Nanotechnologie lespakket Inhoud, situering, doelgroep en doelstellingen

Transcriptie

1 Nanotechnologie lespakket Inhoud, situering, doelgroep en doelstellingen 1 Doelstelling Dit lespakket wil via een actueel en vernieuwend thema interesse wekken van leerlingen voor vakken als wetenschap en techniek. Het wil leerlingen overtuigen dat wetenschap niet alleen interessant maar ook leuk en zelfs 'cool' kan zijn. Deze website bevat alle informatie voor leerkrachten die dit lespakket willen geven. 2 Inhoud Water- en vuilafstotende kleding, geurloze sokken, kleurloze zonnebrandcrème, deodorant met zilver nano- deeltjes, superkrachtige quantum computers, plooibare computerschermen, lichtgewicht fietskaders met koolstof nanobuizen, spuitbare zonnecellen, nanorobots, lab on chip,... dit zijn slechts enkele voorbeelden van wat nanotechnologie ons te bieden heeft. Nanotechnologie is wetenschap en techniek op de nanoschaal. Het gaat hierbij om het omzetten van nanowetenschap in techniek. In de nanowetenschap houdt men zich bezig met het begrijpen van processen en principes op de nanoschaal (tussen 1 en 100 nanometer). Op de nanoschaal krijgen stoffen hele andere eigenschappen. Hoe een materiaal zich gedraagt op macroscopische schaal wordt beïnvloed door zijn structuur en eigenschappen op de nanoschaal. In de nanotechnologie verdiept men zich in de nanowetenschap en gebruikt men deze kennis van de nanowetenschap voor de ontwikkeling van innovatieve materialen, structuren en apparaten. In dit lespakket bekijken we de basisprincipes van nanotechnologie en de verschillende domeinen waarin dit aan bod komt. We bespreken bestaande toepassingen uit het dagelijkse leven en toepassingsmogelijkheden in de toekomst.we leggen linken met voorbeelden uit de natuur (lotusbloem, gekko,...) en het verleden (glasramen). Daarnaast benadrukken we ook de nood aan een maatschappelijk debat rond nanotechnologie en geven we de aanzet tot nadenken over de impact van revolutionaire ontwikkelingen op mens en maatschappij. 3 Situering Dit lespakket past binnen het kader van STEM onderwijs (Science, Technology, Engineering and Mathematics). In moderne gebieden zoals de nanowetenschap komen inzichten van de fysica, de scheikunde en de moleculaire biologie samen. Lespakket Inhoud, situering, doelgroep en doelstellingen Eef Delfosse 01/12/2015 Page 1

2 Daarom kan dit vakoverschrijdend lespakket zowel geïntegreerd worden in de lessen natuurwetenschappen en wetenschappelijk werk, als in de lessen fysica, biologie en scheikunde. Dit lespakket wil via een actueel en vernieuwend thema interesse van leerlingen voor vakken als wetenschap en techniek verhogen. 4 Doelgroep Dit lespakket werd ontwikkeld voor verschillende doelgroepen: - ASO, 1 ste graad, 2 de leerjaar, A- stroom Moderne Wetenschappen, leerlingen met leerstoornissen - Volwassenen onderwijs ASO 3, Algemene Vorming Pool Wetenschappen - TSO, 3 de graad Biotechnische Wetenschappen Omwille van het actuele en vakoverschrijdende karakter en de aansluiting bij de leefwereld van jongeren van de eerste tot de derde graad, kan dit lespakket als basis gebruikt worden voor een lessenreeks nanotechnologie in elke graad en elke richting van het secundair of volwassenen onderwijs. Het didactisch materiaal van dit pakket kan hiervoor aangepast worden aan de doelgroep en beginsituatie. Delen van het aangeboden didactisch materiaal werden reeds opgesplitst per graad maar verdere differentiëring of verdieping kan nodig zijn, afhankelijk van de beginsituatie van de klasgroep. Het onderwerp is zeer actueel en wordt voorlopig niet aangeboden in de traditionele handboeken. 5 Lesdoelstellingen - De leerlingen kunnen in eigen woorden uitleggen wat nanotechnologie is. - De leerlingen kunnen de nanoschaal plaatsen in het metrisch stelsel en voorbeelden geven van voorwerpen in de voornaamste grootte- ordes. - De leerlingen kunnen in eigen woorden een natuurwetenschappelijke verklaring geven voor de verandering van eigenschappen van stoffen op de nanoschaal en een voorbeeld geven van een stof die dit verschijnsel illustreert. - De leerlingen kunnen de link leggen met een voorbeeld uit de geschiedenis en de natuur. - De leerlingen weten dat er speciale microscopen nodig zijn om deze verschijnselen te kunnen bestuderen. - De leerlingen kennen de 2 grote principes voor het maken van nano- structuren. Lespakket Inhoud, situering, doelgroep en doelstellingen Eef Delfosse 01/12/2015 Page 2

3 - De leerlingen kunnen technische toepassingen uit het dagelijkse leven opnoemen (verschillende domeinen). - De leerlingen denken kritsch na over de gevolgen van deze revolutionaire ontwikkeling in wetenschap en techniek en de invloed op de maatschappij. - De leerlingen kunnen uitleggen hoe de experimenten passen in het thema nanotechnologie. 6 Enkele voorbeelden situering in leerplan GO Volwassenen onderwijs ASO 3 Algemene vorming Pool wetenschappen Leerplannummer: 07-08/1762/N/G Aan de hand van een voorbeeld uit enkele schaalniveaus uitleggen dat de groei van wetenschap over het algemeen een collectief en cumulatief proces is en dat occasioneel revolutionair nieuwe ideeën de ganse maatschappij diepgaand kunnen beïnvloeden. // evolutie van de natuurwetenschappen Een kritisch oordeel formuleren over bepaalde strekkingen in de maatschappij die de huidige algemeen aanvaarde natuurwetenschappelijke hypothesen, modellen of theorieën in vraag stellen. // natuurwetenschappelijke kennis en andere visies op kennis Met een voorbeeld de hoofdlijnen beschrijven van de overgang van laboratoriumexperiment naar grootschalige toepassing. // relatie tussen natuurwetenschappelijke ontwikkelingen en technische toepassingen Een parallel schetsen tussen wetenschappelijke en technische ontwikkelingen. // relatie tussen natuurwetenschappelijke ontwikkelingen en technische toepassingen Toepassingen van wetenschappelijke kennis koppelen aan veranderingen in de samenleving en hierover kritisch en ethisch reflecteren // effecten van natuurwetenschap op de samenleving Eindterm(en) of ontwikkelingsdoel(en): E3 relaties leggen tussen structuren, E4 methoden beschrijven om structuren te onderzoeken, E5 structuren op grond van observeerbare gegevens identificeren en classificeren E25 voorbeelden evolutie van natuurwetenschappen gekenmerkt door perioden van revolutionaire veranderingen, E26 natuurwetenschappelijke kennis vergelijken met andere visies op kennis, E27 relatie tussen natuurwetenschappelijke ontwikkelingen in technische toepassingen illustreren, E28 effecten van natuurwetenschap op samenleving illustreren Lespakket Inhoud, situering, doelgroep en doelstellingen Eef Delfosse 01/12/2015 Page 3

4 OVSG secundair onderwijs A stroom - 1 ste graad, 2 de leerjaar, Moderne Wetenschappen Leerplannummer O/2/2012/032 Wetenschappelijk werk Leerplannummer O/2/2010/008 AV natuurwetenschappen Taalontwikkelend vakonderwijs materie, interactie (krachten), wetenschappelijke vaardigheden, wetenschap en samenleving Wetenschappelijke vaardigheden: Onder begeleiding, bij een eenvoudig onderzoek, de essentiële stappen van de natuurwetenschappelijke onderzoeksmethode kunnen onderscheiden Onder begeleiding bij een onderzoeksvraag, gegevens kunnen verzamelen en een experiment, een meting, een terreinwaarneming kunnen uitvoeren volgens een voorgeschreven werkwijze tot 65 Wetenschap en samenleving: Taalontwikkelend vakonderwijs 6.2 4, 6, 7 Wetenschappelijke vaardigheden , 11 Wetenschap en samenleving , 14 Het onderwerp van de natuurwetenschappen Krachten , 36, 38, 39 Eigenschappen van de stof Energie 6.12 Leerlingenpractica POV Technisch onderwijs (OVSG leerplannen) 3 de graad Biotechnische Wetenschappen Leerplannummer: POV 2003/14/4 3 de graad TSO biotechnische wetenschappen Leerplan TV toegepaste natuurwetenschappen - Biotechniek- milieu P. 60 De oorzaken van de druk op het milieu afleiden.(druk op het milieu) P.60 Het belang toelichten van schone energie in het kader van de zorg voor het milieu (Alternatieve energiebronnen) TV Toegepaste fysica p.22 Toepassing electromagnetisme Algemene doelstellingen: De leerlingen moeten zich bewust zijn van de impact van techniek en technologie op het milieu. Ze moeten de milieuproblemen die de biotechniek veroorzaakt noch overschatten noch onderschatten. De leerlingen moeten inzien dat de studie van de bouw en van de lichaamsfuncties van levende wezens kan leiden tot toepassingen van deze biologische verschijnselen ten gunste van onze samenleving. Lespakket Inhoud, situering, doelgroep en doelstellingen Eef Delfosse 01/12/2015 Page 4

5 Eindterm(en) of ontwikkelingsdoel(en): Eindtermen derde graad TSO: 7 Leermiddelen Filmpjes youtube en artikels internet (zie bronnen en achtergond informatie) Powerpoint Puzzelspel met foto s en grootte- ordes Opdracht - Document met links naar filmpjes die de leerlingen in groepjes bekijken en verwijzing naar symbaloo webpagina die alle links naar deze filmpjes bevat. Link symbaloo nanotechnologie graad 1_2: Link symbaloo nanotechnologie graad 3: Nanotechnologie projectboekje leerling graad 1_2 Nanotechnologie inleiding magnetisme Nanotechnologie experimenten graad 1_2 Werkboekje graad 3 - zelfstandig experimenteel werk en oplossingen experimenten 1-3 Koffer met didactisch materiaal voor demonstraties en experimenten. De uit te voeren experimentjes illustreren nanotechnologie:ferrofluïd, magneet zand, hydrofoob zand, magneten, kompas, ferromagnetische klei, magnetiet natuursteen, magnetisch oppervlak met probes, waterafstotende stof, geheugendraad,kleurstof en geurextract... Nanosupermarkt website waar nanoartikelen (of ideeën) beschreven staan. Je kan er denkbeeldig produkten kopen en achteraf je nanoprofiel bekijken. Hier kan je ook nanosupermarkt kranten en affiches aanvragen. Website met downloadbaar lesmateriaal en links naar andere webpagina s Lespakket Inhoud, situering, doelgroep en doelstellingen Eef Delfosse 01/12/2015 Page 5