AUTEURS: R. TROMP M. EIJKELKAMP TH. SMITS G. ALTENA

Transcriptie

1 DOCENTENHANDLEIDING NIEUWE NATUUR- EN SCHEIKUNDE NASK1 - NATUURKUNDE 3 VMBO-KGT AUTEURS: R. TROMP M. EIJKELKAMP TH. SMITS MET MEDEWERKING VAN: G. ALTENA DERDE DRUK MALMBERG 'S-HERTOGENBOSCH 1

2 DEEL 1 OVER NOVA Inhoudsopgave Deel 1 Over NOVA De methode in hoofdlijnen Opbouw Leerstof Contexten Vaardigheden Practica Demonstratieproeven Opgaven Plus-stof Extra basisstof Test Jezelf Proeven Algemeen Organisatie Instructies en vragen Een verslag maken Thuisopdrachten Algemeen Organisatie Beoordeling Open onderzoek Algemeen Leren onderzoeken Organisatie Beoordeling Plannen Het epack voor de leerling Het epack voor de docent Planning en PTA Gebruiksaanwijzing Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Krachten herkennen Paragraaf 2 Krachten meten Paragraaf 3 Nettokracht Paragraaf 4 Krachten in werktuigen Paragraaf 5 Druk Paragraaf 3 Vermogen en energie Paragraaf 4 Elektriciteit en veiligheid Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Energie uit brandstoffen Paragraaf 2 Windenergie Paragraaf 3 Zonne-energie Paragraaf 4 Waterkracht Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Luchtdruk Paragraaf 2 Temperatuur Paragraaf 3 Wolken en neerslag Paragraaf 4 Onweer Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Licht, schaduw en spiegels Paragraaf 2 Van infrarood tot ultraviolet Paragraaf 3 Beelden maken met een lens Paragraaf 4 Oog en bril Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Weerstanden Paragraaf 2 LDR en NTC Paragraaf 3 Het relais Paragraaf 4 De transistor Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Moleculen Paragraaf 2 Het deeltjesmodel Paragraaf 3 Temperatuur en deeltjesmodel Paragraaf 4 Atomen als bouwstenen Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Wat is straling? Paragraaf 2 Radioactiviteit Paragraaf 3 Straling gebruiken Paragraaf 4 Bescherming tegen straling Deel 3 Materialenlijsten Voor vmbo GT Voor vmbo K Colofon Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Elektrische stroom Paragraaf 2 Elektriciteit in huis

3 Deel 1 Over NOVA 1.1 De methode in hoofdlijnen Opbouw De leerlingen werken in het derde leerjaar vmbo met één handboek (met theorie) en twee werkboeken (met opgaven, practica en Test-Jezelf-vragen). Ze kunnen de gemaakte opgaven zelf nakijken met de uitwerkingenboeken waarin alle opgaven voorbeeldig zijn uitgewerkt. Zoals de titel aangeeft, is het handboek Nova 3 vmbo-kgt bedoeld voor alle leerlingen in de kaderberoepsgerichte en de gemengde / theoretische leerwegen. De bijbehorende werkboeken zijn wel uitgesplitst naar niveau, met aparte delen voor kaderberoepsgericht (K) en gemengd / theoretisch (GT). Deze handleiding richt zich op alle docenten die met het kgt-handboek werken; het maakt daarbij niet uit of u de K- of de GT-werkboeken gebruikt (of beide). Uiteraard is er voor het derde leerjaar vmbo ook digitaal leermateriaal beschikbaar. Via het epack krijgen de leerlingen toegang tot de Nova-website. Daar vinden ze een ruim aanbod aan digitaal leermateriaal: instaptoetsen, begrippenlijsten, computerlessen, een kennisspel, oefentoetsen enzovoort. Daarnaast is er ook een epack voor docenten met eindtoetsen in verschillende digitale formats, de docentenhandleiding en templates voor een digitaal schoolbord. Tenslotte verschijnt regelmatig het Nova E-zine, de e- mailnieuws-brief van Nova, met actueel nieuws en nuttige informatie Leerstof Vanaf deel 3 vmbo richt Nova zich op de leerstof in de examenprogramma s voor het vmbo, kaderberoepsgericht en gemengd / theoretisch. De leerstofkeuze wordt nader toegelicht in deel 2 van deze docentenhandleiding, in de inleidingen bij de verschillende hoofdstukken. In deel 3 worden vier onderwerpen uit de vmbo-examenprogramma s afgesloten: - Het weer (exameneenheid NASK1/K/12) in hoofdstuk 4 Het weer; - Licht en beeld (exameneenheid NASK1/K/7) in hoofdstuk 5 Licht; - Bouw van de materie (exameneenheid NASK1/K/10) in hoofdstuk 7 Materie; - Straling en stralingsbescherming (exameneenheid NASK1/K/11) in hoofdstuk 8 Straling. De genoemde vier onderwerpen worden niet centraal geexamineerd. We hebben ervoor gekozen om ze in deel 3 af te sluiten, zodat de leerlingen zich in het vierde leerjaar kunnen richten op de onderwerpen die wel in het centraal examen aan de orde komen. De leerstof in de overige vier hoofdstukken (1 Krachten, 2 Elektriciteit, 3 Energie en 6 Schakelingen) komt wel terug in deel 4 (en het centraal examen). Bij deze onderwerpen hebben we gekozen voor een concentrische aanpak: in deel 4 wordt de leerstof niet alleen herhaald, maar ook verdiept en uitgebreid. Zo werken de leerlingen stap-voorstap toe naar het niveau van het centraal examen. Vergeleken met deel 1-2 is er in deel 3 meer aandacht voor abstracte begrippen en voor het maken van berekeningen. Het abstractievermogen van de leerlingen neemt in deze periode duidelijk toe, en de methode sluit daar bij aan Contexten In Nova wordt elk onderdeel van de leerstof gekoppeld aan een bepaalde context. De leerlingen verwerven niet alleen theoretische kennis, maar leren die ook toepassen op concrete situaties. De meeste hoofdstukken hebben één hoofdcontext, zoals 'Elektrische apparaten' of 'Werken met straling'. Die hoofdcontext wordt geïntroduceerd op de titelpagina van het hoofdstuk, in de openingsfoto en de inleidende tekst. Foto en tekst zijn een goede aanleiding om bij de hoofdcontext stil te staan, en relevante voorkennis te activeren. In de paragrafen wordt de context niet tot in details behandeld. De leerlingen moeten leren om zelf verbanden te leggen tussen de leerstof en de wereld om hen heen. De tekst van de paragrafen zet de leerlingen daarom wel op het goede spoor, maar kauwt niet alles voor: veel verbanden moeten de leerlingen zelf leggen, door de opgaven en opdrachten bij de paragrafen te maken. De Plus (aan het eind van elke paragraaf) en de paragraaf met Extra basisstof (aan het eind van elk hoofdstuk) bieden achtergrondinformatie bij de contexten. De leerlingen hoeven deze achtergrondinformatie niet te kennen om het vak met succes te kunnen volgen. Wel draagt deze informatie eraan bij dat de contexten meer voor hen gaan leven. 3

4 DEEL 1 OVER NOVA Vaardigheden Vaardigheden hebben een belangrijke plaats in het vak natuur- en scheikunde 1. De syllabus waarin het examenprogramma wordt uitgewerkt, bevat een lijst met negen Leervaardigheden in het vak natuurkunde (exameneenheid NASK1/K/3). Hierin wordt gedetailleerd beschreven wat de leerlingen aan het einde van het vierde leerjaar allemaal moeten kunnen (zie figuur 1 voor een overzicht). In Nova komen die vaardigheden op verschillende manieren aan de orde. Achterin deel 3 worden veertien vaardigheden aangeboden, in de vorm van concrete, puntsgewijze instructies. We hebben deze instructies achterin het handboek bij elkaar gezet, omdat ze daar het gemakkelijkste geraadpleegd kunnen worden. De eerste keer dat een vaardigheid nodig is, staat er een verwijzing in het werkboek: Gebruik vaardigheid... achter in je werkboek. Dit is het geëigende moment om de vaardigheid uit te leggen aan de hand van een opgave, een leerlingenproef of eigen onderzoek. Zie verder deel 2 van deze docentenhandleiding, waarin we regelmatig praktische tips geven over het aanleren van de vaardigheden. Vaak moeten de leerlingen een vaardigheid later in het jaar opnieuw gebruiken. Ze moeten de bijbehorende instructie dan zelf opzoeken achterin het handboek. We gaan ervan uit dat de leerlingen dit zelfstandig (leren) doen. Daarom verwijzen we als regel niet opnieuw naar de benodigde vaardigheid. Vaardigheden leer je het beste in de praktijk, door veel te oefenen. Vandaar dat Nova veel aanknopingspunten biedt voor praktisch werk: in de vorm van leerlingproeven, eigen onderzoek, computeropdrachten (in het epack) en thuisopdrachten. De leerlingen worden op allerlei manieren door de methode aan het werk gezet. Het is niet de bedoeling dat de leerlingen alle praktische opdrachten uitvoeren. Daarvoor is het aanbod in de methode te groot. We gaan ervan uit dat u zelf een keuze maakt uit dat aanbod, naar gelang de mogelijkheden op uw school, de beschikbare tijd en uw eigen didactische voorkeur. We hebben er rekening mee gehouden dat u sommige opdrachten zult overslaan. De paragrafen met leerstof vooronderstellen niet dat de leerlingen bepaalde proeven hebben uitgevoerd; ze zijn op zichzelf genomen goed te begrijpen. Ook zijn de onderzoeksopdrachten en thuisopdrachten niet noodzakelijk voor een goed begrip van de theorie. De methode laat u de vrijheid deze opdrachten naar eigen inzicht in uw lessen op te nemen. Figuur 1 de leervaardigheden in exameneenheid NASK1/K/3 OVERZICHT LEERVAARDIGHEDEN De kandidaat kan 1 informatie uit bronnenmateriaal selecteren, verwerken en bewerken 2 rekenvaardigheden binnen natuurkunde toepassen 3 natuurkundige grootheden met bijbehorende eenheden gebruiken, inclusief de afkortingen 4 natuurkundige apparatuur herkennen en gebruiken 5 de computer gebruiken 6 berekeningen uitvoeren en redeneringen opzetten gebruikmakend van formules 7 veilige en onveilige situaties herkennen bij ontwerpen en onderzoek doen en bij onveilige situaties suggesties doen voor verbetering 8 de deelstappen van een ontwerpproces uitvoeren 9 de deelstappen van een onderzoek uitvoeren Bron: Syllabus CE Nask 1, BB, KB en GT, Practica Het onderdeel Practicum in het werkboek bestaat uit drie onderdelen: proeven; thuisopdrachten; eigen onderzoek. Proeven zijn opdrachten met practicumapparatuur die de leerlingen op school uitvoeren. Ze kunnen verschillende doelen hebben. Bij sommige proeven gaat het erom dat de leerlingen leren werken met bepaalde apparatuur, zoals een stroommeter of een kwh-meter. Zie bijvoorbeeld proef 1 De stroomsterkte meten in hoofdstuk 2. Andere proeven ondersteunen de begripsontwikkeling. U kunt ze gebruiken als een inleiding op, of een illustratie bij de theorie. Dat geldt bijvoorbeeld voor proef 1 Het massamiddelpunt bepalen en proef 5 Werken met een hefboom in hoofdstuk 1. 4

5 Ten slotte zijn er proeven waarbij de leerlingen een geleide onderzoeksopdracht uitvoeren. De leerlingen leren hoe ze een onderzoeksvraag kunnen beantwoorden door een experiment uit te voeren. Goede voorbeelden zijn proef 2 De spanning van een zonnepaneel en proef 3 Het rendement van een waxinelichtje in hoofdstuk 3. Thuisopdrachten zijn praktische onderzoeksopdrachten die de leerlingen thuis uitvoeren. Op die manier krijgen ze oog voor de natuur- en scheikunde in hun eigen leefomgeving. Ten slotte zijn er opdrachten waarbij de leerlingen min of meer zelfstandig een eigen onderzoek uitvoeren. Deze opdrachten sluiten aan bij eindterm 9 in de uitwerking van exameneenheid NASK1/K/3. De deelstappen die in deze eindterm worden genoemd (zie figuur 2), kunnen hiermee op een praktische manier geoefend worden. Figuur 2 eindterm 9 van exameneenheid NASK1/K/3 NASK1/K/3 EINDTERM 9 De kandidaat kan de deelstappen van een onderzoek uitvoeren: - onderzoek voorbereiden:. een onderzoeksvraag kiezen. benodigdheden selecteren. alternatieven bedenken voor de uitvoering - onderzoek uitvoeren:. een plan opstellen. werken volgens plan. waarnemingen verrichten gegevens verzamelen. gegevens grafisch presenteren. conclusies trekken - onderzoek afsluiten:. voorstellen voor verbetering doen. aanbevelingen voor verder onderzoek doen Bron: Syllabus CE Nask 1, BB, KB en GT, Demonstratieproeven Demonstratieproeven zijn proeven die u als docent uitvoert, terwijl de klas toekijkt. Hoogstens verlenen enkele leerlingen assistentie. In het handboek en de werkboeken worden als regel geen demonstratieproeven beschreven. Een demonstratie verliest veel haar 'attentiewaarde' als de leerlingen van te voren kunnen lezen wat er gaat gebeuren. Daarom zijn de demonstratieproeven opgenomen in de docentenhandleiding. Daar kunt u een flink aantal vinden. De demonstratieproeven zijn niet bedoeld als vervanging van de leerlingenpractica, maar als aanvulling daarop. U kunt ze gebruiken om de uitleg van een stuk leerstof te verduidelijken en te verlevendigen. Soms kan het - om praktische redenen - handig zijn om een proef uit het werkboek niet door de leerlingen te laten uitvoeren, maar als demonstratieproef te gebruiken. In deel 2 van deze docentenhandleiding wordt soms op deze mogelijkheid gewezen Opgaven Bij elke paragraaf horen twee soorten opgaven: leerstofvragen en toepassingsvragen. Deze opgaven staan in het werkboek. In het handboek wordt aan het einde van elke paragraaf verwezen naar de bijbehorende opgaven in het werkboek. De leerstofvragen doen een beroep doen op het geheugen van de leerlingen. Om een leerstofvraag te beantwoorden, hoeven ze alleen een stukje leerstof zonder fouten te reproduceren. Leerlingen die het moeilijk vinden om een paragraaf nauwkeurig te lezen, worden door deze vragen nog eens met hun neus op de leerstof gedrukt. De toepassingsvragen zijn oefeningen in het toepassen van de leerstof. In de methode staan veel eenvoudige toepassingsvragen. Deze vragen zijn vooral nuttig om deelvaardigheden in te oefenen zoals: een stroomsterkte meten; de waarde van een weerstand bepalen; een barometer aflezen. De leerlingen moeten daarnaast ook leren om moeilijker (meer realistische, minder voorgebakken) problemen op te lossen. Daarom staan er in de methode ook toepassingsvragen die meer van het inzicht van de leerling vragen Plus-stof Elke paragraaf in het handboek wordt afgesloten met een onderdeel dat we Plus' hebben genoemd. Dit onderdeel is herkenbaar aan de lichtblauwe achtergrondkleur en aan het opschrift Plus. De Plus-stof geeft achtergrondinformatie bij de gewone leerstof: toepassingen of interessante aspecten die de gewone leerstof in een breder kader zetten. Het is aan u om deze leerstof al dan niet te behandelen en te toetsen. Onmisbaar is deze leerstof in elk geval niet: de gewone leerstof valt ook zonder de Plus-stof goed te begrijpen. 5

6 DEEL 1 OVER NOVA Bij elk stukje Plus-stof horen enkele opgaven in het werkboek. De leerlingen kunnen zich hiermee de Plus-stof eigen maken. Vaak komen in deze opgaven ook onderdelen van de gewone leerstof terug. U kunt de Plus-stof op twee manieren gebruiken. Wanneer u de leerlingen vaak zelfstandig laat werken, kunt u met de Plus-stof tempoverschillen opvangen. U laat de Plus-stof dan alleen door de snellere leerlingen maken (als een vorm van tempodifferentiatie). Wanneer u als regel klassikaal werkt, kunt u de Plusstof gebruiken als aanvulling op de gewone leerstof, bijvoorbeeld na de elektronische adviestoets. Zo kunt u een programma op maat samenstellen, rekening houdend met het niveau en de belangstelling van de leerlingen Extra basisstof Aan het einde van elk hoofdstuk vindt u een paragraaf met Extra basisstof. Deze paragraaf is afgedrukt op een lichtblauwe achtergrond, zodat het verschil met de paragrafen met gewone leerstof meteen te zien is. In de Extra basisstof wordt een praktische toepassing van natuur- of scheikunde besproken, aansluitend bij wat in het hoofdstuk behandeld is. Als regel gaat het om concrete zaken uit de leefwereld van de leerlingen: de achtbaan, energie in voedsel, duiken, een scan laten maken, enzovoort. In het werkboek staan opgaven over de Extra basisstof, met dezelfde opbouw als de opgaven over de gewone basisstof. Hiermee kunnen de leerlingen zich de extra leerstof eigen maken Test Jezelf In de werkboeken is aan het einde van elk hoofdstuk een oefentoets opgenomen: de Test Jezelf. Met deze oefentoets kunnen de leerlingen zelf nagaan in hoeverre ze de leerstof beheersen. Desgewenst kunt u de oefentoets door alle leerlingen laten maken, als diagnostische toets. In de opgaven van de oefentoets wordt een groot deel van de leerstof op niveau getoetst. De uitslag geeft daardoor een betrouwbaar beeld van wat de leerlingen kennen en kunnen. De oefentoets dekt echter niet de volledige leerstof. Het is goed de leerlingen daarop te wijzen. Voor de eindtoets zullen ze alle theorie moeten bestuderen. Elke oefentoets begint met 16 tot 20 gesloten vragen. De leerlingen kunnen deze vragen desgewenst op de computer maken (via het epack). Het tweede deel van de oefentoets bestaat uit open opgaven. Deze opgaven kunnen alleen in het werkboek gemaakt worden, omdat ze zich niet goed lenen voor digitale aanbieding en verwerking. 1.2 Proeven Algemeen Bij elk hoofdstuk hoort een aantal leerlingproeven. In het handboek staat steeds aangegeven, welke proef bij welk onderdeel van de leerstof hoort. De proeven zelf zijn in het werkboek te vinden, in de afdeling Practicum van elk hoofdstuk. De tijd die voor het uitvoeren van een proef nodig is, varieert van proef tot proef. Bij elke proef staat een indicatie, die kan uiteenlopen van 15 tot 60 minuten. De opdrachten waarbij de leerlingen eigen onderzoek uitvoeren, vragen de meeste tijd. Deze opdrachten kunt u het beste spreiden over meerdere lessen. Bijvoorbeeld: 15 min voorbereiding in les 1 (of thuis), 30 min uitvoering in les 2 en 15 min afsluiting in les 3. Elke proefbeschrijving start met een korte inleiding. In de inleiding wordt aangegeven welke kennis bekend verondersteld wordt bij het betreffende experiment. Bij elke proef wordt de doelstelling expliciet vermeld onder het kopje Doel. Dat maakt het gemakkelijker om de koppeling met de leerstof te maken. We adviseren om elke proef zorgvuldig in te leiden en na te bespreken. Dat voorkomt dat proeven los komen te staan van het lesgebeuren en een te laag leerrendement hebben Organisatie Voor het slagen van een proef is een goede organisatie een eerste vereiste. Wij hebben goede ervaringen met de volgende manier van werken: 6

7 1 Inleiding De docent vertelt kort: a Wat het doel is van de proef en welke relatie er met de leerstof bestaat. b Eventueel: hoe de leerlingen bepaalde belangrijke handelingen moeten uitvoeren (bijvoorbeeld hoe ze een stroommeter moeten aflezen). c Waar de leerlingen het practicummateriaal kunnen vinden, en waar ze dat materiaal na afloop weer moeten opbergen. 2 Proeven uitvoeren De leerlingen voeren (bij voorkeur in groepen van twee) de proeven uit, en beantwoorden de bijbehorende vragen. Ze doen dat als regel zelfstandig, met weinig of geen begeleiding. Na afloop van de proef bergen ze het practicummateriaal weer op. 3 Afsluiting De docent bespreekt met de leerlingen wat de resultaten zijn (voor zover ze die al uitgewerkt hebben) en laat ze een relatie leggen met het doel van de proef. Daarna lezen de leerlingen de paragraaf waar de proef bij hoort, en beginnen met het maken van de opgaven. Wat ze niet af krijgen, is huiswerk voor de volgende les. Deze wijze van werken maakt het mogelijk, om tempoverschillen tussen de leerlingen zonder veel problemen op te vangen Instructies en vragen De tekst van de proeven bestaat uit instructies en vragen. De instructies geven aan welke handelingen de leerlingen tijdens de proef moeten uitvoeren. De instructies zijn zo duidelijk geformuleerd dat de meeste leerlingen geen hulp nodig hebben. Het is niet nodig de leerlingen voortdurend te assisteren. Bij veel proeven zult u min of meer de handen vrij hebben. Er is dus tijd om met de leerlingen in gesprek te gaan, en ze aan het denken (reflecteren) te zetten. We adviseren om de leerlingen regelmatig te vragen waar het nu eigenlijk om gaat. U zou daarvoor enkele gerichte vragen achter de hand kunnen houden. Dat voorkomt dat de leerlingen braaf doen wat er staat, zonder er veel van op te steken. Het is niet nodig om in de nabespreking alle antwoorden na te lopen. Vaak is het voldoende dat u samen met de klas nagaat of het doel van de proef is bereikt Een verslag maken Het werkboek is zo ingericht dat de antwoorden tijdens de proef kunnen worden genoteerd in de open ruimten. Het is aan te raden om de leerlingen daarnaast regelmatig een verslag te laten schrijven. In het handboek wordt uitgelegd uit welke onderdelen zo'n verslag bestaat (vaardigheid 14). De ene proef leent zich beter voor het maken van een verslag dan de andere. Voor een (geleide) onderzoeksopdracht is dat bijvoorbeeld zinvoller dan voor een illustratief proefje waarbij de kennismaking met nieuwe leerstof centraal staat. In deel 2 van deze docentenhandleiding geven we daarom bij elke hoofdstuk aan welke proeven geschikt zijn om er een verslag van te laten maken. 1.3 Thuisopdrachten Algemeen In het werkboek vindt u na de leerlingproeven een aantal thuisopdrachten. Dit zijn activiteiten die de leerlingen thuis kunnen uitvoeren met huis-tuin-en-keuken-materialen. Het hoofddoel van deze thuisopdrachten is de leerlingen sterker bij de leerstof te betrekken. Ze stimuleren de leerlingen om natuur- en scheikunde te zien in de wereld om hen heen. Wij raden aan om de thuisopdrachten als huiswerk op te geven. De leerlingen merken dan dat het werken aan thuisopdrachten een gewoon onderdeel van de lessen is, en niet iets wat er maar bijhangt. Het is niet onze bedoeling dat elke leerling alle thuisopdrachten van een hoofdstuk maakt. Ons advies is om elke leerling hooguit twee opdrachten per hoofdstuk te laten uitvoeren. De (genummerde) vragen geven aan, waar de leerlingen tijdens de proef op moeten letten. In het werkboek is ruimte vrijgelaten om de antwoorden te noteren. Meestal wordt de leerlingen ook gevraagd om een conclusie te trekken. 7

8 DEEL 1 OVER NOVA 1.4 Open onderzoek Organisatie Wij hebben goede ervaringen met de volgende manier van werken: Halverwege de behandeling van een hoofdstuk vertelt de docent de leerlingen het volgende: 1 Jullie moeten één (of twee) van de opdrachten in dit hoofdstuk maken. 2 Je kunt intekenen op een opdracht door je naam op een intekenlijst te zetten (die in het lokaal is opgehangen). 3 Er mogen niet meer dan vijf leerlingen intekenen op dezelfde opdracht; wie het eerst komt, het eerst maalt. 4 Je moet van je opdracht(en) altijd een verslag maken, ook al staat dat niet met zoveel woorden in de opdracht. 5 Op die-en-die dag moet je het verslag van je opdracht(en) inleveren. De leerlingen moeten hun opdrachten inleveren nadat de behandeling van het hoofdstuk afgesloten is (bij voorkeur op dezelfde dag dat ze een afsluitende repetitie over het hoofdstuk maken). Een voordeel van deze manier van werken is, dat de leerlingen zelf mogen kiezen welke opdracht(en) ze maken. Dat stellen ze als regel erg op prijs. Sommige thuisopdrachten lenen zich er goed voor om door alle leerlingen van de klas uitgevoerd te worden. Zie hierover verder de lessuggesties in deel 2. Er zijn ook opdrachten die u klassikaal als leerlingenproef kunt laten uitvoeren, als u daar het practicummateriaal voor hebt Beoordeling Er is veel voor te zeggen om de gemaakte opdrachten ook te beoordelen. Dat stimuleert de leerlingen om voldoende aandacht aan het uitvoeren van de opdrachten te besteden. Bovendien kunt u door de opdrachten te beoordelen een beeld krijgen van de werkinstelling van de leerlingen. Gezien het doel van de opdrachten hoeft de uitwerking niet foutloos te zijn. Een beoordeling op grond van het aantal fouten is ook niet reëel; daarvoor zijn de opdrachten te verschillend. Wel moet aan de verslagen te zien zijn, dat de leerlingen hun best gedaan hebben om er wat van te maken. U kunt ons inziens volstaan met een vrij globale beoordeling. Dat heeft als bijkomend voordeel dat het beoordelen van de verslagen niet veel tijd kost. Door na elk hoofdstuk een aantal uitgewerkte opdrachten op een prikbord in het lokaal te hangen, stimuleert u de leerlingen tot het leveren van goed werk Algemeen De leerlingproeven in Nova schrijven precies voor wat de leerlingen moeten doen; het zijn, op een enkele uitzondering na, echte kookboekpractica. De methode biedt daarnaast ook mogelijkheden om de leerlingen zelf (open) onderzoek te laten doen. Dat gebeurt in de onderzoeksopdrachten die u vindt na de thuisopdrachten, aan het eind van elk practicum. Zo'n onderzoeksopdracht is veel minder voorgestructureerd dan de proeven in het werkboek. Het gaat er bij (open) onderzoek niet om de leerlingen bepaalde vakkennis bij te brengen; daarvoor zijn andere manieren van lesgeven meer geschikt. (Open) onderzoek richt zich vooral op algemene vaardigheidsdoelen zoals het leren van onderzoeksvaardigheden, zelfstandig leren werken en leren samenwerken. Het doen van (open) onderzoek sluit direct aan bij eindterm 9 in de uitwerking van exameneenheid NASK1/K/3. In deze eindterm staat met zoveel woorden dat leren onderzoek doen één van de doelen van het vak Nask1 is: De kandidaat kan onderzoek voorbereiden, onderzoek uitvoeren en onderzoek afsluiten. Voor veel docenten is dit een relatief onbekend terrein. Daarom gaan we in deze handleiding uitgebreid in op de vraag hoe je leerlingen in leerjaar 3 (open) onderzoek kunt laten doen Leren onderzoeken Als leerlingen onderzoek doen, zoeken ze naar het antwoord op een onderzoeksvraag. In het ideale geval bedenken ze die vraag zelf, en voeren ze het onderzoek ook zelfstandig uit, zonder hulp van de docent. In dat geval is het onderzoek helemaal open. We raden aan om de onderzoeksvaardigheden stapsgewijs aan te bieden. Het ligt voor de hand om voorzichtig te beginnen met een geleide onderzoeksopdracht, zoals proef 2 Een spiraalveer uitrekken in hoofdstuk 1. Naarmate de leerlingen meer ervaring opdoen, kunt u ze meer vrijheid geven om zelf te kiezen. Uiteraard is het daarbij ook van belang wat de leerlingen in leerjaar 2 aan het doen van onderzoek hebben gedaan. Onderzoek hoeft niet veel tijd te vragen. Wij denken dat u met één ronde (open) onderzoek in leerjaar 2 en één ronde in leerjaar 3 al een heel eind komt. Het gaat er ook niet om dat de leerlingen volleerde onderzoekers worden. Er is al heel wat bereikt als ze in de praktijk hebben ervaren wat onderzoek doen inhoudt. 8

9 In de onderzoeksopdrachten in het werkboek vindt u onderzoeksvragen die direct aansluiten bij de leerstof. Deze vragen zijn vooral bedoeld om de leerlingen op weg te helpen. Leerlingen kunnen zo'n vraag overnemen of een variant daarop bedenken; ze kunnen ook met een eigen idee komen. In dat laatste geval moeten ze wel zorgvuldig begeleid worden bij het formuleren van de onderzoeksvraag. De onderzoeksopdrachten hebben dezelfde opbouw als de leerlingproeven, maar geven de leerlingen veel meer ruimte. Waar de leerlingproeven dichtbij de leerstof blijven en hoogstens enkele zaken open laten, nemen de leerlingen bij een open onderzoek zelf het initiatief Organisatie Bij het doen van onderzoek doorlopen de leerlingen een aantal fasen. 1 Het formuleren van de onderzoeksvraag Om te beginnen moeten de leerlingen een vraag formuleren die (a) duidelijk is en (b) door hen ook beantwoord kan worden. Veel leerlingen vinden deze fase van het onderzoek het lastigst. Het ontbreekt hen nogal eens aan de nodige inventiviteit en inspiratie. In deze fase praat de docent veel met de leerlingen, maar zonder ze voor te zeggen. De leerlingen zullen zelf een vraag moeten formuleren die een succesvol onderzoek garandeert; de docent begeleidt alleen. U leert dit het beste begeleiden door het gewoon een aantal keren te doen. Vaak werkt het goed de leerlingen een hypothese of veronderstelling te laten formuleren: Wat denk je dat eruit komt en waarom denk je dat? Zo brengt u de leerlingen ertoe na te denken over de reikwijdte van hun vragen. 2 Het maken van een onderzoeksopzet Nadat hun onderzoeksvraag is goedgekeurd, maken de leerlingen een onderzoeksopzet. In het handboek staat een handleiding voor het doen van onderzoek, waarin onder andere wordt uitgelegd wat er in een werkplan moet staan: vaardigheid 2 Een werkplan maken en uitvoeren. De leerlingen bedenken welke grootheden ze gaan meten, hoe hun proefopstelling eruit komt te zien en welke apparatuur ze nodig hebben. In dit stadium moeten ze goed letten op de validiteit van hun onderzoek: hebben ze de juiste instrumenten gekozen, hebben ze alle variabelen onder controle enzovoort. 3 Het uitvoeren van het experiment In deze fase voeren de leerlingen hun experiment(en) uit. Meestal zijn ze daar één of twee lessen mee bezig. 4 Het verwerken van de resultaten Dit kan in tabellen en grafieken. 5 Het presenteren van de resultaten Het maken van een verslag is een goede manier om de uitkomsten van een onderzoek te presenteren. In het handboek staat een handleiding voor het maken van verslagen (vaardigheid 14 Een verslag maken). U kunt er ook voor kiezen om enkele groepjes leerlingen een presentatie te laten verzorgen. Een postersessie kan ook een geschikte manier zijn om de leerlingen hun onderzoeksresultaten aan elkaar te laten presenteren. We raden aan om bij het doen van onderzoek door leerlingen de volgende werkwijze te hanteren: a De leerlingen vormen groepjes van maximaal drie personen. Elke groep kiest één van de onderzoeksopdrachten uit het Nova werkboek. Deze keuze moet voor een bepaalde datum aan u worden doorgegeven. U kunt de leerlingen ook zelf vragen laten bedenken als ze dat wensen. b Vervolgens laat u de leerlingen thuis een werkplan maken met daarin: (a) de onderzoeksvraag, (b) de hypothese, (c) de proefopstelling en (d) de benodigde materialen. Hiervoor zou u ze een week de tijd kunnen geven. c De werkplannen worden nu door u bekeken. U inventariseert welke apparatuur en materialen ze nodig hebben, en laat die klaarzetten. Als de leerlingen materialen willen gebruiken die niet op school aanwezig zijn, geeft u ze een seintje. Ze zullen die zelf van huis moeten meenemen. d Als alles rond is, spreekt u een experimenteerles met de leerlingen af. In die les voeren de leerlingen hun experiment uit. e De leerlingen schrijven thuis een verslag en leveren dat een week later in. Het verslag wordt door u nagekeken en van commentaar voorzien. Een alternatief is het maken van een poster. Deze posters kunnen dan in een les tentoongesteld en besproken worden Beoordeling Bij de beoordeling van open onderzoek kunt u kijken naar de inhoud van het onderzoek (het product) en de manier waarop het onderzoek is verlopen (het proces). In gewone leerlingproeven staat de meetmethode niet ter discussie. De proef is niet een echt experiment, maar meer een demonstratie van bestaande kennis. In open onderzoek bedenken de leerling zelf een manier om tot meetresultaten te komen. De relevantie en betrouwbaarheid van die metingen staan niet bij voorbaat vast. De vraag is gerechtvaardigd of de leerlingen wel echt te weten zijn gekomen wat ze wilden weten. Een van de doelen van open onderzoek is de leerlingen te leren om over die vraag na te denken 9

10 DEEL 1 OVER NOVA Bij de beoordeling van de inhoud - het product - zijn de volgende vragen van belang: Is de onderzoeksvraag duidelijk? Worden de juiste grootheden gemeten? Zijn de juiste meetinstrumenten gekozen? Is de juiste meetopstelling gebruikt? Zijn de metingen herhaalbaar? Zijn de meetresultaten nauwkeurig genoeg? Is de grafiek correct getekend? Is de juiste conclusie getrokken? Beantwoordt de conclusie de onderzoeksvraag? Bij de beoordeling van het proces gaat het om heel andere vragen: Is er goed samengewerkt? Hoe verliep de organisatie? Hoe verliep de communicatie? Hoe zelfstandig is er gewerkt? Zoals u ziet, moeten er nogal wat vragen beantwoord worden. Het is verstandig er goed over na te denken hoe u de beoordeling wilt aanpakken. Een paar tips: 1 Bepaal van te voren waarop u wilt letten bij de beoordeling en hoe zwaar de verschillende onderdelen meewegen. Deel dit van te voren mee aan de leerlingen. 2 Bepaal een cijfer dat te verdedigen is, zonder te pretenderen 100% objectief te zijn. 3 Geef halve of hele punten, nooit tienden van punten. Dat is nooit te verdedigen en roept alleen maar vragen op. De kwaliteit van het product kunt u beoordelen aan de hand van het verslag. Voor een oordeel over het proces zult u zich een beeld moeten vormen van de manier waarop elke groep heeft gewerkt. De les(sen) waarin de experimenten wordt uitgevoerd, bieden daarvoor de beste gelegenheid. Het is vaak handig na afloop van de les enkele aantekeningen over elk groepje te maken Plannen Docenten vinden het vaak moeilijk om open onderzoek in te passen in hun lesprogramma. Als oorzaken noemen ze: gebrek aan materialen en werkruimten; het overladen programma; de grote tijdsinvestering; onervarenheid. Over enkele van deze problemen is hierboven al iets gezegd. Docenten die beschikken over uitstekende practicumruimten en een vindingrijke onderwijsassistent, zijn natuurlijk in het voordeel. Toch moeten de problemen niet overschat worden. Open onderzoek kan met eenvoudig materiaal gedaan worden, dat voor een deel door de leerlingen zelf kan worden meegebracht. Voor de experimenten is lang niet altijd een echt practicumlokaal nodig. Voor ons gevoel valt het met de overladenheid van het programma wel mee. Bij het opstellen van de eindtermen is er rekening gehouden met activiteiten zoals open onderzoek. Er is veel leerstof geschrapt om ruimte te maken voor (onderzoeks)vaardigheden. Ook kunt u tijd vrijmaken door wat minder tijd aan de gewone leerlingproeven te besteden. De flexibele opzet van Nova geeft u de gelegenheid daarin zelf keuzes te maken. Het begeleiden van open onderzoek blijken docenten in de praktijk snel onder de knie te krijgen; je moet het gewoon een paar keer gedaan hebben. Het is wel belangrijk om om de belasting voor uzelf binnen de perken te houden. We adviseren daarom om de periodes met open onderzoek te spreiden. Begin pas met een nieuwe klas, als de vorige helemaal klaar is. Zo houdt u overzicht en voorkomt u dat u teveel tegelijk moet doen. 1.5 Het epack voor de leerling De derde druk van Nova is een zogenaamde emethode. Dat wil zeggen dat u als docent uitgebreide mogelijkheden krijgt om met behulp van ICT uw leerlingen op individuele basis te sturen. Via de adviestoets bij dit zogenaamde concept 2.0 geeft de software de leerling advies over te volgen leerroute op basis van diens individuele scores. Met concept 2.0 is er voor gekozen bepaalde stof, die zich beter leent om elektronisch aan te bieden, vooral te benaderen via de pc. De DiAcs zijn daar bij Nova een voorbeeld van. Met het digitale lesmateriaal kunnen uw leerlingen op een andere manier aan de leerdoelen werken dan met de Nova-boeken. In elk hoofdstuk van het handboek is een pagina gereserveerd voor de paragraaf Achter je pc. Deze pagina laat de leerlingen zien hoe het aanbod in het epack eruitziet. Dat maakt het gemakkelijker en stimuleert ook om uit dat aanbod een keus te maken. Het is aan u om te bepalen welke onderdelen de leerlingen in elk geval gaan doorwerken. De volgende applicaties zijn toegankelijk via het leerling epack: 1 Computerlessen Circa 50% van de leerdoelen in de Nova-boeken wordt digitaal aangeboden in de vorm van computerlessen. Bij de meeste, maar niet alle, basisstof-paragrafen wordt een computerles aangeboden. 10

11 De computerlessen bestaan uit presentaties en interactieve oefenstof. De leerlingen bekijken video-opnames en animaties en maken daar opdrachten over. Zo kunnen ze grote delen van de leerstof zelfstandig doorwerken, op school of thuis. De computerlessen kunnen als extra ondersteuning ook helpen bij het begrijpen van de stof. De computerlessen worden ook ingezet in de remediale route na de digitale Adviestoets. 2 Instaptoetsen Bij elk hoofdstuk is een instaptoets beschikbaar. Daarin staan de leerstofvragen van het hoofdstuk. Met de instaptoets kunnen de leerlingen nagaan wat ze al van het onderwerp van het hoofdstuk afweten. 3 Adviestoetsen (Test Jezelf) De eerste 16 of 20 vragen van de Test Jezelf-toets kunnen op de computer gemaakt worden. Deze Adviestoets wordt meteen nagekeken. Op basis van de score krijgt de leerling na de adviestoets een suggestie voor de hierna te volgen leerroute: remediaal (computerlessen), extra (Extra basisstof uit het boek) of Plus (Plus-stof uit het boek of in de vorm van een pdf). Het epack levert zo een belangrijke bijdrage aan onderwijs op maat. Vanaf leerjaar 3 wordt de gehele basisstof getoetst door middel van meerdere Advies-deeltoetsen. Elke deeltoets toetst de kennis van 1 basisstof-paragraaf. De leerling krijgt een score per deeltoets. De leerling krijgt daarna automatisch per paragraaf een vervolg-leereenheid toegewezen: remediaal of plus. Het Extra-materiaal is voor elke leerling beschikbaar. 4 Kennisspel In het kennisspel kan de leerling op een speelse manier testen in hoeverre hij de leerstof in het hoofd heeft zitten. De doelstelling is beperkt. Het gaat erom dat de leerlingen op een andere, leuke manier met de leerstof bezig zijn. Het Kennisspel is te vinden onder Bestanden voor de leerling. 5 Digitale Activiteiten (DiAcs) Bij sommige hoofdstukken zijn digitale activiteiten opgenomen. Indien dat het geval is, staat dat vermeld op de pagina Achter je pc. Het betreft interactieve animaties die meer ingewikkelde natuurwetenschappelijke concepten op een toegankelijker wijze uitleggen dan in een boek mogelijk is. 6 Begrippenlijst Van de belangrijkste begrippen worden de definities gegeven. De begrippen zijn ook aan hoofdstukken gekoppeld. 7 Computerproeven met IP-Coach In het epack vindt u ook computerproeven met IP-Coach. Indien bij een hoofdstuk een computerproef beschikbaar is, staat dat vermeld op de pagina Achter je pc. U vindt daar kant-en-klare bestanden. 8 Naslag Nova biedt onder Naslag pdf s van alle vaardigheden aan. 9 Studiehulp Nova biedt onder Studiehulp aan: Taalhulp Rekenhulp Werkwijzer 1.6 Het epack voor de docent De epack-licentie geeft u toegang tot de eindtoetsen, de docentenhandleiding en de Presentator-bestanden. Ook is al het digitale leerlingenmateriaal in het epack opgenomen, en de bestanden die voor de proeven met IP-Coach nodig zijn. Daarnaast bevat de docentenlicentie een leerlingmanagementsysteem en mogelijkheden tot het arrangeren van leerroutes. 1 Eindtoetsen De eindtoetsen worden aangeboden in drie verschillende vormen: als pdf-bestand (voor Acrobat Reader), als docbestand (voor Word) en als digitale toets: Het pdf-bestand kan meteen afgedrukt worden op alle printers. U gebruikt het als u de toets wilt afnemen die de auteurs van Nova hebben geschreven. Het Word-bestand is handig als u een toets wilt veranderen, bijvoorbeeld om een alternatieve versie te maken voor een parallelklas. De digitale toets gebruikt u als u de toets digitaal wilt afnemen. Een duidelijk pluspunt is dat de gemaakte toets meteen door de computer wordt nagekeken. Dit kan u veel correctiewerk uit handen nemen. Ook kunt u eenvoudig zelf digitale toetsen maken. Niet alleen meerkeuzevragen, maar ook open vragen en matchingvragen behoren tot de mogelijkheden. 2 Presentator Met Presentator kunnen de folio-uitgaven digitaal worden weergegeven met een beamer of via een digitaal schoolbord. De Presentator-bestanden van de hand- en werkboeken zijn verrijkt met inzoombeelden. Vanaf schooljaar worden onderdelen uit de computerlessen toegevoegd (animaties, video s). 11

12 DEEL 1 OVER NOVA 3 Leerlingmanagementsysteem Een belangrijke functionaliteit van concept 2.0 voor u als docent is dat u desgewenst van iedere leerling afzonderlijk de werkhouding en resultaten op afstand kunt volgen. Op relatief eenvoudige wijze kunt u zien hoe lang iedere leerling bezig is geweest met bijvoorbeeld de computerlessen, hoe vaak hij heeft gespiekt (de computer toont hierbij de goede antwoorden bij het doorlopen van de computerlessen of instaptoetsen) en wat de score is van die leerling op bijvoorbeeld de adviestoets. Daarnaast kunt u de resultaten van iedere afzonderlijke leerling vergelijken met het gemiddelde van de klas waar deze leerling in zit, en met andere klassen waarin dezelfde stof is behandeld. Niet eerder was er een programma beschikbaar dat u zo eenvoudig volledige controle geeft over uw klas, zelfs wanneer uw leerlingen achter de pc misschien wel thuis! aan het werk zijn of waren! 4 Coördinatiepunt voor arrangeren van leerroutes Malmberg biedt de gebruikers uitgekiende leerroutes aan, waarmee de kerndoelen kunnen worden behaald. Maar docenten krijgen ook de mogelijkheid om eigen leerroutes aan te maken. Dit zijn kopieën van bestaande leerroutes, die vervolgens kunnen worden aangepast op de volgende manieren. Docenten kunnen binnen een leerroute leereenheden van plaats wisselen of vervangen door leereenheden uit andere leerroutes. Docenten hebben de mogelijkheid om bestaande leereenheden aan te passen en vervolgens in te zetten. Docenten kunnen in zowel de basisroute als de vervolgroute eigen materiaal inzetten. 1.7 Planning en PTA We kunnen in het vervolg niet gedetailleerd aangeven, hoeveel tijd u voor de behandeling van elk hoofdstuk en elke paragraaf moet uittrekken. Daarvoor is de situatie van docent tot docent en van school tot school te verschillend. Hoe uw planning eruit zal zien, hangt af van veel factoren af. Het aantal lesuren Nask1 in leerjaar 3, uw didactische voorkeuren, de grootte van de klassen en de beschikbaarheid (of niet) van practicummaterialen spelen allemaal een rol. Ook zult u met de ene klas sneller kunnen werken dan met de andere. Nova biedt u allerlei mogelijkheden om het leeraanbod af te stemmen op uw eigen situatie. U kunt veel of juist weinig aan practicum doen, alle opgaven laten maken of een keuze daaruit, veel of weinig aandacht besteden aan open onderzoek doen, alle leerstof behandelen of een keer een hoofdstuk overslaan, enzovoorts. Om al deze redenen vindt u hieronder niet meer dan een globale tijdsplanning. versie A (2 lesuren/week) versie B (3 lesuren/week) Hoofdstuk 1 11 lessen 14 lessen Hoofdstuk 2 7 lessen 11 lessen Hoofdstuk 3 8 lessen 15 lessen Hoofdstuk 4 8 lessen 11 lessen Hoofdstuk 5 8 lessen 11 lessen Hoofdstuk 6 8 lessen 15 lessen Hoofdstuk 7 8 lessen 11 lessen Hoofdstuk 8 8 lessen 11 lessen 66 lessen 99 lessen Opgegeven is het aantal lessen dat nodig is voor het behandelen van de leerstof, exclusief repetities en praktische opdrachten. De methode biedt voldoende materiaal voor 3 lesuren per week. Uiteraard ontkomt u er niet aan om regelmatig iets over te slaan, als u maar 2 lesuren per week tot uw beschikking hebt. In deel 2 van deze docentenhandleiding geven we daarom bij elk hoofdstuk aan, wat u eventueel weg zou kunnen laten. De planning hang uiteraard ook direct samen met het PTA (Programma van Toetsing en Afsluiting) dat op uw school geldt. Scholen blijken uiteenlopende eisen aan het PTA te stellen. We kunnen daarom niet één voorbeeld-pta bij de methode geven dat op alle scholen in Nederland gebruikt kan worden. Los daarvan is het ook een gegeven dat docenten en vaksecties uiteenlopende voorkeuren en mogelijkheden hebben. PTA - minimum variant derde leerjaar Als u met Nova werkt, zal het PTA voor wat betreft het derde leerjaar in elk geval moeten bestaan uit: leerstoftoets hoofdstuk 4 Het weer leerstoftoets hoofdstuk 5 Licht leerstoftoets hoofdstuk 7 Materie leerstoftoets hoofdstuk 8 Straling In deze vier hoofdstukken komt leerstof aan de orde die volgens de geldende regelgeving alleen in het schoolexamen worden getoetst. Het gaat om leerstof uit de exameneenheden: 12

13 NASK1/K/7 Licht en beeld NASK1/K/10 Bouw van de materie NASK1/K/11 Straling en stralingsbescherming NASK1/K/12 Het weer Omdat deze leerstof in de vier genoemde hoofdstukken van Nova behandeld wordt, komen deze hoofdstukken automatisch in het PTA voor het derde leerjaar terecht. Verder lijkt het ons verstandig om de practicum- en onderzoeksvaardigheden op zijn minst één keer te beoordelen. Dat kan bijvoorbeeld door de leerlingen een verslag te laten maken van een geleide onderzoeksopdracht (zoals proef 1 Het smeltpunt van ijs verlagen in hoofdstuk 4). U krijgt zo een compact PTA, met slechts vijf toetsen in het derde leerjaar. Uiteraard zult u daarnaast ook andere toetsen geven. Deze tellen niet mee voor het PTA, maar zijn alleen van belang voor het rapport. Wij noemen dit een minimum variant, omdat er niet meer in het PTA staat dan strikt nodig is. Daarmee willen we overigens niet zeggen dat deze variant geen goede keus kan zijn: de kwaliteit van het onderwijs staat ons inziens los van het aantal items in het PTA. PTA - standaard variant derde leerjaar We hebben gemerkt dat veel scholen - en vaksecties - er de voorkeur aan geven om alle toetsen in leerjaar 3 in het PTA op te nemen. Dat betekent dat het PTA vaak verder gaat dan de eisen die de huidige wet- en regelgeving stelt. Het wordt een overzicht van alle toetsen in het onderwijsprogramma. Het PTA zou er dan bijvoorbeeld zo uit kunnen zien: leerstoftoets hoofdstuk 1 Krachten 1 leerstoftoets hoofdstuk 2 Elektriciteit 1 praktische opdracht 1 1 leerstoftoets hoofdstuk 3 Energie 1 leerstoftoets hoofdstuk 4 Het weer 2 praktische opdracht 2 1 leerstoftoets hoofdstuk 5 Licht 2 leerstoftoets hoofdstuk 6 Schakelingen 1 praktische opdracht 3 1 leerstoftoets hoofdstuk 7 Materie 2 leerstoftoets hoofdstuk 8 Straling 2 De getallen in de rechter kolom geven de weegfactoren aan. We laten de hoofdstukken 4, 5, 7 en 8 dubbel meetellen in het PTA, omdat deze hoofdstukken in het derde leerjaar afsluitend getoetst worden. De exameneenheden K/7, K/10, K/11 en K/12 zouden over het hele PTA gerekend onvoldoende gewicht krijgen, als de toetsen over deze eenheden de weegfactor 1 zouden krijgen. De andere onderwerpen in deel 3, zoals Krachten en Elektriciteit, komen wel terug in het vierde leerjaar en tellen dan opnieuw mee voor het eindcijfer. Zonder een aanpassing van de weegfactor zouden deze onderwerpen in het PTA overbedeeld worden. Over de invulling van de praktische opdrachten hebben we het nu verder niet. Zie hiervoor de tips in deel 2 van deze docentenhandleiding. We hebben de indruk dat het resulterende PTA met elf toetsmomenten aansluit bij de praktijk op de meeste scholen. We noemen dit daarom de standaard variant. Daarmee willen we niet zeggen dat deze variant de beste keus zou zijn. Het is aan u en uw school, om het PTA in te richten binnen de geldende kaders. De twee varianten zijn vooral bedoeld om u op ideeën te brengen. U kunt er naar hartenlust op variëren. Als ze een goed startpunt vormen voor de discussie in uw sectie, hebben ze wat ons betreft aan hun doel voldaan. Daarnaast wilden we twee PTA s schetsen die zonder meer overgenomen kunnen worden, als er - om wat voor reden dan ook - behoefte is aan een kant-en-klare oplossing. Maar, zoals gezegd, het heeft onze voorkeur dat u een eigen oplossing ontwerpt, gebruik makend van de mogelijkheden dat de methode u biedt. Geen confectie, maar maatwerk. 1.8 Gebruiksaanwijzing In deel 2 van deze handleiding wordt de indeling van het handboek op de voet gevolgd. Een voor een komen de verschillende hoofdstukken en paragrafen aan de orde. We beginnen de bespreking van een hoofdstuk steeds met een algemene inleiding. Daarin wordt de didactische lijn verduidelijkt die in het hoofdstuk gevolgd wordt. Ook gaan we in op de planning - wat kunt u beter wel doen en wat kunt u eventueel ook overslaan - rekening houdend met de beschikbare tijd en het PTA. Dit kan u helpen bepalen, waarop u in uw lessen vooral de nadruk gaat leggen. Vervolgens worden de paragrafen in het handboek een voor een besproken. Er worden suggesties gedaan voor wat u in bepaalde lessen zou kunnen doen, er worden praktische tips gegeven en geschikte demonstratieproeven beschreven. We geven in deel 2 niet aan hoe de leerstof les-voor-les behandeld zou kunnen worden. Dat is met deze methode, die de docent veel keuzemogelijkheden laat, ook niet goed mogelijk. Wel hebben we geprobeerd om suggesties en tips te geven waar u bij uw lesvoorbereiding ook echt iets aan hebt. 13

14 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk 2.1 Hoofdstuk Uitgangspunten In dit hoofdstuk gaan de leerlingen aan het werk met leerstof uit exameneenheid NASK1/K/9 Kracht en veiligheid. Daarbij komen de volgende onderwerpen aan de orde: verschillende soorten krachten het meten van krachten het bepalen van de nettokracht praktische voorbeelden van hefbomen de hefboomregel druk De leerlingen kunnen in dit hoofdstuk kennismaken met allerlei aspecten van krachten, zonder dat er nu al veel gevraagd wordt van hun abstractievermogen en wiskundig inzicht. Er wordt echter wel ruime aandacht besteed aan allerlei concrete voorbeelden. Deze benadering geeft de leerlingen een goede basis om zich in het vierde leerjaar het meer abstracte, wiskundige deel van de leerstof eigen te maken. De voorbeelden in dit hoofdstuk zijn voornamelijk ontleend aan het dagelijks leven; sport, hobby- en keukengereedschap, enzovoort. Vandaar de ondertitel 'Krachten om je heen'. Er is veel voor te zeggen om ook in de lessen regelmatig 'gewone' voorwerpen als voorbeeld te gebruiken. Dat spreekt natuurlijk vooral aan als die voorwerpen ook werkelijk in de les te zien zijn. Met een expander bijvoorbeeld kunt u prima het meten van krachten uitleggen; zo'n voorbeeld blijft de leerlingen beter bij dan een doorsnee demonstratieproef. Vaardigheden In dit hoofdstuk is er speciaal aandacht voor: vaardigheid 11 Rekenen met verhoudingen vaardigheid 12 Werken met tabellen en grafieken vaardigheid 13 Verbanden meten Zie de verwijzingen in het werkboek. Planning In versie A van de voorbeeldplanning (2 lesuren per week) zijn voor dit hoofdstuk 11 lesuren uitgetrokken. Dat is vrij weinig voor dit verhoudingsgewijs moeilijke hoofdstuk. Het is ons inziens daarom beter om paragraaf 3 Nettokracht over te slaan. Zo houdt u genoeg tijd over voor de overige paragrafen en de bijbehorende practica en opgaven. De leerlingen missen geen essentiële leerstof, als u besluit om paragraaf 3 nu over te slaan. De leerlingen kunnen zich de leerstof over de nettokracht ook in het vierde leerjaar eigen maken; deel 4 biedt daarvoor voldoende uitleg en oefenmateriaal. In versie B van de voorbeeldplanning (3 lesuren per week) zijn voor dit hoofdstuk 14 lesuren uitgetrokken. Dat is genoeg om het hoofdstuk volledig door te werken, inclusief paragraaf 3 Nettokracht en één van de open onderzoeksopdrachten. Eventueel zou u ook de extra paragraaf over de achtbaan klassikaal kunnen behandelen. PTA Onderzoek 1 Elastiek uitrekken kunt u gebruiken als praktische (onderzoeks)opdracht in het PTA. Als voorbereiding kunt u de leerlingen een week eerder proef 2 Een spiraalveer uitrekken laten uitvoeren. Daarin komen de deelvaardigheden die ze voor onderzoek 1 nodig hebben, één voor één langs. De organisatie zal u weinig hoofdbrekens opleveren; de leerlingen kunnen het onderzoek doen met standaard practicumapparatuur Paragraaf 1 Krachten herkennen Om het begrip kracht te introduceren kunt u gebruik maken van instapvragen zoals: Hoe kun je aan dit blikje zien dat er een kracht op werkt of op gewerkt heeft? (Stel deze vraag terwijl u een ingedeukt frisdrankblikje laat zien.) Hoe kun je in dit plaatje zien of er een kracht werkt of gewerkt heeft? Welke krachten voel je tijdens deze les? Deze vragen vormen een goed startpunt voor een leergesprek over krachten. In zo'n leergesprek kunt u enkele zaken extra onder de aandacht brengen. Zoals: In veel gevallen veroorzaken krachten onzichtbaar kleine vervormingen. Leerlingen hebben vaak het gevoel, dat zo'n onzichtbaar kleine vervorming helemaal niet belangrijk is. Probeer ze dan met een paar goed gekozen voorbeeld aan het denken te zetten. Noem bijvoorbeeld het ontstaan van scheuren in muren doordat een huis onmerkbaar aan het verzakken is. Met 'spierkracht' worden krachten aangeduid die je dankzij je spieren kunt uitoefenen. Bijvoorbeeld: de kracht van je hand op de expander wordt spierkracht genoemd. Met 'spierkracht' worden dus niet de krachten aangeduid die spieren uitoefenen op de beenderen van het geraamte. 14

15 Het is belangrijk de leerlingen erop te wijzen, dat ze niet zomaar ergens een krachtenpijl kunnen tekenen; ze moeten eerst nagaan waarop de kracht precies werkt. U kunt de leerlingen proef 1 Het massamiddelpunt bepalen ook thuis als huiswerk laten doen, met een geïmproviseerde opstelling. Belast de veren één voor één met hetzelfde gewicht. Meet steeds de uitrekking en zet die op het bord. Voer deze proef ook eens uit met twee of drie identieke veren naast elkaar. Vergelijk de uitrekking van één veer met die van twee (of drie) identieke veren naast elkaar. Tip: Deze demonstratieproef kunt u goed door leerlingen laten uitvoeren, in het kader van het 'leren presenteren' Paragraaf 2 Krachten meten In deze paragraaf maken de leerlingen kennis met de newton als eenheid van kracht. Dit gebeurt op een praktische, niet formele, manier. Zonder veel omhaal wordt meegedeeld dat de zwaartekracht in newton gelijk is aan 10 de massa in kilogram. Het getal 10 is uiteraard niet willekeurig. Het zegt iets over de sterkte van de zwaartekracht op aarde. Het is goed om dat met enkele concrete voorbeelden uit te leggen. De Plus over De grootte van de zwaartekracht kan daarbij goede diensten bewijzen. Tip voor smartboardgebruikers: Op internet zijn beelden te vinden van de maanlandingen, die duidelijk laten zien dat g op de maan een stuk kleiner is dan op aarde. In de opgaven en de proeven worden verschillende vaardigheden geïntroduceerd. Daardoor zult u voor deze paragraaf meer lestijd nodig hebben dan voor de gemiddelde paragraaf. We raden aan om voorafgaand aan proef 2 uit te leggen wat bedoeld wordt met de uitrekking van een veer. De rekenregel in het werkboek: uitrekking = stand nulstand vraagt om een duidelijke toelichting. Daarvoor kunt u een grote spiraalveer gebruiken of een echte expander. Een expander spreekt uiteraard meer tot de verbeelding dan zomaar een spiraalveer. De proeven 2 en 3 zijn geschikt om er een verslag van te laten maken. Als u onderzoek 1 laat uitvoeren als praktische opdracht in het PTA, is proef 2 onmisbaar als voorbereiding. Bij tijdgebrek kan proef 3 ook zonder bezwaar overgeslagen worden. Het is ook mogelijk om er een demonstratieproef van te maken, zoals in demo 1 staat aangegeven. Demo 1 laten zien wat bedoeld wordt met een 'stugge' en een 'slappe' veer verschillende spiraalveren (stugge en slappe), gewicht, statiefmateriaal (grote spiraalveren zijn vaak in ijzerzaken te verkrijgen), meetlat Paragraaf 3 Nettokracht In paragraaf 3 worden situaties beschreven waarin twee even grote krachten in tegengestelde richting op hetzelfde voorwerp werken. De nettokracht is dan 0 N. Vervolgens komen situaties aan de orde waarin de nettokracht niet 0 N is, en het voorwerp in beweging komt. Het gaat in deze paragraaf om een eerste kennismaking met het samenstellen van krachten en het begrip nettokracht. Het krachtenparallellogram blijft dus buiten beeld. De paragraaf begint met een instapvraag over een touwtrekwedstrijd. Deze instapvraag vorm een goed startpunt voor een leergesprek over het samenstellen van krachten. Tip voor smartboardgebruikers: u kunt de instapvraag illustreren met beelden van een touwtrekwedstrijd Paragraaf 4 Krachten in werktuigen Paragraaf 4 gaat over werktuigen die bestaan uit één of twee hefbomen. De leerlingen leren om dit soort werktuigen te analyseren met de hefboomregel: werkkracht werkarm = last lastarm Naar onze ervaring is deze regel voor leerlingen in het derde leerjaar goed te hanteren. Dat komt doordat hij concreter geformuleerd is dan de momentenwet. In veel gevallen zullen de leerlingen de hefboomregel ook al kennen van het vak techniek. Het begrip moment en de momentenwet zijn nu nog een stap te ver. Die komen aan de orde in het vierde leerjaar, in hoofdstuk 6 van deel 4. U zou kunnen beginnen met een leergesprek over hefbomen. Daarin zou u een praktisch probleem aan de orde kunnen stellen, waarvoor een hefboom de oplossing kan vormen. Een goed voorbeeld is het openen van een verfblik. Pak een (leeg) verfblik erbij waarvan het deksel stevig vastzit, en probeer het open te maken: eerst met uw vingers, dan met een munt en tenslotte met een schroevendraaier. Daarna kunt u andere hefbomen laten zien: een deurkruk, steeksleutel, koevoet, breekijzer, klauwhamer (waarmee u een spijker uit een plank trekt), flesopener, schaar, nijptang, knoflookpers, notenkraker, enzovoort. Laat de leerlingen steeds de armen en het draaipunt van de hefboom aanwijzen. 15

16 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK Tip voor smartboardgebruikers: op is een video te vinden met allerlei voorbeelden van hefbomen: de beelden vormen een mooie illustratie bij deze paragraaf. U kunt proef 5 Werken met een hefboom gebruiken om de werking van een hefboom te verduidelijken. Het is aan te raden om deze proef pas uit te laten voeren, nadat de begrippen werkkracht, last en lastarm zijn besproken. Eventueel kunt u de demo s 2 en 3 gebruiken als alternatief voor deze leerlingenproef. Demo 2 afleiden van de hefboomregel plank (ongeveer 1,5 rn lang), balkje, diverse voorwerpen Leg de plank zo op het balkje, dat een eenvoudige hefboom ontstaat; laat de plank aan beide kanten even ver uitsteken. Zet een voorwerp links van het draaipunt op de plank neer. Breng de plank daarna weer in evenwicht door ook rechts een voorwerp neer te zetten. Herhaal deze proef met verschillende voorwerpen die u op wisselende plaatsen van het draaipunt neerzet. Verzamel zo voldoende gegevens om de hefboomregel af te leiden. Demo 3 de hefboomregel toelichten, met de arm van een leerling als hefboom gewicht (emmer met zand o.i.d.) Laat een leerling zitten, zoals in figuur 3 getekend is (met de elleboog op de rand van de tafel). Hang het gewicht aan de onderarm, vlakbij de elleboog. Schuif het gewicht op in de richting van de hand, totdat de leerling de onderarm niet meer horizontaal kan houden. Figuur 3 een praktisch voorbeeld van de hefboomregel Paragraaf 5 Druk Het natuurkundige begrip druk staat ver bij de meeste leerlingen vandaan. U kunt ze wel vertellen dat druk de kracht per oppervlakte-eenheid is, maar voor veel leerlingen zijn dat alleen woorden. Daarom raden we aan om te beginnen met concrete situaties en van daaruit uit stap-voor-stap toe te werken naar het natuurkundige begrip druk. U zou kunnen beginnen met de vraag: Hoe voorkom je dat een voertuig of een mens wegzakt in de modder of in de sneeuw? In een leergesprek kunt u de leerlingen laten ontdekken dat de kracht en de oppervlakte beide een rol spelen. Omdat de kracht als regel moeilijk veranderd kan worden, is het vergroten van de oppervlakte vaak de beste strategie. U kunt het verband tussen oppervlakte en druk visualiseren met demo 4. In deze demo wordt de druk 'afgemeten' aan de vervorming van de ondergrond. Een aardige illustratie kan ook demo 5 zijn. Daarbij is van belang dat de leerlingen vooraf proberen te voorspellen wat er zal gebeuren. Na deze demo s kunt u met de leerlingen bespreken hoe je de druk - en dus de vervorming - zo klein mogelijk kunt houden. U zou opgave 51 bijvoorbeeld klassikaal kunnen bespreken. Als de gevoelsmatige inhoud van het begrip druk genoeg aan de orde geweest is, kunt u de formule voor druk introduceren. Aan de hand van demo 6 kunt u laten zien hoe je in een concrete situatie de druk kunt berekenen. Het verschil tussen de pascal en de N/cm 2 hoeft ons inziens niet uitvoerig aan de orde te komen. Het is op dit moment genoeg dat de leerlingen weten dat de pascal de officiële eenheid is, maar dat de N/cm 2 in de praktijk vaak handiger werkt. Het omrekenen van N/cm 2 naar Pa en omgekeerd kan wachten tot leerjaar 4. Demo 4 het verband tussen oppervlak en druk visualiseren dik stuk schuimrubber, baksteen of betonblok Leg de baksteen achtereenvolgens op drie verschillende manieren neer op het stuk schuimrubber:. Hoe kleiner het steunvlak, des te dieper wordt het schuimrubber ingedrukt. 16

17 Demo 5 laten zien dat de druk vermindert als het oppervlak wordt vergroot een flinke lap luchtkussenfolie (met grote luchtbolletjes) dat voor de verpakking van kwetsbare voorwerpen wordt gebruikt, plank (bijvoorbeeld 20 x 40 cm) Leg de folie op de grond of werktafel. Laat de leerlingen nu eerst voorspellen wat er gebeurt als iemand op de folie gaat a) staan, b) springen of c) trappen. Laat vervolgens een leerling dit uitvoeren. Kwantificeer de uitkomst in geknapte bolletjes. Leg vervolgens de plank op de folie en vraag vooraf aan de leerlingen wat er nu zal gebeuren door (hetzelfde) staan, trappen of springen als dat op de plank plaatsvindt. Laat vervolgens een leerling dit uitvoeren. Eenvoudig valt nu uit te leggen dat de kracht door meer bolletjes wordt opgevangen, ofwel dat de kracht wordt verdeeld over een groter oppervlak. Demo 6 laten zien hoe je de druk kunt berekenen in een concrete situatie weegschaal, ruitjespapier, (een paar ski's) Vraag een vrijwilliger (m/v) om voor de klas te komen. Laat twee leerlingen het zooloppervlak bepalen van zijn schoenen ( door de omtrek te tekenen op ruitjespapier en daarna de hokjes tellen). Laat twee andere leerlingen het oppervlak bepalen van de ski's (of als u niet aan een paar ski's kunt komen, het oppervlak schatten met behulp van een foto.) Bepaal de massa van de leerling met de weegschaal, en bereken zijn gewicht. Laat de klas tenslotte de druk berekenen voor het geval de leerling (a) schoenen aan heeft; (b) op ski's staat. Laat ze als eenheid N/cm 2 gebruiken. Bespreek met de leerlingen hoe nauwkeurig de antwoorden zijn. 17

18 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK 2.2 Hoofdstuk Uitgangspunten In dit hoofdstuk gaan de leerlingen aan het werk met leerstof uit exameneenheid NASK1/K/5 Elektrische energie. Daarbij komen de volgende onderwerpen aan de orde: de stroomsterkte in serie- en parallelschakelingen de huisinstallatie het vermogen van elektrische apparaten vermogen en energieverbruik de beveiliging van stroomkringen In deel 1-2 hebben de leerlingen kennis gemaakt met een aantal alledaagse, praktische aspecten van elektriciteit. In dat kader zijn basisbegrippen geïntroduceerd zoals spanning, stroom, vermogen en energie(verbruik). Zie hoofdstuk 5 van deel 1-2 en het bijbehorende hoofdstuk van de docentenhandleiding. Dit hoofdstuk bouwt voort op wat de leerlingen in de tweede klas geleerd hebben. Op sommige onderwerpen, zoals de stroomsterkte in serie- en parallelschakelingen en het begrip elektrisch vermogen, wordt nu dieper ingegaan. Daarnaast wordt er praktische informatie gegeven over de huisinstallatie, het energieverbruik van elektrische apparaten en de beveiliging van stroomkringen. De leerlingen werken in dit hoofdstuk voor het eerst met de symbolen I, U, E, P en t en met de formules I t = I 1 + I 2 + I , P = U. I en E = P. t. De leerstof is duidelijk formeler en kwantitatiever dan in deel 1-2. Het begrip weerstand vormt een uitzondering; dat wordt nu alleen kwalitatief geïntroduceerd. Het symbool R en de formule R = U/I komen later aan de orde, in hoofdstuk 6 Schakelingen. Dat er dieper op de theorie wordt ingegaan, wil overigens niet zeggen dat de praktijk wordt losgelaten. De praktische toepasbaarheid staat nog steeds voorop. Symbolen en formules worden gebruikt binnen een duidelijk omschreven, concrete context: Planning In versie A van de voorbeeldplanning (2 lesuren per week) zijn voor dit hoofdstuk 7 lesuren uitgetrokken. We gaan er daarbij van uit dat u paragraaf 4 Elektriciteit en veiligheid overslaat. Dat is mogelijk doordat de leerstof over elektriciteit en veiligheid uitvoerig terugkomt in deel 4. Door er nu aan voorbij te gaan, houdt u genoeg tijd over voor de paragrafen 1 t/m 3 en de bijbehorende practica en opgaven. Overigens heeft het overslaan van paragraaf 4 ons inziens wel iets onbevredigends. Vanuit de hoofdcontext elektrische apparaten bekeken hoort de beveiliging er gewoon bij. Maar als er in het derde leerjaar maar twee lesuren per week beschikbaar zijn, is dit soort keuzes onvermijdelijk. In versie B van de voorbeeldplanning (3 lesuren per week) zijn voor dit hoofdstuk 11 lesuren uitgetrokken. Dat is genoeg om het hoofdstuk volledig door te werken, inclusief paragraaf 4 Elektriciteit en veiligheid en één van de thuisopdrachten en/of open onderzoeksopdrachten. Eventueel zou u ook de extra paragraaf over de elektromotor klassikaal kunnen behandelen. Practicum Bij de proeven 2 t/m 4 werken de leerlingen voor het eerst met een voedingskastje. Ze moeten de spanning daarbij zelf instellen. We raden aan om van te voren met de leerlingen te bespreken, hoe ze daarbij te werk moeten gaan. Het juist omgaan met het voedingskastje kan een punt van beoordeling zijn in een practicumtoets. Vergelijk eindterm 2.6 uit het examenprogramma: De kandidaat kan doelmatig en veilig omgaan met materialen, gereedschappen en apparatuur. PTA De drie thuisopdrachten in dit hoofdstuk lenen zich goed voor het maken van een verslag. U zou het maken van zo n verslag als praktische opdracht in het PTA kunnen opnemen. Vaardigheden In dit hoofdstuk is er speciaal aandacht voor twee practicumvaardigheden : vaardigheid 5 Werken met een stroommeter vaardigheid 6 Schakelingen bouwen Zie de verwijzingen bij de proeven in het werkboek. 18

19 2.2.2 Paragraaf 1 Elektrische stroom U zou de les kunnen beginnen met instapvragen zoals: Waarom zitten er twee draden in het snoer van een lamp? Hoeveel stroom loopt er door de draad heen: meer, minder of evenveel als door de draad terug? Dit soort vragen vormt een goed startpunt voor een leergesprek over elektrische stroom. Hierin kunt u de leerstof die in klas 2 behandeld is, weer even opfrissen. Twee aspecten vragen daarbij vooral de aandacht: 1) het begrip gesloten stroomkring; 2) het meten van de stroomsterkte. Demo 1 is leuk om te doen en kan ook dienen als alternatief voor proef 1 De stroomsterkte meten in het werkboek. Twee opmerkingen over de proeven 2 en 3: Het is aan te raden om voorafgaand aan het practicum uitleg te geven over het werken met een voedingskastje. Geef duidelijk aan welke aansluitbussen de leerlingen moeten gebruiken, en hoe ze de spanning moeten instellen. Bespreek ook hoe ze kunnen voorkomen dat er kortsluiting ontstaat. Bij proef 3 moeten de leerlingen op verschillende plaatsen in een parallelschakeling de stroomsterkte meten. We raden aan om van te voren uitvoerig te demonstreren hoe de stroommeter elke keer aangesloten moet worden. Als u voldoende tijd hebt, is het aan te raden om de Plusstof door de hele klas te laten doorwerken, inclusief de opgaven 12 t/m 14. Met demo 2 kunt u laten zien dat de theorie in deze Plus overeenstemt met de praktijk. Demo 1 (1) laten zien dat de stroomsterkte door een serieschakeling overal even groot is; (2) de leerlingen laten oefenen met het aansluiten en aflezen van een stroommeter 8 lampjes in fittingen, 8 stroommeters, demonstratiestroommeter, 18 lange snoeren, voeding (u kunt de benodigde extra lange snoeren zelf maken van goedkoop schakeldraad) Deel de stroommeters en de lampjes uit aan de leerlingen. Maak samen met hen een serieschakeling die door het hele lokaal heen loopt. Laat de schakeling beginnen en eindigen bij een voeding op uw demonstratietafel. Zet de demonstratie-stroommeter zo neer, dat hij in het hele lokaal goed af te lezen is. Voer nu achtereenvolgens de volgende proeven uit: Voer de spanning langzaam op. Wijs de leerlingen erop, dat alle lampjes even fel branden, ongeacht hun afstand tot het voedingskastje. (Het is trouwens niet nodig om de lampjes op de spanning te laten branden waarvoor ze bedoeld zijn. Acht lampjes van 6 V / 0,5 A branden bijvoorbeeld ook goed op een totale spanning van 30 V.) Bespreek hoe de stroommeter afgelezen moet worden. Dat gaat het beste als u een demonstratie-stroommeter hebt met hetzelfde meetbereik als de stroommeters van de leerlingen. Laat de leerlingen vervolgens verschillende stroomsterktes aflezen. Stel de spanning steeds zelf op een geschikte waarde in. Eventueel kunt u de leerlingen ook laten oefenen met het inschakelen en aflezen van verschillende meetbereiken. Laat de leerlingen tenslotte zelf de conclusie trekken, dat de stroomsterkte overal in de serieschakeling even groot is. Demo 2 toelichten van opgave 14 5 lampjes van 6V/1 A in fittingen, snoeren, demonstratiestroommeter, voeding Bouw de schakeling van opgave 14. Schakel de stroommeter in serie met lampje 1. Stel de spanning zo in, dat er een stroom van 0,6 A door lampje 1 loopt. Controleer zo het antwoord op opgave 12a. Meet vervolgens de totale stroomsterkte. Controleer op die manier het antwoord op opgave 14b. Meet tenslotte de stroomsterkte door lampje 5. Controleer zo het antwoord op opgave 14c Paragraaf 2 Elektriciteit in huis De invalshoek van deze paragraaf is heel praktisch: de onderdelen en opzet van de huisinstallatie en de twee risico s van elektriciteit: kortsluiting en overbelasting. Binnen die context wordt leerstof uit paragraaf 1 en 2 toegepast. Het gaat om de begrippen grote en kleine weerstand (bij kortsluiting), de stroomsterkte in een parallelschakeling en de formule I t = I 1 + I 2 + I (bij overbelasting). Hoe meer praktische voorbeelden u in uw lessen kunt laten zien, hoe beter. Laat in ieder geval stukken zien van een fasedraad, een nuldraad en een schakeldraad, en demonstreer hoe je de isolatie van de draden kunt halen met een striptang. U kunt ook betrekkelijk eenvoudig laten zien hoe een stopcontact en een lichtschakelaar aangesloten moeten worden. In NEN 1010 (de Nederlandse Norm voor de elektrotechniek) worden twee bij elkaar behorende connectoren aangeduid als 'stopcontact'. Een stopcontact bestaat dus uit twee delen: een contactstop ( steker ) en een contactdoos. In het algemeen spraakgebruik is een stopcontact echter een (wand)contactdoos, vooral voor netspanning. Wij sluiten ons in Nova aan bij het algemene spraakgebruik, omdat dit voor leerlingen het meest natuurlijk is. 19

20 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK Paragraaf 3 Vermogen en energie Deze paragraaf draait om de begrippen energie en vermogen en de bijbehorende formules P = U I en E = P t. Een goed startpunt is het begrip (elektrisch) vermogen. U kunt bijvoorbeeld de verpakkingen laten zien van twee (vergelijkbare) lampen met een verschillend vermogen, en vragen welke van beide het meeste licht geeft. Ook kunt u de leerlingen voorbeelden laten geven van apparaten met een klein of juist een groot vermogen. De formule P = U I is voor de leerlingen vaak moeilijk te begrijpen. Een theoretische afleiding roept ons inziens meer problemen op dan ze oplost. We hebben er daarom voor gekozen om deze formule via een experiment aannemelijk te maken, zonder op de theoretische achtergronden in te gaan. In dat experiment vergelijken de leerlingen een situatie waarin één lampje brandt, met een situatie waarin twee lampjes branden. Ze zien dat in die tweede situatie of de spanning (bij een serieschakeling) of de stroomsterkte (bij een parallelschakeling) verdubbelt: in overeenstemming met P = U I. U kunt uw leerlingen dit experiment zelf laten uitvoeren, aan de hand van proef 4 Het vermogen in het werkboek. Het voordeel daarvan is dat ze alles van dichtbij hands-on zien. U kunt ook gebruik maken van demo 3, dat dezelfde opbouw heeft als proef 4. Het voordeel van de demo is dat u bij elke stap in het experiment uitleg kunt geven. Zo kunt u voortdurend terugkoppelen van het experiment (wat zie je?) naar de formule (en klopt dat met P = U I?). Rekenen met E = P t leer je door veel te oefenen. U zou de leerlingen kunnen vragen om zelf opgaven te maken à la het voorbeeld op blz. 39. Stel als voorwaarde dat de vermogens van de apparaten in hun opgaven moeten kloppen. Vertel ze dat die vermogens thuis kunnen opzoeken door op de typeplaatjes van de apparaten te kijken. Een volgende les kunt u ze elkaars opgaven laten maken en nakijken. Demo 3 experimentele controle van de formule P = U I lampje 1 (12 V / 10 W), lampje 2 (12 V / 3 W), demonstratie-spanningsmeter, demonstratie-stroommeter,snoeren, voeding Voer achtereenvolgens de volgende proeven uit: Zie figuur 4 (links). Sluit de beide lampjes parallel aan op de voeding. Stel de spanning in op 12 V. Lampje 1 brandt dan feller dan lampje 2, terwijl de lampjes toch op dezelfde spanning aangesloten zijn. Meet de stroomsterkte door lampje 4 en daarna de stroomsterkte door lampje 2. Laat de leerlingen zelf beredeneren, dat de uitkomst in overeenstemming is met P = U I. Figuur 4 vermogen, stroomsterkte en spanning Zie figuur 4 (rechts). Sluit de beide lampjes in serie aan op de voeding. Stel de spanning zo in, dat lampje 2 brandt op een spanning van 12 V. Lampje 1 brandt dan minder fel dan lampje 2, terwijl de stroomsterkte door beide lampjes toch even groot is. Meet vervolgens de spanning over lampje 1 en daarna de spanning over lampje 2. Laat de leerlingen zelf beredeneren, dat de uitkomst in overeenstemming is met P = U I. Demo 4 aantonen dat het totaal aangesloten vermogen gelijk is aan de som van de vermogens van de afzonderlijke apparaten bord waarop vijf lampen met verschillende vermogens (bijvoorbeeld 15 W, 25 W, 40 W, 60 W en 100 W) parallel zijn geschakeld, demonstratie-stroommeter, degelijke (goed geïsoleerde) snoeren. Maak de schakeling die in figuur 5 getekend is. Figuur 5 het totale vermogen en de totale stroomsterkte 20

21 Voer daarna de volgende proeven uit: Draai alle lampen los. Schakel de spanning in. Laat de lampen één voor één branden door ze om de beurt vast en daarna weer los te draaien. Lees de stroomsterkte door de vastgedraaide lamp af op de stroommeter. Laat een leerling telkens het vermogen van de vastgedraaide lamp berekenen. Vergelijk de uitkomst met de waarde die op de lamp vermeld staat. Draai de lampen nu één voor één vast. Op de stroommeter is dan te zien dat de stroomsterkte steeds groter wordt. Lees de totale stroomsterkte af, wanneer alle lampen branden. Bereken met behulp van dit meetresultaat het totaal aangesloten vermogen. Controleer de uitkomst door de vermogens van de afzonderlijke lampen bij elkaar op te tellen. N.B. Vergeet bij deze demo niet dat u met 230 V werkt! Schakel de spanning na afloop van de proef meteen uit Paragraaf 4 Elektriciteit en veiligheid De leerlingen kunnen deze paragraaf grotendeels zelfstandig doorwerken. Alleen het verschijnsel randaarde zal waarschijnlijk wel enige uitleg van uw kant vragen. Bij die uitleg kunt u gebruik maken van een geaard apparaat. Laat zien hoe de buitenkant van het apparaat geaard is, en hoe de groen-gele aarddraad via de buitenkant van de stekker contact maakt met de randaarde van het stopcontact. U kunt dit ook door een leerling laten demonstreren. Als u dat nog niet eerder gedaan hebt, kunt u de leerlingen nu laten zien hoe de elektrische installaties in uw lokaal beveiligd zijn. Vraag ze het aantal groepen te tellen, laat een leerling testen of de aardlekschakelaar goed werkt, wijs de aardrail aan, enzovoort. 21

22 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK 2.3 Hoofdstuk Uitgangspunten In dit hoofdstuk gaan de leerlingen aan het werk met leerstof uit exameneenheid NASK1/K/6 Verbranden en verwarmen. Centraal staat het opwekken van elektrische energie met behulp van verschillende energiebronnen: fossiele brandstoffen windenergie zonne-energie waterkracht De voor- en nadelen van de verschillende energiebronnen worden met elkaar vergeleken, met speciale aandacht voor de gevolgen voor het milieu (aansluitend bij eindterm 5 in de uitwerking van exameneenheid NASK1/K/6: De kandidaat kan de milieu en gezondheidseffecten noemen die kunnen optreden als gevolg van energiegebruik ). Met het onderwerp energie kunt u niet vanaf het nulpunt beginnen. Dat komt doordat het begrip energie voortdurend wordt gebruikt in het dagelijks leven. De leerlingen hebben daardoor al een beeld ontwikkeld van het begrip energie voordat ze aan dit hoofdstuk beginnen. Het lastige is dat dit alledaagse energie-begrip verschilt van het natuurkundige begrip energie. In het alledaagse spraakgebruik is het bijvoorbeeld heel gewoon om te zeggen dat energie wordt verbruikt of dat energie opraakt. Deze alledaagse opvatting botst met de wet van behoud van energie die een centrale plaats inneemt in het natuurkundige energiebegrip. Je kunt echter niet van leerlingen verwachten dat ze hun alledaagse energie-begrip in één keer overboord zetten. Daarom proberen we in dit hoofdstuk het alledaagse energiebegrip stap-voor-stap bij te buigen richting het natuurkundige energiebegrip. Wij sluiten bijvoorbeeld bewust aan bij het alledaagse energiebegrip, door het te hebben over het verbruiken van chemische energie en het verbruiken van elektrische energie. Met de bijvoeglijke naamwoorden chemische en elektrische geven we tegelijk aan dat er alleen een bepaald soort energie verbruikt wordt. We hebben het nooit over het verbruiken van energie zonder meer. De energie-stroomdiagrammen maken tegelijkertijd zichtbaar dat er altijd evenveel energie terugkomt als er verdwijnt (al is niet alle energie die je terugkrijgt, even nuttig). We bespreken in dit hoofdstuk ook hoe hoeveelheden energie bepaald kunnen worden: door metingen te doen en berekeningen te maken. In dat kader worden twee formules geïntroduceerd: E el = U I t (voor elektrische energie) en E z = m g h (voor zwaarte-energie). Ook dit is een stap richting het natuurkundige energiebegrip. Vaardigheden Naar aanleiding van paragraaf 1 en 2 zou u aandacht kunnen besteden aan vaardigheid 10 Werken met voorvoegsels. Het gebruik van voorvoegsels komt juist bij de joule veel voor, omdat deze eenheid voor veel praktische doeleinden te klein is. U kunt laten zien hoe de eenheid op maat gemaakt wordt met voorvoegsels: van kilo (in voedingswaardedeclaraties) tot peta (in statistieken over het energieverbruik van een heel land). Planning In versie A van de voorbeeldplanning (2 lesuren per week) zijn voor dit hoofdstuk 8 lesuren uitgetrokken. In die tijd kunt u de leerlingen de paragrafen 1 t/m 4 laten doorwerken, inclusief één of twee van de proeven. Wij raden aan om in elk geval proef 3 Het rendement van een waxinelichtje te laten doen. In versie B van de voorbeeldplanning (3 lesuren per week) zijn voor dit hoofdstuk 15 lesuren uitgetrokken. Daarvan zijn er 10 of 11 nodig om het hoofdstuk volledig door te werken, inclusief één van de thuisopdrachten en/of open onderzoeksopdrachten. Eventueel kunt u ook de extra paragraaf over energie in voedsel klassikaal behandelen. De overige 4 of 5 lessen kunt u gebruiken om de leerlingen een werkstuk te laten maken over energiebronnen. PTA Het ligt voor de hand om de leerlingen bij dit hoofdstuk een werkstuk te laten maken over een energiebron waarmee elektrische energie wordt opgewekt. Vergelijk eindterm 2.6 uit het examenprogramma: De kandidaat kan de manieren van opwekking van elektrische energie en de gevolgen ervan beschrijven. In versie B van de voorbeeldplanning is daar dan ook tijd voor uitgetrokken. U kunt het maken van zo n werkstuk als praktische opdracht opnemen in het PTA. Bij een werkstuk hoeft u niet per se te denken aan een verhandeling op papier. U zou de leerlingen ook een presentatie kunnen laten houden, aan de hand van zelf-gemaakte PP-dia s. Geschikte opdrachten vindt u op blz. 105 van het werkboek. 22

23 2.3.2 Paragraaf 1 Energie uit brandstoffen In elke paragraaf van dit hoofdstuk staat een energieomzetter centraal die elektrische energie produceert. Met energie-stroomdiagrammen wordt gevisualiseerd welk soort energie de energieomzetter opneemt en welke soorten energie hij afstaat Daarbij wordt de wet van behoud van energie stilzwijgend voorondersteld: het stroomdiagram laat elke keer zien dat de hoeveelheid energie die er in gaat, gelijk is aan de hoeveelheid energie die er uitkomt. In paragraaf 1 wordt de energie-omzetting in een conventionele gasgestookte elektriciteitscentrale behandeld. Eerst komt aan de orde hoe zo n centrale werkt: van het verbranden van het aardgas tot het leveren van de opgewekte elektriciteit. Daarna wordt ingegaan op het bijbehorende energiestroom-diagram (afbeelding 3 in het handboek). Energie is een abstract begrip dat gevuld moet worden met behulp van concrete voorbeelden. Om dat te doen, kunt u een leergesprek houden. U zou de leerlingen bijvoorbeeld kunnen vragen wat er verandert als een gasgestookte centrale meer elektriciteit moet leveren. Mogelijke vervolgvragen zijn dan: Verandert het energie-stroomdiagram van de centrale als de elektriciteitsproductie toeneemt? Waaraan merk je in de praktijk dat de centrale meer chemische energie opneemt? Waaraan merk je in de praktijk dat de centrale meer afvalwarmte produceert? Vraag de leerlingen om tastbare, meetbare zaken te noemen. Zo leren ze om abstracte begrippen als chemische energie en afvalwarmte te koppelen aan de concrete werkelijkheid: kubieke meters aardgas die worden verbrand en kubieke meters warm water in een rivier die worden geloosd, een grotere temperatuurstijging van het rivierwater, enzovoort. In deze paragraaf wordt de joule geïntroduceerd als eenheid van energie. De leerlingen hebben eerder gewerkt met de kwh als eenheid van elektrische energie (in hoofdstuk 5 van deel 1-2 en in hoofdstuk 2 van dit boek). Als u expliciet aandacht wil geven aan de relatie tussen joule en kwh, kunt u gebruik maken van de Plus-stof bij deze paragraaf. Proef 1 Het energieverbruik meten sluit hier naadloos bij aan Paragraaf 2 Windenergie Deze paragraaf gaat over de energie-omzetting in een moderne windmolen (een windturbine waarmee elektrische energie wordt opgewekt). Eerst komt aan de orde hoe zo n windmolen werkt: van het draaien van de turbinebladen tot het leveren van de opgewekte elektriciteit. Daarna wordt ingegaan op het geleverde elektrische vermogen en hoe dit afhangt van de windsnelheid. Tenslotte worden de voor- en nadelen van verschillende energiebronnen besproken, met fossiele brandstoffen en de wind als voorbeelden. Het begrip bewegingsenergie wordt in deze paragraaf geïntroduceerd, zonder de bijbehorende formule. Wel wordt uitgelegd dat de hoeveelheid bewegingsenergie afhangt van de snelheid en de massa. U kunt de leerlingen vragen om zelf voorbeelden te verzinnen waaruit dit blijkt (naast de voorbeelden die in het handboek worden gegeven). De leerstof over het vergelijken van energiebronnen is een prima startpunt voor een project over energiebronnen. Een voor de hand liggende uitwerking is het vergelijken van verschillende manieren om elektrische energie op te wekken. Daarbij kunnen aspecten aan de orde komen als: de kosten en de levensduur van de vereiste installaties; de beschikbaarheid (dag en nacht of alleen als er zon of wind is); het opgenomen vermogen en het nuttig vermogen; het rendement; de kosten per kwh; de milieu-effecten van het bouwen van de installaties; de milieu-effecten van het in werking zijn van de installaties; de afhankelijkheid van politieke ontwikkelingen; enzovoort. Zie ook de informatieopdrachten op blz. 105 van het werkboek Paragraaf 3 Zonne-energie In deze paragraaf komen drie energieomzetters aan de orde die gebruik maken van zonne-energie: de plant (die stralingsenergie omzet in chemische energie), de zonnecollector (die stralingsenergie omzet in warmte) en het zonnepaneel (dat stralingsenergie omzet in elektrische energie). Het energie-stroomdiagram van een zonnepaneel (afbeelding 11 in het handboek) laat zien dat een zonnepaneel niet erg efficiënt is: de opgenomen stralingsenergie wordt maar voor een klein deel omgezet in elektrische energie. Hierbij aansluitend wordt het begrip rendement geïntroduceerd, met de bijbehorende formules. 23

24 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK Zonnecollectoren (die warmte produceren) en zonnepanelen (die elektrische energie produceren) worden vaak met elkaar verward. De visuele overeenkomst zet mensen op het verkeerde been: in beide gevallen gaat het om donker gekleurde, vlakke platen die vaak op daken worden aangebracht. Technisch gaat het echter om totaal verschillende systemen. Het is goed om hier in uw lessen bij stil te staan, ook omdat de namen zonnecollector en zonnepaneel niet duidelijk maken om wat voor apparaat het gaat. Hoe een zonnepaneel werkt, hoort niet bij de vmbo-stof en is waarschijnlijk ook te moeilijk voor de meeste leerlingen. Daarom is het des te belangrijker om te laten zien wat een zonnepaneel doet. U kunt dat duidelijk maken met behulp van demo 1. Dit is meteen ook een goede voorbereiding op proef 2 De spanning van een zonnepaneel. Demo 1 demonstreren van de werking van een zonnepaneel zonnepaneel, stroommeter, spanningsmeter, snoeren, gloeilampje of led, elektromotortje, (regelbare) lamp om het zonnepaneel te verlichten. Sluit het lampje op het zonnepaneel aan. Sluit ook een spanningsmeter en stroommeter aan. Voer daarna de volgende proeven uit: Laat zoveel licht op het zonnepaneel vallen, dat het gloeilampje gaat branden. Bespreek met de leerlingen, welke energieomzettingen hierbij een rol spelen. Lees de stroommeter en de spanningsmeter af. Bereken het elektrisch vermogen van het zonnepaneel. Varieer de sterkte van het licht dat op het zonnepaneel valt. Bepaal opnieuw het elektrisch vermogen. Bespreek met de leerlingen, waardoor het verschil veroorzaakt wordt. Vervang het gloeilampje door het elektromotortje. Laat zien, dat het zonnepaneel het motortje kan laten draaien. Bespreek met de leerlingen, welke energieomzettingen hierbij een rol spelen. Demo 2 kunt u gebruiken als inleiding op een leergesprek over de waterkrachtscentrale en zwaarte-energie. U kunt deze demo ondersteunen met een video of simulatie van een waterkrachtcentrale. Op internet zijn hiervan mooie voorbeelden te vinden. Na de demo en de bijbehorende uitleg kunt u de vraag stellen: Waar hangt het van af hoeveel elektrische energie een waterkrachtcentrale per jaar kan leveren? Vraag de leerlingen om tastbare, meetbare zaken te noemen. Zo leren ze om abstracte begrippen als chemische energie en afvalwarmte te koppelen aan de concrete werkelijkheid Om deze vraag te beantwoorden, zijn twee gegevens nodig: (1) de hoeveelheid water die jaarlijks het meer instroomt: die bepaalt de massa m; (2) het hoogteverschil tussen het wateroppervlak en de onderkant van de stuwdam: die bepaalt de hoogte h. Het eerste gegeven is voor de leerlingen niet evident (ze zullen eerder naar de totale hoeveelheid water in het meer kijken) en moet goed met ze doorgesproken worden. Demo 2 de werking van een waterkrachtcentrale demonstreren een permanente proefopstelling die is opgebouwd uit: een model van een Pelton waterturbine (te bestellen via internet), stuk tuinslang, kunststof snaartje, dynamo, paar klemmen, enkele schroeven, snoertjes, gloeilampje (6 V / 0,1 A) in fitting Stel de permanente proefopstelling die in figuur 6 getekend is, goed zichtbaar in het lokaal op. Sluit de turbine met het stuk tuinslang aan op een kraan. Laat zien dat het lampje energie onttrekt aan het stromende water: als het lampje ingeschakeld wordt, begint de turbine langzamer te draaien. Figuur 6 een model van een waterkrachtcentrale Paragraaf 4 Waterkracht Deze paragraaf gaat over de energieomzetting in een waterkrachtcentrale. Eerst komt aan de orde hoe zo n centrale werkt: van het inlaten van water uit een stuwmeer tot het leveren van de opgewekte elektriciteit. Daarna wordt uitgelegd hoe je de hoeveelheid verbruikte zwaarteenergie kunt berekenen met de formule E z = m g h. Tenslotte wordt uitgelegd hoe je het rendement van een energie-omzetting stap-voor-stap kunt bepalen. 24

25 2.4 Hoofdstuk Uitgangspunten In dit hoofdstuk gaan de leerlingen aan het werk met leerstof uit exameneenheid NASK1/K/12 Het weer. Daarbij komen de volgende onderwerpen orde: het meten van de luchtdruk het meten van de temperatuur het ontstaan van wolken en neerslag het ontstaan van onweer In de opgaven bij dit hoofdstuk wordt niet alleen ingegaan op de natuurkundige kant van het weer. Er komen ook allerlei maatschappelijke aspecten van weersverschijnselen aan de orde: van de gevaren van een lage gevoelstemperatuur tot het voorkomen van onweersschade. De leerstof in dit hoofdstuk is voor een deel al eerder aan de orde geweest, met name in hoofdstuk 3. Ongeveer de helft van de leerstof is nieuw. Over het algemeen zijn de onderwerpen concreet, en goed door leerlingen te begrijpen. Enkele onderwerpen (drukeenheden; absolute temperatuur; het dauwpunt; statische elektriciteit) zijn wat moeilijker en vragen enige uitleg. Vaardigheden In dit hoofdstuk is er speciaal aandacht voor vaardigheid 2 Een werkplan maken en uitwerken. Naar deze vaardigheid wordt verwezen in proef 1 Het smeltpunt van ijs verlagen. De leerlingen maken bij deze proef eerst een werkplan, op basis van de instructies in paragraaf 2. Nadat u het werkplan hebt goedgekeurd (en desgewenst hebt becijferd), voeren de leerlingen het experiment uit. Planning In versie A van de voorbeeldplanning (2 lesuren per week) zijn voor dit hoofdstuk 8 lesuren uitgetrokken. In die tijd kunt u de leerlingen de paragrafen 1 t/m 4 laten doorwerken, inclusief de meeste proeven. Eventueel zou u proef 2 Een bimetaal verhitten kunnen overslaan of vervangen door een demonstratieproef. In versie B van de voorbeeldplanning (3 lesuren per week) zijn voor dit hoofdstuk 11 lesuren uitgetrokken. Dat is genoeg om het hoofdstuk volledig door te werken, inclusief de Plus-onderdelen en de extra basisstof in paragraaf 5 Het broeikaseffect. Naast de gewone proeven kunt u de leerlingen ook één van de thuisopdrachten of open onderzoeksopdrachten laten doen. PTA Exameneenheid NASK1/K/12 wordt volgens de geldende regelgeving alleen in het schoolexamen getoetst. Deze leerstof komt niet terug op het centraal examen. U kunt deze leerstof dus afsluitend toetsen, nadat hoofdstuk 4 is behandeld. Uiteraard moet de afsluitende toets opgenomen worden in het PTA voor het derde leerjaar. Proef 1 Het smeltpunt van ijs verlagen is een geschikte opdracht voor een practicumtoets. U kunt het werkplan (dat de leerlingen vooraf maken) en het verslag (dat ze achteraf inleveren) beoordelen om tot een cijfer te komen Paragraaf 1 Luchtdruk Als inleiding op het hoofdstuk kunt u de leerlingen op internet gegevens laten verzamelen over het weer. U kunt ze om te beginnen eens laten kijken op de site van het KNMI. Op deze site kunnen actuele gegevens van allerlei weerstations, inclusief luchtdrukstanden, geraadpleegd worden. Ook kun je er recente satellietbeelden en weerkaartjes bekijken. Daarna kunt u de leerlingen op jacht laten gaan naar concrete meetgegevens over het weer. Een opdracht zou kunnen zijn: Verzamel zoveel mogelijk meetgegevens over het weer om bij ons in de buurt. Noteer de grootheid, de meetwaarde, de eenheid, de plaats waar de meting werd uitgevoerd en de bron (het internetadres en de organisatie die de site beheert.) U kunt de begrippen onderdruk en overdruk introduceren met de demo's 1 en 2 (of 3). Aansluitend kunt u met de leerlingen bespreken in welke beroepen regelmatig met een manometer gewerkt wordt. Zie hierover ook de Plus bij paragraaf 1. Demo 1 De aardgas-overdruk meten met een open manometer open manometer (hoogte meer dan 40 cm), water met kleurstof, rubber slang Sluit de open manometer door middel van de slang aan op de aardgasleiding. Draai de gaskraan voorzichtig open. U meet nu een (over)druk van ongeveer 30 cm water. 25

26 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK Demo 2 het meten van de overdruk in de longen plank, tuinslang, enkele klemmen Maak de open manometer die in figuur 7 getekend is. Laat enkele leerlingen hun longdruk bepalen met de manometer. Let er daarbij op dat ze niet te hard blazen. Voor een betrouwbare meting is het nodig dat de proefpersoon het water op het hoogste punt één seconde 'vasthoudt'. Figuur 7 een open manometer (versie 1) Paragraaf 2 Temperatuur U kunt in een les over deze paragraaf verschillende soorten thermometers bij langs gaan. We noemen een aantal mogelijkheden, en geven aan welke demo's u in uw uitleg kunt gebruiken. Uiteraard gaat het te ver om alle demo's uit te voeren. U kunt zelf een keus maken, naar gelang uw eigen voorkeur en de beschikbare apparatuur op uw school. Om te beginnen kunt u kort ingaan op het ijken van een vloeistofthermometer. U kunt hierbij gebruik maken van demo 4, als de leerlingen deze proef nog niet eerder gezien hebben. Vervolgens kunt u de werking van een bimetaalthermometer bespreken. Met demo 5 of demo 6 kunt u het uitzetten van vaste stoffen introduceren. Met demo 7 kunt u laten zien dat het ene metaal sterker uitzet dan het andere. Demo 3 het meten van de overdruk in de longen gaswasfles met water, twee slangen Maak de open manometer die in figuur 8 getekend is. Zie verder de instructie bij demo 2. Figuur 8 een open manometer (versie 2) U kunt daarna aan de hand van demo 8 of demo 9 een toepassing bespreken: de bimetaalthermostaat. Het is misschien een probleem om een geschikt bimetaal voor deze proeven te vinden. Wij hebben goede ervaringen opgedaan met een bimetaal dat uit een aquariumthermostaat afkomstig is. Zo'n bimetaal is voorzien van een magneetje dat ervoor zorgt dat het in- en uitschakelen snel en abrupt plaatsvindt (zonder vonkvorming tussen de contactpunten). Demo 4 het ijken van een vloeistofthermometer demonstreren thermometer zonder schaalverdeling, bekerglas, ijsblokjes, brander, driepoot, gaasje, potlood of schrijfstift, gewone thermometer Bepaal op de bekende manier het nulpunt en het honderdpunt van de thermometer. Laat twee leerlingen daarna de rest van de schaalverdeling aanbrengen. Laat ze tenslotte de aanwijzing van deze zelf geijkte thermometer vergelijken met die van de gewone thermometer. Demo 5 laten zien dat vaste stoffen bij verwarming uitzetten bol en ring van 's-gravensande, brander De uitvoering van deze proef spreekt voor zich. 26

27 Demo 6 laten zien dat er bij het krimpen van een vaste stof zeer grote krachten kunnen optreden toestel van Tyndall De uitvoering van deze proef spreekt voor zich. Demo 7 laten zien dat het ene metaal sterker uitzet dan het andere toestel van Musschenbroek, brander, statiefmateriaal De proefbeschrijving gaat uit van het model met drie verschillende metalen staafjes (aluminium, ijzer en messing) aan drie verschillende wijzers. Bevestig het toestel aan het statief. Door middel van een spleetopzet op de brander kunnen de staafjes gelijktijdig verwarmd worden. De verschillen in uitzetting zijn daardoor direct afleesbaar. Demo 8 laten zien hoe een bimetaalthermostaat werkt bimetaal waar een constantaandraad omheen gewikkeld is, isolatiemateriaal tussen de constantaandraad en het bimetaal, spijker, snoeren, lampje in fitting, voeding, plankje, enkele klemmetjes en schroefjes Bouw de proefopstelling van figuur 9. Bepaal proefondervindelijk op welke spanning u de voeding moet instellen, zodat het bimetaal de stroom steeds met korte tussenpozen in- en uitschakelt. Het lampje geeft daarbij duidelijk aan of de stroom al dan niet ingeschakeld is. Demo 9 dit is een alternatief voor demo 8 bimetaal, statiefmateriaal, lamp (12 V, 15 W) in fitting, plankje, spijker, snoeren, voeding Bouw de proefopstelling die in figuur 10 getekend is. Laat het bimetaal verwarmen door de lamp. Het bimetaal zal de stroom dan met regelmatige tussenpozen in- en uitschakelen. De lamp geeft duidelijk aan, of de stroom al dan niet ingeschakeld is. Figuur 10 een bimetaalthermostaat (versie 2) Demo 10 het demonstreren van een gasthermometer erlenmeyer, doorboorde rubberen kurk, holle glazen buis Bouw de gasthermometer die in figuur 11 is getekend. Door de erlenmeyer met uw handen te verwarmen, kunt u de werking van de gasthermometer demonstreren. Figuur 11 een gasthermometer Figuur 9 een bimetaalthermostaat (versie 1) 27

28 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK Paragraaf 3 Wolken en neerslag U kunt het begrip dauwpunt introduceren aan de hand van demo 11. Deze proef maakt duidelijk dat de waterdamp in de lucht begint te condenseren, als de temperatuur ver genoeg daalt. Het woord dauwpunt suggereert dat het dauwpunt een vast punt op de temperatuurschaal is, net als het smeltpunt en het kookpunt. De afhankelijkheid van het dauwpunt van de hoeveelheid waterdamp in de lucht (relatieve vochtigheid) tot de (omgevings)temperatuur moet daarom goed uitgelegd worden. Dat de temperatuur van een opstijgende bel warme lucht daalt, kunt u het beste presenteren als een ervaringsfeit. Het gaat ons inziens te ver om een theoretische verklaring te geven. Op internet zijn prachtige plaatjes van wolken te vinden. U kunt de leerlingen foto s van een aantal wolkentypen laten verzamelen (bijvoorbeeld met de optie 'Afbeeldingen zoeken' van Google). Als ze geleerd hebben om met Power- Point te werken, kunt u ze vervolgens een diapresentatie laten maken met de verzamelde foto s. Demo 11 laten zien dat de waterdamp in lucht condenseert als de temperatuur daalt onder een bepaalde waarde 2 glazen, ijskoud water, water op kamertemperatuur Zet de twee glazen neer. Vul het ene glas met water van 20 C dat al een tijdje in het lokaal gestaan heeft. Vul het andere glas met ijskoud water. De leerlingen mogen geen enkel verschil zien tussen het water dat u in beide glazen giet. Vraag de leerlingen vervolgens om hun waarnemingen te beschrijven, en om voor die waarnemingen een verklaring te bedenken. De relatie tussen temperatuur en condenseren zal dan ongetwijfeld gelegd worden Paragraaf 4 Onweer Met de demo s 12 t/m 14 kunt u het opladen en ontladen van voorwerpen laten zien, als opstapje naar de verschijnselen onweer, bliksem en donder. De proeven lukken het beste, wanneer de luchtvochtigheid laag is. U kunt de luchtvochtigheid verminderen met behulp van een föhn die u op de proefopstelling richt. De föhn kan eenvoudig vastgezet worden met behulp van statiefmateriaal. De leerlingen kunnen de leerstof en de opgaven verder zelfstandig doorwerken. U zou naar aanleiding van de opgaven 40 t/m 42 (en vraag 16 van 'Test jezelf') nog wel kunnen ingaan op de risico s van onweer, en de manieren om je daartegen te beschermen. Demo 12 laten zien dat er vonken kunnen overspringen tussen geladen voorwerpen elektriseermachine (Wimshurst) Laat de elektriseermachine werken. Zet de bollen op zo n afstand van elkaar dat er flinke vonken overspringen. U kunt met de vonken gaatjes branden in een stukje papier. Demo 13 laten zien dat voorwerpen met dezelfde lading elkaar afstoten bandgenerator (Van der Graaff), rubber matje Vraag een leerling om op het rubber matje te gaan staan. Laat de generator werken, terwijl de leerling met beide handen de generator aanraakt. Na enige tijd zullen zijn of haar haren overeind gaan staan. Deze proef lukt het beste met iemand die halflang, dun en droog haar heeft. Demo 14 laten zien dat bij een ontlading lichtverschijnselen kunnen optreden. bandgenerator (Van der Graaff), tl-buis Verduister het lokaal gedeeltelijk. Laat de generator werken. Raak de generator aan met de tl-buis. In een halfdonker lokaal is duidelijk te zien, dat de tl-buis dan oplicht. 28

29 2.5 Hoofdstuk Uitgangspunten In dit hoofdstuk gaan de leerlingen aan het werk met leerstof uit exameneenheid NASK1/K/7 Licht en beeld. Daarbij komen de volgende onderwerpen aan de orde: licht en schaduw de vlakke spiegel kleuren licht, infrarood en ultraviolet positieve en negatieve lenzen beeldvorming bij een positieve lens bijziendheid en verziendheid In de eerste twee paragrafen komen de leerlingen weinig nieuws tegen. Deze leerstof is in deel 1-2 ook al aan de orde geweest, al zijn de opgaven nu (gemiddeld) wat moeilijker. De leerstof in de paragrafen 3 en 4 is helemaal nieuw. Het ligt daarom voor de hand om aan paragrafen 3 en 4 de meeste aandacht te besteden. Planning In versie A van de voorbeeldplanning (2 lesuren per week) zijn voor dit hoofdstuk 8 lesuren uitgetrokken. In die tijd kunt u de leerlingen de paragrafen 1 t/m 4 laten doorwerken, inclusief de proeven 1 t/m 6. We gaan er daarbij van uit dat het onderwerp licht ook al in het tweede leerjaar aan de orde is geweest (in hoofdstuk 6 van deel 1-2). In versie B van de voorbeeldplanning (3 lesuren per week) zijn voor dit hoofdstuk 11 lesuren uitgetrokken. Dat is genoeg om het hoofdstuk volledig door te werken, inclusief de Plus-onderdelen en één van de thuisopdrachten of de open onderzoeksopdrachten. Eventueel zou u ook paragraaf 5 Fotograferen klassikaal kunnen behandelen. PTA Exameneenheid NASK1/K/7 wordt volgens de geldende regelgeving alleen in het schoolexamen getoetst. Deze leerstof komt niet terug op het centraal examen. U kunt deze leerstof dus afsluitend toetsen, nadat hoofdstuk 5 is behandeld. Uiteraard moet de afsluitende toets opgenomen worden in het PTA voor het derde leerjaar Paragraaf 1 Licht, schaduw en spiegels Diffuse terugkaatsing is voor veel leerlingen een lastig begrip. U kunt demo 1 en/of demo 2 gebruiken om uw uitleg te ondersteunen. Aansluitend kunt u nog eens op een rij zetten wat er met een invallende lichtbundel kan gebeuren: spiegelend of diffuus teruggekaatst worden, geabsorbeerd worden, doorgelaten worden. In de verlichtingstechniek worden drie soorten verlichting onderscheiden: direct licht (voorbeeld: bureaulamp), indirect licht (voorbeeld; spot die tegen het plafond schijnt) en diffuus licht (voorbeeld: schemerlamp met kap). U kunt een leergesprek houden over de voor- en nadelen van elk soort verlichting. Zo krijgen abstracte begrippen als indirecte lichtbron en diffuse terugkaatsing meer praktische inhoud. Het kan sommige leerlingen erg verbazen dat een lichtbundel helemaal onzichtbaar voor je neus langs kan gaan. Demo 3 laat dit mooi zien. Wijs erop dat deze demo je ten onrechte het gevoel geeft dat het de lichtbundel is die je ziet. In werkelijkheid zie je kleine stof- of rookdeeltjes die het licht naar je ogen weerkaatsen. U zou daarbij aanknopend nog kunnen ingaan op de verstrooiing van licht in de atmosfeer. Een geschikte startvraag is: Hoe komt het dat je op aarde een blauwe lucht hebt, terwijl de hemel op de maan altijd zwart is, ook al schijnt de zon fel? Om demo 2 uit te voeren, hebt u een overheadprojector nodig. We gaan ervan uit dat er op de meeste scholen nog wel een te vinden is. U zou kunnen overwegen om een exemplaar achter de hand te houden voor demonstratieproeven, zoals de demo s 2, 4, 5 en 9 in dit hoofdstuk. Demo 1 het verschil demonstreren tussen direct licht, diffuus teruggekaatst licht en spiegelend teruggekaatst licht bureaulamp met halogeenlampje, vel wit papier, spiegel Doe de gewone verlichting uit. Richt de lichtbundel van de bureaulamp op een witte muur. Laat zien dat er bij dit directe licht schaduwen ontstaan met (vrij) scherpe randen. Vraag de leerlingen waar dat aan ligt. Richt de lichtbundel van de bureaulamp vervolgens de andere kant op. Gebruik een vel wit papier om het licht (diffuus) te weerkaatsen naar de muur. De muur wordt dan duidelijk verlicht: het vel papier is een indirecte lichtbron geworden. 29

30 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK Laat zien dat de schaduwen op de muur bij dit indirecte licht veel vager zijn. Probeer de leerlingen zelf het te laten verwoorden hoe dat komt. Vervang het vel wit papier door een spiegel. Meteen is te zien dat het licht nu wel gericht wordt teruggekaatst. Ook zijn de schaduwen op de muur weer scherp. Vraag de leerlingen om het verschil te beschrijven en te verklaren. Introduceer tot slot de begrippen spiegelende en diffuse terugkaatsing. Demo 2 laten zien hoe licht doorgelaten, spiegelend weerkaatst, diffuus weerkaatst en geabsorbeerd wordt overheadprojector, houtspaander, glasplaat, spiegel, vel wit papier, vel zwart papier, bak water Draai de kop met de projectielens omhoog tot u hem kunt verwijderen. Zet de projector aan. Op het plafond is nu een vierkante lichtvlek te zien. Laat de leerlingen zien hoe de lichtbundel uit de projector eruit ziet, door er wat rook in te blazen. Houd de glasplaat in de bundel. Vraag de leerlingen wat er nu verandert. Houd de spiegel in de bundel. Weerkaats het licht daarmee het lokaal in. Laat zien dat de bundel zo op verschillende doelen te richten is. Houd het vel wit papier in de bundel. Weerkaats het licht daarmee het lokaal in. Vraag de leerlingen het verschil te omschrijven tussen weerkaatsing door een spiegel en weerkaatsing door een vel wit papier. Houd het vel zwart papier in de bundel. Laat zien dat het papier begint te schroeien als het in het brandpunt gehouden wordt. N.B. Het papier kan vlamvatten. Houd een bak water bij de hand waarin u het papier kunt doven. Laat zien dat het vel wit papier niet schroeit als je het in het brandpunt houdt. Vraag de leerlingen om een verklaring te geven. Demo 3 laten zien hoe je een lichtbundel zichtbaar kunt maken Nodig: laser, houtspaander, (aquariumbak) Gebruik de rook van een smeulende houtspaander om de lichtbundel van de laser zichtbaar te maken. U kunt de houtspaander ook in een afgesloten aquariumbak leggen. De bundel is dan alleen in de bak goed te zien Paragraaf 2 Van infrarood tot ultraviolet De kern van de leerstof over kleuren is (1) dat zonlicht alle kleuren van de regenboog bevat, en (2) dat voorwerpen gekleurd zijn (lijken) doordat ze de kleuren in het licht selectief absorberen en weerkaatsen (of bij kleurfilters: doorlaten). Voor leerlingen is dit verre van vanzelfsprekend. U kunt demo 4 en/of demo 5 gebruiken om deze leerstof voor de leerlingen aannemelijk te maken. Vraag de leerlingen om te beschrijven en te verklaren wat ze zien. U kunt in uw uitleg vervolgens rekening houden met de (mis)concepties die er bij de leerlingen leven. De doorlaat-grafieken in afbeelding 16 van het handboek en figuur 11 van het werkboek zijn afkomstig uit documentatie bij de kleurfilters voor lichtinstallaties. In deze grafieken wordt het percentage licht dat wordt doorgelaten, uitgezet tegen de golflengte. Daarom staat het violet (dat de kortste golflengte heeft) links en het rood (met de langste golflengte) rechts. Demo 4 laten zien hoe de spectraalkleuren worden gereflecteerd door verschillende gekleurde voorwerpen overheadprojector, projectiescherm, (hologram) diffractietralie, kartonnen afdekking voor de overheadprojector met een gleuf (scherpe randen!) van 1 cm breed en 12 cm lang in het midden, rood papier, groene vloeistof in een platte fles, wit papier met verse strepen van diverse kleuren highlight markers, enzovoort Bevestig met plakband de tralie op de bovenste lens van de overheadprojector (of aan de beweegbare spiegel) zodat de tralie verticaal hangt. Plaats het karton op de fresnellens van de overheadprojector (horizontale afbeelding). Stel de gleuf van het karton scherp op het projectiescherm. Er wordt nu een breed spectrum op het scherm geprojecteerd. Houd het rode papier voor het projectiescherm. Beweeg het papier voor alle kleuren langs en bespreek wat er met de kleur van het papier gebeurt. Doe hetzelfde met de fles met groene vloeistof en het witte papier. 30

31 Demo 5 laten zien dat een kleurenfilter verschillende spectraalkleuren doorlaat sterke lichtbron, positieve lens (f = 15 cm), diafragma met een smalle spleet, prisma, scherm, drie kleurenfilters (rood, groen en blauw) Plaats het diafragma voor(in) de lichtbron. Beeld de spleet af op het scherm met behulp van de lens. Zet daarna het prisma tussen de lens en het scherm. Verdraai het prisma totdat er een volledig spectrum op het scherm te zien is. Dit spectrum kunt u wat uitrekken door het scherm schuin te zetten (zie figuur 12). Houd achtereenvolgens het rode, groene en blauwe kleurenfilter in de lichtbundel. Bespreek met de leerlingen welke kleuren (grotendeels) worden doorgelaten en welke (grotendeels) geabsorbeerd. Laat zien dat bijna alle licht geabsorbeerd wordt, wanneer u het rode en blauwe filter tegelijk in de lichtbundel houdt. Figuur 12 het weergeven van een spectrum Met demo 7 of 8 kunt kunt u dit beeld bijstellen. Beide demo s maken zichtbaar dat lichtbundels kegels of cilinders zijn. Daarbij aansluitend kunt u uitleggen hoe zo n lichtbundel in een doorsnedetekening wordt weergegeven. Demo 7 laten zien hoe positieve en negatieve lenzen het licht breken sterke lichtbron, optische rail inclusief houders en diverse diafragma's, aquariumbak met water waarin fluoresceïne opgelost is, diverse lenzen. Maak de opstelling die in figuur 13 getekend is. Breng in houder B nog geen diafragma aan. Houd verschillende lenzen in de (vrijwel) evenwijdige lichtbundel bij P. In de bak met water is uitstekend te zien, hoe er convergente, evenwijdige en divergente lichtkegels ontstaan. Breng in de houder B een diafragma aan met 5 spleten (met de spleten horizontaal). In de bak zijn nu vijf platte lichtbundels boven elkaar te zien. U kunt deze lichtbundels naar elkaar toebuigen en bij elkaar vandaan buigen door positieve en negatieve lenzen voor de bak te houden. Figuur 13 lichtbundels zichtbaar maken Demo 6 laten zien dat UV-straling stoffen kan laten fluoresceren UV-stralingsbron ( black light ), diverse voorwerpen die kunnen fluoresceren (bankbiljetten, fluorescentie stiften en verf, fluorescerend hesje, etc.), verduisterd lokaal. Deze proef spreekt verder voor zich Paragraaf 3 Beelden maken met een lens Een lichtbundel die door de lens wordt gebroken, heeft drie dimensies. In tekeningen worden daarvan als regel maar twee dimensies weergegeven. Een convergente lichtkegel wordt getekend als een driehoek en een evenwijdige lichtcilinder als een recht hoek. Demo 8 dit is een alternatief voor demo 7 overheadprojector of beamer, positieve lens (hoe groter hoe beter) Houd de lens in het licht van de overheadprojector. Op die manier kunt u op het scherm een lichtpunt laten ontstaan (vergelijkbaar met de manier waarop een brandglas het zonlicht breekt). Beweeg de lens daarna naar het scherm toe. Het lichtpunt wordt dan een lichtvlek die steeds groter wordt. Vraag de leerlingen hoe dat komt. 31

32 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK Beweeg de lens weer van het scherm af. De lichtvlek wordt eerst kleiner en daarna weer groter. Vraag om een verklaring. Maak opnieuw een lichtpunt op het scherm. Vraag de leerlingen, hoe het komt dat er rond het lichtpunt een donker gebied te zien is. Laat een leerling een verklarende schets op het bord maken Paragraaf 4 Oog en bril Deze paragraaf behandelt de bouw en werking van het oog, alsmede het gebruik van lenzen bij oogafwijkingen. U kunt beginnen met het bespreken van de relatie tussen de hoeveelheid licht, de grootte van de pupil en de scherpte van het beeld. De leerlingen kunnen hierbij hun eigen ervaringen inbrengen. Hierbij kunt u eventueel gebruik maken van demo 9 (waarbij het diafragma dezelfde functie heeft als de iris in het menselijk oog). Demo 9 het effect van een diafragma op de scherpte en de lichtsterkte van het beeld demonstreren overheadprojector met één projectielens (het type met twee projectielenzen is voor deze demo minder bruikbaar), zelfgemaakt diafragma met één kleine opening, sheet met veel dunne lijntjes en details Beeld de sheet scherp op het scherm af. Gebruik het diafragma nog niet. Laat zien dat het beeld vrijwel meteen onscherp wordt, als de kop omhoog of omlaag wordt gedraaid. Leg het zelfgemaakte diafragma op de projectielens. Vraag aan de leerlingen, hoe het beeld nu verandert: wat gebeurt er met de afmetingen, wat gebeurt er met de lichtsterkte? (Om het beeld goed zichtbaar te houden, is het nodig om het lokaal helemaal of half te verduisteren.) Laat tenslotte zien, dat het beeld nu minder snel onscherp wordt, als de kop omhoog of omlaag wordt gedraaid. 32

33 2.6 Hoofdstuk Uitgangspunten In dit hoofdstuk gaan de leerlingen aan het werk met leerstof uit exameneenheid NASK1/K/5 Elektrische energie. Daarbij komen de volgende onderwerpen aan de orde: weerstanden gebruiken de weerstand(swaarde) bepalen sensor, schakelaar en actuator LDR en NTC als sensoren schakelingen met een relais schakelingen met een transistor De leerlingen leren in dit hoofdstuk hoe een automatische schakeling een welomschreven taak uitvoert. Centraal staat het ontwerp van een eenvoudige automatische schakeling: welke onderdelen komen in zo n schakeling voor, welke functie hebben die onderdelen en hoe werkt de schakeling als geheel? In dit hoofdstuk wordt uitvoerig ingegaan op het relais en de transistor als automatische schakelaars. We beginnen met het relais, omdat de werking daarvan goed valt uit te leggen. U kunt de leerlingen bovendien ook laten zien (en horen) hoe een relais schakelt. Met de transistor ligt dat anders. Dit schakelonderdeel blijft een black box; alleen de functie als schakelaar wordt uitgelegd. Om de interne werking van een relais te begrijpen, is geen ingewikkelde natuurkunde nodig. Met eenvoudige begrippen (zoals elektromagneet, magnetische kracht en aantrekken) kom je een heel eind. Met de transistor ligt dat wat anders. Wat er binnenin een transistor gebeurt, is op vmbo-niveau niet goed uit te leggen. We presenteren de transistor daarom als een kleiner en goedkoper alternatief voor het relais, zonder op de interne werking in te gaan. Vaardigheden In dit hoofdstuk is er speciaal aandacht voor: vaardigheid 7 Werken met de kleurcode op weerstanden vaardigheid 12 Werken met tabellen en grafieken vaardigheid 13 Verbanden meten Zie de verwijzingen in het werkboek, met name bij de proeven. Planning In versie A van de voorbeeldplanning (2 lesuren per week) hebben we voor dit hoofdstuk 8 lesuren uitgetrokken. We zijn er daarbij van uitgegaan dat u paragraaf 4 De transistor overslaat. Zo houdt u genoeg tijd over voor de paragrafen 1 t/m 3, inclusief de opgaven en een ruime keuze uit de proeven 1 t/m 6. De leerstof over de transistor komt terug in deel 4. Als u er dan wat extra aandacht aan besteedt, kunt u paragraaf 4 nu verantwoord overslaan. Ook inhoudelijk valt daar wel iets voor te zeggen. Qua moeilijkheid zit de leerstof in paragraaf 4 voor 3 vmbo op het randje. Het kan wel, mits stevig ondersteund door proeven en demo s en daarvoor ontbreek met twee lesuren per week nu juist de tijd. In versie B van de voorbeeldplanning (3 lesuren per week) zijn voor dit hoofdstuk 15 lesuren uitgetrokken. Dat is genoeg om het hoofdstuk volledig door te werken, inclusief paragraaf 4 en alle proeven. Mocht er dan nog tijd over blijven, dan kunt u de leerlingen aan het werk zetten met de Plus-onderdelen en de paragraaf met extra basisstof. Met name de leerlingproeven acht bij dit hoofdstuk vragen verhoudingsgewijs veel tijd. Ons inziens is die tijd goed besteed omdat de leerstof wel erg abstract blijft, als de leerlingen niet zelf met schakelingen kunnen experimenteren. Sommige dingen leer je het beste door ze uit te proberen, en daar hoort het bouwen van schakelingen ook bij. PTA Volgens de officiële regelgeving moet in het PTA getoetst worden of de leerlingen een onderzoek [kunnen] doen en een ontwerpproces uitvoeren en evalueren, daarbij ook rekening houdend met de veiligheid (eindterm 4 van van exameneenheid NASK1/K/3 Leervaardigheden in het vak natuurkunde). Dit proeven en onderzoeksopdrachten in dit hoofdstuk bieden daarvoor verschillende aanknopingspunten. Zie ook de opmerkingen bij paragraaf Paragraaf 1 Weerstanden U kunt de behandeling van deze paragraaf beginnen met een leergesprek over de vraag: Alle apparaten in huis zijn aangesloten op 230 V. Toch loopt door het ene apparaat meer stroom dan door het andere. Waardoor komt dat? Bespreek eerst wat er met het begrip weerstand wordt bedoeld (kwalitatief). Leg daarna uit, hoe de weerstand van een draad als een getal kan worden weergegeven (kwantitatief). De proeven 1 en 2 sluiten hier naadloos op aan. In proef 1 zien de leerlingen dat weerstanden worden gebruikt om de stroomsterkte te begrenzen: hoe groter de weerstand, des te kleiner de stroomsterkte. 33

34 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK Proef 2 laat de leerlingen kennismaken met de codering die op elektronica-weerstanden wordt gebruikt. De leerlingen gebruiken de formule R = U/I om de grootte van de weerstand proefondervindelijk te controleren. Een paar opmerkingen over proef 2: Het aflezen van de kleurcode vraagt enige oefening. We raden daarom aan om eerst vaardigheid 7 Werken met de kleurcode op weerstanden te bespreken en de opgaven 6 en 7 te laten maken, voor u de leerlingen met proef 2 aan het werk zet. Kies voor proef 2 weerstandjes met een maximaal vermogen van 2 watt. Deze zijn voor enkele dubbeltjes in elektronicazaken te koop. Neem weerstandjes met waarden tussen 33 en 220 Ω en laat de leerlingen spanningen gebruiken van 4,5 V (batterij) of 5 V (voeding). Voor het aansluiten van de weerstandjes kunt u twee krokodillenklemmen gebruiken die u op een perspex plaatje lijmt of schroeft. Zie de foto in figuur 14. De leerlingen kunnen daarna aan de hand van proef 5 ontdekken hoe een NTC 'werkt'. Wanneer u deze proef niet door de leerlingen kunt laten uitvoeren, is demo 3 een goed alternatief. Demo 1 de werking van een LDR laten zien voedingskastje, zes snoeren, LDR, lampje in fitting Maak de schakeling van figuur 15. Zorg ervoor dat er zoveel mogelijk licht op de LDR valt. Het lampje zal nu branden bij een geschikte waarde van de voedingsspanning. Dek vervolgens de LDR af met de hand. Het lampje zal nu uitgaan. Laat de leerlingen beredeneren hoe dat kan. Figuur 15 een LDR demonstreren Figuur 14 Zo kan een weerstandje worden aangesloten. We raden aan om proef 3 pas te laten doen, nadat de leerstof in paragraaf 1 is behandeld en de bijbehorende opgaven zijn gemaakt. Door proef 3 correct uit te voeren, kunnen de leerlingen laten zien dat ze de leerstof zelf kunnen toepassen. Desgewenst kunt u een verslag van deze proef laten maken en dat beoordelen in het kader van het PTA. Voor proef 3 kunt u constantaandraad gebruiken met een diameter van 0,2 mm. Bij sommige leermiddelenfabrikanten zijn dradenplanken te koop waarop u diverse draden kunt spannen. U kunt ook zelf plankjes maken waarop u een draad van 100 cm spant, bijvoorbeeld in de vorm van de letter W (maak elke poot 25 cm lang). N.B. Vertel de leerlingen van te voren dat de draad tijdens de proef heet kan worden. Stel duidelijk dat ze de draad tijdens de proef niet mogen aanraken. Demo 2 demonstreren hoe een LDR gebruikt wordt als lichtsensor twee voedingskastjes, zes snoeren, relais, LDR, lampje in fitting. (U kunt deze demonstratieproef ook uitvoeren met een systeembord met toebehoren.) Bouw de schakeling in figuur 16. Figuur 16 een automatische straatverlichting Paragraaf 2 LDR en NTC Proef 4 is een goed startpunt voor de behandeling van deze paragraaf. Bij deze proef kunnen de leerlingen zelf ontdekken hoe een LDR werkt. Demo 1 is een alternatief, voor het geval u niet de tijd of de apparatuur hebt om proef 4 uit te laten voeren. Vervolgens kunt u met demo 2 laten zien hoe een LDR toegepast wordt als lichtsensor. 34