Studiedag_8_april_Nijmegen

Nieuwe Scheikunde op de studiedag ‘Scheikunde van vandaag en
morgen”op 8 april Radboud Universiteit Nijmegen.
Plenaire inleiding
Nieuwe Scheikunde: stand van zaken en hoe verder
Emiel de Kleijn (Projectleider Nieuwe Scheikunde)
In het schooljaar 2007-2008 zijn ca. twintig havo- en vwo- scholen gestart met het examenexperiment
van de Nieuwe Scheikunde. Dit betekent dat de leerlingen volledig werken met modules van de
Nieuwe Scheikunde. Modules die ontworpen zijn volgens de concept-context benadering en
vormgegeven naar analogie van het Duitse 'Chemie in Kontext\ met een introductiefase, een
planningsfase, een verwerkingsfase en een verdiepingsfase. Doel van het examenexperiment is te
onderzoeken of het programma van de Nieuwe Scheikunde onderwijsbaar, haalbaar (binnen de
beschikbare tijd en leerbaar voor leerlingen) en toetsbaar is.
Na ruim een half jaar ervaring tekenen zich de eerste voorzichtige conclusies af. De vernieuwing in het
scheikundeonderwijs staat niet op zich, maar is ingebed in een breder proces samen met
natuurkunde, biologie, wiskunde en natuur- leven en techniek. De concept-context benadering vormt
hierbij de verbindende leidraad. De betrokken vakvernieuwingscommissies komen regelmatig bijeen
om de aansluiting, afstemming en integratiemogelijkheden te bespreken. Tijdens deze plenaire
bijdrage zal verslag gedaan worden van de laatste ontwikkelingen op dit terrein.
Tot slot zal aan de orde komen hoe het examenexperiment in het nieuwe schooljaar wordt vervolgd en
op welke wijze scholen daarbij aan kunnen haken.
Werkgroepen
1. Het geheim van mossellijm (6-8 lessen in 6-vwo)
Sander Haemers en Aonne Kerkstra (TU Delft)
In de nieuwsgierigheidfase zien de leerlingen een dvd waarop onderzoekers van de TU Delft vertellen
over de research en toepassingen van mossellijm. Waarom is mossellijm zo bijzonder?
Na het bekijken van de dvd worden de docenten in twee groepen aan het werk gezet.
De module biedt een sterk motiverende context en bestaat uit twee delen:
• In het eerste deel wordt er een onderzoekje gedaan in hoeverre de door de mens
ontwikkelde lijmsoorten kunnen concurreren met de mossellijm. Docenten gaan de proef
uitvoeren.
• In het tweede deel wordt de belangrijkste eigenschap nader onderzocht. De bijzondere
aminozuren in de mossellijm worden behandeld. De snelheid, waarmee de mossellijm
uithardt, wordt gekoppeld aan de snelheid van een redoxreactie van één van die
aminozuren. Aan de hand van de analyse van meetresultaten van de uv-spectra van
onderzoekers van de TU Delft wordt de reactiekinetiek diepgaand behandeld. Docenten
gaan zelf rekenen en de uv-spectra interpreteren.
Bij de evaluatie zal een antwoord worden gevonden op de vraag: "Is dit nu wat wij willen met nieuwe
scheikunde?"
3. Weer een wedstrijdchemie van C3
Het A-team onder leiding van Arne Mast (Stichting C3)
Weer een CS-wedstrijdchemie! Deze keer over de module melkzuur. De VNCI stimuleert (o.a.
financieel) dat er modules over chemie en industrie worden ontwikkeld voor de Nieuwe Scheikunde.
Daartoe ontwikkelt C3 samen met scheikundedocenten, leerlingen en andere deskundigen acht
modules voor de leerjaren 3 t/m 6. Een voorbeeld van zo'n module is Melkzuur, van spierpijn tot
kunstknie, bedoeld voor de derde klas. Aan de orde komen eigenschappen van melkzuur,
toepassingen van melkzuur en melkzuur als grondstof voor de afbreekbare kunststof polymelkzuur. U
maakt kennis met de module door er iets over te horen, maar ook en vooral door er mee aan het werk
te gaan. En u doet het allemaal in de vorm van een wedstrijd, waarmee u de ^-wedstrijdchemiebokaal
Nijmegen 2008' kunt winnen. Maar... zelfs als u niet wint, neemt u nog de module mee!
4. Examenexperiment Nieuwe Scheikunde
Heleen Driessen en Emiel de Kleijn (SLO)
In augustus 2007 zijn 123 havo-scholen en 8 vwo-scholen gestart met het examenexperiment nieuwe
scheikunde. Het experiment heeft de vorm van een praktijkproef in scholen. Het doel is onderzoeken
of de huidige werkversie van het examenprogramma onderwijs-, leer- en toetsbaar is. Het eerste
experimentele examen havo is in 2009, het eerste experimentele vwo-examen is in 2010. Bouwstenen
van het examenexperiment zijn:
• het globale examenprogramma nieuwe scheikunde
• de werkversies syllabus en handreiking nieuwe scheikunde
• lesmodulen
• begeleiding van examenscholen.
In deze werkgroep informeren Emiel en Heleen je over de stand van zaken van het
examenexperiment nieuwe scheikunde. Ook geven ze een vooruitblik op de uitbreiding van het
experiment naar nieuwe scholen in komend schooljaar.
Vervolgens is er ruimte voor uitwisseling van meningen, adviezen en aandachtspunten, die van
belang zijn bij de landelijke invoering van een heel nieuw examenprogramma.
8. Wat hebben planten nodig?
Laurens Houben (Maaswaal College, Wijchen) en Frans Arnold (ILS, Radboud Universiteit)
In het kader van de Nieuwe Scheikunde worden voor klas 4 in een van de leerlijnen modulen
ontwikkeld met als overkoepelend thema Milieu en energievoorziening. Na "Groene brandstof" komt
een module over het kweken van voedsel en biomassa. Op die manier wordt de contextlijn
voortgezet.
De module begint met een groeiproef: welke elementen heeft de plant nodig om te gedijen? Ook wordt
plante-as geanalyseerd; de resultaten van de beide methoden worden vergeleken.
Van de ontwikkeling van concepten (chemische inhoud) is hier de ionentheorie aan de orde. Met
behulp van een geheel nieuwe leerlingenproef over elektroforese wordt de splitsing van elektrolyten in
oplossing zichtbaar gemaakt. Ook het bestaan van samengestelde ionen wordt experimenteel
afgeleid.
Oefening over rekenen aan zouten is ingebed in de toepassing van meststoffen in de landbouw. De
tegenstelling tussen bioboeren en kunstmeststrooiers komt aan de orde zonder standpuntbepaling.
De ontwikkeling van vaardigheden krijgt (verder) gestalte door practicum, oefeningen in redeneren en
het opzetten van schema's.
14. Slikken of Spuiten? Een module Nieuwe Scheikunde voor 5 vwo
Veronique van de Reijt (Fontys Lerarenopleiding Tilburg)
In de module "Slikken of spuiten", geschikt voor 5-vwo, staat de volgende probleemstelling centraal:
Hoe bereikt een medicijn, in zijn werkzame vorm, in de juiste hoeveelheid, de goede plaats? Als
stagiair bij een farmaceutische R&D afdeling gaan leerlingen in groepjes aan de slag met de gestelde
probleemstelling. Hierbij verwerven leerlingen chemische concepten, zetten ze een onderzoek op en
voeren ze dit uit, gebruiken ze modellen om te voorspellen en leren ze de nieuwste ontwikkelingen op
het gebied van toediening van medicijnen. Het lesmateriaal bestaat uit materiaal met activiteiten voor
de leerlingen en een intern dossier met additionele chemische informatie. De opbouw van de module,
ziet er als volgt uit:
* oriëntatie op medicijnontwikkeling, van ziektebeeld tot medicament;
* probleemstelling;
* casus A: Slikken van een tablet. Komt het medicijn ongeschonden door de maag?
* casus B: Gecoate tabletten, van de maag naar de darm;
* casus C: Injecteren in het bloed;
* casus D: Modelleren: dosis en frequentie;
* casus E: De nieuwste ontwikkelingen; matrixmedicijnen. De module wordt sinds oktober 2007 op
verschillende scholen uitgetest. Tijdens de werkgroep gaan we in op de verschillende aspecten van
de module, ervaringen van testscholen en enkele verrassende experimenten (ontwikkeld door de
TU/e).
15. Groene chemie
Veronique van de Reijt (Fontys Lerarenopleiding Tilburg)
"Groene chemie" is een nieuwe module nieuwe scheikunde voor 5HV, waarin groene chemie
centraal staat en die in het schooljaar 2007-2008 ontwikkeld wordt in opdracht van de VNCI. Aan de
hand van diverse producten zoals ibuprofen, titaandioxide en aspirine komen de volgende
onderwerpen aan bod: de principes van groene chemie, de atoomeconomie van een reactie (met o.a.
aandacht voor katalyse), energiebalansen, microreactoren en processchema's. Bij de ontwikkeling van
de module wordt nauw samengewerkt met de chemische industrie. Het basisidee (algemene opzet,
onderwerpen, producten en didactiek) van de module zal er als volgt uit gaan zien:
* oriëntatie: principes groene chemie en praktisch aan de slag met een groenere benadering van de
synthese van ....... (wellicht aspirine);
* nadere bestudering van verschillende aspecten die bij groene chemie een rol spelen, zoals
atoomeconomie, energiebalansen en microreactoren; toepassen van vergaarde kennis op een
product (ibuprofen, titaandioxide). De module zal maart/april 2008 klaar zijn om in de scholen getest te
gaan worden. Aan de ontwikkeling van de module werken de volgende docenten mee: Miek
Scheffers, Kitty Jansen, Arno Verhofstad en Véronique van de Reijt (coach). Tijdens de werkgroep zal
ingegaan worden op de verschillende aspecten van de module en bijbehorende experimenten.
Daarnaast zullen deelnemers uitgenodigd worden aan de testfase deel te nemen.
16. Modelling Software voor (Nieuwe) Scheikunde
Joop van Mechelen (GSG Guido de Bres, Amersfoort)
Hoe kun je leerlingen helpen om zelf de stof te bestuderen? Hoe lastig is het om op een bord uit te
leggen wat de leerling moet doen om het equivalentiepunt van een titratie te vinden? Wat zou het
handig zijn om met behulp van een digitaal schoolbord te laten zien hoe een zout oplost. Direct (aten
zien hoe de watermoleculen de ionen uit het zout verwijderen. Virtuele proeven doen kan dan thuis
gebeuren.
Het project Modelling Software houdt zich bezig met het zoeken naar oplossingen voor deze vragen.
Op internet zijn heel veel java-applets, flashen andere films te vinden die je kunt gebruiken om je didactiek te ondersteunen. Sites houden zich
bezig met het helpen van leerlingen om zich te verwonderen, te leren onderscheiden. Met een site als
"Moleculen in Beweging" kunnen leerlingen leren om inzicht te krijgen in de bouw van organische
moleculen. Met een site als DHMO.org kunnen leerlingen zich bezig houden met de vraag of DHMO
wel zo giftig is als de site je probeert te laten geloven. Daarmee leren ze de waarde van "pseudo"wetenschappelijke uitspraken. Daarnaast zijn er programma's die door leerlingen gebruikt kunnen
worden om bijvoorbeeld bindingskarakteristieken of NMR-spectra of IR-spectra te bestuderen. Ook
zijn er programma's die voorspellingen kunnen doen over de reactiviteit van bepaalde stoffen. Al deze
resultaten zullen in boekvorm en op een site verschijnen om jullie te ondersteunen bij het vinden van
passende softwarepakketten om te gebruiken in de les.
In de werkgroep zullen we een aantal java-applets, simulaties en filmpjes van experimenten bekijken
en uitproberen om de waarde daarvan voor de lespraktijk vast te stellen.
17. Smart materials
John Hukom (Archimedes Lerarenopleiding Utrecht) en Aonne Kerkstra (TU Delft)
Smart materials is een module voor 4/5 havo over bijzondere en slimme polymeren.
In de nieuwsgierigheidfase wordt slime gemaakt en worden er onderzoekjes met slime gedaan. Hoe
kleverig is slime en hoe komt dat? Daarna komt er een stevig stuk polymeer-chemie waarbij o.a.
polyaniline als stroomgeleidend polymeer wordt gesynthetiseerd. Leerlingen zullen werken met
modellen. Valt stroomgeleiding door polymeren aan 4/5-havo leerlingen uit te leggen? Er wordt
diepgang aangebracht via het micro-macro concept. Een organische zonnecel is een belangrijke
toepassing.
Tot slot wordt aandacht besteed aan lichtgevende polymeren. Wat zijn de belangrijke toepassingen
van de polymere LED's in de 21e eeuw?
De evaluatie staat in het teken van: "Is dit nu wat wij bedoelen met nieuwe
scheikunde?"
18. Leerlijnen voor Havo met Nieuwe Scheikunde
Frank Seller (plv voorzitter Stuurgroep Nieuwe Scheikunde)
Nieuwe Scheikunde heeft in de beleving van docenten een aantal verschillende kenmerken. Er zijn
docenten die de modulen Nieuwe Scheikunde gebruiken om in het derde leerjaar inspirerende en
vernieuwende
inhoud aan te brengen. Er zijn docenten die de context-concept benadering gebruiken om bij hun
leerlingen de verbinding te leggen tussen schoolscheikunde en de buitenwereld; voor hen is scientific
literacy een belangrijk thema. En er zijn docenten die een compleet programma verzorgen op basis
van de Nieuwe Scheikunde; deze docenten doen mee aan het examenexperiment Nieuwe
Scheikunde.
In alle modulen die voor de bovenbouw Havo - en ook voor Vwo natuurlijk -zijn ontwikkeld, leren
leerlingen scheikunde in een wisselwerking tussen contexten en concepten. De contexten van de
modules hebben de afgelopen jaren vorm gekregen door aan te sluiten bij kenmerkende situaties van
de chemische industrie, het chemisch onderzoek, de handelingspraktijk van chemici, chemische
aspecten in het dagelijks leven en de rol van de chemie binnen andere disciplines. De kernconcepten
en de vakconcepten zijn beschreven in de werkversie van het examenprogramma. Op basis daarvan
is een leerlijn ontwikkeld, één voor Havo en voor Vwo een leerlijn met daarin een aantal varianten. In
de leerlijn worden de inhoud van de modules beschreven, de noodzakelijke voorkennis, de
leeropbrengst en de competenties van leerlingen waaraan in de module wordt gewerkt. Over de
leerlijn Havo gaat deze werkgroep.
Naast de leerlijn, die de ontwikkeling van leerlingen beschrijft, is er een syllabus ontwikkeld door de
Cevo op basis van het Examenprogramma Nieuwe Scheikunde. Ook die syllabus is een
werkdocument, horend bij de werkversie van het examenprogramma. De syllabus legt vast welke
leerstofinhouden in aanmerking komen voor de centrale examinering in het Examenexperiment
Nieuwe Scheikunde.
Bij het werk in de klas gaat het natuurlijk om de verbinding van lesmateriaal (de modules), de leerlijn
en de toetsing in schoolexamen en centraal examen. In de werkgroep bespreken we het leren van
leerlingen aan de hand van de (voorbeeld)leerlijn Havo, de opbouw van een of enkele modules en de
manier waarop naar de vorderingen van leerlingen wordt gekeken. In de werkgroep komt ook aan de
orde hoe docenten modules kunnen inpassen in het eigen (school)programma.
20. Chemie van de mond
Willy Reinalda (Praedinius Gymnasium), Frerik Los (Gomarus College), Brechtje Maas (OS
Sevenwolden)
Er wordt gewerkt aan een nieuwe module voor klas 6 vwo, waarin gekeken wordt naar een aantal
chemische processen, die in de mond een rol spelen.
De functie van tandplak en tandsteen komt daarbij naar voren, evenals de samenstelling van speeksel
en de opbouw van tanden en kiezen. De chemische theorie, die aan de orde komt is zuur/base
theorie, evenwichten en kristalstructuur.
Tijdens de werkgroep wordt de hoofdlijn van de module gepresenteerd.
21. VNCI module Kunstmest
Rony Grooten (RU Groningen)
In het kader van nieuwe scheikunde en de VNCI wordt een module ontwikkeld over kunstmest.
Onderdeel van de module is de productie van kunstmest, waarbij de stikstofbinding uit de lucht een
belangrijke rol speelt. Dit proces maakt samen met andere productieprocessen deel uit van de
module. Ook wordt aandacht besteed aan de samenstelling van de verschillende soorten kunstmest.
Tijdens de werkgroep wordt ingegaan op de processen die een rol spelen en op de manier waarop die
in de module verwerkt gaan worden.
22. Module kolenvergasser
Jan van Lune (Stellingwerf College), Pieter Kuyiman (Maartens College) en Ben Nusse (Maartens
College)
In de Eemshaven wordt door de NUON een nieuwe centrale gepland, die gebruik gaat maken van de
techniek die in de centrale in Buggenum is ontwikkeld. Daarbij speelt kolenvergassing een belangrijke
rol. Chemisch gezien is de kolenvergasser interessant. Het proces is goed bruikbaar voor het
onderwijs over evenwichten en thermodynamica. Naast een aantal algemene vragen over
energiebronnen, komt in de module het proces zelf aan de orde. Eén van de vragen is de vraag of het
mogelijk is om voor verbranding al het CO^ af te vangen.
Tijdens de werkgroep zal het proces van de centrale aan de orde komen evenals de manier waarop
dat in de module verwerkt gaat worden.
23. De leerlijn vwo in het examenexperiment Nieuwe Scheikunde
Jan Apotheker (Rijksuniversiteit Groningen)
Op dit moment worden drie verschillende leerlijnen in het kader van het examenexperiment
uitgeprobeerd.
In de werkgroep worden twee van de leerlijnen die zijn ontwikkeld toegelicht. Aan de orde komt welke
modules gekozen zijn en in welke volgorde ze behandeld worden. Aan de hand daarvan kan getoond
worden welke stof aan de orde komt en welke competenties in dat programma worden getraind. De
relatie met het examenprogramma en de syllabus speelt daarbij een rol. Ook de eerste ervaringen met
de leerlijnen zullen besproken worden.