VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR ONDERWIJS LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS. FYSICA Tweede graad TSO TECHNIEK-WETENSCHAPPEN

Transcriptie

1 VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR ONDERWIJS LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS FYSICA Tweede graad TSO TECHNIEK-WETENSCHAPPEN Licap - Brussel - september 2001

2 Deze brochure bevat de volgende leerplannen AV FYSICA TV TOEGEPASTE FYSICA - LABORATORIUM Techniek-wetenschappen 1ste leerjaar: 4 uur /week 2de leerjaar: 4 uur /week AV Fysica 3 Techniek-wetenschappen TV Toegepaste fysica - Laboratorium

3 ALGEMENE INHOUD VISIE OP DE VERWERKING VAN DE LEERPLANNEN AV FYSICA EN TV TOEGEPASTE FYSICA TWEEDE GRAAD KSO EN TSO... 5 AV FYSICA... 9 TV TOEGEPASTE FYSICA - LABORATORIUM AV Fysica 4 Techniek-wetenschappen TV Toegepaste fysica - Laboratorium

4 VISIE OP DE VERWERKING VAN DE LEERPLANNEN AV FYSICA EN TV TOEGEPASTE FYSICA TWEEDE GRAAD KSO EN TSO Toelichting De verschillende studierichtingen TSO en KSO krijgen in de tweede graad inhoudelijk nagenoeg dezelfde leerinhouden AV Fysica en TV Toegepaste fysica aangeboden (kennis als doel). Naast kleine verschillen wordt eenzelfde leerstofpunt nu eens als basisleerstof dan weer als herhalingsleerstof aangeboden. De eerste werkelijke differentiatie ligt op het vlak van de verwerking van de fysicaleerstof. De studierichtingen kunnen worden ingedeeld volgens het beheersingsniveau van de leerstof die de leerling en moeten bereiken. Voor lesgroepen met 1 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica en 3 uur/week wiskunde hebben we niveau I. Op dit niveau zijn het concreet denken, het kwalitatief toepassen van kennisfeiten, bv. via denkvragen of via op de leefwereld gerichte contexten, en het oplossen van standaardproblemen aan de orde. Voor lesgroepen met 1 uur/week AV Fysica en TV Toegepaste fysica en 5 uur/week wiskunde hebben we een niveau II. Hier wordt via theoretische afleidingen en verklaringen een meer abstracte benadering van de leerstof nagestreefd en leert men planmatig probleemopdrachten oplossen met behulp van uitgebreider rekenwerk. Het verschil tussen niveau I en niveau II hangt dus nauw samen met het aantal uren wiskunde (3 uur/week of 5 uur/week), waardoor kwantitatieve problemen diepgaander kunnen worden aangepakt. Daarenboven zal de opgedane kennis hier ook gebruikt worden om nieuwe situaties kwalitatief te verklaren (kennis als gereedschap). Voor de lesgroepen met 2 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica is er een niveau III. Hier houden we rekening met het feit dat deze leerlingen in de derde graad van het secundair onderwijs hoofdzakelijk voor een technisch-wetenschappelijke studierichting kiezen. Om met succes de vervolgopleidingen uit het domein van de exacte wetenschappen of toegepaste wetenschappen te kunnen volgen, moeten de leerlingen over een behoorlijk uitgebreide kennisbasis beschikken, in zekere mate abstract en formeel kunnen denken en probleemopdrachten kunnen oplossen. De leerinhouden worden voor die groep dan ook uitgebreid en uitgediept. Het uitvoeren van praktische opdrachten (leerlingenproeven) moet het kennen (begripsvorming) en het kunnen (leren onderzoeken) van fysica in de hand werken. De studierichtingen 'Industriële wetenschappen' en 'Bouw- en houtkunde' (niveau II, b) sluiten qua leerinhouden ongeveer aan bij niveau II (1 uur/week), maar qua doelstellingen en verwerkingsniveau wordt getracht zoveel als mogelijk aan te sluiten bij niveau III. Studierichtingen met 2 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica en 3 uur/week wiskunde (niveau III, b) krijgen voldoende tijd om de doelstellingen en het verwerkingsniveau van niveau II te bereiken. Een tweede differentiatie gebeurt tussen de industriële en de niet-industriële richtingen. Bij de niet-industriële studierichtingen wordt gestreefd naar een sterke wisselwerking tussen de leefomgeving en de leeromgeving, waardoor de maatschappelijke relevantie van de toegepaste fysica voor die groep leerlingen sterker tot uiting komt. Dit betekent dat contexten, toepassingen of voorbeelden inhoudelijk moeten motiveren doordat ze functioneel en op de leefwereld gericht zijn of maatschappelijk-cultureel zijn. De industriële richtingen (-technieken) streven eveneens naar een sterke wisselwerking tussen leefomgeving en leeromgeving. Dit betekent voor hen dat de contexten, toepassingen of voorbeelden hier bij voorkeur toegepast-praktisch zijn of zoveel mogelijk uit de techniek moeten komen of aansluiten bij praktijksituaties. AV Fysica 5 Techniek-wetenschappen TV Toegepaste fysica - Laboratorium

5 AV Fysica 6 Techniek-wetenschappen TV Toegepaste fysica - Laboratorium Schematisch overzicht van de structuur van de leerinhouden R I C H T I N G E N L P E E E R R I L N E H E O R U J D A E A N R ( ): aantal uren 1 a) Groep 1 TSO Brood- en banket Creatie en mode Elektrotechnieken Fotografie Handel [*] Handel-talen Hotel Slagerij en vleeswaren STW Textieltechnieken KSO Beeldende en architecturale kunsten Muziek Woordkunst-drama 2 F, W, P en E (7) Druk ( + Boyle-Mariotte) (9) Temperatuur en warmte (5) Koken, verdampen en condenseren (4) Niveau I: 1 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica (3 of 4 [*] uur/week wiskunde) b) Groep 2 Bouwtechnieken Glastechnieken Houttechnieken Mechanische technieken Niveau II: 1 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica (5 uur/week wiskunde) a) Elektriciteit-elektronica Elektromechanica Grafische communicatie b) Niveau II + : Industriële wetenschappen Bouw- en houtkunde Metrologie (5) Algemene eigenschappen van de materie (4) Deeltjesmodel (poneren en illustreren met toepassingen) (3) Optica (13) Herh.: F, W, P en E (4) Druk ( + Boyle-Mariotte) (9) Temperatuur., warmte en energietransport (8) Koken, verdampen en condenseren (4) a) Herh.:F, W, P en E (2) Druk (7) Gaswetten (6) Temperatuur, warmte, energietransport (6) Koken, verdampen, condenseren (4) b) F, W, P en E (5) Druk (7) Gaswetten (6) Temperatuur, warmte, energietransport (7) Niveau III: 2 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica a) Richtingen met 5 wiskunde Beeldende en architecturale vorming Biotechnische wetenschappen Techniek-wetenschappen b) Richtingen met 3 wiskunde Lichamelijke opvoeding en sport Landbouwtechnieken Tuinbouwtechnieken Audiovisuele vorming Metrologie (10) Algemene eigenschappen van de materie (4) Deeltjesmodel (opstellen en illustreren met toepassingen) (8) Optica (20) Krachten (8) Herhaling meetnauwkeurigheid (2) F (herh), W, P en E (8) Druk (10) Gaswetten (9) Temperatuur, warmte en energietransport (9) Faseovergangen (12)

6 AV Fysica 7 Techniek-wetenschappen TV Toegepaste fysica - Laboratorium Didactische aspecten bij de verwerking van de leerinhouden Kenmerken van het didactisch aanbrengen Niveau I: 1 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica (3 uur/week wiskunde) - basisvorming (= elementaire kennis van fysische feiten, van de wetenschappelijke methode en van vaardigheden) - concrete voorbeelden - uit de omgevingswereld (a) - uit de techniek (b) - concrete modellen - kwalitatief Wetenschappelijke geletterdheid Beheersingsniveau - concreet-operationeel - omgaan met informatie uit grafieken - beschrijvend - toepassen van de leerstof in gekende situaties - uit de leefwereld (a) - uit de techniek (b) Niveau II: 1 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica (5 uur/week wiskunde) a) - basisvorming - concrete voorbeelden bij voorkeur uit de techniek - concrete modellen - kwalitatief en kwantitatief b) IW + HoBo: zie niveau III a) - concreet en formeel operationeel - omgaan met informatie uit grafieken en tabellen - beschrijvend en verklarend - toepassen van de leerstof in gekende situaties bij voorkeur uit de techniek b) IW + HoBo: zie niveau III Experimenten demonstratieproeven: waarnemingsproeven demonstratieproeven: waarnemingsproeven en meet proeven (kwantitatief) Opdrachten en vaardigheden - reproductie - standaardopgaven: gebruik van formule - kwalitatief eenvoudige opdrachten, die de begripsvorming aanscherpen - herkennen van fysische principes in concrete situaties Contexten a) Maatschappelijke-cultureel (leefwereld gebonden) b) Praktisch-toegepast (technische toepassingen) a) - reproductie - standaardopgaven + inzichtelijk omgaan met formules - kwalitatief eenvoudige opdrachten, die de begripsvorming aanscherpen - herkennen van fysische principes in concrete situaties b) IW + HoBo: zie niveau III a) - bij voorkeur praktisch-toegepast (technische toepassingen) - eventueel ook maatschappelijk cultureel b) IW + HoBo: zie niveau III Niveau III: 2 uur/week AV Fysica of TV Toegepaste fysica a) - basisvorming + uitbreiding - concrete voorbeelden - concrete en formele modellen - kwalitatief en kwantitatief - nadruk op bouwwerk van de fysica b) 3 uur wiskunde: zie niveau I a) - concreet en formeel operationeel - omgaan met informatie uit grafieken en tabellen - beschrijvend en verklarend - toepassen van de leerstof in gekende en nieuwe situaties b) 3 uur wiskunde: zie niveau I demonstratieproeven en leerlingenproeven (minimum 4 per leerjaar, behalve TW, want 2 uur/week practicum) a) - reproductie - standaardopgaven + inzichtelijk omgaan met formules + probleemoplossende opdrachten - onderzoekend leren - herkennen van fysische principes in concrete situaties b) 3 uur wiskunde: zie niveau I a) - praktisch-toegepast - maatschappelijk cultureel - wetenschappelijk - cultuur-historisch b) 3 uur wiskunde: zie niveau I

7 AV FYSICA Tweede graad TSO TECHNIEK-WETENSCHAPPEN Eerste leerjaar: 2 uur/week Tweede leerjaar: 2 uur/week AV Fysica 9 Techniek-wetenschappen

8 INHOUD 1 BEGINSITUATIE ALGEMENE DOELSTELLINGEN Inleiding Algemene doelstellingen en vaardigheden ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Inleiding Werkvormen De jaarplanning Toepassingen - vraagstukken Contexten Informatie- en communicatietechnologie (ICT) Veiligheid en milieu-aspecten LEERPLANDOELSTELLINGEN, LEERINHOUDEN EN DIDACTISCHE WENKEN EERSTE LEERJAAR Metrologie Algemene eigenschappen en deeltjesmodel van de materie Optica Krachten TWEEDE LEERJAAR Herhaling meetnauwkeurigheid Arbeid, energie en vermogen Druk Gaswetten Temperatuur, warmtehoeveelheid en inwendige energie Faseovergangen EVALUATIE MINIMALE MATERIELE VEREISTEN BIBLIOGRAFIE AV Fysica 10 Techniek-wetenschappen

9 1 BEGINSITUATIE Heel wat leerlingen hebben in het tweede leerjaar van de eerste graad kennis gemaakt met het vak Fysica langs het vak Natuurwetenschappen of het vak Wetenschappelijk werk. Deze vakken waren in de eerste plaats bedoeld om belangstelling en enthousiasme op te wekken voor de natuurwetenschappen. Ze hebben dan reeds kennisgemaakt met elementaire begrippen van elektriciteit, mechanica, chemie en biologie. 2 ALGEMENE DOELSTELLINGEN 2.1 Inleiding De natuurwetenschappen in het algemeen en de fysica in het bijzonder moeten kennis, inzichten, vaardigheden en attituden aanbrengen die in principe door elke leerling kunnen verworven worden. Het fysicaonderwijs moet eveneens een bijdrage leveren tot de harmonische ontwikkeling van de persoonlijkheid van de leerling. Het moet de leerling elementen aanreiken om adequaat en zelfstandig te functioneren in de samenleving. In die zin is fysica ook buiten het eigen specifieke domein, cultuurscheppend en -bepalend. In onze tijd is de wisselwerking met ethiek en levensbeschouwing zeker aanwezig. Voor zover dit mogelijk en relevant is kunnen zinsvragen en ethische vragen, die aansluiten op het christelijk opvoedingsproject, aandacht krijgen. Bovendien is fysica geen louter theoretische wetenschap. In haar technologische component heeft de fysica een enorme impact op mens en maatschappij. Daarom moeten leefwereld en technische toepassingen in de lespraktijk voldoende aandacht krijgen. De gemeenschappelijke eindtermen zoals weergegeven in rubriek 8 moeten aan de hand van de algemene doelstellingen in de vakken AV Biologie, AV Chemie, AV Fysica en TV Toegepaste biologie, TV Toegepaste chemie en TV Toegepaste fysica gerealiseerd worden. De nummers volgend op doelstellingen verwijzen naar de overeenstemmende eindtermen. De attitudinale eindtermen moeten door alle leerlingen nagestreefd worden. De overige eindtermen moeten op het einde van de tweede graad gerealiseerd zijn. 2.2 Algemene doelstellingen en vaardigheden De leerling bereikt Algemene doelstellingen en vaardigheden als hij over een hoeveelheid relevante fysische feitenkennis en vaardigheden beschikt en hij gemotiveerd deze kennis en vaardigheden kan toepassen in nieuwe situaties Algemene doelstellingen De algemene doelstellingen die worden nagestreefd zijn gericht op het vak, op de persoonlijke ontwikkeling en maatschappelijke vorming en op de vervolgopleiding. GERICHT OP HET VAK De leerlingen verwerven natuurkundige feitenkennis en inzicht in de natuurwetenschappelijke methode. AV Fysica 11 Techniek-wetenschappen

10 De leerlingen kunnen: - uit waarnemingen bij demonstratieproeven geldige conclusies trekken (3), - hun kennis en inzicht in de natuurwetenschappelijke methode gebruiken verzamelde gegevens te ordenen volgens gemeenschappelijke eigen te analyseren door onderlinge en mogelijke veralgemeningen op te sporen (1, 12), - een fysisch model toepassen op een nieuwe situatie en via logische redenering komen tot nieuwe kennis (2, 3, 10), - de natuurkundige feitenkennis gebruiken om eenvoudige theoretische problemen, standaardproblemen, contextgebonden problemen en probleemoplossende vraagstukken op te lossen (2, 3), - de natuurkundige feitenkennis gebruiken om problemen op te lossen, - natuurkundige verschijnselen uit hun ervarings- en omgevingswereld met deze feitenkennis beschrijven en eventueel verklaren (5), - een bewering of hypothese toetsen aan nieuwe waarnemingen of experimenten en waar mogelijk aanvaarden als een nieuwe beschrijving of nieuw model van de werkelijkheid (2, 10). GERICHT OP PERSOONLIJKE ONTWIKKELING EN MAATSCHAPPELIJKE VORMING Het fysicaonderwijs richt zich eveneens op attitudevorming: de leerling maakt zich de wetenschappelijke grondhouding eigen als één van de wezenlijke componenten van het oordelen en het handelen van de hedendaagse mens. Het fysicaonderwijs levert een bijdrage tot een objectief en eerlijk leren oordelen en handelen. Daardoor kunnen de leerlingen: - een oordeel vormen over het doelmatig gebruik van apparatuur en materialen uit oogpunt van gezondheid en milieu (21, *30, *23), - kritisch staan ten opzichte van resultaten van experimenten (4), - op basis van argumenten een eigen standpunt innemen ten opzichte van een geschreven of een gesproken bewering (*28, *27), - mondeling of schriftelijk waarnemingen beschrijven of resultaten van experimenten weergeven (7,8), - met anderen samenwerken, naar anderen luisteren, de standpunten van anderen respecteren (*23, *25), - verwondering opbrengen voor de harmonie en de complexiteit die schuilt in fysische verschijnselen, - een aantal fysische principes, regels, wetten en technische toepassingen in een historisch perspectief plaatsen (13), - de positieve en negatieve invloeden van de natuurwetenschappen onderkennen in technologische ontwikkelingen, op economisch, sociaal en ecologisch gebied en daarover ethisch reflecteren (14, 15, 16, 17, 19), - de maatschappelijke betekenis inschatten van technologische ontwikkelingen, waaronder moderne informatie- en communicatietechnologie (ICT) als materiële culturele verworvenheid (18). GERICHT OP HET VERVOLGONDERWIJS De fysische feitenkennis is geen doel meer op zich. Gezien de hedendaagse technologisch gerichte maatschappij moet het fysicaonderwijs er eveneens naar streven om belangstelling te wekken, informatie te verstrekken en een basisvorming te geven voor een verdere studie in wetenschap en techniek. AV Fysica 12 Techniek-wetenschappen

11 De leerlingen kunnen: - in relevante situaties een relatie leggen met de praktijk van verschillende beroepen (20), - mogelijkheden ontdekken eigen aan fysica die belangrijk zijn voor het kiezen van een vervolgopleiding (20) Vaardigheden De leerlingen zullen zich een aantal algemene en vakspecifieke vaardigheden moeten eigen maken waardoor ze in staat zijn om zelfstandiger en efficiënter fysica te leren leren. De ontwikkeling van fysisch inzicht en van vaardigheden rond de natuurwetenschappelijke methode gaan hand in hand. De vaardigheden die hier volgen zijn door de meerderheid van leerlingen te verwerven tegen het einde van de tweede graad. Ze zullen tijdens de twee leerjaren van de tweede graad geïntegreerd in de leerstof besproken of ingeoefend worden. ALGEMENE VAARDIGHEDEN De leerlingen kunnen: - rekenvaardigheden toepassen bij het maken van opdrachten (*29), - schriftelijk en mondeling een wetenschappelijke tekst weergeven in correct Nederlands (7), - eenvoudige strategieën gebruiken voor het aanleren van nieuwe kennis zoals memoriseren, aantekeningen maken, schematiseren, verbanden leggen, hoofd- en bijzaken onderscheiden... - resultaten van zelfstandige opdrachten objectief voorstellen (*24), - op een doordachte wijze een probleem oplossen (2), - de maatschappelijke betekenis inschatten van technologische ontwikkelingen, waaronder de moderne informatie- en communicatietechnologie (ICT) (17), - eigen werk presenteren (8, *22), - verschillen in meningen en opvattingen hanteren onder andere bij samenwerkend leren of bij een klassengesprek (*23), - door te reflecteren op het eigen functioneren, zicht krijgen op en sturing geven aan het eigen leerproces (*28), - efficiënt en veilig demonstratie- en practicummateriaal hanteren (*30, *31, *32). SPECIFIEKE VAARDIGHEDEN De leerlingen kunnen: - uit informatie, in de vorm van tekst, tekeningen, foto s, tabellen, grafieken en schema s relevante gegevens selecteren en objectief voorstellen, eventueel met behulp van ICT (1, 9, *25, *26), - een fysicavraagstuk planmatig oplossen (*31), - een bekende relatie tussen fysische grootheden juist gebruiken. Bij de berekening rekening houden met de benaderingsregels en het resultaat van de correcte SI-eenheid voorzien (*29), - bij het verloop van een demonstratieproef relevante waarnemingen doen. Deze waarnemingen en resultaten vastleggen in woorden, tabellen, diagrammen, grafieken en/of schema s (6), - meetapparatuur voor lengte, tijd, massa, volume en temperatuur op een correcte manier hanteren en aflezen (11). AV Fysica 13 Techniek-wetenschappen

12 3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Tijdens het behandelen van de leerinhouden moet ook gezorgd worden voor het verwerven van de algemene doelstellingen en vaardigheden. Het fysicaonderwijs streeft ernaar om de kennisfeiten ervaringsgericht en ervaringsbetrokken aan te brengen en toe te passen. De toepassing van de kennis en vaardigheden moet waar mogelijk in een leefwereld of technische context gebeuren. 3.1 Inleiding Leren is een taak van de leerling. Leren is een actief proces, waarbij de leerling onder bege-leiding actie onderneemt. Het is de verantwoordelijkheid van de leraar dat dit in optimale omstandigheden gebeurt. In het traditionele onderwijs stond de leraar centraal, hij was diegene die onderwees. In een leerlingactief onderwijs is dit een onmogelijke taak, de leraar speelt hier een andere rol. De leraar wordt procesbegeleider binnen een leeromgeving waarvan hij zelf deel uitmaakt. Hij schept een sfeer, een klimaat waarin leerlingen graag en goed werken. Hij zorgt voor afwisseling die functioneel is voor het leren. De onderwijspraktijk wordt gekenmerkt door een goed evenwicht tussen enerzijds het actief deelnemen aan een onderwijsleergesprek of het zelfstandig werken van leerlingen aan leertaken en anderzijds het geven van de nodige informatie en instructie door de leraar. De leraar is diegene die voor die werkvormen motiveert en die de motivatie op peil houdt maar er tegelijk over waakt dat sommige leerlingen niet afhaken. Ook binnen het fysicaonderwijs kan dit gerealiseerd worden onder andere bij het uitvoeren van demonstratieproeven en leerlingenproeven (zie TV Toegepaste fysica Laboratorium), door het geven van directe instructie, het voeren van een actief onderwijsleergesprek en het planmatig leren oplossen van vraagstukken. Tijdens een demonstratieproef worden een reeks vragen gesteld, waarop de leerling het antwoord moet vinden door waarnemen en nadenken. Het is een aangewezen middel om leerlingen in denksituaties te plaatsen met behulp van concreet materiaal. Demonstratieproeven krijgen een meerwaarde in zover ze gepaard gaan met het stellen van een reeks vragen. Het is vanzelfsprekend dat er een verticale samenwerking is met collega s fysica. Er worden horizontale afspraken gemaakt over vaardigheden en leerinhouden die op het snijvlak liggen van twee vakken bv. met de collega s wiskunde (gebruik van sinusfunctie in de optica, tekenen van grafieken, vaardigheden in verband met rekentechnieken...), chemie (beschrijving en gebruik van het deeltjesmodel, milieu-aspecten bij energie) en biologie (werking van het oog). 3.2 Werkvormen We pleiten er voor de leerstof op een gevarieerde manier aan te brengen en op voorhand geen enkele werkvorm uit te sluiten. Er zijn randvoorwaarden zoals de beschikbare lestijd, het vaklokaal, het didactisch materiaal en de hulpmiddelen die mede de gebruikte werkvorm bepalen. Maar leerlingen moeten in de les meer doen dan luisteren en noteren. We geven er de voorkeur aan voor die werkvormen te kiezen die het effectief leren in de les bevorderen zoals de directe instructie, het samenwerkend leren, het gesloten of open onderwijsleergesprek... Een open onderwijsleergesprek is een goed voorbeeld van een interactieve lessituatie onder leiding van de leraar. Door een grotere activiteit van leerlingen is de kans op betrokkenheid groter en worden de denkprocessen gestimuleerd. Bovendien wordt het denkproces zichtbaar gemaakt omdat de leerling zijn denken moet verwoorden. Foute redeneringen, valse voorstellingen, verkeerd woordgebruik kunnen meteen gecorrigeerd en eventueel door een medeleerling aangevuld worden. Daarmee wordt het leren effectiever en kan het ontwikkelen van het denken plaatsvinden. De leerlingen zelf proeven laten uitvoeren verhoogt op verschillende vlakken (ondersteuning theorie, leren gebruiken van materiaal, motiveren van leerlingen, betekenis laten zien van fysica als experimentele wetenschap, het leren van de natuurwe- AV Fysica 14 Techniek-wetenschappen

13 tenschappelijke methode...) de betrokkenheid van de leerlingen en hun effectief leren. Leerlingenproeven worden uitgevoerd in TV Toegepaste fysica Laboratorium (2 uur/week), maar een geïntegreerde aanpak kan ook. 3.3 De jaarplanning Het afwerken van het leerplan is een dwingende plicht. Het behoort echter tot de pedagogische vrijheid van de leraar eigen accenten te leggen. Gezien de verbreding van de doelstellingen moet een leraar, die wat meer aandacht heeft voor contextfysica, dit wil zeggen minder nadruk legt op het bouwwerk van de theorie of zorgt voor een experimentele aanpak, niet in tijdnood komen. De als uitbreiding aangeduide leerstofpunten zijn te beschouwen als niet verplicht. De leraar oordeelt zelf, rekening houdend met allerlei factoren, in welke mate hij bepaalde leerstofpunten in uitbreiding behandeld. Om te helpen bij de jaarplanning kan onderstaand schema richtinggevend zijn: Eerste leerjaar 1 Metrologie 2 Algemene eigenschappen van de materie - Algemene eigenschappen - Inleiding tot het deeltjesmodel: fenomenologisch - Opstellen en toepassen van het deeltjesmodel 3 Optica - Lichtbronnen en donkere lichamen - Terugkaatsing bij vlakke spiegels - Lichtbreking - Optische toestellen 4 Krachten Aantal uren Totaal: 50 Tweede leerjaar Aantal uren 5 Herhaling meetnauwkeurigheid 6 Arbeid, energie en vermogen 7 Druk 8 De gaswetten 9 Temperatuur, warmte en inwendige energie 10 Faseovergangen Totaal Toepassingen - vraagstukken Bij het oplossen van een standaardprobleem kan de oplossingsweg volstaan met: gegevens noteren, vraag formuleren en de oplossing neerschrijven (toepassen van een formule). Niet alle problemen zijn echter zo eenvoudig. Voor sommige opdrachten heb je meer gereedschap nodig: daar moet je eerst via een tussenstap ontbrekende gegevens zoeken. De leerlingen worden op deze opdrachten voorbereid door ze uit te laten gaan van elementaire problemen, die ze moeten leren combineren AV Fysica 15 Techniek-wetenschappen

14 (voorbereiding). De oplossingen en de nieuwe denkpatronen worden door de leraar niet aangeboden maar moeten door de leerling zelf geconstrueerd worden (aanpak en uitwerking). Er kunnen wel hints worden gegeven om hen daarbij te helpen. Dit garandeert dat leerlingen zich deze denkpatronen eigen maken en later in nieuwe situaties kunnen toepassen. Dit veronderstelt dat leerlingen kunnen uitleggen hoe ze tewerk zijn gegaan bij het oplossen van problemen en welk denkpatroon ze gehanteerd hebben (ontwikkelen van metacognitieve vaardigheden). Eveneens wordt de leerlingen bijgebracht de oplossing aan een controle te onderwerpen (inschatten van de grootteorde van een resultaat, aantal beduidende cijfers, eenheid). Bij het oplossen van vraagstukken zal het SI-eenhedenstelsel gebruikt worden. Er zijn uiteraard ook niet SI-eenheden die toegelaten zijn zoals bar, /C... Voor de naam, het symbool en de eenheid van de grootheden verwijzen we naar de Belgische normen (NBN) die hieromtrent worden uitgevaardigd. Men kan zich hiervoor wenden tot: BIN (Belgisch Instituut voor Normalisatie), Brabançonnelaan Brussel. Het inoefenen van rekenvaardigheden in verband met het metriek stelsel staat niet op het programma vermeld. Er wordt verondersteld dat dit tot de parate kennis van de leerlingen behoort. Leraren die vaststellen dat dit niet zo is, zullen voor enige herhaling en inoefening moeten zorgen. Leerlingen moeten met een elementair besef van nauwkeurigheid de resultaten van berekeningen kunnen weergeven. Het toepassen van de benaderingsregels gebeurt consequent bij alle berekeningen. 3.5 Contexten Fysica onderzoekt en beschrijft verschijnselen door middel van een bepaald soort regels, die we fysische wetten noemen. Als we deze regels en wetten onderwijzen zonder ze nadrukkelijk te betrekken op de werkelijkheid bestaat het gevaar dat leerlingen fysica als een abstracte wetenschap ervaren. Het fysicaonderwijs moet daarom in de toepassingen ook leefwereldgericht zijn. Werkelijke of leefwereldsituaties zijn voor de leerlingen herkenbaar, geven betekenis en zijn bij een goede keuze naar niveau en inhoud ten zeerste bruikbaar. Dergelijke situaties worden in vaktaal aangeduid als context. Contexten zijn praktijksituaties uit het dagelijkse leven en de maatschappij, waarin leerlingen fysische principes en wetten herkennen en toepassen. Contexten moeten aansluiten bij de vakinhoud, maar zijn zelden puur fysisch. Bijna altijd zijn er raakvlakken met andere vakken. Contexten geven de leerlingen ook inzicht in het toepassen van de leerstof in hun dagelijkse omgeving, in het milieu, in de praktijk of de techniek. Bovendien verhogen ze de motivatie bij de leerlingen omdat de leerstof betekenis krijgt en zinvoller overkomt. Voorbeelden van bronnen voor contexten zijn artikels in tijdschriften en kranten. Deze laatsten vindt men ook terug in het Nederlands tijdschrift voor Natuurkundeonderwijs Exaktueel (zie bibliografie). In deze optiek is het eveneens aangewezen de zaken eens historisch te situeren. Een context die ontleend is aan de ervaring of de leefwereld van de leerlingen biedt eveneens de mogelijkheid om de leerlingen problemen te laten oplossen in een realistische situatie. 3.6 Informatie- en communicatietechnologie (ICT) ICT krijgt in ons onderwijs steeds meer aandacht. Terecht, want overal in onze samenleving is de evolutie op het vlak van de micro-elektronica zichtbaar (het Internet, cd-rom, DVD...). Het gebruik van de computer in de lessen fysica sluit dus niet alleen aan bij een dagelijkse realiteit maar levert ook een bijdrage tot goed onderwijs. Bij een correcte didactische implementatie wordt het leerproces ondersteund, is er variatie in de werkvorm en worden leerlingen gemotiveerd. De computer biedt bovendien nieuwe didactische mogelijkheden zoals informatie verzamelen, meten en verwerken van meetgegevens, presenteren van meetgegevens via tabellen en grafieken. Daarnaast is de AV Fysica 16 Techniek-wetenschappen

15 computer voor simulatie van modellen en processen goed te gebruiken. Hiervoor zijn een aantal systemen beschikbaar, zoals Inventa, Coach Lab, Pasco... Het VVKSO biedt een aantal computerprogramma s aan zoals het kader labsoft en de basis-experimenten gaswetten en warmte. Leraars die in de fysicaklas een computer met interfacekaart, meetpaneel en sensoren ter beschikking hebben, kunnen vanaf het tweede leerjaar van de tweede graad van dit meetapparaat gebruikmaken om demonstratieproeven uit te voeren. Zowel bij het opstellen als het uitvoeren van een demonstratieproef moet de aandacht vooral uitgaan naar de fysische aspecten van de proef en niet naar de registratie en de verwerking. Zo kan men de invloed van de verschillende factoren op korte tijd onderzoeken. In de nabije toekomst zullen er waarschijnlijk voldoende computers in de klas voor de leerlingen ter beschikking zijn. Didactische vernieuwingen zoals het werken met modellen zouden dan in de klaspraktijk een kans moeten krijgen. Het toetsen met modellen en deze vergelijken met resultaten uit experimenten brengen een verbinding tot stand tussen het fysisch fenomeen en hoe men denkt het te kunnen omschrijven. Pakketten die dit toelaten of andere interactieve programma s creëren een nieuw type leeromgeving. Er kunnen veel meer open vragen worden gesteld, waar de leerling de computer kan inschakelen om er het antwoord op te vinden. Bij onderzoekend leren zijn contextrijke leersituaties belangrijk. Moderne media, zoals de cd-rom, kunnen in dit verband realistische beelden van fysische verschijnselen in de klas brengen. Hetgeen hierboven vermeld werd voor de computer, geldt ook in zekere mate voor andere audiovisuele media zoals beeldplaat en video. Vrijwel alle school-tv-programma s evenals een groot aantal instructieve programma s kunnen zinvol in klassituaties aangewend worden. Alhoewel videobeelden nooit de werkelijkheid kunnen vervangen, kunnen enkele minuten van een goed videoprogramma soms beter inzicht bijbrengen dan uren frontaal lesgeven, zonder te spreken van de erbij horende tijdwinst. Het gebruik van een retroprojector met goed leesbare of duidelijke transparanten beschouwen we als een verworvenheid. Ieder ICT-middel bezit zijn sterke en minder sterke punten. Het gebruik van een dergelijk middel om een verschijnsel te tonen of een bepaald resultaat te bereiken vereist van de leraar een goede kennis, planning, voorbereiding en vaardigheden die nog onvoldoende gewaardeerd worden. Er dient wel gewaarschuwd voor overdrijving. 3.7 Veiligheid en milieu-aspecten We leven in een maatschappij die steeds meer de invloed ondergaat van de technologie en de producten en toestellen die deze technologie voortbrengt. Deze producten en apparaten houden gevaren in. Aandacht voor veiligheid zou moeten behoren tot de courante burgerzin van elk lid van onze maatschappij. Voor de exacte wetenschappen is er dus een taak weggelegd op dit domein want fysica, chemie en biologie leveren de basiskennis in dit verband. Het fysisch begrippenkader is aanwezig om de leerlingen verantwoorde informatie in verband met veiligheid in de domeinen mechanica, druk, gassen en warmte te geven. Telkens wanneer men chemicaliën gebruikt wijst men de leerlingen zo nodig op allerlei veiligheidsaspecten in verband met het veilig omgaan met stoffen (R- en S- zinnen, een goede etikettering). Het opbergen van de chemicaliën gebeurt in daartoe aangepaste en af te sluiten kasten. Binnen het kader van de veiligheid speelt de goede inrichting van het vaklokaal een cruciale rol. Vooral de elektrische installatie en een eventuele gasinstallatie vragen een bijzondere aandacht. De elektrische installatie wordt zeker beveiligd met een automatische verliesstroomschakelaar en even- AV Fysica 17 Techniek-wetenschappen

16 tueel met een noodstop. Veiligheid vereist orde en netheid binnen het vaklokaal, zoals geen jassen en tassen laten rondslingeren. 4 LEERPLANDOELSTELLINGEN, LEERINHOUDEN EN DIDACTISCHE WENKEN (U) staat voor uitbreiding. EERSTE LEERJAAR 4.1 Metrologie LEERPLANDOELSTELLINGEN - Het onderscheid aangeven tussen 'grootheid' en 'eenheid'. - De gepaste toestellen kiezen om de grootheden lengte, massa, tijd, volume, temperatuur te meten. - De SI-eenheden samen met hun respectievelijke veelvouden en delen van hoger vermelde grootheden gebruiken. LEERINHOUDEN Grootheden, eenheden, meettoestellen: lengte-, massa-,volume-, tijd-, temperatuurmeting PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Sommige leerlingen hebben in het tweede leerjaar van de eerste graad de grootheden lengte, tijd, temperatuur, volume en massa leren kennen samen met hun SI-eenheden. Zij kennen meettoestellen en hebben zelf metingen uitgevoerd. Zij hebben waarschijnlijk de meetresultaten in tabellen en diagrammen voorgesteld. Voor hen is een deel van deze leerstof een herhaling waarbij aan verdieping moet gedaan worden. Voor anderen is deze leerstof volkomen nieuw. Een grootheid is een meetbaar begrip. Wat de eenheden betreft moet worden aangegeven dat ze deel uitmaken van een coherent eenhedenstelsel, het SI-eenhedenstelsel. LEERPLANDOELSTELLINGEN - Uitgaande van de schaalverdeling, de meetnauwkeurigheid van het meetinstrument aangeven. - Meetresultaten op een correcte wijze noteren, rekening houdend met de nauwkeurigheid van metingen. - Het juiste aantal beduidende cijfers bepalen in een resultaat via de benaderingsregels. LEERINHOUDEN Meetnauwkeurigheid - rechtstreekse metingen - werken met beduidende cijfers - berekeningen met meetresultaten: benaderingsregels AV Fysica 18 Techniek-wetenschappen

17 PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN De leerlingen beseffen mogelijks intuïtief dat een meetfout inherent is aan elke meting (uit vergelijkende metingen). Dan verstaan ze ook dat de nauwkeurigheid van een meting afhangt van het gebruikte meettoestel en begrijpen ze de betekenis van beduidende cijfers. Een meetfout geeft de mogelijke afwijking weer ten gevolge van de beperkingen van het toestel en de meetmethode. Een vergissing bij de waarneming is bijgevolg geen meetfout. Bij berekeningen met meetresultaten worden de benaderingsregels gebruikt: één voor som en verschil, en één voor product en deling. Er mag zeker niet overdreven worden met ellenlange reeksen oefeningen, waarbij gezocht is naar uitzonderlijke gevallen. Het toepassen van de benaderingsregels is een opgave die bij elke berekening gedurende het jaar (en vooral in het tweede leerjaar van de tweede graad) altijd maar opnieuw wordt ingeoefend. LEERPLANDOELSTELLINGEN - Meetresultaten grafisch voorstellen in een diagram waarbij zeker aandacht gaat het correct benoemen van de assen en de eenheden de schaal en schaalaanduidingen juist de meetresultaten correct aanbrengen in het het verloop van een grafiek doorzien, ondanks meetfouten. - Evenredige verbanden herkennen vanuit grafieken. LEERINHOUDEN Grafische voorstelling: recht evenredigheid PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Uit het experiment volgen meetresultaten die in een tabel geplaatst worden. Met de meetresultaten (getallenkoppels) wordt een grafiek getekend (de onafhankelijk veranderlijke komt horizontaal, de afhankelijk veranderlijke verticaal). Het opstellen van grafieken is zeer belangrijk. Het is de visuele voorstelling van de meetresultaten. Bij grafieken dient bijzondere aandacht te gaan naar het benoemen van de assen en de bijbehorende eenheden. De aandacht zal gevestigd worden op het tekenen van de trend (er liggen meetpunten boven en onder de lijn, wat voor leerlingen soms onbegrijpelijk is en totaal verschillend van wat ze in de wiskunde doen). In het eerste leerjaar van de tweede graad blijft dit beperkt tot het recht evenredig verband (de rechte door de oorsprong). Uit de vaststelling van een rechte door de oorsprong volgt de conclusie van een constante verhouding. Het is vanzelfsprekend dat al deze leerinhouden voortdurend geïntegreerd zullen worden in de behandeling van andere leerstofonderdelen, bv. bij massadichtheid. Daarenboven is het belangrijk hierover verticaal vakoverleg te plegen, zodat vanaf het eerste leerjaar afspraken kunnen gemaakt worden die ongewijzigd worden meegenomen tot het laatste leerjaar. AV Fysica 19 Techniek-wetenschappen

18 4.2 Algemene eigenschappen en deeltjesmodel van de materie Algemene eigenschappen LEERPLANDOELSTELLINGEN - Beschrijven hoe de relatie tussen massa, volume en dichtheid experimenteel bepaald wordt. - Vanuit bovenvermelde relatie een bruikbare formule voor massadichtheid opstellen en dit omschrijven. - Verwoorden hoe men te werk gaat bij het bepalen van de massadichtheid van een vaste stof, een vloeistof, een gas. - De dichtheid van een vaste stof, een vloeistof of een gas experimenteel bepalen. - Opdrachten over massadichtheid oplossen op rekenkundige en grafische wijze. LEERINHOUDEN Massa, volume, massadichtheid Opdrachten PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Volume en massa werden waarschijnlijk in het tweede leerjaar van de eerste graad experimenteel aangebracht voor vaste stoffen en vloeistoffen. Men moet de leerlingen ook bijbrengen dat een gas of een gasmengsel (bv. lucht) eveneens een massa heeft en dus ook een massadichtheid. Veel leerlingen realiseren zich dat niet. LEERPLANDOELSTELLINGEN - De drie aggregatietoestanden waarin een stof kan voorkomen benoemen en ze onderscheiden met behulp van uitwendig waarneembare kenmerken (vorm, volume, samendrukbaarheid). - De faseovergangen benoemen. - Een smelt- en een stolcurve aflezen en interpreteren. LEERINHOUDEN Aggregatietoestanden en faseovergangen PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Samen met de aggregatietoestanden zal men de faseovergangen bestuderen en zal men hier gebruikmaken van temperatuur(tijd)-diagrammen. Bij het verdampen beperkt men zich hier tot de verdamping binnen de vloeistof (kookverschijnsel). AV Fysica 20 Techniek-wetenschappen

19 4.2.2 Inleiding tot het deeltjesmodel: fenomenologische benadering LEERPLANDOELSTELLINGEN - Uit de deelbaarheid van de stof afleiden dat de stof is opgebouwd uit uiterst kleine deeltjes. - Oplossen uitleggen als het delen van een stof. - Uit de samendrukbaarheid afleiden dat er tussen die deeltjes ruimte is. - Uit het verschil in deelbaarheid tussen stoffen afleiden dat er krachten werkzaam zijn tussen de deeltjes. - De begrippen cohesie- en adhesiekracht omschrijven. - Voorbeelden uit het dagelijks leven herkennen als toepassingen van cohesie en adhesie en ze als dusdanig verklaren. - Verschillen in aggregatietoestanden verklaren met de verschillen in cohesiekracht tussen de deeltjes. - Beschrijven dat deeltjes bij een vloeistof en/of een gas geen vaste plaats innemen. - Het begrip diffusie omschrijven. - De temperatuur als een belangrijke factor bij de snelheid van diffusie toelichten. - Voorbeelden uit het dagelijks leven herkennen als toepassingen van diffusie en ze als dusdanig verklaren. LEERINHOUDEN Deelbaarheid en oplosbaarheid van stoffen Samendrukbaarheid Cohesie en adhesie Diffusie Opdrachten PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN De bedoeling hier is via een aantal verschijnselen te komen tot enkele kenmerken, die in het volgend punt als uitgangspunt gaan dienen voor het opstellen van het deeltjesmodel van de materie. Bij deelbaarheid hebben we het over uiterst kleine deeltjes, maar we behandelen dit niet als een bijkomend kenmerk. Dit om te vermijden dat de leerlingen de rode draad door de redenering verliezen. Zo behandelen we kenmerken als ondoordringbaarheid en poreusheid niet. Ze dragen immers niets essentieels bij tot het opstellen van het deeltjesmodel. Bij poreusheid gaat men soms de poriën in een voorwerp verkeerdelijk gebruiken om de (intermoleculaire) ruimte tussen de deeltjes te illustreren. De manier van voorstellen van de deeltjes heeft geen belang. Soms worden ze wat al te nadrukkelijk als bolletjes voorgesteld, wat tot verkeerde voorstellingen kan leiden. De studie van de aard van de deeltjes gebeurt in de chemie. Bij cohesie en adhesie maakt men gebruik van een intuïtief krachtbegrip. AV Fysica 21 Techniek-wetenschappen

20 4.2.3 Opstellen en toepassen van het deeltjesmodel van de materie LEERPLANDOELSTELLINGEN - Het deeltjesmodel afleiden uit een aantal fenomenen en dit beschrijven. - Enkele fysische verschijnselen met het deeltjesmodel verklaren. LEERINHOUDEN Het deeltjesmodel van de materie Aggregatietoestanden, brownse beweging PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Uit vaststellingen van voor de leerlingen waarneembare feiten komt men tot het opstellen van het deeltjesmodel. Dit is voor de leerlingen een goede oefening in het wetenschappelijk denken. Hierbij zal de leraar uiteraard moeten helpen. Er wordt verwacht dat men tot volgende kenmerken komt: - de materie is opgebouwd uit zeer kleine deeltjes (via deelbaarheid), - er is ruimte tussen de deeltjes (via samendrukbaarheid), - de deeltjes bewegen (via diffusie), - de snelheid van de deeltjes neemt toe met de temperatuur (via diffusie), - er werken krachten tussen de deeltjes (via cohesie en adhesie). Men kan hier uitweiden over het modelconcept en over de beperkingen van de modelvoorstelling. Daarna kunnen een aantal verschijnselen verklaard worden met dit deeltjesmodel: de aggregatietoestanden, de brownse beweging, kristalvorming (bij oplosbaarheid moet dan wel het begrip concentratie aangebracht worden). Verdamping aan het vrij vloeistofoppervlak en thermische uitzetting komen in het tweede leerjaar van de tweede graad aan bod. 4.3 Optica Lichtbronnen en donkere lichamen LEERPLANDOELSTELLINGEN - De begrippen lichtbron en donker lichaam omschrijven. - Het verschil tussen natuurlijke en kunstmatige lichtbronnen omschrijven. - Enkele lichtbronnen opnoemen. - De begrippen lichtstraal en lichtbundel omschrijven. - De drie soorten lichtbundels herkennen, benoemen en tekenen. - Het onderscheid tussen ondoorschijnende, doorschijnende en doorzichtige lichamen toelichten. LEERINHOUDEN Kunstmatige en natuurlijke lichtbronnen Lichtstraal en lichtbundel Verschil in lichtdoorlaatbaarheid AV Fysica 22 Techniek-wetenschappen

21 - De rechtlijnige voortplanting van het licht in een homogeen midden toelichten. - Schaduwvorming verklaren als een toepassing van de rechtlijnige voortplanting van het licht. - Het onderscheid tussen de schaduwvorming bij een puntvormige en een niet-puntvormige lichtbron kunnen verwoorden en voorstellen op een figuur. - De begrippen halfschaduw en kernschaduw herkennen en omschrijven. - De maanfasen, de maansverduistering en de zonsverduistering schematisch voorstellen. Rechtlijnige voortbeweging van het licht Toepassing: schaduwvorming (maanfasen, aard- en maansverduistering) Opdrachten PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN De leraar zal een zekere ordening van lichtbronnen en donkere lichamen opstellen uitgaande van voorbeelden, die door de leerlingen worden aangebracht. De rechtlijnige voortplanting van licht zal besproken worden samen met het principe van de "camera obscura". Schaduwvorming en verduistering van hemellichamen zullen gepresenteerd worden uitgaande van bijvoorbeeld kartonnen modellen of computeranimaties Weerkaatsing bij vlakke spiegels LEERPLANDOELSTELLINGEN - De begrippen verstrooiing en terugkaatsing omschrijven. - De bredere betekenis van het begrip spiegel in de fysica dan in het dagelijks leven toelichten. - De weerkaatsingswetten van een lichtstraal bij een vlakke spiegel experimenteel afleiden. - De drie terugkaatsingswetten weergeven en ze toepassen. - De beelden construeren die bij een vlakke spiegel gevormd worden. - Virtuele en reële beelden van elkaar onderscheiden. LEERINHOUDEN Terugkaatsingswetten Beeldvorming Reële en virtuele beelden AV Fysica 23 Techniek-wetenschappen

22 - In concrete of leefwereldsituaties het gezichtsveld van een vlakke spiegel bepalen. - Totale terugkaatsing toelichten via de stralengang. - Sferische spiegels onderscheiden in holle en bolle spiegels en het verschil tussen beiden omschrijven. (U) - De meetkundige kenmerken van een sferische spiegel omschrijven en aanduiden op een schematische voorstelling van een holle en bolle spiegel. (U) - Het begrip brandpunt toelichten en de daarbijhorende bijzondere stralengangen bij sferische spiegels gebruiken. (U) - Het beeld construeren van voorwerpspunten bij sferische spiegels, gebruikmakend van de bijzondere stralengangen, evenals van willekeurige stralengangen. (U) - Eigenschappen van het gevormde beeld bij terugkaatsing op sferische spiegels opnoemen. (U) - Uit beeldconstructies de spiegelformule bij sferische spiegels afleiden. (U) Het gezichtsveld bij autospiegels, spiegels op straathoeken,... : opdrachten Totale terugkaatsing en grenshoek Gebogen spiegels (U) PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Lichtweerkaatsing kan aangebracht worden door de werking en de beeldvorming bij een vlakke spiegel uit te leggen. Deze leerstof wordt enkel kwalitatief gegeven. Bij de beeldconstructies mag men het niet laten voorkomen dat er alleen maar karakteristieke stralen zijn. Zeer essentieel is dat leerlingen experimenteel vaststellen dat bij één voorwerpspunt één beeldpunt hoort. Dit wil zeggen dat alle stralen die van het voorwerpspunt vertrekken, na terugkaatsing door het beeldpunt gaan. Voor de constructies gebruikt men wel de karakteristieke stralen, omdat men die gemakkelijk kan tekenen. Daarna zal men ook willekeurige lichtstralen laten tekenen. Reële beelden kan men opvangen op een scherm. Bij leerlingen ontstaat het idee dat dit beeld er maar is zolang het scherm er is. Hierbij kan benadrukt worden dat het scherm dient om licht te verstrooien naar alle richtingen zodat meerdere leerlingen gelijktijdig dit beeld kunnen waarnemen. Men kan maar "iets" zien als men van dat "iets" licht in het oog krijgt. AV Fysica 24 Techniek-wetenschappen

23 4.3.3 Lichtbreking LEERPLANDOELSTELLINGEN - De begrippen grensvlak, invallende straal, invalspunt, normaal, invalshoek, gebroken straal, brekingshoek omschrijven. - Experimenteel de brekingswetten tussen twee homogene middens terugvinden - De brekingswetten weergeven en toepassen. - Met behulp van de gegeven brekingsindex de stralengang construeren van een lichtbreking van de ene middenstof naar de andere. - De verschillende soorten lenzen herkennen en tekenen. - De beelden construeren die door een bolle lens gevormd worden. - Berekeningen maken met optische gegevens over voorwerps-, beeld-, brandpuntsafstand en vergroting. - Het beeld bij holle lenzen construeren voor verschillende voorwerpsafstanden. (U) - De lichtbreking door een prisma beschrijven. - De lichtbreking door een planparallelle plaat toelichten (U) Terminologie Brekingswetten LEERINHOUDEN Totale terugkaatsing, grenshoek Bolle lenzen en beeldvorming bij bolle lenzen, lenzenformule, lineaire vergroting Opdrachten Holle lenzen en beeldvorming bij holle lenzen (U) Prisma Planparallelle plaat (U) PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Bij breking maakt men gebruik van het sinusbegrip dat op een eenvoudige meetkundige manier dient te worden aangebracht. Bij de wet van Snellius wordt de brekingsindex gegeven als een verhouding van twee sinussen. De brekingsindex van een bepaald midden is gedefinieerd als de verhouding van de lichtsnelheid in het luchtledige tot die in het beschouwde midden. Bij bolle lenzen bedoelen we met de lenzenformule In verband met lenzen bestaan er heel wat animaties voor pc (freeware), die de beeldvorming mooi laten zien. Eventueel kan dergelijke software geïntegreerd worden in de oefeningen. AV Fysica 25 Techniek-wetenschappen

24 4.3.4 Optische toestellen LEERPLANDOELSTELLINGEN Een eenvoudige voorstelling van enkele optische toestellen en de beeldvorming kunnen omschrijven. LEERINHOUDEN Het oog: bijziend, verziend, accommodatie Optische toestellen PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Bij de keuze van optische toestellen neemt men minstens één voorbeeld met een reëel beeld en één met een virtueel beeld. Er is keuze uit de loep, diaprojector, overheadprojector, microscoop, fototoestel, verrekijker, sterrenkijker... De leerlingen vernemen best iets over de optische werking van het oog. Men maakt afspraken met de leraar biologie ten einde overlappingen te vermijden. Het is de bedoeling in te gaan op enkele afwijkingen van het oog, zoals onder andere bijziendheid, verziendheid en oudverziendheid. 4.4 Krachten LEERPLANDOELSTELLINGEN - Krachten herkennen als oorzaak van vervorming. - Voorbeelden geven waarbij kracht optreedt als oorzaak van vervorming. - Het belang van het vectorieel karakter van kracht toelichten. - Een kracht meten door gebruik te maken van een dynamometer. - Uit de massa van een voorwerp de zwaartekracht op dat voorwerp bepalen. - Het onderscheid tussen massa, zwaartekracht en gewicht omschrijven. - De krachtconstante van een veer experimenteel bepalen. - De wet van Hooke toepassen. - Op een grafische wijze krachten samenstellen en ontbinden, indien ze hetzelfde aangrijpingspunt hebben. LEERINHOUDEN Kracht als oorzaak van vervorming Vectoriële voorstelling van een kracht. Eenheid van kracht Meten van krachten met de dynamometer Twee voorbeelden. zwaartekracht en gewicht. veerkracht Wet van Hooke: grafische voorstelling en opdrachten Samenstellen en ontbinden van krachten met zelfde aangrijpingspunt. PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Van krachten kan men enkel de uitwerking waarnemen. Vanuit voorbeelden door de leerling aangebracht (eventueel aangevuld met voorbeelden uit de sportwereld) kan men er vlug toe komen dat we die uitwerkingen kunnen opdelen in een statische en een dynamische. AV Fysica 26 Techniek-wetenschappen

25 In het eerste leerjaar van de tweede graad wordt er nu enkel dieper ingegaan op de statische uitwerking van een kracht. De eenheid van kracht kan op dit ogenblik niet wetenschappelijk ingevoerd worden. De eenheid Newton zal dus zonder meer gegeven worden. De zwaartekracht is een veldkracht omdat er krachtwerking is op afstand. Met de dynamometer kan aangetoond worden dat de zwaartekracht op een voorwerp recht evenredig is met de massa van dit voorwerp. De waarde van het constant quotiënt F z / m karakteriseert de sterkte van dit veld. Die constante (evenredigheidsfactor) wordt voorgesteld door g (F z = m.g). De eenheid van g is de N/kg. De waarde van g is plaatsafhankelijk. Voor oefeningen nemen we de waarde aan het aardoppervlak, nl. 9,81 N/kg. g wordt veldsterkte of zwaarteveldsterkte genoemd. We spreken niet van valversnelling, omdat het begrip versnelling nog niet bekend is (de eenheid m/s 2 is trouwens ook nog niet gekend). Het gewicht van een lichaam is de kracht die het uitoefent op zijn ondersteuning of ophan-ging. Vallende voorwerpen zijn dus gewichtloos. TWEEDE LEERJAAR 4.5 Herhaling meetnauwkeurigheid LEERPLANDOELSTELLINGEN - Meetresultaten juist aflezen met het correct aantal beduidende cijfers. - Bij berekeningen met meetresultaten en in oefeningen de benaderingsregels toepassen. LEERINHOUDEN Herhaling - Beduidende cijfers bij meetresultaten - Beduidende cijfers bij berekeningen PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Het gaat hier om herhaling van vorig jaar, zodat dit niet afzonderlijk, maar eerder geïntegreerd in de loop van het jaar kan behandeld worden. Bij elke berekening bij opdrachten of practica is het de bedoeling deze benaderingsregels te gebruiken en zo verder in te oefenen. Aangezien de meeste formules producten of quotiënten zijn kan bij de leerlingen de indruk ontstaan dat in alle gevallen het aantal beduidende cijfers van belang is. Bij som en verschil speelt de rangorde van het laatste cijfer een rol. 4.6 Arbeid, energie en vermogen LEERPLANDOELSTELLINGEN - Voorbeelden geven dat kracht zowel vervorming als verandering van de bewegingstoestand kan veroorzaken. LEERINHOUDEN Kracht - oorzaak van vervorming (herhaling) - oorzaak van verandering van bewegingstoestand AV Fysica 27 Techniek-wetenschappen