enz.
Het belangrijkste onderdeel bestaat
uit twee lesvoorbeelden rond temperatuur en licht. De benadering houdt
rekening met de belevingswereld van
de leerling en tracht de van nature
aanwezige nieuwsgierigheid van leerlingen over hun leefomgeving te
prikkelen. Door zelf meetopdrachten
uit te voeren, staan leerlingen stil bij
zintuiglijke waarnemingen en raken
ze bekend met de bediening van de
hard- en software. Een les begint met
vragen om een discussie uit te lokken
en leerlingen na te laten denken over
het onderwerp. Aanvullend dienen
leerlingen conventionele proefjes uit
te voeren. Vervolgens voeren leerlingen proeven uit met behulp van een
pc. Aan de hand van vragen analyse-
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
ren leerlingen hun meetresultaten en
vergelijken de onderlinge verschillen.
Uiteindelijk dient de docent via discussie of vergelijking van de verschillende resultaten de les te evalueren.
Onderdeel 3. Projecten
Wie na de eerste kennismaking enthousiast is, kan kiezen uit een breder
proevenaanbod. Omdat niet alle scholen over de nodige hardware beschikken zijn er ook onderdelen waarmee
via de gratis software geëxperimenteerd kan worden.
De startles is een typisch voorbeeld
van een meetopdracht. Er is een directe koppeling tussen het verrichten
van een handeling en het zichtbaar
maken van het resultaat in een grafiek. Dit helpt leerlingen grip te krijgen op abstracte begrippen of vaardigheden bijvoorbeeld het interpreteren van grafieken. Daarnaast vindt u
opdrachten voor het meten aan filmpjes. Dit onderdeel is gebruikt tijdens
het Compex examen van 2003 en
2004. Via de website kunt u met uw
leerlingen oefenen met videomeetopdrachten. Op de website staan aangepaste versies van het Compex
examen van 2003 en 2004. De examenteksten zijn zoveel mogelijk gehandhaafd. Daarnaast kunnen leerlingen zelf een programma schrijven om
bijvoorbeeld een stoplicht te bedienen.De website is al bruikbaar maar
het aanbod van proeven moet nog
groeien.
Tijdens de Reehorstconferentie natuur-scheikunde 2005 en de conferentie “Leren met ICT in het VMBO” is
de website aan docenten voorgelegd.
Men vond het een heldere, plezierig
ogende website die ook leerlingen
aan zal spreken. Het lesmateriaal is
het meest geschikt voor TL, leerjaar
1 of 2. Men is overwegend enthousiast en denkt het ook daadwerkelijk te
gaan gebruiken. Natuurlijk was er
ook kritiek. Probleem was dat het
toenmalige materiaal te veel tekst
bevatte. Het lesmateriaal is inmiddels
gereviseerd. Het wordt momenteel
getest op school.
Mocht uw interesse gewekt zijn dan
kunt u de website bezoeken op url:
www.science.uva.nl/research/amstel
/CoachVMBO
Wilt u betrokken zijn bij de ontwikkelingen of heeft u ideeën dan kunt u
contact opnemen met Joost Termeer
([email protected]).
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
11
Geluid om je heen
December 2004 is door alle derde klas leerlingen VMBO TL op CSG De Heemgaard een project uitgevoerd waarbij een groot beroep werd gedaan op de ICT
vaardigheden van de leerlingen. Alle opdrachten stonden in het teken van “geluid
om je heen”.
De doelen
Omdat het gekozen vak NASK1 in
clusters wordt aangeboden zijn we
redelijk vrij in het kiezen van leerdoelen. We hebben hier gekozen om
niet teveel accent te leggen bij kennisdoelen. De primaire doelen staan
in het teken van vaardigheden op ICT
gebied. Verder is er gestreefd naar
een context die verwondering opwekt. Meer over de gestelde doelen
kunt u lezen op www.natuurkunde.nl
onder didactiek & beleid.
De onderwerpkeuze.
Met de leerdoelen in het achterhoofd
hebben we een viertal aspecten van
geluid in de omgeving gekozen: geluidsoverlast, donder en bliksem,
echografie en door de geluidsbarrière.
De werkwijze
De leerlingen werken in groepjes van
twee. De volgorde van de opdrachten
wordt bepaald door de docent. De
opdrachten zijn voor de leerlingen te
downloaden via:
http://www.zandsteeg.org/heemgaard
/projectgeluid.doc . Dus de opdracht
is nooit zoek. Bij aanvang van elke
les wordt de voortgang van elke
groep in kaart gebracht door de docent. De docent maakt daarbij notities
en spreekt leerlingen aan op hun verantwoordelijkheid. De leerlingen
moeten zelf afspraken maken met de
TOA op welk moment de proeven bij
12
het onderdeel door de geluidsbarrière en geluidsoverlast uitgevoerd kunnen worden.
De Coach 5 proeven
Door de geluidsbarrière
De snelheid van het geluid wordt
gemeten met twee geluidssensoren op
afstand van elkaar. Als geluidsbron
volstaat een rubber hamertje dat ook
wordt gebruikt voor het aanslaan van
een stemvork. De leerlingen maken
bij de uitvoering gebruik van een
werkblad dat ze van de TOA ontvangen.
Geluidsoverlast
De leerlingen ontwerpen en maken
een geluidsscherm op schaal. Op het
afgesproken moment wordt met behulp van het werkblad getest wat het
dempende effect is van het scherm.
De test wordt uitgevoerd bij verschillende geluidsfrequenties. Dit leidt
veelal tot onverwachte resultaten.
Afhankelijk van het gebruikte materiaal worden sommige frequenties
goed gedempt maar andere lijken
weinig last te hebben van het scherm.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
De ervaring
Het merendeel van de leerling gaat
goed om met de gegeven vrijheid/verantwoordelijkheid. Ook het
maken van afspraken voor de proeven buiten de lestijd wordt als een
serieus onderdeel benaderd. Het blijkt
dat er enorme verschillen bestaan tussen leerlingen: waar de ene leerling
een powerpointje uit de mouw schudt
heeft een ander de grootste moeite
met inloggen op het schoolnetwerk.
Leerlingen blijken na enig sturen echt
bereid om elkaar te helpen.. Eerlijk is
eerlijk, het project liep vier lessen uit.
Dat is veel omdat voor het project
aanvankelijk zes lessen waren begroot. Niet alle leerlingen hebben alle
opdrachten afgerond. Vooral het
raadplegen en benutten van bronnen
bleek een groot probleem.
Teus Zandsteeg is docent natuurkunde op de CSG de Heemgaard, Apeldoorn <[email protected]>;
Jos Engelbert is docent natuurkunde
op CSG de Heemgaard, Apeldoorn.
Veel kinderen zijn echt verwonderd
over de beelden die ze te zien krijgen
bij echografie, over de mooie foto’s
bij donder en bliksem en het gegeven
dat een F16 zo’n 2000 km/h haalt…..
“Hé, dat is toch niet normaal meneer….”.
Natuurkunde.nl
Het artikel “Geluid om je heen”, de
opdrachten en de werkbladen die gebruikt zijn bij de Coach 5 proeven zijn
te downloaden via het docentdeel van
www.natuurkunde.nl onder het menu
In de Les > didactiek & beleid.
Wilt u ook publiceren op natuurkunde.nl? Neem dan contact op met
[email protected] .
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
13
Videometen in het PTA van TL3
André Heck en Peter Uylings doen in dit artikel verslag van een opzet voor het
gebruik van videometen bij een praktische opdracht in vmbo-tl3 klassen. Een uitgebreid verslag van dit project zal te zijner tijd in NVOX verschijnen.
Inleiding
Leerlingen uit de derde klas van de
afdeling vmbo-tl werken in groepjes
van twee aan de opname van hun eigen filmpje over een zelfgekozen onderwerp. Ze gebruiken meegebrachte
spullen, richten webcams, zetten de
videosoftware VirtualDub in Capture
mode en… filmen maar!
Darts, touwtjespringen, modelvliegtuigjes, … Er gebeurt van alles
in en om het klaslokaal.
Daarna natuurlijk de spanning van
het terugzien van de videoclip en er
iets zinnigs uit halen. Vragen te over:
wat is er eigenlijk van het filmpje
terechtgekomen? Wat is een geschikt
punt van de beweging om te gaan
volgen in de videoclip? Hoe zien grafieken die verschillende aspecten van
de beweging beschrijven er eigenlijk
uit? Leerlingen drukken de door hen
gevonden grafieken af, schrijven er
uitleg bij, en leveren dit als eindproduct in bij hun leraar.
De opname van het videomeet-project
in het PTA getuigt van een hoog ambitie niveau binnen het docententeam
met hun leerlingen in de theoretische
leerweg van het vmbo, volgens sommige leraren wellicht te ambitieus.
Daarom is de gang van zaken tijdens
de praktische opdracht zo goed mogelijk geobserveerd.
Bovenstaande is een impressie van een
videomeet-project dat als praktische
opdracht opgenomen is in het programma van toetsing en afsluiting
(PTA) van de vmbo-tl3 klassen op het
Bonhoeffer college te Castricum.
Hieraan namen tachtig leerlingen deel.
Bedoeling van de praktische opdracht
is om leerlingen een kort onderzoek
aan een zelf gekozen beweging te laten uitvoeren op hun eigen niveau.
14
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
Uitgangssituatie
Voor een goed begrip van het experiment met videometen moeten we
voor alle duidelijkheid de beginsituatie schetsen.
De leerlingen hebben geen eerdere
(Coach) ervaringen met videometen
opgedaan. Wél is Coach een computerprogramma dat ze al eerder gezien
hebben: regelmatig als demonstratie
(b.v. meting van de temperatuur van
een gasvlam op verschillende plaatsen) en een enkele keer om zelf mee
te meten (warmte-isolatie).
De school beschikt over voldoende
computers en vijf webcams. Op het
schoolnetwerk is de videosoftware
VirtualDub (voor de opname en bewerking van videoclips) en het computerprogramma Coach 5 gezet. Tijdens de les waarin de leerlingen zelf
met webcams werken is een amanuensis ter plekke aanwezig.
Bij het experiment zijn drie klassen
met elk hun eigen natuurkundeleraar
betrokken. Eén van de leraren is vertrouwd met het maken van videoclips
met een webcam en met videometen
in Coach; hij is ook als eerste begonnen met de uitvoering in zijn tl3-klas.
De tweede leraar heeft voldoende
eigen ervaring met Coach om met
zelfvertrouwen aan de slag te gaan.
De derde leraar heeft minder ervaring
met Coach en zal als ‘fast-follower’
te werk gaan.
Opzet en uitvoering van de
lessenserie
We beschrijven de opzet van de lessenserie, waarvoor ongeveer 5 lesuren
uitgetrokken zijn, zoals deze door de
auteurs voor aanvang gepland was en
die ook min of meer gevolgd is.
Stap 1. Introductie van videoclips
opnemen en videometen
Voordat leerlingen zelf aan de slag
kunnen is een inleidende instructie
over videoclips opnemen en
videometen nodig. Deze les start met
uitleg van de leraar over de bedoeling
van de praktische opdracht en de
komende lessenserie: videometen aan
een zelfgemaakte videoclip en uitleg
geven over de onderzochte beweging
aan de hand van bewegingsgrafieken.
De uitleg is zeer kort want alles
wordt beter begrepen nadat de
leerlingen het zelf hebben
geprobeerd. De eigenlijke
binnenkomer van de les is een
webcam die bij binnenkomst van de
leerlingen al op hen gericht staat. Het
camerabeeld wordt met een beamer
op een scherm geprojecteerd en
leerlingen zien zichzelf dus
onmiddellijk bewegen. Zoals
verwacht proberen sommigen aan de
camera te ontsnappen, terwijl anderen
juist zo groot mogelijk in beeld
proberen te komen. Het maken van
een digitale video-opname lijkt
technisch een hele klus. Het idee
achter de les is over te brengen dat
iederéén dit zonder moeite kan, en
het niet aan whizzkids hoeft over te
laten. Bij een tweede proefopname
wordt de leerlingen geadviseerd de
gevolgde stappen allemaal zelf te
noteren; deze aantekeningen zijn
bedoeld als hun zelfgeschreven
VirtualDub handleiding.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
15
Stap 2. Hoe maak je een eigen
filmpje? Waar let je op?
Hoe verbeter je foutjes?
Allereerst wordt de leerlingen op de
computer vijf korte filmpjes aangeboden. In elk van deze films zitten
foutjes, in opklimmende graad van
moeilijkheid.
De leerlingen wordt gevraagd de volgende drie vragen te beantwoorden:
1. Wat mankeert er aan het filmpje?
2. Hoe repareer je dit met VirtualDub?
Voer dit herstel uit!
3. Wat zou je als regisseur moeten
doen (waar moet je op letten) om
dit probleem te voorkomen?
In de eerste les is al verteld dat iedereen digitale filmpjes gaat maken om
metingen aan te doen. Uiteindelijk
moeten de leerlingen opschrijven wat
ze willen filmen.
Als twee leerlingen gevraagd wordt
zelf proefopnamen te maken gaat ze
dat in één keer goed af. Dat geeft de
klas vertrouwen dat het met de eigen
filmpjes ook wel zal lukken.
Als de leerlingen weten hoe ze een
videoclip opnemen kunnen ze het meten op een filmpje oefenen. De docent
doet dat kort voor in Coach en leerlingen gaan dan zelf achter de computer aan de slag met voorbeeldactiviteiten. De coördinaten van een
bewegend punt in de videoclip worden
verzameld en de bijpassende grafieken
verschijnen automatisch op het beeldscherm (zie onderstaande schermafdruk).
Belangrijk is dat de filmpjes tot de
verbeelding spreken.
Cursus Videometen & Examen-organisatie
Het AMSTEL Instituut organiseert cursussen Videometen. U krijgt technische tips en u
maakt opnames met webcam en digitale fotocamera. U kunt proefexamens VMBO/H/V
Videometen hier oefenen en wij informeren u over de praktijk van Examenorganisatie.
Amsterdam
16
do 3/11/05
9.30-16.30 u
Amsterdam
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
di 6/ 6/06
9.30-16.30 u
Muonen!
Het Hisparc project (www.hisparc.nl) heeft in Nederland onderzoek naar kosmische straling de scholen in gebracht. Vanuit verschillende clusters scholen en onderzoeksinstituten verspreid over Nederland wordt gekeken naar het ontstaan van
showers van muonen.
Muonen zijn kortlevende deeltjes die
op elektronen lijken maar een massa
hebben die ruim 200 keer zo groot is.
Ze worden hoog in de atmosfeer gevormd door een botsing van kosmische straling (een hoog energetisch
deeltje, bijvoorbeeld een proton) met
een atoomkern.
Met financiële steun van de Stichting
Weten, het Nikhef en het AMSTEL
Instituut is een detectorsysteem ontwikkeld waarmee nu ook de gemiddelde levensduur van muonen bepaald kan worden. Er is lesmateriaal
ontwikkeld dat het mogelijk maakt
het experiment in te zetten als demonstratie, als een praktische opdracht of profielwerkstuk.
De wereld om ons heen is opgebouwd uit een beperkt aantal stabiele
bouwstenen, de elementaire deeltjes.
We kennen het elektron, het proton
(samengesteld uit twee up-quarks en
éen down-quark), en het neutron,
(samengesteld uit één up-quark en
twee down-quarks). Deeltjesfysici
vanuit de hele wereld hebben hun
krachten gebundeld om vanuit Cern
steeds meer informatie bloot te leggen over elementaire deeltjes en hun
interacties. Zo staan er voor volgend
jaar experimenten op de agenda met
de Large Hydron Collider om in het
klein condities na te bootsen die zich
voorgedaan hebben net na de oerknal.
Vanuit Nederland doen vele onderzoekers hieraan mee via het Nikhef.
Inmiddels is het tijdperk aangebroken
dat we niet meer naar Cern hoeven
om kennis te nemen van de wonderlijke wereld van elementaire deeltjes.
Instabiele elementaire deeltjes ontstaan ook hoog in de atmosfeer dankzij kosmische straling. Daarnaast
worden we bedolven onder elektron
neutrino’s afkomstig van de zon. Dat
zijn stabiele elementaire deeltjes
waar we binnen school niet veel mee
kunnen doen: ze hebben de neiging
om nergens een interactie mee aan te
gaan dus ze gaan dwars door ons (en
de aarde) heen. Een nadeel van instabiele elementaire deeltjes is dat ze
kort leven. Zo worden muonen gevormd op zo’n 10-15 km hoogte in de
atmosfeer. Met een korte gemiddelde
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
17
levensduur (een paar microseconden)
is het snel meten geblazen! Gelukkig
biedt de nalatenschap van Albert Einstein ons enige rust: omdat muonen
met bijna de lichtsnelheid bewegen (v
= 0,995c) loopt de klok voor een muon wat vertraagd. De speciale relativiteitstheorie leert ons dat de tijdsdilatatie gelijk is aan t = 1
1
v
c
2
t '.
Wanneer we vanuit het referentiekader vanaf de aarde kijken neemt de
gemiddelde levensduur van een muon
dus toe met een factor
1
1
0,995v
c
2
70 .
Dat is bijzonder handig want in die
tijd kan het muon ruim 20 km afleggen en kunnen we dus meten vanuit
het schoollokaal en is de inzet van
vliegtuigen of speciale ballonnen
overbodig.
Muonen bereiken de aarde met een
enorme snelheid en hebben een veel
grotere massa dan een elektron.
Daardoor is de doordringbaarheid
van een muon vele malen groter dan
die van een elektron: er gaan ongeveer 150 muonen per seconde dwars
door je lichaam. Muonen zijn eenvoudig te meten met behulp van een
scintillator en een fotomultiplier. In
de scintillator (lijkt op een plaat perspex) draagt een muon energie over
en brengt daarmee een atoom in een
instabiele aangeslagen toestand. Op
nanosecondentijdschaal vervalt het
atoom onder uitzending van een foton
die door de fotomultiplier versterkt
wordt tot een stroompulsje.
De detector is niet alleen in staat om
muonen te detecteren, maar ook om
18
de levensduur van het muon te bepalen. Het muon is geen stabiel deeltje.
Na verloop van tijd vervalt het spontaan; dus niet door botsingen e.d.,
maar gewoon omdat het deeltje ‘oud’
is geworden. De meeste muonen die
door de detector worden gezien vliegen er dwars doorheen. Maar heel
soms vervalt het muon binnen de detector. De detector ziet dit als een
klein lichtflitsje, vlak nadat het muon
de detector binnenkwam waarbij ook
een lichtflitsje werd opgewekt. Als er
dus twee lichtflitsjes vlak na elkaar te
zien zijn, dan is dat zeer waarschijnlijk een muon dat binnen de detector
verviel. De tijd tussen de twee flitsjes
is dan de levensduur van het gemeten
muon.
Omdat muonen vervallen volgens een
kansproces, net als bij radioactief
verval, ziet de grafiek van levensduur
van alle gemeten muonen er net zo
uit als metingen aan een radioactief
monster: een exponentieel verval.
Door middel van dit verval kan de
gemiddelde levensduur van het muon
bepaald worden.
Als een muon in de detector vervalt,
geeft de elektronica een triggerpuls
en spanning af die ingelezen kan
worden op de computer met behulp
van een CoachLab II/II+ of ULAB
interface. Daarbij is de afgegeven
spanning een maat voor de levensduur. Over een periode van maximaal
100 uur kunnen data van vervallen
muonen gemeten worden. Deze data
komen in een tabel te staan waarbij in
Coach automatisch omgerekend
wordt wat de levensduur van ieder
vervallen muon was. Om deze gege-
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
vens om te zetten naar een histogram
om een fit te kunnen maken van de
gemiddelde levensduur is een voorlopige (uitgeklede) gratis versie van
Coach 6 beschikbaar. Gemeten ver-
valstijden kunnen verdeeld worden
over in te stellen bins voor het histogram. Hoe dit in zijn werk gaat wordt
geïllustreerd in figuren 1 en 2.
Vanuit een tabel een histogram maken
Door de juiste kolom te selecteren en het bereik en het aantal bins in te stellen wordt het histogram verkregen (Coach 6 – de figuren zijn hier in de Engelstalige -versie gemaakt).
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
19
Het histogram kan als grafiek weergegeven worden en vervolgens gefit
worden op een e-macht om de gemiddelde levensduur van het muon te
bepalen.
Om een betrouwbare waarde te bepalen voor de gemiddelde levensduur is
het van belang voldoende lang te meten: de kans dat een muon vervalt in
de detector is niet heel groot. Het
duurt lang om voldoende meetdata te
verzamelen. Meetsessies tot 100 uur
zijn heel normaal. Wanneer het experiment als demonstratie ingezet zal
worden is dit niet erg handig. In dat
geval kan beter volstaan worden met
een meetsessie van een half uur waarin enkele vervallen muonen gemeten
kunnen worden. Daarna kan een
meetsessie die al opgeslagen is geopend worden om de handelingen te
tonen die nodig zijn om de gemiddelde levensduur te bepalen.
In het geval van een praktische opdracht en/of profielwerkstuk kunnen
leerlingen zelf meerdere meetsessies
uitvoeren. De gemeten data kunnen
dan eenvoudig weggeschreven worden als tekstbestand. Meerdere tekstbestanden met data kunnen ingelezen
worden met behulp van Histofit, een
bijgeleverd programma. Daarnaast
worden er 19 tekstbestanden met eerder gemeten data meegeleverd. Door
heel veel data samen te voegen wordt
het mogelijk om statistische onzekerheden mee te nemen per bin. Dit
biedt leerlingen de mogelijkheid te
onderzoeken hoe de kwaliteit van een
fit, en daarmee de betrouwbaarheid
van de bepaalde levensduur, afhangt
van de breedte van de bin: wanneer
20
de data verdeeld worden over 50 bins
met een breedte van 1 µs heb je per
bin minder events dan in het geval
dat de data verdeeld worden over 25
bins met een breedte van 2 µs. In het
laatste geval is de relatieve fout per
bin kleiner. Maar je hebt dan wel de
helft van het aantal datapunten beschikbaar om de levensduur op te fitten. Het effect hiervan kan eenvoudig
onderzocht worden met het programma Histofit.
Op 19 plaatsen verdeeld over Nederland staan muon detectiesystemen die
in bruikleen beschikbaar gesteld
worden aan scholen. Naast de detector en elektronica zijn er ondersteunende materialen beschikbaar (achtergrondinformatie, handleidingen
voor leerlingen en docenten) en
wordt de uitgeklede Coach 6 versie
(alleen geschikt voor dit experiment)
en Histofit meegeleverd. Scholen
dienen zelf te beschikken over een
CoachLab II/II+ of ULAB interface
en een computer. Alle materialen
worden op CD aangeleverd maar zijn
ook te downloaden vanaf
www.natuurkunde.nl. Daar staat ook
aangegeven waar de detectiesystemen
te leen zijn.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
Heftig jojoën
Wil je een uitdagender onderwerp voor leerlingen dan een voorwerp dat valt onder invloed van de zwaartekracht, hang het object dan eens aan een touw dat je
op een as rolt (maak er dus een jojo van). De combinatie van valbeweging, rotatie en de beperkte lengte van het touw maakt de uiteindelijke beweging niet alleen
ingewikkelder, maar ook spannender om te bestuderen. Met videometen kun je
experimentele gegevens van de jojo verzamelen, met wis- en natuurkunde kun je
de verschijnselen proberen te begrijpen en te beschrijven, en met een modelleerprogramma kun je model en werkelijkheid met elkaar vergelijken. We doen dit
voor een zelfgemaakte jojo van buitengewoon formaat.
Natuurkunde helpt dit verschijnsel te
begrijpen en te beschrijven.
Maar om theorie en praktijk goed met
elkaar te kunnen vergelijken is het
handig eerst maar eens gegevens van
de op- en neergaande beweging te
verzamelen. De posities van de
volgende twee punten op de jojo
worden in de videoclip opgemeten:
de draaias en het punt dicht bij de
rand gemarkeerd met een sticker. In
het diagram rechtsboven zie je de
verticale posities van deze twee punten tegen de tijd uitgezet. We hebben
hier te maken met een verticale
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
21
Videometen met Coach
In bovenstaande schermafdruk van
een videometing zie je linksboven de
videoclip waarin een docent een zelfgemaakte jojo op en neer laat gaan.
De jojo is gemaakt uit twee zittingen
van laboratoriumkrukken en door de
abnormale grootte van het voorwerp
geloven leerlingen hun eigen ogen
niet als de jojo traag af- en oprolt. Je
ziet ze denken “hoe kan de jojo zo
traag bewegen en weer omhoog oprollen? Welk trucje zit hier achter?”
Niks geen trucje!
ken met een verticale verplaatsing
van het zwaartepunt (dat samenvalt
met de draaias), waarvan uit het diagram linksonder blijkt dat deze goed
te beschrijven is met een parabool.
Dit lijkt in tegenspraak met het diagram rechtsonder, waarin de verticale
snelheid van de draaias is uitgezet
tegen de tijd, maar de golvende beweging heeft te maken met een lichte
slingerbeweging van de jojo. Dit kun
je ook gemakkelijk achterhalen of
controleren door de video te scannen
terwijl de grafiekenvensters in uitleesmodus gezet zijn. De verticale
snelheid van de draaias is dus een
superpositie van een rechte lijn met
een sinusoïde en deze rechte lijn past
bij de paraboolbeschrijving van de
neerwaartse beweging van de draaisas van de jojo. De verplaatsing van
het punt aan de rand van de schijf is
een superpositie van de verplaatsing
van het zwaartepunt van de jojo en de
verticale projectie van een versnelde
cirkelbeweging. Het is een versnelde
cyloïde.
Wis- en natuurkundige beschrijving van de jojobeweging
Tijdens het omlaag gaan van de jojo
zijn in het ideale geval tegelijkertijd
twee bewegingen te onderscheiden:
een draaiende beweging om de as
(rotatie) en de verplaatsing langs een
rechte, verticale lijn (translatie). In
het geval van een jojo is er een direct
verband tussen de rotatie en de translatie. Hoe precies en wat dit betekent
voor de totale beweging kun je door
toepassing van mechanicawetten uitzoeken. Het is hierbij verstandig om
over de volgende vormen van energie
22
na te denken: energie t.g.v. zwaartekracht (Ep), energie t.g.v. de verticale
beweging (Et) en energie t.g.v. de
draaibeweging (Er).
Laten we eerst notationele afspraken
maken (zie onderstaande figuur). Onze jojo heeft massa m, een draaias
met straal r, bestaat uit twee cirkelvormige schijven met staal R en is
opgehangen aan een touwtje met
spankracht Fs. Deze tegenkracht van
het touw grijpt aan in het punt D. Dit
is het punt waar rondom de jojo momenteel af- en oprolt. Het krachtmoment ten gevolge waarvan de jojo
draait is M = Fs r . Ons assenstelsel
kiezen we, net als in de videoclip te
zien is, zodanig dat de y-as door het
ophangpunt van het touw, d.w.z. door
de vaste positie van onze hand waarmee we het touw vasthouden (y0)
loopt. We kijken alleen naar de verticale beweging en oriënteren ons assenstelsel zodanig dat de positieve yas opwaarts is en de positieve x-as
naar rechts is. De snelheid en versnelling van het zwaartepunt noteren we
zoals gebruikelijk met v en a (let op:
in onze keuze van oriëntering van het
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
y0
touw
y-richting
Fs
P1
P2
r D
R
Fg = mg
assenstelsel zijn deze grootheden negatief bij een neergaande jojo). De
hoek van het lijnstuk van het zwaartepunt P2 naar het punt P1 bij de rand
van de schijf met de horizontale as
noteren we met (dus:
(t = 0) = 90o ). De hoeksnelheid en
hoekversnelling van de schijf noteren
we zoals gebruikelijk met de symbolen en . De letter g staat voor gravitatieconstante. Het traagheidsmoment van de jojo geven we
aan met de letter I. We laten de jojo
los op tijdstip t = 0 en nemen aan dat
het punt P1 op de rand op dat moment
verticaal boven het zwaartepunt P2
ligt, in zijn hoogste stand.
De wetten van Newton geven:
(1) som van krachten = ma oftewel
mg + Fs = ma .
M = I oftewel Fs r = I .
(2)
(3) v = r en dus a = r .
Ia
Uit (2) en (3) volgt Fs =
. Substir2
tutie in (1) geeft:
g
.
(4) a =
1 + I mr 2
Voor de jojo met twee cirkelvormige
schijven met straal R, onderling verbonden met een as geldt I = 12 m R 2 .
Invullen in (4) levert op:
g
(5)
.
a=
1 + R 2 2r 2
De versnelling is een negatieve constante en dit betekent dus voor de
r = at en dat de
snelheid dat v =
hoeksnelheid lineair van de tijd afhangt volgens de formule
=
(6)
gt
.
r (1 + R 2 2r 2 )
Kijken we nu nog eens naar de drie
energievormen die in het spel zijn.
Voor de zwaarte-energie geldt:
Ep = m g y = mg ( y0 + 12 at 2 )
(7)
1
1 + R2 2 r 2
Voor de rotatie-energie geldt overeenkomstig:
(8)
= m g y0
Er = I
1
2
2
1
2
m g2 t2
= mg t
1
2
2 2
R2
2r 2 (1 + R 2 2 r 2 )
2
.
Tot slot geldt voor de kinetische
translatie-energie:
(9)
Et = 12 mv 2 = 12 m g 2 t 2
(1 + R
1
2
2r
)
2 2
.
Optelling van vergelijkingen (7), (8)
en (9) levert inderdaad op dat de som
van de drie energieën op elk tijdsmoment constant is, namelijk.
(10)
Ep + Er + Et = m g y0 = Ep (t = 0)
Omdat de energievormen kwadratisch van tijd afhangen en er ook een
kwadratisch verband is tussen de verticale positie van het zwaartepunt en
de tijd ( y = y0 + 12 at 2 ) zijn alle energieën evenredig met de verticale positie van het zwaartepunt van de jojo.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
23
De verticale verplaatsing van ons
punt P1 aan de rand van de schijf, zeg
genoteerd met , is een superpositie
van de verticale verplaatsing y van
het zwaartepunt P2 en de verticale
projectie yrot van de cirkelbeweging.
Er geldt: yrot = R sin met
=
(11)
y0
y
r
+
2
=
at 2
+ , m.a.w.
2r 2
at 2
= y + yrot = y0 + at + R cos
2r
g
met a =
.
1 + R 2 2r 2
Voor de totale verticale snelheid van
het punt P1 aan de rand van de schijf
geldt na differentiatie dus:
R
at 2
sin
(12) v] = at 1
r
2r
We zijn dus in staat om de neergaande jojo op natuurkundige gronden in
formulevorm te beschrijven. De opwaartse beweging gaat net zo: het is
alleen nodig om op diverse plaatsen
tekens te veranderen. De formules
zijn er niet alleen als hobby voor de
leraar, maar gaan ook ergens over en
helpen bij het begrijpen van verschijnselen. Bijvoorbeeld, als de cirkelschijven van de jojo groter zouden
zijn, dan volgt uit formule (6) dat de
hoeksnelheid kleiner is. Formule (10)
is niets anders dan de wet van behoud
van energie. Het moge duidelijk zijn
dat er bij de gemaakte afleidingen
ook een groot beroep gedaan wordt
op de formulevaardigheden en kennis
van goniometrie. We kunnen dus best
spreken over een wiskundige en natuurkundige beschrijving van de jojo.
1
2
24
2
Model en realiteit
De formules uit de vorige sectie kunnen gebruikt worden in een modelleeromgeving om de beweging van
de jojo te simuleren. Maar niet alleen
de formules in hun volledig uitgewerkte versie spelen een rol bij het
construeren van het computermodel:
met name de formules bij basale natuurkundewetten zoals Ekin = 12 mv 2
of verbanden zoals a = dv dt en
= d dt doen hun intrede in computerprogramma’s (zie het kader met
een fragment van de Coach code).
Wat het model van de jojobeweging
lastig maakt is de eindigheid van het
touw zodat er op enig moment een
omslag is van neergaande naar omhooggaande beweging. Je moet dan
dv := a*dt
v := v + dv
w := abs(v)
als w > vmax dan
vmax := w
eindals
omega := abs(v/r_i)
dy := v*dt
y := y + dy
s := y0 - y
phi := s / r_i + pi/2
x := 0 + r_p*cos(phi)
y := y + r_p*sin(phi)
E_p := m*g*y
E_r := 0,5*I*omega^2
E_t := 0,5*m*v^2
E_tot := E_p + E_r + E_t
t : = t + dt
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
in je formules en overeenkomstig in
het computermodel op diverse plaatsen tekens veranderen. Bijvoorbeeld
moet je bij een opgaande beweging
de relatie v = r en a = r (vergelijk met formule (3)) nemen. Dit
speelt door in de rest van het formulewerk.
Voordat we het (computer)model met
de werkelijkheid kunnen vergelijken
maken we nog een aanpassing van
het model: totnogtoe verwaarlozen
we wrijving, maar zoals we allemaal
weten komt de jojo in werkelijkheid
niet tot zijn oorspronkelijke hoogte
terug. We passen het model aan door
te veronderstellen dat bij elke sprong
van de jojo in het laagste punt een
fractie van de energie verloren gaat.
Ook het kantelen van de jojo in zijn
laagste stand om het draaipunt D is in
ons computermodel verwerkt.
In onderstaande schermafdruk staan
de resultaten van onze computersimulatie, steeds tegen de achtergrond van de meetresultaten van de
videometing.
In de vier kwadranten staan grafieken
van de hoogte van het zwaartepunt
van de jojo, de hoogte van het punt
op de rand van de jojoschijf, verschillende energievormen (potentiële
energie t.g.v. zwaartekracht, kinetische translatie-energie en de totale
energie), en de snelheid van het
zwaartepunt. In de simulatie is gekozen voor een verlies van 5% aan
energie tijdens de overgang van
neerwaartse in opwaartse beweging.
De resultaten van de simulatie en de
videometing stemming wonderbaarlijk goed overeen.
Onderstaande schermafdruk toont
grafieken van de snelheid van het
zwaartepunt en van de verticale positie van het randpunt die berekend zijn
in een simulatie waarin rekening gehouden is met energieverlies en op
een langere tijdschaal doorgerekend
is. Hierover kun je vragen stellen als
“hoe neemt de maximale snelheid
van de jojo (in zijn laagste punt) af
bij elk omslagpunt?” of “hoe verklaar
je de verschillen in grafiekvorm van
het randpunt op het moment dat de
jojo steeds in de buurt van zijn bovenste punt komt?"
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
25
Wat valt er nog meer te ontdekken?
In het werk dat we totnogtoe besproken hebben is er sprake van een sterke wisselwerking tussen modelvorming gestoeld op natuurkundige
principes, computersimulatie, experimenteel onderzoek en het gebruik
van wiskundige methoden. Wat nog
een beetje onderbelicht is gebleven is
de combinatie met het zelf formule
ren door leerlingen van onderzoeksvragen die je met het arsenaal aan
experimentele en theoretische methoden kunt proberen te beantwoorden.
Met de modellen kun je bijvoorbeeld
antwoord proberen te vinden op de
vraag of je kunt jojoën op de maan of
Mastercourse
De FNWI, Faculteit der Naturwetenschappen, Wiskunde en Informatica
van de de Universiteit van Amsterdam organiseert een Mastercourse
voor docenten natuurwetenschappen,
wiskunde en informatica. In een van
deze cursussen wordt er ook gejojo’ed. Mastercourses zijn eendaagse
cursussen in diverse vakgebieden met
als doel eerstegraads docenten de gelegenheid te bieden zich op de hoogte
te stellen van recente ontwikkelingen
in hun vakgebied. Meer informatie
vindt op de website
26
in de ruimte, en zo ja, waarin dit verschilt van jojoën op aarde.
Over de bevestiging van het touw aan
de as hebben we nog niets gezegd,
maar dit is van grote invloed op de
beweging van de jojo (kijk eens op de
website www.howstuffworks.com/yoyo.htm). Ook de vorm van de jojo
speelt een belangrijke rol: kun je ook
met jojo’s met een vierkante vorm
i.p.v. een cirkelvorm goed jojoën en
hoe verhoudt zich de beweging t.o.v.
een gewone jojo? Wat gebeurt er als
je het pad van de jojo begrenst, bijvoorbeeld door de jojo langs een
schuine helling te laten af- en oprollen? Kortom, de ideeën voor profielwerkstukken liggen voor het oprapen.
www.science.uva.nl/mastercourses.
[email protected] .
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
’t Tsunami project
Dit project is opgezet in het kader van een korte stage vanuit de opleiding Aardwetenschappen door Jan Visscher en Timo Kamminga, 3e jaars studenten Fysische Geografie/Aardwetenschappen aan de Universiteit van Amsterdam. Het project is opgezet, met het oog op de communicatieve en educatieve variant van de
Master fase. Het levert een product waarbij Aardwetenschappen meer onder de
aandacht van middelbare scholier worden gebracht. Het aanbod aan Aardwetenschappen in het vak Aardrijkskunde in het middelbaar onderwijs is verdeeld tussen sociale en fysische geografie, met de nadruk op sociale geografie. Ook is het
vak vaak niet door alle leerlingen te kiezen in hun profiel. Daarom is het project
geschikt voor uitvoering binnen het vak ANW.
Het project
Er liggen twee ideeën ten grondslag
aan dit project: brede behandeling en
zelfstandige afhandeling. Omdat het
onderwerp binnen het curriculum van
ANW moet passen is gekozen voor
actualiteit die van alle kanten benaderd kan worden. Zo kan er naast
puur aardwetenschappelijk informatie
ook sociale, economische en politieke
theorie behandeld worden. Het tweede punt beslaat de methode van aanpak. De leerling kan deze module
zelfstandig doorlopen via een website
op Internet of vanaf Cd-rom. De hele
module is zo ingericht dat de leerling
letterlijk alle kanten op kan, elk onderdeel is apart uit te voeren. Zo bepaalt de leerling zelf wanneer hij/zij
de theorie doorneemt, de vragen beantwoord, of het experiment uitvoert.
Het onderwerp Tsunami is gekozen
vanwege de actuele waarde en de
veelzijdigheid van het project. De
Aardwetenschappen zijn goed vertegenwoordigd (Platentektoniek en
golventheorie besproken in relatie
met de tsunami), maar ook economische, politieke en sociale thema’s zijn
aan te snijden. Hiermee is het onderwerp aantrekkelijk voor de leerlingen
van alle profielen, en zo leren de leerlingen ook stof die niet direct tot hun
eigen profiel behoort.
Naast het bestuderen van de theorie
en het maken van de opdrachten, is
een experiment opgezet om het idee
van een wetenschappelijk model over
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
27
te brengen. Er is hierbij gekozen voor
een semi-praktische aanpak. Het fysieke experiment is al uitgevoerd, en
leerlingen maken metingen aan een
digitale versie van het experiment.
Het Tsunami experiment
In de figuur is de opstelling van het
experiment te zien. In een lang aquarium (22x200x50) is aan de rechterkant een stellage van technisch Lego
gebouwd die de continentale rand
voorstelt. Aan de linkerkant wordt de
werking van een aardbeving gesimuleerd door een vlak op de bodem van
het aquarium omhoog te tillen en dan
naar beneden te drukken. De golven
die vervolgens in het onverstoorde
diepe stuk en in het ondiepe deel bij
de ‘kust’ ontstaan zijn op video opgenomen.
Met behulp van millimeterpapier aan
de zijkant van het aquarium geplakt
voor de schaalverdeling, kan er in
Coach een videometing worden uitgevoerd. Bij het meten zal de leerling
zien dat de golven in het diepe deel
minder van de evenwichtslijn (de
‘zee’ in rust) zullen afwijken dan bij
het ondiepe gedeelte. Dit komt overeen met de theorie van de tsunami,
n.l. dat golfhoogte wordt versterkt
naarmate de waterdiepte afneemt.
Bij het experiment leiden vragen de
leerling naar deze conclusie.
Vervolgens wordt bij het VWO ook
de vraag gesteld over de ‘echtheid’
en geldigheid van dit experiment,
waarmee de kritische kant van het
vak ANW wordt aangeroerd. In de
essay-vraag, een eindopdracht, kan er
ook gekozen worden om over het experiment een stuk te schrijven,
waarmee de leerling zijn kritische
vragen kan stellen.
Het Tsunamiproject is een samenstelling van verschillende soorten opdrachten en thema’s, waarmee de
leerling in aanraking komt met verschillende manieren van denken en
werken die binnen het eindexamenprogramma vallen, en ook na het
eindexamen belangrijk zijn in de wetenschappen. Het zelfstandige karakter stamt uit het gedachtegoed van de
Tweede Fase en biedt de leerling de
gelegenheid om de module op zijn
eigen manier te bestuderen.
Informatie kunt u opvragen via
[email protected] ,
of bij een van de studenten:
[email protected]
[email protected] .
28
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
Scheikunde VO en Coach 5
Onder deze titel is een nieuw boekwerk met CD tot stand gekomen voor het meten
met de computer. De auteur is Pieter van Zandbergen. Hij is vanaf het eerste begin
betrokken geweest bij landelijke projecten op dit gebied. De laatste jaren van zijn
leraarschap heeft hij het door hem gebruikte lesmateriaal herschreven en aangepast aan Coach 5 en aan het tweede fase onderwijs. Naast meten wordt in de klapper met proeven ook de nodige aandacht besteed aan het verwerken van meetgegevens, open opdrachten en toetsen. Ook de ervaringen met op school aanwezige apparatuur zoals pH-meters en colorimeters komen aan bod.
Daarmee is een veelheid aan lesmateriaal beschikbaar gekomen voor het scheikunde onderwijs in de bovenbouw.
Het ontwikkelde lesmateriaal uit de
landelijke projecten heb ik in loop
der jaren aangepast aan mijn eigen
lespraktijk. Daarnaast heb ik nieuw
lesmateriaal gemaakt. Naast gestructureerde opdrachten bevat de klapper
open opdrachten en onderzoeksvragen. Maar ook toetsmateriaal ontbreekt niet.
Hieronder wordt aan de hand van het
opnemen van een titratiecurve aangegeven hoe de verschillende aspecten
van zo’n proef in de klapper en op de
CD aan bod komen. Dat gaat van het
opbouwen van de opstelling, met
name het gebruik van de titrator, tot
en met het maken van een toets.
Het gebruik van de CMA-titrator
Voorafgaand aan de proeven wordt
beschreven hoe de CMA-titrator
moet worden ingesteld.
De titrator wordt aangesloten op Coachlab II (zie ook de activiteit ‘Titratie met CMAtitrator algemeen’). In deze activiteit staat ook beschreven hoe je de stapgrootte van de
combinatie stappenmotor en injectiespuit kunt bepalen (672 stappen voor 1 mL in het
voorbeeld titratieprogramma op de volgende bladzijde).
Afhankelijk van de titratie kan het programma worden aangepast. Het equivalentiepunt
valt dan tijdens de ‘trage’ toevoeging van 2 ml natronloog. Bij de titratie van een mengsel
van Na2CO3 en NaHCO3 (zie proef D1) had ik het eerste equivalentiepunt bij 5,6 ml en
het tweede bij 12,1 ml toegevoegde natronloog. Ik heb daarop het programma aangepast
en de titratie nogmaals uitgevoerd.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
29
Een voorbeeld titratieprogramma.
Voorbeeld van een titratie
Bij de proeven heb ik in het algemeen de instructies voor het opnemen van curves in de betreffende
“activiteit” gezet. Vanuit de leerlingentekst wordt hier naar verwezen.
Na het opnemen van de curve leert de
leerling hoe door middel van de
afgeleide de equivalentiepunten
kunnen worden bepaald. Daarna
kunnen de bufferpunten worden
uitgelezen.
Voorbeeld van een toets
Meestal heb ik de toetsen klassikaal
in het computerlokaal afgenomen. In
dat geval wordt de curve met de opdracht meegeleverd.
Het hieronder besproken voorbeeld is
afgeleid van een eindexamenvraag.
De activiteit “Mengsel van fosfaten”
Zoals uit de tekst van de opdracht al
blijkt moet de leerling de activiteit
“Mengsel fosfaten” gebruiken bij de
beantwoording. Ook hier vindt de
leerling verdere aanwijzingen in de
activiteit.
Opdracht
Een mengsel van fosfaten is na oplossen in water getitreerd met 0,10 M zoutzuur. De titratiecurve vind je in de activiteit ‘Mengsel fosfaten’ onder het project ‘Toetsen’. De opdracht
is om met behulp van gegevens uit de titratiecurve de samenstelling van het fosfaatmengsel
in massa% te berekenen.
30
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
De toets bestaat er in feite uit, dat de
leerling zelf moet weten hoe de equivalentiepunten en bufferpunten met
behulp van de computer moeten worden bepaald.
In nevenstaand venster is de afgeleide bepaald, waarna door uitlezen de
coördinaten van de beide equivalentiepunten worden bepaald. Daarna
kan de molverhouding en de massaverhouding worden berekend.
Een klapper met CD
Het materiaal uit de klapper en de
activiteiten op de CD moeten dus in
samenhang worden gebruikt. Het
aantal pagina’s tekst is ongeveer 200,
waarvan ruim 30 besteed worden aan
toelichting en apparatuur. Per hoofdstuk wordt in een tabel aangegeven
waar de verschillende proeven in de
huidige leergangen (Chemie, Pulsar,
Chemie Overal en Curie) kunnen
worden ingepast. Het gaat daarbij
niet alleen om aanvullend materiaal
maar vooral om alternatieven voor in
de leergangen voorkomende proeven
en opgaven.
Apparatuur
Eén van de problemen voor het meten met de computer bij scheikunde is
de beschikbaarheid van sensoren zoals pH-meters en colorimeters. Voor
titratiecurves heb je een doseerapparaat nodig, zoals een door een stappenmotor aangedreven injectiespuit
of de contiburet. In het boekwerk heb
ik beschreven welke ervaringen wij
hebben opgedaan met deze appara-
tuur en welke volgens ons de beste
resultaten geven. Ook wordt per apparaat actuele informatie (prijzen en
leverancier) verstrekt over momenteel verkrijgbare apparatuur.
Voor de door ons gebruikte apparatuur zijn de verschillende ijklijnen
meegegeven op cd. In de klapper
staat verder aangegeven hoe binnen
de verschillende activiteiten de ijklijn
kan worden aangepast aan de eigen
beschikbare apparatuur. Ik hoop
hiermee de toegankelijkheid tot het
meten met de computer te verbeteren.
Bestellen
De klapper met CD is te bestellen
door € 85,- over te maken op postbank nummer 5738810 ten name van
P. van Zandbergen. Op het bankafschrift moet wel het afleveradres zijn
vermeld. Om problemen met de aflevering te voorkomen is het raadzaam
om tegelijk met het overmaken ook
even een E-mail met de nodige informatie te sturen naar
[email protected]
Nadere informatie is te vinden op
www.pietervanzandbergen.nl
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
31
CO2 productie volgen tijdens schimmelen
De CO2-produktie tijdens het schimmelen aan de lucht van een snee brood kan
langere tijd worden gevolgd via een stuurprogramma voor CoachLab II/II+.
Om het schimmelen aan de lucht van
bijvoorbeeld een snee brood te volgen moet je voortdurend lucht verversen en toch de CO2-produktie meten. Het CO2-gehalte zal vrij snel buiten het bereik van een CO2-sensor
raken. Om aan schimmelen in de
“open lucht” toch te kunnen meten is
de opstelling uit de figuur gebruikt.
In deze opstelling wordt gedurende
een half uur lucht doorgeleid met een
aquariumpompje. Na een half uur
stopt de doorvoer van lucht. Een
kwartier lang wordt het CO2 gehalte
dan gemeten. Zodra de meting stopt
wordt het doorleiden van lucht hervat.
De CO2-sensor is direct aangesloten
op CoachLab II/II+. Het aquariumpompje is aangesloten op de 220V
schakelmodule. De schakelmodule
wordt met CoachLab II/II+ gestuurd.
Hierbij bleek dat lekstroom van de
schakelmodule al voldoende is om
het aquariumpompje aan te zetten.
Dit is verholpen door het aquariumpompje en een bureaulamp in eenzelfde stekkerblok te steken. Het
stekkerblok met pompje en lamp
wordt op de schakelmodule aangesloten . De bureaulamp en de aquariumpomp staan dan parallel. De lekstroom loopt voornamelijk via de bu-
32
reaulamp en zodoende kan het aquariumpompje toch met de schakelmodule aan en uit worden gezet.
Het programmaatje waarmee het proces wordt geregeld staat het kader.
In dit programma wordt na een half
uur wachten de pomp uitgezet. Als de
stopwatch wordt aangezet dan telt
een klok vanaf 0 s. Met het commando ‘tussentijd’ lees je de stopwatch
af. Met het commando ‘looptijd’ lees
je een klok af die aan is gezet bij de
start van het programma. Deze klok
werkt onafhankelijk van het commando stopwatch.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
duur = 100 'uren
duur = duur*3600 'omrekenen naar seconden
wachttijd = 0,5 'uren
wachttijd = wachttijd*3600 'omrekenen naar seconden
meettijd = 15 'minuten
meettijd = meettijd*60 'omrekenen naar seconden
meetpunten = 50 'aantal meetpunten per meting
herhaal
zetAan(1)
'zet luchtpomp aan
wacht(wachttijd)
zetuit(1)
'zet luchtpomp uit
stopwatch(aan)
herhaal
CO2 = niveau(2)
Slaop
wacht(meettijd/meetpunten)
totdat tussentijd>meettijd
totdat looptijd>duur
Het Stuurprogramma
De grafieken hieronder zijn gemaakt met behulp van het bovenstaande programma. Na een dag of twee wordt er duidelijk per kwartier meer CO2 ontwikkeld dan
bij de aanvang van het experiment (linker grafiek). Voortzetting van de metingen
laat het toenemen van schimmelactiviteit duidelijk zien (rechter grafiek).
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
33
De Oxidatie Reductie Potentiaal-sensor
(ORP-sensor)
De ORP-sensor is bestemd voor het meten van de redox-potentiaal van oplossingen bijvoorbeeld tijdens een titratie of een meet-stuurproject.
Een elektrochemische cel bestaat uit
twee halfcellen verbonden door een
zoutbrug. De bronspanning, de spanning tussen de elektroden van de
halfcellen, hangt ondermeer af van
stoffen in de halfcellen en de concentraties waarin die stoffen aanwezig
zijn. Het verband tussen bronspanning en concentratie is logaritmisch
(vergelijking van Nernst).
De CMA ORP-sensor bestaat uit een
Ag/AgCl-halfcel en een platinaelektrode. De Ag/AgCl-halfcel is een
afgesloten buisje voorzien van een
zoutbrug en vormt de referentie elektrode. De oplossing waarin de ORPsensor wordt gestoken vormt samen
met de platina elektrode de tweede
halfcel. De spanning van de sensor is
evenredig met het potentiaalverschil
tussen de platina-elektrode en de
Ag/AgCl-referentie-elektrode. Door
de compacte bouw van de ORPsensor lijkt een redox-titratie in uitvoering sterk op een zuur-base titratie
(zie Signaal 21 of haal de PDF op bij
www.cma.science.uva.nl/Signaal).
De ORP-sensor is tijdens een titratie
niet te combineren met een pHsensor, geleidbaarheidsensor of een
34
ion selectieve sensor. Geen van deze
sensoren is overigens in combinatie
te gebruiken.
Na installatie van Coach 5 staat het
programma Titratie in het project
Experimenten voor scheikunde. Om de ORP-sensor aan deze
activiteit toe te voegen moet u de beschikking hebben over Coach 5 v2.4
(zie ook www.cma.science.uva.nl
voor upgraden van Coach 5.2.1).
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
Nevenstaande grafiek is verkregen bij
het volgende experimentje:
Los circa 1 mmol blauw kopersulfaat
op in circa 150 mL gedestilleerd water.
Voeg na oplossen van het kopersulfaat een overmaat kaliumjodide toe.
De oplossing wordt meteen troebel
door de vorming van koper(I)jodide
en kleurt bruin door de vorming van
jood (als I3-). Titreer onder goed roeren het gevormde jood met een 0,1 M
natriumthiosulfaat-oplossing. Voor
de titratie is gebruik gemaakt van een
CMA-titrator en de bovengenoemde
titratie-activiteit.
Het titratieprogramma kan ook gebruikt worden om de potentiaal van
een reactiemengsel te controleren. In
het volgende experimentje wordt de
stijging van de potentiaal gemeten
tijdens de oxidatie van jodide-ionen
tot jood door waterstofperoxide in
sterk zuur milieu en bij aanwezigheid
van natriumthiosulfaat. Het gevormde jood reageert snel terug tot jodide
door reductie met thiosulfaat.
Zodra het thiosulfaat op is stijgt de
potentiaal van de oplossing snel. De
titrator voegt dan een nieuwe portie
natriumthiosulfaat-oplossing toe.
Het programmaatje en een resultaat:
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
35
Methanol in wijn met de gaschromatograaf
Methanol is zeer giftig en kan blindheid veroorzaken. Witte wijn bevat ongeveer
100 mg methanol per liter wijn, rode wijn ongeveer 50 mg/L. De wettelijk toegestane maximum concentratie bedraagt 300 mg/L. Met de gaschromatograaf kan
de metha-nol in wijn worden aangetoond.
De Gaschromatograaf
Voor dit experiment gebruiken we
een eenvoudige gaschromatograaf, de
nano2. De nano2 is de verbeterde opvolger van de nanoGLC. De nano2
werkt net als zijn voorganger bij kamertemperatuur.
Doe drie mL witte wijn in de kolf.
• Maak een destillatieopstelling.
• Zet de verwarming aan.
• Destilleer tot je ongeveer 0,3 mL
destillaat hebt opgevangen.
• Bewaar het destillaat in een klein
afgesloten buisje (bv. een epje).
Chromatograferen
Voor deze proef moet de nano2 worden uitgerust met de polaire kolom.
Staat alles startklaar?
Injecteer 4 cL van het wijndestillaat
met een microliterspuit en start de
meting.
Wacht tot de ethanol geëlueerd is (de
grote piek) en stop de meting.
De nano2 wordt aangesloten op kanaal 3 van de CoachLab II/II+. Kies
als sensor een voltmeter (algemeen 05V) op kanaal 3 en stel de tijdas in op
60 minuten.
Destilleren
Om te voorkomen dat teveel water en
niet vluchtige bestanddelen in de GC
worden geïnjecteerd moet de wijn
eerst worden gedestilleerd. Omdat er
uiteindelijk maar 4 microliter destillaat moet worden geïnjecteerd kunnen we de destillatie uitvoeren op
microschaal:
36
Resultaten
De grote piek in het chromatogram
wordt veroorzaakt door ethanol. De
kleine hoeveelheid methanol valt niet
direct op.
Pas na uitvergroten van het hobbeltje
bij de tien minuten wordt de methanolpiek duidelijk zichtbaar.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
•
•
Conclusie: Methanol is aangetoond.
Om deze conclusie te kunnen trekken
moet de retentietijd van methanol bekend zijn. Door een beetje methanol
en ethanol te mengen, en hiervan
1 cL te injecteren kan de retentietijd
van methanol worden bepaald.
Kwantitatief
Een uitbreiding van dit experiment is
de kwantitatieve bepaling van methanol in wijn.
• Maak eerst een oplossing van 12
vol% zuiver (!) ethanol en
200mg/L methanol in water.
• Destilleer een beetje van deze
kunstwijn.
• Chromatografeer 4cL van het destillaat en meet het oppervlak onder de methanolpiek.
Meet ook het oppervlak onder de
methanolpiek van het destillaat
van de witte wijn.
Bereken met de oppervlakteverhouding de concentratie methanol
in de witte wijn.
Tips
De retentietijden met de polaire kolom zijn afhankelijk van de relatieve
luchtvochtigheid. Zet de GC een dag
van tevoren aan met de polaire kolom
zodat de kolom zich kan instellen op
de heersende luchtvochtigheid.
• Controleer de zuivere ethanol
vóór gebruik. Deze moet uiteraard
methanolvrij zijn.
• Spoel de spuit minstens 10 keer
met zuivere ethanol voordat je een
destillaatmonster neemt!
Tot slot
De nano2 gaschromatograaf wordt
gemaakt door Frans Killian (TOA) en
kost € 225,00.
De nano2, de polaire kolom en de microliterspuit zijn bij Frans te bestellen
via www.nano2.nl .Voor meer informatie kunt u contact opnemen met
[email protected] .
Nascholing
Het AMSTEL Instituut organiseert
regelmatig cursussen met allerhande
scheikunde toepassingen met Coach,
en ook met SPARTAN en Odyssey.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
37
BBB: Erfelijkheid
Op de NIBI onderwijsconferentie is de L-testversie van de vierde Biologie Buiten
het Boekje module gepresenteerd. “Erfelijkheid, bijvoorbeeld bij de mens” heeft
veel enthousiaste reacties opgeleverd. Samen met de modules over mitose, meiose, DNA en eiwitten is een nieuwe, integrale e-leerlijn ontstaan voor VWO 4 – 6,
plus een bonus voor docenten en leerlingen die méér willen weten.
In leerboeken worden DNA, eiwitten,
celdeling (meiose!) en erfelijkheid
meestal los van elkaar in verschillende hoofdstukken behandeld. Een helder begrip van genetica en erfelijkheid vraagt echter om een geïntegreerde aanpak van:
1. de relatie tussen genen, eiwitten en
fenotype;
2. hoe mutaties in genen het fenotype
kunnen veranderen;
3. overdracht van genen aan het nageslacht en gevolgen daarvan voor
het fenotype;
4. interacties tussen genen onderling
en genen en milieu-invloeden.
Daarom is gekozen voor een samenhangende behandeling op de niveaus:
(i) individu (als deel van een populatie), (ii) cellen en (iii) DNA, RNA en
eiwitten.
In acht hoofdstukken komen aan de
orde:
• Relatie gen – fenotype – erfelijkheid (basiskennis a.h.v. monohybride kruising).
• Geslachtschromosomen (geslachtsbepaling, geslachtsgebonden overerving).
• Samenspel van genen (dihybride
kruising, recombinatie, geninteracties, polygene overerving).
38
• Erfelijkheid in de praktijk (waardoor de praktijk meestal afwijkt
van de theorie).
• Multifactoriële erfelijkheid (kenmerken die door genen en milieu
bepaald worden).
• Populatiegenetica (a.h.v. frequentie van ziekten in populaties).
• Ethiek (met aanzet tot discussie
a.h.v. een “Baby op maat” scenario).
• Achtergrondinformatie over genoom van de mens, mutaties, kanker en immunogenetica.
Voorts is er een diagnostische toets
(met feedback) en een zeer uitgebreide index.
Alle onderwerpen worden behandeld
a.h.v. tekst, schema's, animaties en
illustraties, en voorbeelden (veel !).
Waar mogelijk is gekozen voor de
mens als voorbeeld, vandaar de toevoeging "bijvoorbeeld bij de mens"
aan de titel van de module. We behandelen erfelijkheid echter in zijn
algemeenheid; de link met de mens is
alleen bedoeld om het onderwerp
toegankelijker te maken.
Omdat ook BBB-Erfelijkheid – met
opzet - meer stof bevat dan strikt
noodzakelijk is ter voorbereiding op
het eindexamen zijn ook voor deze
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
module aanvullende vragen en opdrachten gemaakt die de leerling
langs alle onderwerpen leidt die in
ieder geval bestudeerd moeten worden *. Vragen en antwoorden kunnen
vrijelijk gedownload worden van de
website www.science.uva.nl/bbb
(kies voor de Nederlandse versie van
de website). Op de website zijn ook
gratis demo-versies van elke module
te vinden (in zowel Nederlands als
Engels). BBB modules kunnen besteld worden bij CMA (zie website
voor details).
*
De modules “Erfelijkheid”,
“DNA en eiwitten”, en “Mitose en
meiose onthuld” dekken ondermeer
de volgende VWO Biologie 1,2 eindtermen: Specifieke vaardigheden (48,
49), Structuur van cellen (deels: 19,
20, 22), Levenscyclus en erfelijke informatie (geheel), Levenscyclus van
cellen (geheel), Metabolisme van de
mens (deels: 121, 122), Eiwitsynthese
(vrijwel geheel: 136-139, 141-143,
145-148, 150, 152), Bescherming van
het interne milieu (deels: 207, 210214, 216).
Oof Oud [email protected].
Oof werkt als bioloog aan het AMSTEL Instituut en is auteur van de
Biologie Buiten het Boekje serie.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
39
Hartslag meten, lesbrief voor het vmbo
De lesbrief “Hartslag meten” treft u aan op de vmbo-website die elders in deze Signaal
is aangekondigd. Het doel van de lesbrief is leerlingen een idee te geven hoe het met
hun conditie is gesteld. Daarvoor bepalen leerlingen hoe lang het duurt na een inspanning voor je hartslag weer het normale rustniveau heeft bereikt.
Natuurlijk kan de hele opdracht zonder
computer worden uitgevoerd. Door
middel van het voelen van de pols bepaal je hoe lang het duurt tot een verhoogde hartslag weer normaal is. Toch
is het zien van een hartslag op het computerscherm een bijzondere gewaarwording die motiverend werkt. Bovendien
is je meetresultaat niet weg. Je kunt er
achteraf nog even naar kijken, eventueel
een afdruk van maken.
Voor het uitvoeren van metingen met de
computer wordt gebruik gemaakt van de
nieuwe CMA-hartslagsensor (027i).
Deze sensor wordt op de pink geplaatst
en levert een signaal dat op een betrouwbare manier geteld kan worden.
Het lesmateriaal (lesbrief en de activiteiten voor Coach 5) wordt kosteloos via
de vmbo-website verspreid. Voor uitvoering moet u de beschikking hebben
over Coach 5, CoachLab II/II+ en de
hartslagsensor (027i).
De lesbrief heeft dezelfde indeling als
het overige materiaal van de vmbowebsite: instapvragen, opdrachten en
een antwoordenblad; kijk eens rond op
In de opdrachten bepalen leerlingen
eerst de hartslag door het voelen van de
pols. Daarna maken ze het signaal
zichtbaar terwijl ze nogmaals de pols
voelen. Met deze twee proeven bepalen
ze de hartslag in rust en vergelijken ze
die met klasgenoten. Tot slot bepalen ze
een maat voor hun conditie. De proefpersoon maakt eerst tien diepe
kniebuigingen. De ander meet direct
hierna een aantal malen de hartslag van
de proefpersoon totdat zijn/haar hartslag
weer op het rustniveau is. Ook hier is
het weer mogelijk om te vergelijken met
andere resultaten in de klas. Welke eisen
moet je hier stellen voor een eerlijke
vergelijking?
Signaal van de hartslagsensor (027i)
www.science.uva.nl/research/amstel
/CoachVMBO.
Bij de instapvragen doen leerlingen uitspraken over het belang van levensstijl,
een goede conditie en worden ze enkele
basisfeiten over de bloedsomloop gevraagd. Dit alles heel kort.
40
Succesproef tijdens de Open Dag!
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
Profielwerkstukken
Alweer voor het derde jaar zijn leerlingen uit de bovenbouw H/V welkom op de
FNWI (Faculteit voor de Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica) van de
Universiteit van Amsterdam voor het uitvoeren van een Profielwerkstuk. Leerlingen kunnen daarvoor terecht op een aantal Laboratoria en Instituten. Het onderzoeksidee hoeft niet nieuw te zijn, als er maar een eigen invalshoek gekozen wordt
en er een onderzoeksplan wordt ingediend.
Ook op het AMSTEL Instituut heeft
een groot aantal leerlingen al een profielwerkstuk uitgevoerd. Daarbij worden zij begeleid door een van onze
docenten. Lang niet altijd is er een
doortimmerd plan van aanpak. In de
praktijk groeit zo’n profielwerkstuk
dan ook pas tijdens de uitvoering ervan langzaam naar een uiteindelijk
resultaat. Gekozen onderzoeken zijn
bijv. Ecosystemen, Conditie en Robotica.
Gewilde onderwerpen zijn het bouwen en programmeren van een robot.
Het proces omvat hierbij het ontwerpen – bouwen – automatiseren. Het is
steeds aanpassen verbeteren van een
gekozen model. Een aansprekend
voorbeeld was de bouw van een mechanische rups. Gemiddeld twee
middagen in de week kunnen leerlingen terecht op een van de Lab’s
waarbij dan begeleiding aanwezig is.
Meestal komen leerlingen in tweetallen maar er zijn er echter ook die een
hele groep meenemen (proefpersonen) die aan een conditie test worden
onderworpen.
Een rondleiding en kennis maken met
het universiteitsleven is een vast onderdeel van ons programma waarbij
leerlingen gesprekken voeren met
studenten, docenten en hoogleraren.
Daarbij worden vaak ook herinneringen uit de eigen studietijd opgehaald
waarmee leerlingen weer een beter
beeld krijgen van een universitaire
studie. Natuurlijk hopen we deze
leerlingen weer terug te zien voor een
studie aan de UvA, dat is echter niet
onze eerste opzet.
Voor informatie
www.science.uva.nl/profielwerkstukken
www.science.uva.nl/amstel/dws/ridder
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
41
tien vragen over natuurwetenschappen in
jaargang 3 / nr. 8 / 5 april 2005
het nieuws
Johannes Paulus II
O
p zaterdag 2 april overleed Paus Johannes
Paulus II. De situatie van de Paus verslechterde de laatste dagen snel, ten gevolge
van een septische shock.
1. Wat gebeurt er in het geval van een septische
shock?
a. Door een bacteriële infectie daalt de bloeddruk zeer sterk.
b. Door een ernstige allergieaanval wordt de
slokdarm dichtgeknepen.
c. Door een grote tumor ontstaan blokkades
van darmen en bloedvaten.
d. Door een tekort aan dopamine worden
langzaam de hersenen afgebroken.
a. Gouden rijst bevatte veel te weinig vitamine
A om nut te hebben.
b. Gouden rijst groeide langzamer dan gewone
rijst en werd overgroeid op de rijstvelden.
c. Gouden rijst kon niet winstgevend worden
gemaakt in een kleine markt.
d. Gouden rijst riep wereldwijd zeer veel weerstand op, ook in de politiek.
Vogel
Hevige sneeuwval
W
ie gedacht had dat deze winter ge-ruisloos voorbij zou gaan, kreeg op de valreep nog ongelijk. Begin maart viel er een flink
pak sneeuw, die zeer geschikt was voor sneeuwballengevechten.
2. Bij welke buitentemperatuur kun je de beste
sneeuwballen maken?
a. Bij geen enkele temperatuur: de plakkerigheid van sneeuw hangt af van het toeval.
b. Bij ongeveer 5 graden; sneeuw is dan in een
smeuiige toestand tussen ijs en water.
c. Bij temperaturen onder -5: de ijskristallen
vriezen dan heel snel aan elkaar vast.
d. Rond het vriespunt; een laagje water om de
ijskristallen maakt de sneeuw dan plakkerig.
Gouden rijst
G
ouden rijst is een genetisch gemodificeerde
rijstsoort die vitamine A bevat. Kinderen in
de derde wereld hebben daaraan vaak ernstig
tekort. Gouden rijst werd al vijf jaar geleden
gemaakt, maar is nooit op de markt gebracht.
Onlangs was de rijst weer in het nieuws.
3. Waarom kwam gouden rijst destijds niet op de
markt?
4. Waarom was de bovenstaande vogel in maart in het
nieuws?
a. Deze vogel is verantwoordelijk voor de
recente gevallen van vogelgriep in Vietnam.
b. Door het koude weer begin maart wordt
deze vogel plotseling met uitsterven bedreigd.
c. Grote groepen van deze vogel op de landingsbanen veroorzaakten ernstige vertragingen op Schiphol.
d. Het is nu ook in Friesland verboden om
eieren van deze vogel te rapen.
Mobieltjes als radio-ontvanger
K
ennislink.nl riep zijn lezers op om hun
mobiele telefoons op vrijdag 1 april naar
het oosten te richten. De tienduizenden telefoons moesten werken als één grote schotelantenne en zo het signaal van de Huygens
ruimtesonde opvangen en kaatsen naar een
Drentse radiotelescoop.
5. Wat is in elk geval nodig voor het opvangen en
doorkaatsen van een radiosignaal?
a. een donker oppervlak
b. een komvormig oppervlak
c. een opvanglocatie boven de zeespiegel
d. een sterk gebundeld radiosignaal
Ingepakte gletsjer
D
e aarde warmt op en daardoor smelten de
Zwitserse gletsjers. Om de ijsmassa langer
te kunnen behouden voor de wintersport gaan
de Zwitsers een gletsjer nu inpakken met een
plastic folie.
6. Welke bewering over gletsjers is NIET waar?
a. Gletsjers verplaatsen zich zeer langzaam.
b. Gletsjers zijn meestal bevroren rivieren.
c. In Nederland hebben gletsjers gelegen.
d. Ongeveer 10% van het land op aarde wordt
bedekt door gletsjers.
Overgewicht
H
et aantal mensen met ernstig overgewicht zal in Nederland de komende
jaren gestaag toenemen. Minister Hoogervorst
kwam in maart met een controversieel voorstel
om overgewicht te bestrijden.
7. Wat stelde minister Hoogervorst voor?
a. Belasting heffen op vet voedsel.
b. Mensen met ernstig overgewicht moeten
verplicht op dieet.
c. Verbod op snoepverkoop aan kinderen
onder de 12 jaar.
d. Verhoging van ziektekostenpremie voor
mensen met overgewicht.
Nieuwe game-computer
N
intendo heeft een nieuwe gameconsole in
Nederland gelanceerd. Het apparaat heeft
in de eerste twee weken alle verkooprecords
gebroken. Vernieuwend aan de spelcomputer
zijn de twee kleine LCD-schermen.
Comapatiënte overleden
N
a jaren van procederen is de 41-jarige
comapatiënte Terri Schiavo overleden.
Op last van de rechter mochten de artsen haar
voeding stopzetten.Terri Schiavo lag in een
zogenoemd coma vigil.
9. Wat is een coma vigil?
a. een toestand van hersendood
b. een toestand van langdurige bewusteloosheid
c. een toestand van verstandsverbijstering
d. een toestand zonder zelfbewustzijn
Opnieuw aardbeving in Azië
O
p slechts 200 kilometer van de aardbeving
van tweede kerstdag, heeft op 28 maart
opnieuw een aardbeving plaatsgevonden.
10. Wat zeiden wetenschappers twee weken eerder over
de kans op nieuwe zware bevingen in dit gebied?
a. Dat die klein was; de komende eeuwen
zouden er geen meer plaatsvinden.
b. Dat die waarschijnlijk vrij klein was, maar
dat aardbevingen altijd onvoorspelbaar zijn.
c. Dat die vrij groot was. Ze verwachtten
ongeveer één zware aardbeving per drie jaar.
d. Dat die groot was, in verband met de verschuivingen van de eerdere aardbeving.
De ANW-quiz is een initiatief van De Praktijk. De quiz
wordt maandelijks gratis verstuurd naar de abonnees;
bovendien vindt u op www.noorderlicht.vpro.nl van
ieder nummer een online versie. De quiz wordt mede
mogelijk gemaakt door financiële bijdragen van VPRO,
Teleac/NOT, Universiteit van Amsterdam, Universiteit
Leiden en Technische Universiteit Delft. De Praktijk is
als enige verantwoordelijk voor de inhoud van de ANWquiz, en volstrekt onafhankelijk in onderwerpkeuze,
formulering en verwijzing.
Ga naar www.praktijk.nu, download de antwoorden op
deze quiz en geef uzelf op als abonnee!
8. Welk van de onderstaande beweringen over een
LCD-scherm is waar?
a. Als het beeld lange tijd stilstaat, kan het
scherm inbranden.
b. De beeldkwaliteit is vrijwel onder elke
kijkhoek optimaal.
c. Het scherm heeft geen magnetisch veld.
d. Het scherm kan op den duur gaan flikkeren.
© 2001/2005 De Praktijk, natuurwetenschappelijk onderwijs
TIE – Teachers in Europe
Leraren natuurwetenschappen die hun ideeën over het gebruik van computers en
Internet in de les willen verrijken of zelf verspreiden vinden steeds meer mogelijkheden om dit ook internationaal te doen. Een goed voorbeeld hoe dat in de
praktijk kan werken geeft het project “Teachers in Europe” (TIE) in het kader
van het Europees eLearning initiatief: Tien Nederlandse leraren natuurwetenschappen (VMBO/HAVO/VWO) en wereldoriëntatie (Basisschool) discussiëren
over hun lessen met leraren uit Denemarken, Duitsland en Zweden. Daarbij ligt
de nadruk op de inzet van computers in het natuurwetenschappelijk onderwijs.
Het AMSTEL Instituut brengt haar ervaring met Coach en simulatieprogramma’s
in. Waar nodig krijgen deelnemers ook steun bij hun eerste voorzichtige stappen
op het Internet. De TIE website is www.tie-nl.net.
De Europese partners ontmoeten elkaar vooral via life-conferenties op
het Internet (in de figuur een LearnLinc sessie over bijen). Per land is er
foon op het hoofd en een microfoon
voor de mond (headset) blijkt het inderdaad voor de motivatie van iedereen belangrijk om elkaar ook eens
een aantal werkbijeenkomsten met
persoonlijke ontmoetingen. Twee
maal per jaar ontmoeten alle deelnemers elkaar afwisselend in één van de
landen. De kosten hiervan worden
gedekt vanuit het project. Daardoor is
de deelname niet meer vrijblijvend,
en je krijgt een sterkere inzet en een
hechter verband tussen de deelnemers
onderling. Tijdens de werkbijeenkomsten is er ook ruimte voor ontspanning. Omdat een groot deel van
de gedachtewisseling tussen de deelnemers vervolgens plaatsvindt op het
Internet – pratende met een koptele-
mee te maken in een andere omgeving, zoals een keertje samen wadlopen op Ameland.
Naar aanleiding van nascholingen,
bijv. met Coach of over de simulatieservice NatSim (www.natsim.net)
ontwerpen TIE-leraren innovatieve
lessen voor hun eigen leerlingen.
De ene docent gebruikt een applet
over de dichtheid van stoffen in zijn
VMBO klas, een andere laat zijn
groep 5 metingen met een temperatuursensor verrichten in een project
over het weer. De derde heeft zelf
software gemaakt voor gedragsanaly-
44
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
se en een fotosynthesesimulatie voor
biologie (Tweede fase VWO); zie
http://members.home.nl/akodde/.
Om de discussie met de andere deelnemers van alle schooltypes en vakken voor te bereiden, moet de opzet
van een les uitgebreid worden beschreven in een gestandaardiseerd
formulier (template). Daarbij moet
een docent van drie leerlingen een
werkstuk bespreken. Dit moeten
steeds voorbeelden zijn van leerlingen die resp. ruim aan verwachtingen
voldoen, maar net aan of helaas niet
voldoen (dit model is overgenomen
van “Schools around the World”).
Aan de hand van de beschreven al-
gemene doelen en de concrete beoordeling van drie leerlingenwerkstukken, ontstaat er een discussie over de
doelen van het natuurwetenschappelijk onderwijs op verschillende niveaus in verschillende landen.
Leraren in de bètavakken of leraren
basisschool, die er idee in hebben om
ooit ook eens aan een soortgelijk project mee te doen, kunnen vrijblijvend
contact opnemen met het AMSTEL
Instituut [email protected].
Zodra zich er een nieuwe gelegenheden voordoet worden er nl. vaak op
korte termijn enthousiaste deelnemers gezocht!
Frank Schweickert coördineert TIE
[email protected].
Basisschool de Zwerm doet mee aan TIE
In september kreeg ik plotseling de kans om mee te doen aan een internationaal project.
Binnen een paar dagen na mijn aanmelding zat ik drie dagen in Travemunde (Duitsland) te praten over ICT-gebruik binnen wereldoriëntatie en natuurwetenschappen met
collega’s uit Nederland, Duitsland, Zweden en Denemarken. Doel is drie lessenvoor te
bereiden, volgens een vast format (template), die door alle landen op dezelfde manier
gebruikt en begrepen kunnen worden. In een gezamenlijke startconferentie werden deze
templates voorbereid waarna uitwerking op de eigen school volgde. Naast de werksessies was er in het avondprogramma voldoende gelegenheid om elkaars onderwijssystemen te leren kennen.
Weer in Nederland aangekomen heb ik
besloten dat mijn eerste template zou
gaan over een biologisch onderwerp:
“Houd de wilde dieren wild”.
De kinderen moesten in groepen muurkranten maken over bedreigde dieren.
De informatie moesten ze van het Internet afhalen. De muurkrant moest zo
gemaakt zijn dat hij direct zou opvallen
én gelezen zou worden.
De kinderen vonden het heel leuk en
interessant om dit te maken. Ze waren al
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
45
gewend om met muurkranten te werken,
maar het leuke was nu dat andere landen
deze ook zouden gaan bekijken. Het
maken van de template was niet makkelijk, maar uiteindelijk is dit goed gelukt.
De template is in een LearnLinc-sessie
met een aantal buitenlandse collega’s
besproken waarbij vragen werden gesteld over het hoe en waarom van de les.
Eén van de voordelen van dit project
was dat we voor meten met de computer
de CoachLab-interface inclusief drie
sensoren kregen. In januari startten wij
met het project: “Als het maar beweegt”. Ik had de Coachlab ingezet
voor onderzoek over de “beweging” van
geluid, licht en temperatuur. Met de
werkboekjes van het CMA en de lichten temperatuursensor ging een aantal
leerlingen aan de slag. Eerst heb ik dit
door kinderen van groep 7/8 laten uitvoeren en later hebben zij weer een paar
leerlingen van groep 5/6 begeleid. De
meeste kinderen waren enthousiast en
wilden meer metingen doen. Ik merkte
wel dat de kinderen niet gewend waren
zelf veronderstellingen te doen. Ze konden wel een beetje bedenken wat er zou
kunnen gebeuren, maar pas na gerichte
vragen van mij deden ze dit goed. Ook
vonden zij het lastig om snel en goed
grafieken te interpreteren. De belangrijkste reden hiervoor is het feit dat zij
niet gewend zijn op deze manier te werken. Dit zal de komende tijd zeker gaan
veranderen. Zodra ik meer thuis ben in
de mogelijkheden met de CoachLab
komt het werk van de kinderen vanzelf.
Het huidige project waar we mee bezig
zijn (ook vanuit Teachers in Europe) is
het project “Weer en klimaat”. Dit project doen we samen met drie basisscholen uit Duitsland, Zweden en Denemarken. Alle vier zullen we drie keer een
week lang het weer bijhouden en de gegevens naar elkaar toe mailen. Deze metingen doen we in dezelfde week, zodat
we het weer in de vier landen met elkaar
kunnen vergelijken. Ik heb één van mijn
leerlingen bereid gevonden om een
website te maken voor dit project. Twee
jaar geleden hebben de kinderen geleerd
om zelf een website te maken. Een aantal van hen vindt dit zo leuk en kan dit al
zo goed dat ze dit soort opdrachten
makkelijk aankunnen. Kijk eens op
http://www.bsdezwerm.nl .
Emile Goossens is Leerkracht groep 7/8,
Basisschool De Zwerm in Sint Maarten.
Natuur en Techniek op de basisschool
Samen met SLO en NEMO start het AMSTEL Instituut een project voor de invoering van Science in het PO. In een pilot doen nu 10 basisscholen mee.
Informatie kunt u vinden op www.science.uva.nl/amstelinstituut/po.cfm.
46
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
Navorming in België
Coach is al in vele talen vertaald (meer dan 15!) en wordt steeds meer ook in het buitenland gebruikt. In België is Coach verkrijgbaar via Vanneste bvba (www.didactiek.be).
Het gebruik van ICT wordt daar ook met nascholing ondersteund, of zoals men dat in
Vlaanderen zo prachtig zegt bij een aankondiging van een van de cursussen:
“Op aanvraag wordt een Navorming ingericht in België voor leerkrachten derde graad
fysica (16-18 jarigen) in verband met magnetisme en elektriciteit alsook Videometen.”
In het Vlaams Onderwijs is fysica verdeeld in hoofdstukken of delen , die in
principe na elkaar worden gegeven:
Krachten
Arbeid en vermogen
Warmteleer
Vloeistoffen en gassen
Optica
Trillingsleer
Elektriciteit met elektrostatica
en elektrodynamica
Fysische optica
Elke afdeling krijgt in een bepaalde
volgorde meer of minder leerstof uit die
verschillende delen.
Door Vanneste is bij iedere afdeling een
aantal experimenten beschreven die
worden uitgevoerd met Coach 5 ‘Experimenten Natuurkunde’. De apparatuur
die in de opstellingen wordt gebruikt is
verkrijgbaar via Vanneste. Info bij Hilde
Vanneste [email protected]
Navorming: Vanneste organiseert navorming op aanvraag, met digitale ondersteuning (beginners en gevorderden).
Het magnetisch veld in een spoel is een
volgend project.
Als demonstratie kan men gebruik ma-
ken van een lange solenoïde, waarbij het
aantal windingen kan ingesteld worden.
Bij een schakeling kan men zowel de
invloed van de stroomsterkte ( met
stroomsensor ) meten, als invloed van
het aantal inwindingen en de middenstof
wijzigen. De grafiek van de resultaten
bij gestabiliseerde voeding van 15V 4A,
met regeling stroomsterkte .
Videometen
De natuurramp Tsunami is de vertrekbasis om een experiment aan te maken.
De ijking en instellingen van een film
met mogelijkheden worden getest en
uitgelegd.
Elektriciteit en elektromagnetisme.
De publicatie in Signaal 26 ( mei 2004)
van de differentiële ingangen was aanleiding tot het testen van nieuwe mogelijkheden. De temperatuursafhankelijkheid van weerstand wordt gemeten door
de weerstand in water op te warmen en
in een stroomkring te plaatsen.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
47
Nieuwe producten
CoachLab II+, de opvolger van CoachLab II
Na ruim 6 jaar bestaan van CoachLab II werd het
tijd voor een upgrade.
In toenemende mate beschikken nieuwe computers, zeker notebooks,
niet meer over een seriele poort. Zo langzamerhand hebben vrijwel
alle in gebruik zijnde computers USB-aansluitingen (computers vanaf 1998).
De belangrijkste verandering is danook dat CoachLab II+ wordt aangesloten op
USB. Een belangrijke functionele toevoeging is de ondersteuning van sensorherkenning. Vele van onze sensoren geven informatie over hun eigenschappen,
i.h.b. informatie over ijking, door aan het meetsysteem.
Na ULAB kan dus nu ook CoachLab II+ hiermee overweg.
Een aantal specificaties zijn tevens verbeterd. Hieronder een opsomming van
de belangrijkste verbeteringen of toevoegingen:
- USB i.p.v. RS-232, de data doorvoersnelheid is verhoogd van 11.5 naar 125 kB/s.
- ondersteuning van sensorherkenning.
- het interne geheugen is vergroot van 32 kB naar 128 kB.
- de maximum sample-rate is 100000 samples per seconde (was 40000).
- meerdere kanalen tegelijk kunnen worden gebruikt als teller.
- twee aansluitingen voor afstandsensoren (geen splitskabel meer nodig); ook
andere typen digitale sensoren kunnen worden aangesloten.
- de interne software van CoachLab II+ is upgradeble.
CoachLab II+ is leverbaar vanaf augustus 2005; CoachLab II is niet meer leverbaar.
(art. nr. 006p) Prijs: € 295.Het vernieuwde Kruispuntpakket
(art. nr. 20042)
In de vorige Signaal vermeldden wij al
dat er een driver was voor het Kruispunt
met de oude parallelle kabel onder Windows XP. Inmiddels is de oude kabel
uitverkocht en is er een gloednieuwe
USB kabel voor het Kruispunt en
CoachLab I.
Het Kruispuntpakket bestaat nu uit het
kruispuntmodel, de USB-kabel en twee
auto’s; via de CMA website kunt u de
gratis software ‘Coach 5 Junior voor het
Kruispunt’ en het lesmateriaal (bijgewerkte docentenhandleiding en leerlingwerkbladen) downloaden.
48
Met de nieuwe kabel kan het Kruispunt
worden aangesloten terwijl de computer
aan staat. Na aanmelden van de driver in
de software, wordt het kruispunt met de
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
nieuwe kabel automatisch gedetecteerd
door de computer.
Het vernieuwde pakket is aantrekkelijk
geprijsd: € 85,- (5 pakketten €391,-).
Het vernieuwde CoachLab I meet/stuurpakket (art. nr. 20005msv)
Het CoachLab I meet/stuurpakket is vernieuwd! Met de nieuwe USB-kabel is
CoachLab I nu geschikt voor alle Windows platforms. Samen met de meegeleverde
software ‘Coach 5 Junior voor CoachLab I’ ontstaat een uitdagende meet/stuur leeromgeving voor leerlingen in groepen 7 en 8 van de Basisschool en voor het VMBO.
Het pakket is in prijs verlaagd naar € 189,00.
Fischertechnik Starter Kit. Lessen in meten en sturen (art.nr. 0418353)
Omschrijving van het pakket
Omschrijving van het lesmateriaal
De Starter Kit van Fischertechnik beHet lesboekje “Ontdekken, meten &
staat uit bouwmateriaal voor eenvoudiregelen” is gemaakt om leerlingen onge modellen. De modellen (bijvoorbeeld
derbouw havo/vwo zelfstandig met de
verkeerslicht, ventilator, slagboom en
Starter Kit te laten werken. Zo moet er
schuifdeur) kunnen in circa 45 minuten
bijv. een verkeerslicht worden ontworworden gemaakt aan de hand van een
pen, gebouwd en geautomatiseerd. Dat
duidelijke bouwbeschrijving.
doen leerlingen in kleine stapjes.
De bouwdoos bevat ondermeer een moLeerlingen schrijven eerst een protor, enkele lampjes, drie schakelaars, een
gramma voor het aan en uit zetten van
lichtsensor en een NTC. Deze onderdedrie lampjes.
len kunnen in een Fischertechnik model
Het verkeerslicht wordt daarna uitgeworden aangesloten op een computer
breid met een drukschakelaar voor voetvia een computerinterface (CoachLab
gangers en tot slot met een lichtsensor.
II/II+). Door een stuurprogramma te
Bij het introduceren van sensoren zijn
ontwerpen in Coach is dan van het moook in het stuurprogramma nieuwe
del een automaat te maken.
commando’s nodig. De lijst met comBij de Starter Kit hoort een Nederlandsmando’s groeit per opdracht. Uiteindetalig lesboekje.
lijke gebruiken leerlingen een stuurtaal
Voor aansluiting van Fischertechnik op
waarmee ook de ander modellen uit de
de CoachLab II/II+ levert CMA apart
Starter Kit zijn te automatiseren.
een connector set bij de Starter Kit.
Voor de Starter Kit dient u de beschikking te hebben over een CoachLab II/II+.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
49
Berichten uit de Faculteit der Natuurwetenschappen,
Wiskunde en Informatica - Universiteit van Amsterdam
www.science.uva.nl/
CONGRESSEN - FESTIVALS
Doelgroep: vakdocenten natuurwetenschappen, wiskunde en informatica & leerlingen 5 en 6 vwo.
Omschrijving: Gedurende het studiejaar zetten verschillende onderzoeksinstituten en opleidingen van de Faculteit NWI een dag hun deuren open voor vakdocenten, scholieren en andere geïnteresseerden. Tijdens deze congressen kunnen
bezoekers lezingen bijwonen van toonaangevende wetenschappers uit eigen huis
en kennismaken met het experimentele en populair wetenschappelijk werk binnen
het vakgebied. Congressen die het afgelopen jaar plaatsvonden zijn: Viva Fysica!,
Leve de Wiskunde, Bio-exact-Life Sciences exact bekeken en Viva Chemie! Voor
het bijwonen van deze congressen kan een nascholingscertificaat worden afgegeven.
Kosten: Deelname is gratis.
Inlichtingen en aanmelden: Informatie vindt u op www.science.uva.nl/congres.
KEERPUNTEN IN DE NATUURWETENSCHAPPEN
Doelgroep: iedereen met natuurwetenschappelijke belangstelling.
Omschrijving: In deze collegecyclus wordt op een inspirerende wijze een inleiding gegeven tot belangrijke keerpunten in ons denken over de natuur. De reeks
geeft een overzicht van de moderne natuurwetenschappen, opgehangen aan centrale inzichten en de experimenten die daartoe geleid hebben. De samenhang tussen de verschillende wetenschapsgebieden als natuurkunde, sterrenkunde, quantumtheorie, kosmologie, evolutie en moleculaire biologie staan daarbij centraal,
maar ook meer beschouwelijke aspecten als de (empirische) wetenschappelijke
methode, wetenschapsgeschiedenis en wetenschapsfilosofie komen aan bod.
Cursussen: De colleges vinden plaats in de periode februari – juni 2006 en worden verzorgd door hoogleraren van de Faculteit NWI.
Kosten: € 150 voor docenten voortgezet onderwijs.
Inlichtingen en aanmelden: Actuele informatie vindt u op www.iis.uva.nl .
EUREKA CUP (in samenwerking met Amolf/FOM, Nikhef en VU)
World Year of Physics 2005
Er is een wedstrijd georganiseerd voor leerlingen uit basisvorming om een aantal
experimenten te ontwerpen in de categorieën: 1. Waterraket, 2. Kettingfreactie,
3. Persoonsherkenning, 4. Physics art, 5. Compositiefotografie, 6. Hemelse lantaarnpalen.
Op vrijdag 20 mei a.s. is er de presentatie door leerlingen op het Science Park van
de UvA aan de Kruislaan 409 in Amsterdam.
Informatie over deze niet te missen prijsuitreiking: www.wyp2005.nl/eurekacup.
50
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
NATUURKUNDE OP DE MARKT en SCIENCE UNLIMITED
World Year of Physics 2005
Doelgroep: algemeen publiek
Omschrijving: In de week van 14
t/m 19 juni vindt in NEMO Science
Unlimited plaats. Verschillende universiteiten hebben hiervoor, samen
met bedrijven zoals Philips, een
programma opgesteld dat het publiek zal verbazen, vermaken, overdonderen en nieuwsgierig maken.
In de weekeinden vóór deze feestweek treden teams van studenten en
jonge medewerkers van universiteiten en onderzoeksinstituten op als
standwerkers op lokale markten. Dit
onderdeel luistert naar de naam Natuurkunde op de Markt.
De Universiteit van Amsterdam levert bijdragen aan beide evenementen.
Kosten: geen
Inlichtingen en aanmelden: Actuele informatie vindt u op: www.wyp2005.nl
MASTERCOURSES
Doelgroep: docenten natuurwetenschappen, wiskunde en informatica
Omschrijving: Mastercourses zijn eendaagse cursussen in diverse vakgebieden
met als doel eerstegraads docenten de gelegenheid te bieden zich op de hoogte te
stellen van recente ontwikkelingen in hun vakgebied. De bèta-mastercourses
worden gegeven door hoogleraren, docenten en onderzoekers van onze Faculteit
der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica. Behalve een wetenschappelijke component kennen de meeste mastercourses een programmaonderdeel waarin de toepassing in de klas aan de orde komt. In veel mastercourses worden ook
een of meer practica gegeven.
Cursussen: Het definitieve cursusaanbod voor
2005-2006 wordt half augustus bekend gemaakt op
onze website. Eind augustus ontvangt u op school
de brochure met het volledige aanbod, cursusdata
en inschrijfformulier. De cursussen worden gehouden op diverse locaties van de FNWI in Amsterdam.
Bij de foto: Nascholing is ook napraten!
Inlichtingen: Kosten van een mastercourse € 150. Meer informatie vindt op de
website www.science.uva.nl/mastercourses. U kunt contact opnemen met de
Afdeling Communicatie FNWI, 020-5257865, [email protected].
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
51
Vooruit! projecten 2005 - 2008
Vooruit! is een subsidieregeling van het Min. van O&W met als doel scholen te
stimuleren die willen innoveren. De innovatie moet een echte vernieuwing zijn
(dus bijv. geen "inhaalslag") en moet direct het leerresultaat van leerlingen ten
goede komen (zie www.senter.nl/vooruit).
Zomer 2004 hebben 265 scholen een
projectaanvraag ingediend bij het
Min. van O&W (SENTER). Daarvan
zijn er 84 gehonoreerd.
Het AMSTEL Instituut, UvA, heeft
op verzoek een aantal scholen geholpen bij de projectaanvraag, met gunstig resultaat. Het merendeel van deze aanvragen is gehonoreerd.
Eén van de subsidievoorwaarden is
dat de resultaten beschikbaar zijn en
verspreid kunnen worden, bijv. tijdens studiedagen/conferenties en in
publicaties. Voor de scholen waarbij
AMSTEL bij de uitvoering is betrokken wordt een website ingericht waar
(tussentijdse) resultaten zijn te volgen.
Carmel College - Raalte
Siencelesmateriaal bavo.
Het Carmel wil een nieuw vak science neerzetten dat bestaat uit componenten van natuurkunde, scheikunde
en techniek. Zij gaan sciencevakken
clusteren tot natuur&techniek en zij
gaan leerstof maken gericht op “leren
door doen” (basisvorming).
De leerstof wordt ingedeeld in verschillende vakoverstijgende thema’s
(1. water, 2. verkeer, 3. elektriciteit,
4. optica, 5. nog te kiezen).
Gekoppeld aan de thema’s werken
leerlingen in groepjes aan bijbehorende onderzoeks- en ontwerpopdrachten. Boek (en Internet) worden
52
vooral als bron gebruikt bij probleemoplossing. Waar mogelijk en
zinvol wordt gebruik gemaakt van
simulaties en applets om actief leren
te ondersteunen.
In afzonderlijke practica worden de
basisvaardigheden aangeleerd die
voor opdrachten nodig zijn: onderzoeksvaardigheden, ontwerpvaardigheden, manuele vaardigheden, ictvaardigheden en reken- en formulevaardigheden.
CVO - Hilversum
Doorlopende leerlijn Bewegen
(natk).
Drie scholen werken samen: Comenius College gym/ath/havo/vmbo-t,
De Savonin Lohman vmbo-t, Hilfertsheem Beatrix vmbo.
Zij willen bereiken dat leerlingen
meer leren van doen en daarnaast tot
meer activiteit en tot meer verantwoordelijkheid komen voor hun leren. Leerlingen moeten vaker succes
kunnen ervaren in het onderwijs.
Daarvoor willen zij een aantal middelen gelijktijdig inzetten.
Lijn A - inzetten van practica die zeer
nauwkeurig zijn toegesneden op het
niveau van elke leerling en die de
beheersing van het vak effectief ondersteunen. Als eerste speerpunt is
gekozen voor het onderwerp "Beweging".
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
Lijn B - zij laten de leerlingen van
elkaar leren. Binnen een klas gebeurt
dat van nature al wel in zekere mate,
maar het CVO wil een systeem ontwikkelen waarin leerlingen in hogere
jaren ondersteuning bieden aan jongere leerlingen; andersom leren leerlingen in lagere jaren bijtijds en effectief hulp te zoeken.
Bij de uitvoering wordt aan studenten
(bijv. lio's) gevraagd een bijdrage te
leveren.
Lijn C – Inzet van ICT gereedschap.
Bij lijn A worden (ICT-)toepassingen
ontwikkeld met o.a. Coach5, applets
en worden Internet en video gebruikt.
Bij lijn C is ICT onontbeerlijk om
een platform te creëren en als communicatiemiddel tussen de leerlingen
onderling.
Amstel Lyceum en Hervormd Lyceum Zuid - Amsterdam
Dataloggers in veldwerkonderzoek
(bio).
Met een datalogger als draagbaar
meetlaboratorium voor buitenshuis
kunnen leerlingen, naar keuze en interesse eigen onderzoek verrichten.
Binnen het project willen we leerlingen van twee verschillende scholen
samen laten werken. Hiervoor willen
we dat leerlingen gezamenlijk een
veldonderzoek opzetten, elkaar van
opbouwende kritiek voorzien, taken
verdelen en aan elkaar rapporteren.
Hierdoor worden leerlingen getraind
in samenwerkings-, overleg- en presentatievaardigheden.
Het gebruik van dataloggers en
Coach in veldwerk stelt leerlingen in
staat concepten, theorieën en processen van onderzoek van begin tot eind
te begrijpen en te doorgronden. Leerlingen krijgen daarnaast een goed
beeld van de werkwijze in echt biologisch wetenschappelijk onderzoek,
inclusief de daarin gebruikte ICTmiddelen. Daarnaast worden leerlingen gestimuleerd probleemoplossend,
onderzoekend en/of ontwerpend te
leren, en doen ze ervaringen op rond
samenwerken en communicatie met
derden.
Met dit doel worden ULABdataloggers aangeschaft en worden
protocollen/onderzoeksopdrachten
ontwikkeld. In dit project wordt samengewerkt met 'De Praktijk'. De
Praktijk is een jong en enthousiast
onderwijsbureau voor bedenken van
concepten, het ontwikkelen van materiaal en adviezen rond natuurwetenschappelijk onderwijs en communicatie (zie www.praktijk.nu).
Petrus Canisius College (afd. Blekerskade) - Alkmaar
1)Sport
2)Waterkwaliteit, beide in 4 Havo.
Het PCC gaat twee projecten opzetten in 4 havo rond de thema's ‘sport’
en ‘waterkwaliteit’; de projecten
hebben een sterke ICT-component.
Een belangrijke component van deze
projecten wordt het samenwerken
van leerlingen met verschillende profielen. Dit kan worden bereikt doordat biologie, natuurkunde, scheikunde en lichamelijke opvoeding deelnemen aan dit project.
Een project duurt drie tot vier weken.
Leerlingen met verschillende profielen werken in kleine groepjes. Uiteindelijk zal blijken dat zowel de inbreng van leerlingen met een beta-
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
53
profiel als de inbreng van leerlingen
met een alfa-profiel van belang is
voor een samenhangend, compleet
eindresultaat. Er is samenwerking
mogelijk met een school in Darmstadt (DU).
Leerlingen leren om de resultaten aan
verschillende doelgroepen te presenteren: aan elkaar, aan de ouders, maar
ook aan docenten op de verschillende
onderwijsconferenties. Tijdens het
project zullen de effecten op het leren
en de motivatie van de leerlingen met
behulp van een mini-onderzoek bepaald worden.
Met dit doel worden ULABdataloggers aangeschaft en ontwikkelt men les- & practicumactiviteiten.
In dit project wordt samengewerkt
met 'De Praktijk'.
SVOK - Castricum
Co-Lab (natuurkunde en biologie,
VMBO-TL, HAVO, VWO)
Er werken hierin drie SVOK scholen
samen: Jac. P.Thijsse College, het
Kennemer College (loc. H/V) en het
Bonhoeffercollege.
Co-Lab (Collaborative Laboratories
for Europe) is een geavanceerde ELO
en is recent ontwikkeld in het kader
van het EU programma ‘School of
Tomorrow’
http://colab.edte.utwente.nl/index.html
lingen (vaak in teams van drie) kunnen ook op afstand samenwerken via
de internet-server (b.v. thuis of op
verschillende scholen).
De ELO wordt geschikt gemaakt
voor de Nederlandse setting. Gelijktijdig zal het modelleren als een doorlopende leerlijn in het science onderwijs van SVOK worden opgenomen.
Er worden les-, & practicumactiviteiten en simulaties ontwikkeld en er
wordt een server ingericht.
Tijdens het project worden de leereffecten onderzocht door een AIO van
UvA.
Hageveld Atheneum - Heemstede
1) labvaardigheden,
2) geïntegreerd natuurkunde en
techniek basisvorming h/v.
Hier is het doel: Door integratie van
gedeeltes van de vakken techniek,
wiskunde natuurkunde, biologie en
scheikunde meer samenhang te laten
ontstaan en leerlingen vanaf leerjaar
1 trainen in onderzoeks- en ontwerpvaardigheden. Men wil met een multidisciplinair team van docenten lesmodules maken die op VWO-niveau
leerlingen doen werken aan de genoemde vaardigheden.
Een natuurwetenschappelijke onderzoekshouding, laboratoriumvaardigheden en ontwerpvaardigheden kunnen pas geïntegreerd worden aangeleerd wanneer vakken samen gaan.
We denken dit te bereiken door vakintegratie, door natuurtechnische
ontwerpen te laten maken en uitvoeren en door een nieuw ‘vak’/lesmodules ‘laboratoriumvaardigheden’
aan te bieden.
Co-Lab is vooral een nieuw soort
leeromgeving waarbinnen leerlingen
in samenwerking kennisrepresentaties voor exacte vakken
construeren op basis van experimentele en gesimuleerde gegevens. De
drie pijlers van Co-Lab zijn dus
experimenteren (onderzoekend
leren), samenwerken en modelleren.
De
van 27 – Digitaal – mei2005
54 leerlingen (vaak in teams
Signaal
Als eerste stap worden de lessen natuurkunde en techniek samengevoegd
tot les- en practicumactiviteiten.
St. Michaels College - Zaandam
Galois: ELO en gebruik Open
Source software (wiskunde)
Het SMC gaat een Geïntegreerde Algebraïsche Leer Omgeving In School
(“Galois”) ontwikkelen.
ICT bij wiskunde heeft een positieve
bijdrage aan het onderwijs onder
voorwaarde dat er goede mogelijkheden zijn om de voortgang van een
leerling te bewaken. Dit kan onder
andere door een Elektronische Leer
Omgeving (ELO) te gebruiken. Men
wil binnen de ELO een koppeling
met Computer Algebra Systemen
(CAS) zodat er sprake is van “intelligente” feedback. Voor de kennis
hierover legt het team contact met het
Hoger Onderwijs en wordt expertise
van Freudenthal Instituut en AMSTEL Instituut ingehuurd. Voor de
ontwikkeling wil men aansluiten bij
het “open source” principe
(www.opensource.org/docs/definition.php).
Denk verder aan de implementatie
van wi-paketten en het gebruik van
digitale materialen zoals applets en
digitale toetsen. Er worden les- en
practicumactiviteiten ontwikkeld en
er wordt een server ingericht.
Dit project zal ook een aanzet geven
tot nader onderzoek op het gebied
van afstandsleren.
Verspreiding van resultaten
Ter voorbereiding is er al een groot aantal activiteiten ontwikkeld en zijn er demonstraties gegeven. Onderdeel van de Vooruit!-projecten is de verspreiding van
het nieuw ontworpen lesmateriaal. Nu er net is gestart laat dat nog even op zich
wachten, maar er is al veel in beweging. Wanneer u ook informatie zoekt over
ICT-toepassingen kunt u bijv. de Gebruikersbijeenkomsten bezoeken die wij regelmatig organiseren, of kunt u ons voor Studiedagen uitnodigen (zie de cursusagenda in deze Signaal of op www.science.uva.nl/amstelinstituut/nascholing.cfm.
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
55
Cursusoverzicht
Het AMSTEL Instituut organiseert komend cursusjaar een beperkt aantal bijeenkomsten. Het accent ligt op uitvoering bij u op school of begeleiding gedurende een
cursusjaar (ICT-project)! De meest recente informatie over het gehele cursusaanbod
kunt u vinden op de site: www.science.uva.nl/amstelinstituut/nascholing.cfm
Wanneer u belangstelling heeft voor een van de hier genoemde cursussen dan kunt u dat
kenbaar maken via [email protected] .
Geld: scholen ontvangen per jaar ca. € 540 per
formatieplaats om te besteden aan nascholing –
wanneer de sectie of een bèta-cluster een meerjarenplan maakt, is een maatwerkcursus op
school zonder problemen te financieren.
Informatie-bijeenkomsten (gratis)
Doelgroep: Docenten en TOA’s natuurkunde, scheikunde, biologie en techniek.
Uitwisseling over gebruik en mogelijkheden van Coach 5/6 en de CoachThuisversies voor H/V en VMBO, hardware,
lesmateriaal en nieuwe producten.
Informatie- & uitwisselingsbijeenkomst
gebruikers Coach5/6
Amsterdam
vr 7/10/05
14.00-16.00 u
DOE Dag: Coach 5/6
Projecten maken/organiseren
Doelgroep: Docenten en TOA’s natuurkunde, scheikunde en biologie.
Vervolg op ‘Werken met Coach 5/6’
Coach bevat gereedschappen voor het
maken van computerpractica (teksten,
html, afbeeldingen, instellingen) en vervolgens beheren per klas (open of gesloten gebruiken; toegang via wachtwoord,
bestandsbeheer). Ontwerp/maak/schrijf
en organiseer uw eigen serie practica.
Aandacht voor geavanceerd gebruik van
tabellen/diagrammen en analyseren van
meetresultaten. (Enige kennis is nodig).
Vervolg Coach 5 Proj. & Profielen € 215
Op verzoek organiseren wij ook een bijeenkomst bij u op school wanneer daarvoor voldoende belangstelling is, bijv.
door één of meer scholen uit uw regio
daarbij uit te nodigen.
Amsterdam
Zwolle
Amsterdam
DOE Dag: Werken met Coach 5/6
Uitwisseling & Tips bij gebruik in de les.
Alle dagen zijn in Amsterdam, Prijs: € 50
Doelgroep is per dag verschillend:
Doelgroep: Docenten en TOA’s natuurkunde, scheikunde en biologie.
U voert basispractica uit met de standaard
hardware en software van CMA voor
computerpractica. In deze cursus werken
wij met kant en klare practica. Met nadruk op (leren) aansluiten van opstellingen, gebruik en instellen van de sensoren.
De cursus is een startpunt voor een invoeringsplan (instructie, aanschaf, practica).
9.30-16.30 u
9.30-16.30 u
9.30-16.30 u
Gebruikersdagen Coach 5/6
BiNaSk & Techniek 4/10/05 9.30-16.30 u
Techniek
do 9/ 2/06
9.30-16.30 u
TOA’s
vr 21/ 4/06
9.30-16.30 u
Vooruit Invoeringstraject Coach 5/6
Vaak komt het er toch niet van om de
ideeën voor practica met Coach daadwerkelijk sectiebreed in te voeren. Dat
lukt wel wanneer wij u gedurende een
jaar regelmatig ondersteunen. Wij integreren de nascholing met voorbereiden,
aanschaffen, uitvoeren en het organiseren van concrete practica: op aanvraag
Werken met Coach 5
Prijs: € 215
Amsterdam
Zwolle
Amsterdam
56
9.30-16.30 u
9.30-16.30 u
9.30-16.30 u
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
vr 4/11/05
vr 13/ 1/06
do 20/ 4/06
ma 28/11/05
vr 20/ 1/06
vr 19/ 5/06
–––
– – – – – – – – – – – – – – – –– – – – – – – – – – –
– – – – – –– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
–––
Aanmeldingsformulier voor Nascholingscursus
Aanmelden via Internet: www.science.uva.nl/amstelinstituut/nascholing.cfm
Of door dit formulier te faxen of op te sturen naar:
AMSTEL Instituut - UvA
[Faxnummer: (020) 5255866 ]
t.a.v. Mw. L. Molenaar
Kruislaan 404
1098 SM Amsterdam
S.v.p. duidelijk schrijven!
Naam cursist:
______________________________________________
Adres cursist:
______________________________________________
Postcode/Plaats:_____ ___
Telefoon:
___________________________________
(_________) _____________ E-mail: __________________________
School: _____________________________________________________
Adres:
_____________________________________________________
Postcode/Plaats:_____ ___
Telefoon:
___________________________________
(_________) _____________ E-mail: __________________________
Geeft zich op voor de cursus: ____________________________________
Cursusplaats:
____________________________________________
Cursusdatum/data: ____________________________________________
•
Ik ben docent / TOA 1 in de: Biologie / Natuurkunde / Scheikunde / Techniek 1 /
anders:
•
•
Ik heb veel / weinig / geen 1 ervaring met Coach
Ik wens wel / geen 1 certificaat (voor oriëntatiebijeenkomsten wordt géén certificaat uitgegeven)
Zo ja:
•
_________________________________
_____________________
___________________________
(Geboortedatum)
(Geboorteplaats)
Factuur op naam van: de school / de cursist 1
__________________
_______________
______________________
(Plaats)
(Datum)
(Handtekening)
1
sign27
S.v.p. doorhalen wat niet van toepassing is.
Kosten:
Annulering:
Bevestiging:
De cursusprijs is inclusief cursusboek en een lunch wanneer de maaltijd binnen cursustijd valt.
Bij meerdere, gelijktijdige inschrijvingen uit één school krijgt u € 15,– korting per cursist (indien
1 dagdeel: € 7,50 per cursist).
Tot 3 weken voor aanvang betaalt u geen kosten, bij latere afmelding 25% van het cursusgeld.
Een vervanger/ster mag deelnemen.
U ontvangt, bij tijdige aanmelding, ca. 2 weken voor aanvang bericht (doorgaan/adres/zaal/boek, e.d.).
Wij zijn telefonisch bereikbaar op (020) 5255886, mw. L. Molenaar (dagelijks tot 13.00 uur, niet op woensdag)
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
57
Programma 2-daagse cursus ‘Computerpractica’ – kan ook bij u op school gegeven worden
Het gebruik van Coach 5 leent zich bij uitstek voor meet- of stuurpractica in de basisvorming
en in de bovenbouw. U werkt intuïtief op basis van standaardinstellingen aan de hand van informatie op het scherm, compleet met instructies en afbeeldingen. Verder leert u instellingen
maken en gebruikt u de docentmogelijkheden van Coach (aanpassen en organiseren practica).
Uitgangspunt van onze cursussen is dat ze praktisch van aard zijn: u leert door zelf te doen. Het
maakt daarbij niet uit of u al ervaring hebt of niet, voor iedereen is er genoeg bij te leren!
Bi/Na/Sk:
gericht op meten/analyseren/verwerken en gebruik van diverse sensoren; vaardigheden zoals maken van instellingen, diagrammen en tabellen.
Uitvoeren van voorbeeldpractica; maken/aanpassen van uitleg– en opdrachtschermen. Rekenen in Coach 5/6. Aanpassen standaardijking. Videometen.
Na: Vallende magneet: geluid, geluidssnelheid; bewegingen (plaats/snelheid/ versnelling); valversnelling; (bots)krachten; mechanische energie; licht; I/Vkarakteristieken; trillingen; radioactiviteit; vlamtemperaturen.
Bio: lichaam (hartslag, -frequentie, ECG, ademhaling, reflexen); gisting; watermonsters; fotosynthese, CO2- en O2-concentraties.
Sk: warmte-effecten bij reacties, evenwichten in mengsels; colorimetrie; conductometrie; titraties pH-meting/equivalentiepunten; vlamtemperaturen; stollen.
Techniek: gericht op ontwerpen en bouwen van automaten; sturen en regelen met de PC.
Werken met vaste modellen en bijbehorende lesmaterialen: Verkeersplein; LEGO Dacta Control Lab, Intelligente Huis en Pneumatiek en RCX (Intelligente steen), Fishertechnik; bouwen
en automatiseren van eigen ontwerpen (met CoachLab I of II); Signaalverwerking op Systeembord (zonder pc);
-
Bij maatwerkcursussen kan er ook aandacht zijn voor toepassing van ander ICT-gebruik
zoals Cd-rom’s, Applets en Internet.
In de deskundigheidsbevordering bij ICT-netwerkprojecten is meer aandacht voor organiseren, begeleiden en normeren van praktisch werk met het accent op ICT-toepassingen.
Tijdens de cursus kan geadviseerd worden over noodzakelijke hardware en software. Indien u
op basis van een cursus noodzakelijke CMA-hardware aanschaft kan deze aanschaf desgewenst worden gefactureerd als onderdeel van de nascholing.
Nascholingsbijeenkomsten op SG Leo Vroman – Gouda en Zwijssen College – Veghel
58
Signaal 27 – Digitaal – mei2005
Applets gebruiken in de les:
Simulatie met applets
Doelgroep: Docenten/TOA BiNaSk
Een cursus met veel tips over het gebruik van simulaties in de les, zoals applets en physlets. Waar kunt u ze vinden, hoe kunt u ze aanpassen en hoe
plaatst u deze op een website voor direct
gebruik door uw leerlingen.
In de vervolgcursus ‘Applets aanpassen
en ontwerpen’ gaan wij dieper in op de
technische aspecten. Aan de orde komen
javascript-codes en gereedschappen om
eigen applets op te zetten.
Applet – cursussens
di 27/ 9/05
di 25/ 4/06
Video-meten
Prijs: € 215
Amsterdam
Amsterdam
9.30-16.30 u
9.30-16.30 u
(Grafisch) Modelleren
Vervolg Applets aanpassen/ontwerpen
Amsterdam
Doelgroep: docenten/toa’s – BiNaSk, Wi.
Met meten aan een videofilmpje doen
leerlingen onderzoek aan de gefilmde
werkelijkheid. U krijgt technische tips
en u maakt opnames met webcam en
digitale fotocamera. Coach 6 biedt nu
ook auto-trace, perspectiefcorrectie etc.!
Het plan is de computer vanaf 2007 op
het examen te gebruiken (IMEX). U
kunt proefexamens VMBO/H/V Videometen hier oefenen en wij informeren u
over de praktijk van Examenorganisatie.
Prijs: € 215
Simulaties met Applets
Amsterdam
Amsterdam
Video-meten & Examen-organisatie
wo 23/11/05 9.30-16.30 u
Coach 5/6 bij Natuurkunde, Biologie en Scheikunde
do 3/11/05
di 6/ 6/06
9.30-16.30 u
9.30-16.30 u
Bedoeld voor docenten/toa’s BiNaSk.
Voor simulaties en hypothesetoetsing
kunnen er in Coach 6 modellen worden
gemaakt in tekstmode en in grafische
mode (wij denken beter dan Powersim).
(Graf.) Modelleren
Doelgroep: Docenten en TOA’s natuurkunde/biologie/scheikunde.
Bedoeld voor secties die de ICT-toepassingen in de Basisvorming of Tweede
Fase vorm willen geven. Coach gebruiken bij het meten en verwerken van gegevens met de computer. Het accent ligt
op het uitvoeren van practica. Omdat er
op school steeds meer samenwerking
tussen secties is, wordt deze cursus gelijktijdig geven voor zowel natuurkunde,
scheikunde als biologie docenten/toa’s
waarbij u toch eigen vakpractica uitvoert. Kern van deze cursus vormen de
kant en klare leerling-activiteiten voor
de aparte vakken. Aandacht voor hoe
proeven te wijzigen, te kopiëren en te
organiseren in Coach.
Amsterdam
Amsterdam
Coach 5/6 bij Natuurkunde, Biologie en
Scheikunde (2 dgn)
Prijs: € 475
U kunt inschrijven voor 1 of 2 dagen!
Amsterdam
11 + 12/5/06 9.30-16.30 u
do 10/11/05
do 9/ 3/06
Prijs: € 215
9.30-16.30 u
9.30-16.30 u
Besturing bij Techniek
Doelgroep: Docenten en TOA’s techniek
U werkt met kant en klare leerlingpractica en vaste modellen, waaronder
de bouwdozen van Fischertechnik of
van LEGO Dacta: en RCX (dag 1). En u
kunt uw eigen modellen bouwen en automatiseren in Coach (Systeembord,
CoachLab, Fischer en/of LEGO (dag 2).
Prijs: 2 dagen € 475
Amsterdam
di 1/11/05 (dag 1)
ma 21/11/05 (dag2)
Amsterdam
do 11/5/06 (dag1)
vr 12/5/06 (dag2)
1 dag € 245
9.30-16.30 u
9.30-16.30 u
9.30-16.30 u
9.30-16.30 u
Wiskunde en Coach
op aanvraag
Cursus bij u op school
op aanvraag
59
Leveringsvoorwaarden en Prijzen
Alle productprijzen in deze Signaal
zijn exclusief BTW.
Prijswijzigingen voorbehouden.
Verzend- en administratiekosten
brengen we als volgt in rekening:
Bij bestellingen van minder dan
€ 230 (excl.):
€ 13,
€ 230 of meer (excl.):
geen.
Bij bestellingen boven € 2300 (excl.
BTW) geldt een korting van 5%.
De 5%-korting geldt niet voor LEGO
DACTA, niet voor pakketten met
korting en niet voor aanbiedingen.
Wij verzoeken u te bestellen door
middel van een bestelformulier.
Er geldt een levertijd van 3-4 weken.
U wordt verzocht pas te betalen nadat
u de factuur hebt ontvangen, onder
vermelding van het factuur- en het
debiteurnummer.
Bestellingen kunt u richten aan:
Stichting CMA
Kruislaan 404
1098SM Amsterdam
[email protected]
Fax: (020) 5255866
Telefonische informatie via de administratie:
(020) 5255869 van 14.00 - 16.30 uur
Helpdesk: Vragen kunt u stellen via onze website of
E-mail: [email protected]
Actuele prijzen, productoverzicht, ondersteuning, FAQ e.d.
en aanvragen van Signaal op uw naam:
http://www.cma.science.uva.nl/
Wilt u deze Signaal na het lezen ook aan uw collega’s uit de andere
natuurwetenschappelijke/wiskunde en technische secties doorgeven.
Stichting CMA
“Centrum voor Microcomputer Applicaties”
CMA is verbonden met het AMSTEL Instituut van de UvA.
CMA is een non-profit organisatie die onderzoek en ontwikkeling
van het gebruik van informatietechnologie
in de natuurwetenschappelijke en technische vakken bevordert.
60