2004/166 - GO! Pro
advertisement
SECUNDAIR ONDERWIJS Onderwijsvorm: TSO Graad: derde graad Jaar: eerste en tweede leerjaar Studiegebied: Chemie Optie: Techniek-Wetenschappen Vak(ken): TV Toegepaste chemie Vakkencode: WW-k Leerplannummer: 2004/166 Nummer inspectie: 2004 / 166 // 1 / I / SG / 1 / III / / D/ 3/2 lt/w TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 1 INHOUD Visie ......................................................................................................................................................... 2 Beginsituatie ............................................................................................................................................ 3 Algemene doelstellingen ......................................................................................................................... 4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden / specifieke wenken .................................................................... 5 Algemene pedagogisch-didactische wenken ........................................................................................ 20 Minimale materiële vereisten................................................................................................................. 26 Evaluatie ................................................................................................................................................ 27 Bibliografie ............................................................................................................................................. 31 TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 2 VISIE De studierichting Techniek-wetenschappen is vooral bedrijfsgericht, zonder de algemene vorming te verwaarlozen. De studierichting Techniek-wetenschappen laat een brede waaier van verdere studiemogelijkheden toe. Ze vormt vooral een goede aanloop naar hogere studies in de ecologie en chemie, maar sluit evenmin een hele reeks andere beroepen uit. In deze studierichting is het extra pakket Toegepaste chemie in het keuzegedeelte vooral bedoeld om, aansluitend bij het verplichte vak TV Toegepaste chemie, de leerlingen extra onderzoekscompetenties aan te leren door zelfstandig experimenten uit te voeren en onderzoeksthema’s uit te werken. Profiel van de leerlingen De studierichting Techniek-wetenschappen richt zich naar de goed gemiddelde tot begaafde leerling, die zich vanuit zijn belangstellingssfeer richt op de technische aspecten van de wetenschappen. Niet de theorie vormt het uitgangspunt, maar wel het waarnemen van natuurverschijnselen en experimenteren in het schoollaboratorium. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 3 BEGINSITUATIE Bepaling van de leerlingengroep Dit leerplan is van toepassing op de leerlingengroep die in de derde graad TSO de studierichting Techniek-wetenschappen volgt, en in het keuzegedeelte voor een extra pakket Toegepaste chemie kiest. Om de veiligheid bij het uitvoeren van leerlingenproeven niet in het gedrang te brengen is het aangewezen dat het aantal leerlingen niet meer dan 20 bedraagt. De leraar oordeelt of hij, rekening houdend met het aantal leerlingen, met de uitrusting van zijn laboratorium en de aard van de te gebruiken toestellen en producten, de door het leerplan voorgeschreven leerlingenproeven zonder gevaar kan laten uitvoeren. Indien hij oordeelt dat de beschikbare uitrusting gevaar voor hemzelf of voor de leerlingen oplevert, verwittigt hij onmiddellijk het instellingshoofd, die de nodige maatregelen treft om de activiteiten in gunstige omstandigheden te laten doorgaan. Beginsituatie Als beginsituatie wordt uitgegaan van het feit dat de leerlingen die de derde graad aanvatten de minimumdoelstellingen van de tweede graad TSO of ASO hebben bereikt. Dit leerplan sluit aan op het leerplan Chemie van het tweede leerjaar van de tweede graad ASO of TSO. Van deze leerlingen wordt verwacht dat zij de basisbegrippen van de chemie beheersen: zuivere stoffen en mengsels, fysische en chemische stofeigenschappen, indeling van de elementen, atoombouw en chemische binding, formules en reactievergelijkingen, zuren, basen en zouten. Een beknopte herhaling van sommige basisbegrippen kan noodzakelijk zijn. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 4 ALGEMENE DOELSTELLINGEN De algemene doelstellingen voor het keuzevak Toegepaste Chemie vormen een aanvulling op de algemene doelstellingen geformuleerd voor het verplichte vak Toegepaste chemie. Ze worden op een aangepast niveau aangebracht. De cursus Toegepaste chemie heeft als centrale doelstellingen: het verder toepassen en illustreren van een aantal onderwerpen uit de chemische theorie; het verwerven van kennis van en het verantwoord leren omgaan met stoffen, in het bijzonder uit de dagelijkse leefwereld; het zelfstandig gebruikmaken van de wetenschappelijk werkmethode o.a. door opzoekingwerk (ICT) en experimenten. De leerlingen dienen inzicht te krijgen in de relaties tussen de eigenschappen en het gebruik van stoffen. In het kader van onze huidige samenleving zal tevens speciaal aandacht geschonken worden aan de ‘omgeving’, het ‘milieu’. Van de leraar wordt verwacht dat hij de begrippen van ‘verantwoord en zorgvuldig omgaan met de natuur’ en ‘ecologie’ toepast. Om de algemene doelstellingen optimaal te kunnen realiseren worden de cursussen Toegepaste chemie inhoudelijk, methodologisch en chronologisch op elkaar afgestemd; dit betekent dat deze vakken bij voorkeur aan dezelfde leraar worden toevertrouwd; wordt geen nieuwe chemische theorie geïntroduceerd; wordt de chemische diepgang afgestemd op de vorderingen van de leerlingen in de algemene cursus, d.w.z. ¾ descriptieve benadering, beschrijving van feitelijkheden; ¾ waar mogelijk toepassingen van de behandelde theorie; ¾ een zelfde onderwerp kan meer dan eens, met een ander accent of een andere diepgang en afhankelijk van de theoretische onderbouwing, aangeboden worden; is de leraar vrij om thema’s te kiezen die inspelen op de actualiteit of op lokale problemen en behoeften en die zo veel als mogelijk aansluiten op de studierichting(en). Met inachtneming van het bovenstaande wordt aangeraden per leerjaar een vijftal thema’s te behandelen. Elk thema neemt niet meer dan twee tot drie lestijden in beslag. Om te beklemtonen dat de chemie een experimentele wetenschap is, zal de beschikbare tijd overwegend gebruikt worden om experimenten voor te bereiden, uit te voeren en te commentariëren. Ook bij de meeste thema’s kunnen proeven worden uitgevoerd, bv. bereiding van verfstoffen, onderlinge vergelijkingen van voedingswaren, toepassingen van de fotografie, enz. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 5 LEERPLANDOELSTELLINGEN / LEERINHOUDEN / SPECIFIEKE WENKEN Minstens ongeveer de helft van de tijd zal aan leerlingenexperimenten besteed worden. LEERPLANDOELSTELLINGEN SPECIFIEKE WENKEN De leerlingen kunnen: - de wetenschappelijke werkwijze toepassen; - aan de hand van instructies een onderzoek uitvoeren; - in functie van de probleemstelling informatiebronnen raadplegen, informatie selecteren, ordenen en eventueel doorgeven onder een andere vorm; - een proefverslag opstellen; - eigen werk evalueren (controle, fouten nagaan, kritisch staan t.o.v. eigen werk); - een verslag over een onderzoek uitbrengen; - relevant waarnemen; - overeenkomsten en verschillen opsporen; - metingen uitvoeren met een afgesproken nauwkeurigheid en de metingen efficiënt vastleggen en verwerken; - cijfergegevens verzamelen en ordenen; - cijfergegevens omzetten in een grafische voorstelling; - tabellen raadplegen; Het labowerk moet een geheel van leerprocessen bieden die kunnen leiden tot attitudes en vaardigheden eigen aan de beoefenaars van de wetenschappen in het algemeen en de chemie in het bijzonder. Men zal ook het gebruik van kennis en vaardigheden uit aanverwante wetenschappen duiden. Het labowerk moet tevens de visie van de leerlingen op de chemie verruimen en hen informatie bezorgen over studieterreinen van de chemie. De doelstellingen die worden nagestreefd tijdens het labowerk steunen vooral op het beheersen van een aantal vaardigheden die eveneens kunnen voorkomen in de verschillende natuurwetenschappen. Sommige zijn dezelfde als die in de tweede graad; het beheersingsniveau moet echter hoger zijn en evolueren van reproductie naar productief toepassen van vaardigheden. Het reproductief niveau wordt bereikt wanneer een leerling vaardigheden toepast op dezelfde manier als de leerkracht hem in een identieke leersituatie heeft voorgedaan; wanneer een leerling deze vaardigheden autonoom kan toepassen in een nieuwe situatie spreekt men van productief toepassen. Tijdens de lessen worden door de leerlingen gestelde of door de leerkracht geïntroduceerde problemen zoveel mogelijk zelfstandig (individueel of in groep) opgelost. Een 'verdoken' leiding van de leerkracht is meestal noodzakelijk om de leerlingen naar een steeds groeiende zelfstandigheid te begeleiden. Aan een probleem zal maximaal 2 á 3 lesuren besteed worden. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) LEERPLANDOELSTELLINGEN - grafische voorstellingen analyseren en interpreteren: - schematische voorstellingen analyseren en interpreteren; - determineren; - verantwoord veilig omgaan met chemicaliën; - instrumenten doelmatig kiezen en hanteren; - 6 SPECIFIEKE WENKEN De problemen zullen zo veel als mogelijk aansluiten bij de leerinhouden van de basiscursus Toegepaste chemie en zullen bij voorkeur aanleiding geven tot practica in het laboratorium of in het veld. Daarbij wordt vooral de wetenschappelijke werkwijze gevolgd. Dit impliceert o.a. dat het probleem duidelijk omschreven wordt en dat in functie hiervan informatie wordt opgespoord. Hoewel het probleem daardoor reeds kan opgelost zijn, zal de informatie vaak toelaten een onderzoekshypothese op te stellen. Door het uitvoeren van experimenten kan hierop een antwoord komen. Van elk uitgewerkt onderwerp wordt een verslag geschreven met vermelding van datum, laboratoriumtechnieken beheersen (wegen, maken van procentuele onderwerp en doelstellingen en van de stappen die werden gevolgd om deze laatste te oplossingen, filtreren, …); bereiken. In de loop van het schooljaar moet elke doelstelling minstens één keer aan bod komen. gericht zijn op veiligheid bij het uitvoeren van experimenten in het laboratorium; Opdat de wetenschappelijke werkwijze zou kunnen toegepast worden zal men de lesonaspecten van de chemie in verband brengen met maatschappelijke, derwerpen zoveel mogelijk onder de vorm van een probleem inleiden. sociale, economische en milieuaspecten; De onderwerpen worden bij voorkeur gekozen uit de opgegeven lijsten; de leerkracht is echter vrij om nieuwe onderwerpen te introduceren op voorwaarde dat ze aansluiten bij ideeën ordenen en uitdrukken met de juiste wetenschappelijke de basiscursus en hij ze kan verantwoorden voor het bereiken van één of meerdere na terminologie. te streven doelstellingen. De nieuw geïntroduceerde onderwerpen zullen niet meer dan 1/3 van het lestijdenpakket omvatten. Men streeft ernaar zoveel mogelijk variatie in te bouwen, zowel wat de inhoud als wat de werkvormen betreft. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 7 Mogelijke experimenten en opdrachten Steunend op persoonlijke voorkeur en op de mogelijkheden waarover hij beschikt, kan de leerkracht uit de volgende proeven en opdrachten een keuze maken. Nieuwe onderwerpenkan hij toevoegen, op voorwaarde dat ze voldoende aansluiten bij de leerinhouden van het vak AV chemie. Hij zal er over waken dat het zelfstandig werk evenwichtig over de verschillende hoofdstukken verspreid wordt. 1 ATOOMBOUW Experimenten - opwekken van kathodestralen en hun afbuiging in een magnetisch veld - bepalen van de orde van grootte van de atomen en van de constante van Avogadro - onderzoek van de spectra van elementen (bv. H, Na, Hg) - onderzoeken van groepskenmerken (bv. van de alkalimetalen) - bepalen van de ionisatie-energie Opdrachten - beschrijving van het experiment van Rutherford opzoeken - berekenen van de gemiddelde atoommassa’s uit nuclidemassa’s en de procentuele samenstelling van het natuurlijk isotopenmengsel - opstellen van een grafiek, waarbij voor de meest voorkomende nucliden het aantal neutronen het aantal neutronen worden uitgezet als functie van het aantal protonen (= atoomnummer) - de elektronenconfiguratie van de verschillende elementen opzoeken; notatie met vermelding van energieniveau’s - de elementen rangschikken volgens de elektronenverdeling - atoomorbitalen voorstellen - in een grafiek de atoomstralen uitzetten als functie van het atoomnummer - het verloop van de atoomstraal nagaan in een periode en in een groep - in een grafiek het verloop van de primaire ionisatie-energie uitzetten als functie van het atoomnummer - metaalroosters opbouwen met bolletjes - berekenen van de atoomstraal uit de dichtheid en de kristalstructuur (bv. Cu, Mg, Fe) TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 2 STRUCTUUR VAN MOLECULEN Experimenten - bepalen van het gehalte hydraatwater in een hydraat - reacties met complexvorming: opsporen van sommige ionen, oplossen van een neerslag, ontharden van water met polyfosfaten en EDTA Opdrachten - opstellen van structuurformules - molecule-orbitalen voorstellen - mesomere vormen opzoeken - opzoeken van polaire moleculen - de invloed van waterstofbruggen afleiden uit de grafische voorstelling van de kook- of smeltpunten van waterstofverbindingen, als functie van de molaire massa 3 DRIJFVEREN VAN CHEMISCHE REACTIES Experimenten - bepalen van een reactie-energie: neutralisatiewarmte, vormingswarmte, verbrandingswarmte, oploswarmte - de wet van Hess experimenteel afleiden Opdrachten - berekenen van reactie-energieën - berekenen van roosterenergieën: toepassing op de cyclus van Born-Haber - simulaties uitvoeren i.v.m. entropie 8 TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 4 9 REACTIESNELHEID Experimenten - onderzoek van de factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden: - concentratie, bv. jodide-ionen met waterstofperoxide in zuur milieu - temperatuur - licht, bv. chloorknalgas in een reageerbuis, onder een koepel van muggengaas, sterk belichten - katalysator, bv. reactie tussen aluminium en zoutzuur met en zonder koperdichloride; ontleden van waterstofperoxide met en zonder mangaandioxide, met en zonder fosforzuur - verdelingsgraad - het verloop van een reactie volgen door op verschillende tijdstippen monsters uit het reactievat te nemen en te bepalen - het verloop van de ontleding van waterstofperoxide, gekatalyseerd door mangaandioxide, volgen als functie van de tijd (zuurstofgas opvangen in een meetspuit) Opdrachten - beschrijving van toepassingen i.v.m. reactiesnelheid uit het dagelijks leven en uit de industrie - reactiesnelheden berekenen - opstellen van een grafiek, waarbij de concentratie van een reagens als functie van de tijd wordt uitgezet - opstellen van een grafiek, waarbij de reactiesnelheid als functie van de tijd wordt uitgezet 5 CHEMISCH EVENWICHT Experimenten - het bestaan van chemische evenwichtstoestanden aantonen - de dissociatiegraad van distikstoftetraoxide bepalen - een evenwichtsconstante bepalen TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) - onderzoek van de factoren, die een chemisch evenwicht kunnen beïnvloeden: - toevoegen of onttrekken van een reagens - verdunning - druk - temperatuur - neerslagreacties: opsporen van sommige ionen - invloed nagaan van de verdunning op een ionenevenwicht (verdunningswet van Ostwald) Opdrachten - voorbeelden van omkeerbare reactie en van evenwichtsreacties, van belang in het dagelijks leven en in de industrie opzoeken - vraagstukken over het chemisch evenwicht: berekenen van de evenwichtsconstante en van concentraties bij evenwicht 6 ZUREN EN BASEN Experimenten - proeven over het elektrisch geleidingsvermogen van oplossingen, onderscheid tussen sterke en zwakke elektrolyten - bepalen van en ionisatieconstante - uitvoeren van protolysereacties van ionen met water (pH bepalen) - bereiding van een buffermengsel en de bufferwerking ervan nagaan - titratie van een sterk of zwak zuur met een sterke base en het pH-verloop volgen - bepalen van het azijnzuurgehalte in tafelazijn - bepalen van de oplosbaarheid van barium- of calciulmhydroxide en berekenen van het oplosbaarheidsproduct - vergelijking van de zuur-basesterkte van OH-verbindingen van e elementen van de derde periode - chromatografisch onderzoek van een universeelindicator - bepalen van het kleuromslaggebied van een tweekleurige indicator - aantonen van amfolyten 10 TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) Opdrachten - bespreken van titratiekrommen - indeling van zuren volgens hun pK-waarde en voorspellen van reacties - oefeningen op het schrijven van protolysereactie, met aanduiden van brønstedzuren en -basen - vraagstukken in verband et ionisatiegraad, ionisatieconstante, pH, buffers, titraties 7 CHEMISCH REKENEN Experimenten - bepalen van de procentuele samenstelling van een chemische verbinding - bepalen van de moleculemassa van vluchtige stoffen uit de dichtheid - bepalen van de atoommassa van een element door elektrolyse (bv.koper) - bepalen van het molair volume van een gas - bereiden van een oplossing met een bepaalde concentratie - experimenteel vaststellen dat 1 mol natriumhydroxide reageert met ½ mol zwavelzuur - bepalen van het procent hydraatwater in kristalsoda Opdrachten - berekeningen i.v.m. de concentratie van oplossingen: omrekenen van massaconcentratie naar stofhoeveelheidconcentratie - stoichiometrische berekeningen 8 REDOXREACTIES EN ELEKTROCHEMIE Experimenten - de spanningsreeks van metalen opstellen uit verdringingsreacties en met gebruik van voltacellen - de spanningsreeks van niet-metalen opstellen door verdringingsreacties - aantonen dat bij redoxreacties elektronen worden overgedragen - meten van elektrodepotentialen 11 TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) - redoxreacties uitvoeren waarbij oxonium-ionen of hydroxide-ionen een rol spelen - invloed van het milieu nagaan op het verloop van een bepaalde redoxreactie - verzinkeren of verkoperen door elektrolyse - anodiseren van aluminium en kleuren van de oxidelaag - corrosie van een ijzeren spijker in contact met water en zuurstofgas (aantonen van Fe2+ en OH-) - titratie met jood- en mangaanverbindingen - uitvoeren van industrieel belangrijke redoxreacties: bereiding van zwavelzuur, salpeterzuur, fosforzuur, metalen Opdrachten - berekenen van oxidatiegetallen - een tabel samenstellen waarin oxidators en reductors volgens sterkte gerangschikt zijn: hieruit redoxreacties voorspellen - redoxreacties leren opstellen - vraagstukken i.v.m. redoxreacties 9 ORGANISCHE STOFFEN EN HUN REACTIES Experimenten - pyrolyse van hout en/of steenkool - gefractioneerde destillatie van aardolie - scheiden van verdampbare vloeistoffen door eenvoudige gaschromatografie - opsporen van elementen in organische stoffen - experimentele structuurbepaling (bv. analyse van butaan) - bereiding van een alkaan - bereiding van een halogeenalkaan - bereiding van een ether 12 TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) - bereiding van een aldehyd - bereiding van een keton -- oxidatie van een alcohol - onderscheid tussen aldehyden en ketonen met zilverspiegel en fehlingreagens - reactie van etheen met dibroom; invloed van de polariteit van het oplosmiddel op de snelheid van bromeren - bereiding van een alkyn - reactie van ethyn met dibroom - kraken en reformen van koolwaterstoffen - bereiding van een amine - reacties van benzeenderivaten: - - fenol bromeren, nitreren - eigenschappen van benzeendiolen reactie met aldehyden en ketonen: - identificatie van een keton door bereiding van het oxime en bepaling va,n het smeltpunt ervan - methanal + 2,4-dinitrofenylhydrazine - bereiding van een Grignardreagens - reactie van aceton met een grignardreagens - oxidatie van benzaldehyd - aldolreactie - disulfietreactie op aceton - reacties met carbonzuren en derivaten: - estervorming en hydrolyse van een ester - eigenschappen van en reacties met azijnzuuranhydride - bereiding van een amide - bereiding van aspirine 13 TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) - bereiding van jodoform - bereiding van kunststoffen: - polymerisatie van styreen - polymerisatie van ε-caprolactam - bereiding van een polyester - bereiding van kleurstoffen: azokleurstoffen, methyloranje, fuchsine, fluoresceïne - aantonen van de optische activiteit van glucose - hydrolyse van zetmeel tot glucose - bereiding van zeep - bereiding van een detergent - afbraak van proteïnen tot aminozuren en chromatografische identificatie hiervan - bereiding van cellulosenitraat Opdrachten - opstellen van moleculeformules (‘brutoformules’) aan de hand van de procentuele samenstelling en de moleculemassa - structuurformules afleiden uit experimentele gegevens - moleculemodellen bouwen - oefeningen i.v.m. isomerie en nomenclatuur - oefeningen i.v.m. het uitwerken van (eenvoudige) reactiemechanismen: homolytische, nucleofiele en elektrofiele substituties; elektrofiele en nucleofiele addities - berekening van een rendement - voorspelling van de aard van de reactieproducten bij addities aan alkanen, door toepassing van de regel van Markovnikov - oefeningen op de oriëntatieregels bij substitutiereacties met benzeen en derivaten - synthese-oefeningen: omzetten van de ene karakteristieke groep in een andere - oefeningen i.v.m. inductief en mesomeer effect; invloed op het verloop van een reactie, op de sterkte van zuren en basen, enz. - gegevens opzoeken en verwerken over industrieel belangrijke stoffen: aardolie, benzine, petrochemie, glycerol, glyceroltrinitraat, rubber, polyfunctionele stoffen, sachariden, lipiden, proteïnen, detergenten, vitamines, pesticiden, drugs, plastics, bewaarmiddelen, margarine, enz. 14 TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 15 Keuzethema’s De gekozen thema’s zullen zo veel als mogelijk aansluiten bij de theorie van het vak chemie. Terwijl een groep leerlingen bv. experimenten i.v.m. organische verbindingen uitvoert kunnen andere leerlingen bezig zijn met het opzoeken en verwerken van gegevens over deze organische verbindingen in het dagelijks leven. Waar het vroeger ging om het opnemen van kennis, moet je nu vooral weten welke vragen je moet stellen, waar je het kunt opzoeken en wat je met de verworven informatie kunt doen. ICT is hierbij een belangrijk hulpmiddel, zowel om informatie op te zoeken, te selecteren, te ordenen, te bewerken en te presenteren. Bij de behandelde thema’s kunnen bijvoorbeeld het voorkomen in de natuur, de fysische en chemische eigenschappen (reacties), de winning, de labobereiding en de industriële bereiding en de toepassingen behandeld worden. 1 Actuele onderwerpen Sociale en ecologische gevolgen van chemische toepassingen Er dient rekening gehouden te worden met de thema’s die eventueel al in de vorige jaren aan bod gekomen zijn. Dit thema kan door de leerlingen uitgewerkt worden door tijdens het schooljaar aan te sluiten bij de actualiteit (bv. de dag tegen kanker, de dag tegen alcohol of andere drugs). In het nieuws komen vooral de negatieve aspecten aan bod. Het is belangrijk om de positieve zaken te benadrukken van de chemie als ‘moleculaire wetenschap’, zoals nieuwe materialen en geneesmiddelen, zorg voor veiligheid, gezondheid en milieu. Gratis brochures zijn te bestellen bij: www.fedichem.be 2 Stoffen in het dagelijks leven - lakken en verven Samenstelling van lakken en verven: bindmiddel (fysisch en chemisch drogend), oplos- en verdunningsmiddel (water en organisch), pigment, hulpstoffen. - dranken en voedingsmiddelen Etiketten van dranken en voedingsmiddelen: onderzoek van de teksten. - cosmetica Dag- en nachtcrèmes: samenstelling, bereidingswijze. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 3 Water - soorten water - eigenschappen en gebruik - drinkwaterbereiding - oplossen van zuren en basen inwater - waterverontreiniging - zuivering van afvalwater 4 16 Sneeuw en ijs. Gedemineraliseerd water, gedestilleerd water, regenwater, grondwater, oppervlaktewater, leidingwater. Etiketten op flessen mineraalwater onderzoeken. De Vlaamse Maatschappij voor Watervoorziening heeft op haar website (www.vmw.be) onder ‘Infokiosk’ een educatief aanbod over drinkwaterbereiding. Werking van een rioolwaterzuiveringsinstallatie (RWZI) en/of bedrijf dat instaat voor de drinkwatervoorziening (bedrijfsbezoek) bv. Tailfer: www.biwm.be/nl/activity/tailfer.shtml. Suiker - voorkomen Suikerfabrieken, bv. Tienen, hebben heel wat documentatie ter beschikking. - winning - gebruik 5 6 Aardkorst en bodem - elementen en stoffen in de aardkorst Kristallijne stoffen en amorfe stoffen. - gesteenten en mineralen Edelstenen en halfedelstenen. - samenstelling van de bodem Bereiding van glas. - meststoffen pH en vegetatie Industriële bereiding van anorganische stoffen - zwavelzuur - salpeterzuur - ammoniak - solvaysoda - chloorchemie Fabriek in huis, thuis in de fabriek, met gratis Nederlandstalig cursusmateriaal ‘Chemische technologie’, twee delen: http://fih.hsl.nl/ TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 7 17 Lucht - verontreinigde en niet-verontreinigde lucht Ontdekking van zuurstofgas. - edelgassen Belang van stikstof: ammoniaksynthese. - broeikaseffect Ontdekking, winning en toepassingen van edelgassen. Broeikasgassen. 8 Historiek - het elementbegrip - het periodiek systeem van de elementen - Nobelprijswinnaars Hierbij kan de historiek van het atoommodel onderzocht worden. Ontdekking, voorkomen en eigenschappen van de elementen: http://www.periodieksysteem.com/archi_nl.htm Biografieën van alle winnaars van de Nobelprijs voor chemie: http://membres.lycos.fr/xjarnot/Chimistes/Chimistes.html 9 Metalen en metaalverbindingen - metalen en legeringen Edele en onedele metalen. - metallurgie Zware metalen (Pb, Cd, Hg). Beelden en animaties van het productieproces van staal zijn te vinden op: http://www.sidmar.be/ - corrosie en bescherming van metalen - elektrochemische cellen - industrieel gebruik van elektrolyse TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 10 Brand en brandstoffen - aardas Voorkomen en gebruik. - aardolieproducten Fysische eigenschappen: dichtheid, viscositeit, kookpunt, smeltpunt, verbrandingswaarde, ontbrandingstemperatuur, enz. - steenkool - brand en brandpreventie - explosies - werking van een blusapparaat 11 18 Industriële bereiding van organische stoffen - ethanol CO, de stille doder: steeds weerkerend actueel probleem, vooral tijdens de herfst- en wintermaanden. Een volledig dossier over CO-intoxicatie is te vinden op de website www.gezondheid.be. Synthese en afzondering van aspirine is o.a. te vinden op:. http://aether.ruca.ua.ac.be/inleidingslessen/ester/Ester.html - azijnzuur - citroenzuur - kleurstoffen - farmaceutica - polymeren: PE, PP, PS, PVC - polycondensatieproducten: polyesters, polyamiden, fenolharsen 12 Huishoudchemicaliën - was- en onderhoudsmiddelen - oplosmiddelen, ontsmettingsmiddelen Zuren: zoutzuur, azijnzuur. Basen: natriumhydroxide, calciumhydroxide, ammoniak. Organische zuurstofverbindingen: ether, methanol, ethanol, aceton TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 13 Voedseladditieven - bewaarmiddelen - anti-oxidantia - kleurstoffen - zoetstoffen 14 19 Zeer veel gegevens over E-nummers, vitaminen en mineralen en een vraagbaak ‘Levensmiddelentechnologie’ met meer dan 100 vragen (en antwoorden) zijn te vinden op de website: www.voedsel.net/ Dit thema is verplichte leerstof voor die studierichtingen uit het studiegebied Voeding, die in de 3de graad geen Toegepaste chemie meer krijgen, zoals Brood- en banket, Slagerij en vleeswaren. Chemische processen bij voedselbereiding en -bewaring - bakken van brood - fermentatieproducten van melk Op de website van het Federaal Agentschap voor de Veiligheid van de Voedselketen, www.favv.fgov..be, zijn er persknipsels te vinden, en ook informatie over PCB’s, dioxines, nitraten, additieven, …. - bereiding van margarine - voedselbederf - veiligheid van het voedsel 15 Het laboratorium voor chemische analyse Lucht-, water- en bodemanalyse - kwalitatieve en kwantitatieve analyse Medische analyse Voedingscontrole Forensische analyse Kwaliteitscontrole TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 20 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Voor het zelfstandig werk is het volgende fundamenteel: - bij het opzoeken van informatie, bij het uitvoeren van experimenten, enz. wordt steeds van een probleemstelling vertrokken; - de leerlingen voeren de opdrachten zelfstandig uit; - in een synthese wordt teruggekoppeld naar de probleemstelling. 1 Keuzethema’s Door goed gekozen werkvormen zal de zelfactiviteit van de leerlingen maximaal aan bod komen. De thema’s zullen aansluiten bij de theorie van het vak Toegepaste chemie in het fundamenteel gedeelte, rekening houdend met de thema’s die eventueel in de tweede graad aanbod gekomen zijn. Waar het vroeger ging om het opnemen van kennis, moet je nu vooral weten welke vragen je moet stellen, waar je het kunt opzoeken en wat je met de verworven informatie kunt doen. ICT is hierbij een belangrijk hulpmiddel, zowel om informatie op te zoeken, te selecteren, te ordenen, te bewerken en te presenteren. Onderstaand schema geeft inzicht in mogelijke relaties tussen theorie (leerstof), contexten en vaardigheden: LEERSTOF Atoombouw Reactiesnelheid Redoxreacties Ì CONTEXTGEBIEDEN VAARDIGHEDEN Brandstoffen Problemen oplossen Biotechnologie Onderzoek doen Plastics Informatie verzamelen en Voeding verwerken Besluit- en meningvorming Kijk uit naar opdrachten die gebruik maken van verschillende media, zoals handboek, krant, tijdschrift, cdrom, Internet, … Door een werkstuk op de computer te maken of een spreekbeurt te houden met behulp van digitale beelden, leren de leerlingen de nieuwe kennis presenteren. De leerkracht beschikt over de nodige didactische hulpmiddelen: vers (of geconserveerd) materiaal, micropreparaten, modellen, transparanten, dia's, wandplaten, videofilms, tijdschriften enz. Het gebruik van ICT biedt een groot aantal mogelijkheden. Hierover publiceerde het departement Onderwijs de brochure ICT.onderwijs@vlaanderen. Informatie is ook te vinden op de ICT-website: www.ond.vlaanderen.be/ict/. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 2 21 Experimenten Ongeveer de helft van de tijd zal aan leerlingenexperimenten besteed worden. Veel gratis lesmateriaal rond experimenten is o.a. te vinden op de website: http://www.chemie.uni-dortmund.de/groups/dc1/lz4.htm Experimenten en zelfstandig werk spelen een belangrijke rol bij het verwezenlijken van de cognitieve affectieve en psychomotorische doelstellingen van dit leerplan, omdat ze bijdragen tot de ontwikkeling van een groot aantal vaardigheden en attitudes. - De leerlingen zullen, bij voorkeur in groepjes van twee, met eenvoudig materiaal, experimenten veilig uitvoeren. Zorg dat alles klaar staat, en vraag eventueel via de directie hulp voor het klaarzetten en opruimen. - De experimenten worden evenwichtig over het schooljaar en over de leerstof verdeeld Ze moeten aansluiten bij de theorie, die in dezelfde periode wordt behandeld. - Elke oefening wordt ingeleid met een duidelijke probleemstelling, die aansluit bij de voorkennis van de leerlingen. Geef precies geformuleerde uitvoerings- en waarnemingsopdrachten, heldere aanwijzingen voor het noteren van waarnemingen en conclusies, met het oog op het opstellen van het verslag (1 per leerlingengroep). - De oefening wordt best afgesloten met een korte nabespreking van resultaten en conclusie, in het licht van de eerder geformuleerde probleemstelling. Op basis hiervan corrigeren de leerlingen het verslag of vullen het aan. - Experimenten worden bij voorkeur aangewend om een, in samenwerking met de leerlingen ontwikkelde, hypothese (verwachting) te weerleggen, te versterken of aan te passen. Dit vereist uiteraard dat elk experiment in een voor de leerlingen relevant en door hen begrepen kader wordt geplaatst. - Het formuleren van een hypothese, de uitvoering van het experiment en de confrontatie van de door de hypothese gecreëerde verwachting met de experimentele resultaten, gebeuren in de mate van het mogelijke in één en dezelfde les. 3 Begeleid zelfstandig leren Wat? Met begeleid zelfgestuurd leren bedoelen we het geleidelijk opbouwen van een competentie naar het einde van het secundair onderwijs, waarbij leerlingen meer en meer het leerproces zelf in handen gaan nemen. Zij zullen meer en meer zelfstandig beslissingen leren nemen in verband met leerdoelen, leeractiviteiten en zelfbeoordeling. Dit houdt onder meer in dat: − de opdrachten meer open worden; − er meerdere antwoorden of oplossingen mogelijk zijn; − de leerlingen zelf keuzes leren maken en die verantwoorden; − de leerlingen zelf leren plannen; − er feedback is op proces en product; − er gereflecteerd wordt op leerproces en leerproduct. De leraar is ook coach, begeleider.De impact van de leerlingen op de inhoud, de volgorde, de tijd en de aanpak wordt groter. Waarom? Begeleid zelfgestuurd leren sluit aan bij enkele pijlers van ons Pedagogisch Project (PPGO), o.m. − leerlingen zelfstandig leren denken over hun handelen en hierbij verantwoorde keuzes leren maken; − leerlingen voorbereiden op levenslang leren; − het aanleren van onderzoeksmethodes en van technieken om de verworven kennis adequaat te kunnen toepassen. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 22 Vanaf het kleuteronderwijs worden werkvormen gebruikt die de zelfstandigheid van kinderen stimuleren, zoals het gedifferentieerd werken in groepen en het contractwerk. Ook in het voortgezet onderwijs wordt meer en meer de nadruk gelegd op de zelfsturing van het leerproces in welke vorm dan ook. Binnen de vakoverschrijdende eindtermen, meer bepaald ‘Leren leren’, vinden we aanknopingspunten als: − keuzebekwaamheid; − regulering van het leerproces; − attitudes, leerhoudingen, opvattingen over leren. In onze (informatie)maatschappij wint het opzoeken en beheren van kennis voortdurend aan belang. Hoe te realiseren? Het is belangrijk dat bij het werken aan de competentie de verschillende actoren hun rol opnemen: − de leraar als coach, begeleider; − de leerling gemotiveerd en aangesproken op zijn ‘leer’kracht; − de school als stimulator van uitdagende en creatieve onderwijsleersituaties. De eerste stappen in begeleid zelfgestuurd leren zullen afhangen van de doelgroep en van het moment in de leerlijn ‘Leren leren’, maar eerder dan begeleid zelfgestuurd leren op schoolniveau op te starten is ‘klein beginnen’ aan te raden. Vanaf het ogenblik dat de leraar zijn leerlingen op min of meer zelfstandige manier laat doelen voorop stellen − strategieën kiezen en ontwikkelen − oplossingen voorstellen en uitwerken − stappenplannen of tijdsplannen uitzetten − resultaten bespreken en beoordelen; − reflecteren over contexten, over proces en product, over houdingen en handelingen − verantwoorde conclusies trekken − keuzes maken en die verantwoorden is hij al met een of ander aspect van begeleid zelfgestuurd leren bezig. − 4 ICT Wat? Onder ICT verstaan we het geheel van computers, netwerken, internetverbindingen, software, simulatoren, enz. Telefoon, video, televisie en overhead worden in deze context niet expliciet meegenomen. Waarom? De recente toevloed van informatie maakt levenslang leren een noodzaak voor iedereen die bij wil blijven. Maatschappelijke en onderwijskundige ontwikkelingen wijzen op het belang van het verwerven van ICT. Enerzijds speelt het in op de vertrouwdheid met de beeldcultuur en de leefwereld van jongeren. Anderzijds moeten jongeren niet alleen in staat zijn om nieuwe media efficiënt te gebruiken, maar is ICT ook een hulpmiddel bij uitstek om de nieuwe onderwijsdoelen te realiseren. Het nastreven van die competentie veronderstelt onderwijsvernieuwing en aangepaste onderwijsleersituaties. Er wordt immers meer en meer belang gehecht aan probleemoplossend denken, het zelfstandig of in groep leren werken, het kunnen omgaan met enorme hoeveelheden aan informatie. In bepaalde gevallen maakt ICT deel uit van de vakinhoud en is ze gericht op actieve beheersing van bijvoorbeeld een softwarepakket binnen de lessen informatica. In de meeste andere vakken of bij het nastreven van vakoverschrijdende eindtermen vervult ICT een ondersteunende rol. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 23 Door de integratie van ICT kunnen leerlingen immers: − het leerproces zelf in eigen handen nemen; − zelfstandig en actief leren omgaan met les- en informatiemateriaal; − op eigen tempo werken en een eigen parcours kiezen (differentiatie en individualisatie). Hoe te realiseren? In de eerste graad van het SO kunnen leerlingen adequaat of onder begeleiding elektronische informatiebronnen raadplegen. In de tweede en nog meer in de derde graad kunnen de leerlingen ‘spontaan’ gegevens opzoeken, ordenen, selecteren en raadplegen uit diverse informatiebronnen en –kanalen met het oog op de te bereiken doelen. Er bestaan verschillende mogelijkheden om ICT te integreren in het leerproces. Bepaalde programma’s kunnen het inzicht verhogen d.m.v. visualisatie, grafische voorstellingen, simulatie, het opbouwen van schema’s, stilstaande en bewegende beelden, demo, ... Sommige cd-rom’s bieden allerlei informatie interactief aan, echter niet op een lineaire manier. De leerling komt via bepaalde zoekopdrachten en verwerkingstaken zo tot zijn eigen ‘gestructureerde leerstof’. Databanken en het internet kunnen gebruikt worden om informatie op te zoeken. Wegens het grote aanbod aan informatie is het belangrijk dat de leerlingen op een efficiënte en een kritische wijze leren omgaan met deze informatie. Extra begeleiding in de vorm van studiewijzers of instructiekaarten is een must. Om tot een kwaliteitsvol eindresultaat te komen, kunnen leerlingen de auteur (persoon, organisatie, ...), de context, andere bronnen die de inhoud bevestigen en de onderzoeksmethode toevoegen. Dit zal het voor de leraar gemakkelijker maken om het resultaat en het leerproces te beoordelen. De resultaten van individuele of groepsopdrachten kunnen gekoppeld worden aan een mondelinge presentatie. Het programma ‘PowerPoint’ kan hier ondersteunend werken. Men kan resultaten en/of informatie uitwisselen via e-mail, blackboard, chatten, nieuwsgroepen, discussiefora, ... ICT maakt immers allerlei nieuwe vormen van directe en indirecte communicatie mogelijk. Dit is zeker een meerwaarde omdat ICT zo de mogelijkheid biedt om niet alleen interscolaire projecten op te zetten, maar ook om de communicatie tussen leraar en leerling (uitwisselen van cursusmateriaal, planningsdocumenten, toets- en examenvragen, ...) en leraren onderling (uitwisseling lesmateriaal) te bevorderen. Sommige programma’s laten toe op graduele niveaus te werken. Ze geven de leerling de nodige feedback en remediëring gedurende het leerproces (= zelfreflectie en -evaluatie). 5 Vakoverschrijdend leren Wat? Vakoverschrijdende eindtermen (VOET) zijn minimumdoelstellingen, die -in tegenstelling tot de vakgebonden eindtermen - niet gekoppeld zijn aan een specifiek vak, maar door meerdere vakken of onderwijsprojecten worden nagestreefd. De VOET worden volgens een aantal vakoverschrijdende thema's geordend: leren leren, sociale vaardigheden, opvoeden tot burgerzin, gezondheidseducatie, milieueducatie en muzisch-creatieve vorming. De school heeft de maatschappelijke opdracht om de VOET volgens een eigen visie en stappenplan bij de leerlingen na te streven (inspanningsverplichting). Waarom? Het nastreven van VOET vertrekt vanuit een bredere opvatting van leren op school en beoogt een accentverschuiving van een eerder vakgerichte ordening naar meer totaliteitsonderwijs. Door het aanbieden van realistische, levensnabije en concreet toepasbare aanknopingspunten, worden leerlingen sterker gemotiveerd en wordt een betere basis voor permanent leren gelegd. VOET vervullen een belangrijke rol bij het bereiken van een voldoende brede en harmonische vorming en behandelen waardevolle leerinhouden, die niet of onvoldoende in de vakken aan bod komen. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 24 Een belangrijk aspect is het realiseren van meer samenhang en evenwicht in het onderwijsaanbod. In dit opzicht stimuleren VOET scholen om als een organisatie samen te werken. De VOET verstevigen de band tussen onderwijs en samenleving, omdat ze tegemoetkomen aan belangrijk geachte maatschappelijke verwachtingen en een antwoord proberen te formuleren op actuele maatschappelijke vragen. Hoe te realiseren? Het nastreven van VOET is een opdracht voor de hele school, maar individuele leraren kunnen op verschillende wijzen een bijdrage leveren om de VOET te realiseren. Enerzijds door binnen hun eigen vakken verbanden te leggen tussen de vakgebonden doelstellingen en de VOET, anderzijds door thematisch onderwijs (teamgericht benaderen van vakoverschrijdende thema's), door projectmatig werken (klas- of schoolprojecten, intra- en extra-muros), door bijdragen van externen (voordrachten, uitstappen). Het is een opdracht van de school om via een planmatige en gediversifieerde aanpak de VOET na te streven. Ondersteuning kan gevonden worden in pedagogische studiedagen en nascholingsinitiatieven, in de vakgroepwerking, via voorbeelden van goede school- en klaspraktijk en binnen het aanbod van organisaties en educatieve instellingen. 6 Onderzoekscompetenties Wat? De onderzoekscompetentie wordt geconcretiseerd in drie specifieke doelstellingen: − zich oriënteren op een onderzoeksprobleem door gericht informatie te verzamelen, te ordenen en te bewerken; − een onderzoeksopdracht voorbereiden, uitvoeren en evalueren; − de onderzoeksresultaten en conclusies rapporteren en confronteren met andere standpunten. Deze drie doelstellingen kunnen vertaald worden naar een aantal onderzoeksvaardigheden die samen een onderzoekscyclus uitmaken. Waarom? Het ontwikkelen van onderzoeksvaardigheden sluit aan bij het PPGO, waarbij we ‘streven naar de totale ontwikkeling van de persoon: kennisverwerving, vaardigheidsontwikkeling, attitudevorming met bijzondere aandacht voor een kritische en creatieve ingesteldheid ten aanzien van mens, natuur en samenleving’. Het nastreven van onderzoeksvaardigheden sluit aan bij de noodzaak om lerenden efficiënt en effectief te leren omgaan met de veelheid aan informatie. Meer en meer is men genoodzaakt om die informatie te kunnen omzetten van beschikbare naar bruikbare kennis. Het werken aan onderzoeksvaardigheden ontwikkelt het probleemoplossend vermogen van leerlingen. Het werken aan onderzoeksvaardigheden is een aanzet tot een wetenschappelijke attitude, nodig voor het vervolgonderwijs. Naast een kennismaking met elementaire onderzoeksvaardigheden van een bepaald wetenschapsdomein dient maximale transfer van deze vaardigheden naar andere contexten nagestreefd te worden. In het kader van de vakoverschrijdende eindtermen kan het een aangewezen sluitstuk zijn van de leerlijn ‘leren leren’ over de drie graden heen en tevens een belangrijke bijdrage leveren aan ‘sociale vaardigheden’. Het werken aan onderzoeksvaardigheden geeft de school mogelijkheden om aan begeleid zelfgestuurd leren te doen. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 25 Hoe te realiseren? Samenwerking tussen leraren Om de studielast van de leerlingen en de planlast van de leraren beheersbaar te houden, zijn afspraken en samenwerking met betrekking tot een aantal aspecten onontbeerlijk. Studielast van leerlingen, bv.: − − − − afspraken rond het aantal en de spreiding van de onderzoeksopdrachten; transfer van vaardigheden (zie onderzoekend leren in de eindtermen van de basisvorming, bepaalde deelvaardigheden zoals verslaggeving, informatieverwerving en -verwerking, bibliografische verwerking, …); voortbouwen op verworven kennis en vaardigheden; coöperatief leren; Planlast van de leraren, bv.: afspraken over wie welke deelvaardigheden realiseert; gelijkgerichte didactische visie; ontwikkelen van bepaalde begeleidings- en evaluatiemodellen, bv. portfolio, logboek, zelfevaluatie, … ; efficiënt gebruik van bepaalde lokalen, materialen en werkingsmiddelen; afspraken over wie wat wanneer begeleidt Een gestructureerde aanpak: het OVUR-schema Om de doelstellingen te realiseren kan het OVUR-schema (Oriënteren, Voorbereiden, Uitvoeren en Reflecteren) een goede leidraad zijn. In dit schema kan de onderzoekscyclus in een aantal stappen worden uitgewerkt. Stappen 1. Oriënteren Oriënteren op het onderzoeksprobleem Formuleren van onderzoeksvragen 2. Voorbereiden Maken van een onderzoeksplan 3. Uitvoeren Verwerven van informatie Verwerken van informatie Beantwoorden van vragen en formuleren van conclusies Rapporteren 4. Reflecteren Eigen evaluatie van het onderzoeksproces en het onderzoeksproduct. Het werken met onderzoeksopdrachten biedt mogelijkheden om procesmatig aan de ontwikkeling van onderzoekscompetentie te werken. Een onderzoeksopdracht is een (begeleid) zelfstandig onderzoek binnen een onderzoeksthema dat aansluit bij één of meerdere vakken van de studierichting. Evaluatie Bij de evaluatie van onderzoekscompetentie gaat het om de mate waarin de leerling de hierboven vermelde doelstellingen heeft gerealiseerd. Hierbij kan de leraar het stappenplan als leidraad gebruiken. Bij elke stap zal een aantal beoordelingscriteria moeten opgesteld worden. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 26 MINIMALE MATERIËLE VEREISTEN1 Vaklokaal De lessen moeten steeds gegeven worden in het daartoe bestemde chemielokaal, voorzien van een goed uitgeruste leraarstafel, leerlingentafels met water, gas en elektriciteit, trekkast(en) en een wandplaat met het Periodiek Systeem van de elementen. In de voorraadkamer bevinden zich de nodige veiligheidskasten met de nodige chemicaliën en voldoende glaswerk (reageerbuizen, bekerglazen, erlenmeyers, trechters,...) voor demonstratie- en leerlingenproeven. Algemene uitrusting: balans (bovenweger), bunsenbranders, statieven, ringen, vuurvast gaas, klemmen, noten, verbrandingslepels, stoppenassortiment, mortier met stamper, elektrolysetoestel, set meetspuiten, pH-meter, moleculemodellen (1 set per 2 leerlingen), roostermodellen. Integratie van ICT Het lokaal is voorzien van ten minste één goed uitgeruste multimediacomputer met printer, uitgerust voor projecties en met liefst een internetaansluiting. Veiligheid Om aan de nodige veiligheids- en milieuvoorschriften te voldoen dienen o.a. aanwezig te zijn: veiligheidstekens, veiligheidskasten voor de opslag van gevaarlijke producten (voorzien van de overeenkomstige gevarensymbolen), blustoestel, emmer met zand, branddeken, metalen papiermand, labojassen, veiligheidsbrillen, oogdouche of oogwasfles, handschoenen, EHBO-kit met brandzalf, wandplaat en/of lijst met R- en S-zinnen, containers of flessen voor selectief verzamelen van afvalstoffen. 1 Inzake veiligheid is de volgende wetgeving van toepassing: - Codex ARAB AREI Vlarem. Deze wetgeving bevat de technische voorschriften die in acht moeten genomen worden m.b.t.: - de uitrusting en inrichting van de lokalen; de aankoop en het gebruik van toestellen, materiaal en materieel. Zij schrijven voor dat: - duidelijke Nederlandstalige handleidingen en een technisch dossier aanwezig moeten zijn; alle gebruikers de werkinstructies en onderhoudsvoorschriften dienen te kennen en correct kunnen toepassen; de collectieve veiligheidsvoorschriften nooit mogen gemanipuleerd worden; - de persoonlijke beschermingsmiddelen aanwezig moeten zijn en gedragen worden, daar waar de wetgeving het vereist. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 27 EVALUATIE Evaluatie kan beschouwd worden als een bespreking van het werk waarmee leraren en leerlingen samen bezig zijn. Steeds zal (moet) de leerling er iets uit leren (bv. Ken ik mijn leerstof voldoende?). Ook de leraar kan er zijn besluiten uit trekken (bv. Volg ik de goede methode?). Telkens weer is de evaluatie een uiting van wederzijdse interesse en vertrouwen, waarbij kwaliteitszorg wordt nagestreefd. Algemene schikkingen i.v.m. evaluatie zijn vastgelegd door de Vlaamse Regering en te raadplegen onder: www.ond.vlaanderen.be/secundair/. Netgebonden schikkingen worden door de inrichtende macht, in overleg met de betrokken scholen, uitgevaardigd. 1 Eigenschappen van een goede evaluatie Door te evalueren wil men bij de leerlingen nagaan in hoeverre de doelstellingen die men met het leerproces wilde bereiken, bereikt zijn. De evaluatie moet daarom volgende kenmerken bezitten. Ze moet doeltreffend, betrouwbaar en efficiënt zijn. Doeltreffendheid: de mate waarin de toets of eindproef beantwoordt aan het doel waarvoor hij gebruikt wordt. Betrouwbaarheid: het uitschakelen van toevalsinvloeden en het aanwenden van objectieve meetmethoden. Efficiëntie: de tijd nodig voor het voorbereiden en het afnemen van de toets moet in verhouding staan tot het bekomen van relevante informatie, liefst in een minimum van tijd. Onvoldoende resultaten bij individuele leerlingen of bij gedeelten van de klasgroep, zullen de leerkracht ertoe aanzetten om remediërend in te grijpen. Een evaluatie kan een signaal geven om de lesdoelstellingen bij te sturen. Verder is de evaluatie een belangrijk gegeven bij de pedagogische begeleiding en bij de controle door de inspectie. Voor de leerling is het van belang om door de evaluatie te weten te komen hoe zijn evolutie is binnen het leerproces. Een evaluatiecijfer voor dagelijks werk zal dus noodzakelijkerwijze gesteund zijn op veelvuldige evaluatiemomenten en op zowel kennis, vaardigheden als attitudevorming. 2 Dagelijks werk Het dagelijkse werk, een procesevaluatie, wordt permanent geëvalueerd. De leraar laat hierbij niet alleen cognitieve, maar ook affectieve en psychomotorische doelstellingen aan bod komen. De quotering voor ‘dagelijks werk’ is gesteund op: notities van observaties in de klas; klassegesprekken; medewerking in de klas; gedrag in schoolsituaties; korte mondelinge of schriftelijke beurten (5-10 min.); langere beurten, bv. bij het afsluiten van een hoofdstuk; prestaties aangaande laboratoriumwerk, praktische oefeningen, opdrachten; mate van het beheersen van de vaardigheden. Mondelinge beurten en korte schriftelijke toetsen dienen niet vooraf te worden aangekondigd. Herhalingstoetsen worden best een week vooraf in de agenda van de leerling ingeschreven. Een herhalingstoets zal niet langer dan één lestijd duren. De leerkracht houdt de diverse evaluatiegegevens bij in een evaluatieschrift. Hij doet ze noteren in de agenda van de leerlingen. Een rapportcijfer voor dagelijks werk mag niet uitsluitend gesteund zijn op één enkel evaluatiegegeven. Het moet een evaluatie inhouden van prestaties en attitudes van de leerling over de gehele evaluatieperiode. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 3 28 Evaluatie van praktijkvaardigheden Praktijk- en gedragsvaardigheden, het uitwerken van thema’s, het maken van verslagen, het uitvoeren van labotechnieken kunnen we alleen met beoordelingsschema’s effectief beoordelen. Die lijsten moeten doelen criteriumgericht, betrouwbaar, doorzichtig, spaarzaam en efficiënt zijn. In het beoordelingsproces kunnen drie stappen onderscheiden worden: - registreren (door middel van een beoordelingsschema), - interpreteren (door middel van een vierpuntenschaal), - rapporteren. 3.1 Registreren Een beoordelingsschema is een instrument om zo objectief mogelijk te registreren. Het wordt voor iedere opdracht opgesteld. Zo’n schema of controlelijst bevat alle doelstellingen, subdoelstellingen, deeltaken en deelvaardigheden. Er dient in het beoordelingsschema een onderscheid gemaakt te worden tussen objectief meetbare aspecten (bijvoorbeeld een 5,3 gram afwegen) en subjectief waarneembare aspecten (bijvoorbeeld een geschikte scheidingsmethode kiezen). De mate waarin een objectief meetbare doelstelling bereikt werd, kan in het schema aangeduid worden door middel van een tweepuntenschaal: + : doelstelling bereikt - : doelstelling niet bereikt Voor subjectief meetbare doelstellingen wordt geadviseerd om te werken met een drie puntenschaal: + : doelstelling bereikt ± : doelstelling niet helemaal bereikt - : doelstelling niet bereikt Wanneer het beoordelingsschema samen met de opgave ter beschikking van de leerling gesteld wordt, kan de zelfevaluatie bij de leerling sterk aangemoedigd worden. 3.2 Interpreteren Door middel van het beoordelingsschema controleert de leraar in welke mate de leerling de vooropgestelde doelstellingen bereikte. Aan de registraties in het beoordelingsschema kunnen verschillende interpretaties gegeven worden. Enkele voorbeelden: + (doel bereikt) niveau is voldoende ± (doel niet helemaal bereikt) voldoende maar leemten voor verbetering vatbaar nagenoeg foutloos nagenoeg correct aanvaardbare tekorten schadelijke fouten aanvaardbaar aantal lichte of onvergeeflijke fouten detailfouten of leerproces fouten zware inbreuken volledig kleine tekorten onvolledig zware tekorten behoorlijk, zinvol storingen, fragmentarisch onlogische uitvoering (doel niet bereikt) niveau onvoldoende onaanvaardbaar niveau kan het en doet het vrijwel altijd, kan het en doet het af en toe, kan het niet, doet het niet of spontaan en zonder aarzelen zonder overtuiging, wisselvalling nooit, afwijzend en met tegenzin TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 3.3 29 Rapporteren Er wordt aanbevolen om - voor elk criterium afzonderlijk - te rapporteren met een vierpuntenschaal die aangeeft of het resultaat beoordeeld wordt als ‘heel goed’, ‘goed’, ‘zwak’ of als ‘onvoldoende’ (het gebruik van cijfers wordt afgeraden). De omzetting van de (eventueel gewogen) beoordelingen kan op verschillende manieren gebeuren. Hoe de omzetting zal gebeuren moet in ieder geval vooraf vastgelegd worden. Dit kan bijvoorbeeld als volgt gebeuren. Heel goed - meer dan 80% van de subvaardigheden, subdoelstellingen zijn bereikt - (nagenoeg) foutloos, uitstekend - enkel + codes - volledig zelfstandig uitgevoerd - vlotte uitvoering, met overtuiging, belangstelling, … Goed - 60 à 80 % van de onmisbare vaardigheden of doelstellingen zijn bereikt - veel + en weinig ± codes - aanvaardbare kwaliteitsverschillen - aanvaardbare proces-leerfouten - geen schadelijke fouten - zichtbare vorderingen Zwak - 50 à 60 % van de onmisbare vaardigheden of doelstellingen zijn bereikt - alleen een deel van de subdoelen zijn bereikt - weinig + en veel ± codes - veel onnodige leerfouten - soms zware schadelijke fouten - geen zichtbare vorderingen Niet goed - minder dan 50% van de onmisbare vaardigheden of doelstellingen zijn bereikt - veel ± codes of alleen maar ± codes en - codes - veel schadelijke of onvergeeflijke fouten, onlogisch handelingen Remedieer de tekorten en de leemten: je taak of labo-oefening ……………………………….. - kan je nog verbeteren als je …………………………………………………………………..… - zal aan de minimumeisen voldoen als je volgende punten verbetert…………………..…… TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 4 30 Examens Examens houden een productevaluatie in. Na analyse van de resultaten wordt ook hier door de leraar een diagnose opgesteld. Tevens kunnen remediërende maatregelen voor individuele leerlingen hier weer uit voortspruiten. Het is vanzelfsprekend dat vooral de basisdoelstellingen van het leerplan geëvalueerd worden. Een exemplaar van de gestelde vragen met aanduiding van de puntenverdeling worden samen met de verbeterde examenkopijen in het archief bewaard. Dit exemplaar wordt tevens aangevuld met een niet-absolute modeloplossing (de leerling kan terecht een andere oplossingsmethode gebruiken) of met een opsomming van de aandachtspunten die aanwezig moeten zijn voor oplossingen op open vragen en taken. Na de proeven hebben de leerlingen het recht de modeloplossing in te zien. Ook hebben zij het recht, op hun vraag, om hun gecorrigeerd examen in te zien. Voor de examens worden met de leerlingen duidelijke afspraken gemaakt over het verloop van de examens. Om achteraf discussies te vermijden is men verplicht ervoor te zorgen dat de leerlingen beschikken over: een duidelijk beeld van wat van hen verwacht wordt (het is aan te bevelen dat de leerlingen de doelstellingen kennen die nagestreefd worden); de vragen en opdrachten die reeds zijn voorgekomen gedurende het didactisch proces; een schriftelijk overzicht van de voor het examen te kennen leerstof; een geschreven mededeling waarin staat welke informatiebronnen en welk materiaal ze mogen/moeten meebrengen op het examen; een blad met vragen om overschrijffouten te vermijden. Voor het vak Toegepaste chemie in het keuzegedeelte is het weinig zinvol om aparte examens af te nemen. De evaluatie zal vooral steunen op vaardigheden en attitudes van de leerlingen bij het uitvoeren van de laboratoriumoefeningen en op de zelfstandige opdrachten. Ook de verslagen die de leerlingen dienen te maken, zullen daarvoor in aanmerking komen. TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 31 BIBLIOGRAFIE Pedagogisch-didactische naslagwerken BLIECK, A. e.a., Instrumentarium voor leraren en schoolteams, Vakoverschrijdende thema's in het secundair onderwijs: gezondheidsopvoeding, milieueducatie en relationele vorming, Uitgeverij Garant, LeuvenApeldoorn, 1994 BOEKAERTS, M., SIMONS, P., Leren en instructie, Psychologie van de leerling en het leerproces, Van Gorcum, Assen, 1995 KIEFER D., Barron’s Regents Exams and Answers, ‘Chemistry’, Barron’s Educational Series Inc., New York, ISBN 0-8120-3163-6 TIELEMANS, J., Psychodidactiek, Uitg. Garant, Leuven, 1993, ISBN 90-5350-151-7 Naslagwerken chemie Een verzameling Internet-adressen, van belang voor chemielessen. Ze zijn overzichtelijk per hoofdstuk gerangschikt, zoals ze in het chemiecurriculum van het secundair onderwijs voorkomen: http://www.educeth.ch/chemie/servers/material.html#anchor94888 Algemene Chemie en Organische Chemie ATKINS, P.W. en BERAN, J.A., General Chemistry, W.H. Freeman and Co, New York, 1992 BOYO, R.N. en MORRISON, R.T., Organic Chemistry, Sixth Edition, Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1992 McQUARRIE, D.A. en ROCK, P.A. ,General Chemistry, W.H. Freeman and Co, New York, 1991 VAN DER MEER, A., Basischemie voor het MLO, Heron-reeks, tweede herziene druk, Kluwer, Antwerpen, 2000 VAN DER MEER, A., DIRKS, R., Organische chemie voor het MLO, Heron-reeks, eerste druk, Kluwer, Antwerpen, 1995, ISBN 90 313 1736 5 ZUMDAHL, S.S., Chemical Principles, D.C. Heath, Lexington,1992 ZUMDAHL, ZUMDAHL , Chemistry, sixt edition, Houghton Mifflin Company, 2003 Anorganische Chemie COTTON, F.A. en WILKINSON, G., Advanced Inorganic Chemistry, John Wiley, New York 1988. Analytische Chemie DEWEGHE, L., MORTIER, J-M., Eten, meten en weten, KVCV, Leuven, ISBN 90-9007430-9 HOLLER, F.J., SKOOG, D.A. en WEST, D.M., Fundamentals of Analytical Chemistry, Sixth Edition, Saunders, Forth Worth, 1992 VAN DER MEER, A., Analytische chemie voor het MLO, Heron-reeks, Kluwer, Antwerpen, 1999 Andere naslagwerken ANGENON, A, Werken met grootheden en wettelijke eenheden, Die Keure, Brugge,1998, ISBN 9057510677 ARNOLD, N., Explosive experiments, Commonwealth House, London UK, ISBN 0-439-99927.8 ATKINS, P.W., Moleculen: chemie in drie dimensies, Natuurwetenschap & Techniek 1990 ATKINS, P.W. , Chemische reacties: materie in beweging, Natuurwetenschap & Techniek 1993. BROEK (VAN DE), J., Over sneeuwballen en glaasjes melk, ( 100 alledaagse onderwerpen chemisch ontmaskerd), Uitg. ten Hagen & Stam, Den Haag, 20000 TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 32 Chemische feitelijkheden. Actuele encyclopedie over chemie in relatie tot gezondheid, milieu en veiligheid, ed. Commissie Voorlichting en Publiciteit van de Kon. Ned. Chemische Vereniging, Alphen a.d. Rijn, Losbladige uitgave met aanvullingen. FAUST, R., e.a., World Records in Chemistry, Wiley–VCH, Weinheim, 1999, ISBN 3-527-29574-7 GEERLINGS, P., Spiegelsymmetrie in de natuur (Over chiraliteit in de exacte en natuurwetenschappen), VUBPRESS, Brussel, 1998, ISBN 90-5487-179-2 GLÖCKNER, W. e.a., Handbuch der Experimentellen Chemie, Aulis Verlag Deubner & Co, KG Köln, 1997 HÄUSLER, K., SCHMIDKUNZ, H., Tatort Chemie, Ein Lexicon für den Verbraucher, Delphin, München HONDEBRINK, J.G., Scheikunde de basis, Uitg. tenHagenStam, Den Haag, 1999, ISBN 070-304 58 88 MEADOWS, J., Geschiedenis van de Wetenschap, Natuurwetenschap & Techniek, Amsterdam, ISBN 90 68251 902 NUNN, A., The essential chemical industry, The Salters Institute of Industrial Chemistry, Department of Chemistry, University of York, Heslington, YO1 5DD, York, Third Edition, 1995, ISBN 185 342 556 7) SELINGER, B., Chemistry in the Market Place, London (HBJ), 1988 SIMMONS J., De Top-100 van wetenschappers, Uitg. Het Spectrum, Utrecht, 1997, ISBN 90-2746-185-6 STÖRIG, H. J., Geschiedenis van de Wetenschap, 3 delen, Prisma, Utrecht VOLLMER, G., FRANZ, M., Chemische Produkte im Alltag, München, 1985 Leerboeken BRUGGEMANS, K., HERZOG, Y., Fundamentele begrippen van algemene chemie, leerboek en naslagwerk voor de majorrichtingen ASO), Uitgeverij De Boeck, Antwerpen DE VROEY, J.-C., VAN DE WEERDT, J., Handboekenreeks Chemie GO, (Chemie voor de minorrichtingen, met uitbreidingen voor de majorrichtingen ASO), Uitgeverij De Boeck, Antwerpen BRUGGEMANS, K., HERZOG, Y., Periodiek systeem van de elementen, Uitgeverij De Boeck, Antwerpen VAN DE WEERDT, J., Tabellenboekje voor Chemie, Uitgeverij De Boeck, Antwerpen Brochures en repertoria Een website met (Duitstalige) herhalingsvragen o.a. over algemene, anorganische en organische chemie: http://www.abi-tools.de/themen/chemie/chemie_b.htm De chemische industrie in België, Fedichem, Brussel, http://www.fedichem.be Gevaarlijke stoffen en preparaten (herken ze, bescherm u), een uitgave van het Commissariaat-generaal voor bevordering van de arbeid, 1040 Brussel Geen duurzame ontwikkeling zonder chemie, Fedichem, Brussel Wel thuis - het voorkomen van vergiftigingen en Wie ons wil bellen, verliest beter geen tijd gratis brochures, Antigifcentrum, p/a Militair Hospitaal Koningin Astrid, Bruynstraat 1120 Brussel, tel (02) 264 96 36 - fax (02)264 96 46 Chemiekaarten, Gegevens voor veilig werken met chemicaliën, Kluwer Editorial, Diegem EChO, Essays voor Chemie-Onderwijs, KVCV, Leuven Jij en de Chemie, een reeks (gratis) thematische documenten over chemie, Fedichem, Brussel Wat is een chemisch product?, Fedichem, Brussel TSO – 3e graad – optie Techniek-wetenschappen TV Toegepaste chemie (1e jaar: 3 lestijden/week, 2e jaar: 2 lestijden/week) 33 Tijdschriften Laboratorium-Praktijk, Kluwer Editorial, Diegem Natuurwetenschap & Techniek, NL -1000 BM Amsterdam NVOX, Tijdschrift voor natuurwetenschappen op school, Uitgave van NVON, de Nederlandse vereniging voor het onderwijs in de natuurwetenschappen, http://home.svm.nl/natwet/nvox/index.htm CHEMIE-Magazine, tweemaandelijkse uitgave van de Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging, Leuven Chemie-Actueel, tijdschrift voor chemieonderwijs, KPC Groep, Postbus 482, 5201 AL 's-Hertogenbosch (bestelnummer 2.453.00) Journal of Chemical Education, New York MENS (Milieu-Educatie, Natuur & Samenleving), driemaandelijks tijdschrift, Groeneborgerlaan 171, 2020 Antwerpen, www.2mens.com EOS-Magazine, Wetenschap en Technologie voor Mens en Maatschappij, Uitg. Cascade, www.eos.be Spectrum, VWR International, Leuven, http://www.merckeurolab.be/ Velewe, Vereniging Leraars Wetenschappen, Zichem Cd-rom’s Chemiepractica, Holleen, Meeuwen-Gruitrode Het Digitale Archief - Natuur & Techniek, Deel 1 en 2 Chemie en Samenleving, Van kleurstof tot kunstmest, De Digitale Wetenschappelijke Bibliotheek - Natuurwetenschap & Techniek 1999, Amsterdam Corel ChemLab, A realistic, interactive chemistry lab, Corel Corporation Chemistry for Windows, XinMicro Corporation, 1996 Nederlandstalige Encyclopedie, SoftKey, Amsterdam, ISBN: 90-5432-168-7 The chemistry set, (geavanceerd Periodiek Systeem met veel video, o.a. moleculestructuren), Cambridge De Grote Encyclopedie '98, ISBN: 90-5167-655 Science Interactive Encyclopedie, Hachette Multimedia Encarta Encyclopedie, Winkler Prins Editie, Microsoft ChemDAT, The Merck Chemical Database, met o.a. Material Safety Data Sheets’, ruim 5000 (gratis) veiligheidskaarten met R- en S-zinnen, VWR, Leuven, [email protected] www.vwr.com Demonstratieproeven Prof. B. SHAKHASKIRI: Chemical Demonstrations – ‘A Handbook for Teachers of Chemistry’, Volumes 1, 2, 3 en 4. Uitgegeven door The University of Wisconsin Press, ISBN 0299-08890-1, ISBN 0-299-10130-4, ISBN 0-299-11950-5, ISBN 0-299-12860-1 Voor tekstmateriaal, visualisaties, animaties en videofragmenten i.v.m. (demonstratie)proeven: http://www.scifun.org http://www.ping.be/at_home/ http://www.chem.leeds.ac.uk/delights/texts/ http://jchemed.chem.wisc.edu/JCESoft/index.html http://ice.chem.wisc.edu/seraphim/index.html
