VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR ONDERWIJS LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS. FYSICA Tweede graad ASO. Wetenschappen

Transcriptie

1 VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR ONDERWIJS LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS FYSICA Tweede graad ASO Wetenschappen Brussel - Licap: - september 2002

2 INHOUD 1 BEGINSITUATIE ALGEMENE DOELSTELLINGEN Inleiding Algemene doelstellingen en vaardigheden ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Taak van de leraar Werkvormen De jaarplanning Toepassingen en vraagstukken Contexten Informatie- en communicatietechnologie (ICT) Veiligheid en milieu-aspecten LEERPLANDOELSTELLINGEN, LEERINHOUDEN EN PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN EERSTE LEERJAAR Inleiding Leerlingenpracticum Algemene eigenschappen van de materie en het deeltjesmodel Algemene eigenschappen Fenomenologische benadering van het deeltjesmodel Deeltjesmodel Toetsing van het deeltjesmodel Optica Rechtlijnige voortplanting Weerkaatsing bij vlakke spiegels Breking van licht Lenzen Optische toestellen Krachten TWEEDE LEERJAAR Leerlingenpracticum Kracht en beweging Arbeid - energie - vermogen Druk Gaswetten Warmte en energie Faseovergangen: smelten en stollen, verdampen en condenseren, sublimeren (U) Arbeid bij gassen AV Fysica 3 Wetenschappen

3 5 MINIMALE MATERIËLE VEREISTEN Inrichting van het lokaal Proevenmateriaal EERSTE LEERJAAR TWEEDE LEERJAAR EVALUATIE BIBLIOGRAFIE EINDTERMEN AV Fysica 4 Wetenschappen

4 1 BEGINSITUATIE De leerlingen zijn 14 à 15 jaar en zitten volop in hun puberteit. Uit hun keuze van de studierichting 'Wetenschappen' blijkt interesse voor wetenschappen en wiskunde (exact-wetenschappelijke vormingscomponent). Alle leerlingen volgen naast 2 uur fysica per week, 5 uur wiskunde per week en ook 2 uur biologie en 2 uur chemie tijdens het eerste en tweede leerjaar van de tweede graad. Voor deze leerlingen begint hier de systematische studie van het vak fysica. De school is echter niet de enige plaats waar kennis wordt verworven. Men zal vanzelfsprekend rekening moeten houden met de leken-verklaringen van de leerling, of we ze nu preconcepten of straatbeelden noemen. Ze staan dikwijls haaks op de verklaringen die de fysica heeft. Fysica doet stevig beroep op formeel en abstract denken: relaties, verhoudingen, evenredigheden, samengestelde veranderlijken als druk en temperatuur bij een gas. Veel leerlingen hebben het moeilijk om daar mee om te gaan. Alle leerlingen hebben in de eerste graad het vak technologische opvoeding gevolgd. Hierin hebben ze op een praktische en technische wijze kennis gemaakt met vaardigheden die betrekking hebben op elektriciteit (elektrische kringloop), mechanica (overbrengingen) en digitale techniek (beslissen met poorten) en met een contextgebonden omschrijving van het begrip energie (technologie thuis). Een aantal leerlingen heeft in het tweede leerjaar van de eerste graad het vak wetenschappelijk werk gevolgd. Het recht en omgekeerd evenredig verband, het tekenen en het werken met grafieken en enkele elementaire begrippen in verband met elektriciteit, mechanica en chemie zijn dan reeds gezien. De leerlingen hebben in de eerste graad eveneens biologie gestudeerd. 2 ALGEMENE DOELSTELLINGEN 2.1 Inleiding De differentiatie tussen de leerstof fysica in de studierichting 'Wetenschappen' en de basisvorming bestaat hoofdzakelijk uit een verschil in diepgang bij het aanbrengen. Theorieën en modellen worden in de basisvorming voornamelijk op een inductief-fenomenologische en kwalitatieve wijze aangebracht. In de studierichting 'Wetenschappen' worden ze bovendien door leerlingenactiviteiten (uitvoeren van leerlingenproeven) zelfstandiger verwerkt en kwantitatiever toegepast (probleemoplossende vraagstukken). De leerinhouden voor de basisvorming vormen de kern maar worden waar nodig voor de diepgang uitgebreid. Het uitgangspunt van de basisvorming blijft behouden. Ze bestaat uit het verwerven van een geheel van kennis, inzichten, vaardigheden en attituden die de leerling moet aansporen om zijn persoonlijkheid harmonisch te ontwikkelen en hem de elementen moet aanreiken om adequaat, en ook persoonlijk zinvol, in de samenleving te functioneren. Bij het fysicaonderwijs gaat het dus niet alleen om het aanbrengen van fysische kennis en vaardigheden, maar ook om de leerlingen bewust te maken van hun gedrag en het bijbrengen van attituden en de gevolgen daarvan. AV Fysica 5 Wetenschappen

5 In die zin zijn natuurwetenschappen in het algemeen en fysica in het bijzonder ook buiten hun specifiek domein, cultuurscheppend en -bepalend. In onze tijd is hun wisselwerking met ethiek en levensbeschouwing zeker aanwezig. Voor zover dit mogelijk en relevant is, kunnen zinvragen en ethische vragen aansluitend op het christelijk opvoedingsproject van de school aandacht krijgen. Een didactisch proces vertrekt vanuit een zekere concrete beginsituatie. Deze beginsituatie is een gegeven dat onze startpositie bepaalt. Datgene wat we willen bereiken, vertolken we als algemene doelstellingen en vaardigheden en vakspecifieke doelstellingen. De algemene doelstellingen en vaardigheden hebben eveneens een subjectief en niet scherp gedefinieerd karakter. Het na te streven beheersingsniveau door de leerlingen van deze algemene doelstellingen en vaardigheden moet bereikt worden bij het beëindigen van het secundair onderwijs. Het bereiken van vakspecifieke doelstellingen is wel objectief beoordeelbaar. Het na te streven eindgedrag met betrekking tot deze doelstellingen moet worden bereikt bij het beëindigen van de tweede graad. De vakspecifieke doelstellingen bepalen in grote mate de leerinhouden. De weg die wordt gevolgd naar de doelstellingen, wordt bepaald door de gebruikte didactische werkvormen. Om na te gaan of de doelstellingen en vaardigheden bereikt zijn en in welke mate ze bereikt zijn, moet er aan evaluatie gedaan worden. Het resultaat van dit evaluatieproces kan terugkoppeling geven naar de doelstellingen, zodat bijsturing mogelijk is. Dit gehele didactische proces wordt omkaderd door randvoorwaarden (uitrusting van het vaklokaal, motivatie en niveau van de leerlingen, ondersteunende kennis van andere leervakken...). 2.2 Algemene doelstellingen en vaardigheden De leerling bereikt Algemene doelstellingen en vaardigheden als hij over een hoeveelheid relevante fysische feitenkennis beschikt en vaardigheden verworven heeft, hij deze kennis en vaardigheden kan toepassen in nieuwe situaties en daarbij een bepaalde motivatie heeft en normen hanteert. (de nummers tussen haakjes en bepaalde doelstellingen verwijzen naar de 'gemeenschappelijke eindtermen voor wetenschappen'; zie ook punt 4) Algemene doelstellingen De algemene doelstellingen situeren zich op het cognitieve, het affectieve en het psychomotorische domein. COGNITIEF De leerlingen verwerven belangrijke natuurkundige feitenkennis in verband met de leerinhouden en inzicht in de natuurwetenschappelijke methode. De leerlingen kunnen:! uit waarnemingen bij demonstratieproeven en bij fysische verschijnselen in het dagelijkse leven geldige conclusies trekken; (10,11) AV Fysica 6 Wetenschappen

6 ! hun kennis en inzicht in de natuurwetenschappelijke methode gebruiken om verzamelde gegevens te ordenen volgens gemeenschappelijke eigen kenmerken en analyseren door onderlinge verbanden en mogelijke veralgemeningen op te sporen; (11)! een fysisch model toepassen op een nieuwe situatie en via logische redenering komen tot nieuwe kennis; (3)! de natuurkundige feitenkennis gebruiken om eenvoudige theoretische problemen op te lossen;! de natuurkundige feitenkennis gebruiken om standaardproblemen, contextgebonden problemen en probleemoplossende vraagstukken op te lossen;! bij het oplossen van meerkeuzetoetsen de keuze verantwoorden;! natuurkundige verschijnselen uit hun ervarings- en omgevingswereld met deze feitenkennis beschrijven en eventueel verklaren; (9)! een bewering of hypothese toetsen aan nieuwe waarnemingen of experimenten en eventueel aanvaarden als een nieuwe beschrijving of nieuw model van de werkelijkheid; (2)! mogelijkheden ontdekken eigen aan de fysica die belangrijk zijn voor het kiezen van een vervolgopleiding;! in relevante situaties een relatie leggen met de praktijk van verschillende beroepen. AFFECTIEF Onderwijs in de natuurwetenschappen en in het bijzonder in de fysica richt zich in de eerste plaats op attitudevorming: de leerling maakt zich de wetenschappelijke grondhouding eigen als één van de wezenlijke componenten van het oordelen en handelen van de hedendaagse mens. Het fysicaonderwijs levert een bijdrage tot het objectief en eerlijk leren oordelen en handelen. Daardoor kunnen de leerlingen:! een onpartijdig oordeel vormen; (*24)! een eenmaal genomen beslissing herzien als nieuwe gegevens ter beschikking komen die dit noodzakelijk maken; (*27)! kritisch staan ten opzichte van de resultaten die door extrapolatie zijn verkregen;! met anderen samenwerken, naar anderen luisteren en hun mening voor een andere, betere, prijsgeven; (*27)! kritisch staan ten opzichte van de resultaten van experimenten in plaats van ze te manipuleren om het verwachte antwoord eruit te krijgen; (*23),(*25)! kritisch staan ten opzichte van een geschreven of een gesproken bewering; (*26)! verwondering opbrengen voor de harmonie en de complexiteit die schuilt in fysische verschijnselen.! de gevolgen inschatten van toepassingen van fysische kennis en principes in de techniek en de technologie op economisch en ecologisch vlak. PSYCHOMOTORISCH Het meehelpen bij uitvoeren van demonstratieproeven of het zelf uitvoeren van eenvoudige experimenten biedt de mogelijkheid tot het ontwikkelen van de motoriek van de leerling. AV Fysica 7 Wetenschappen

7 Daardoor kunnen de leerlingen:! enkele technieken uitvoeren zoals: verwarmen, wegen, meten; (*31)! efficiënt en veilig fysica-apparatuur en practicummateriaal hanteren; (*30)! een proefopstelling realiseren Vaardigheden Indien we een verschuiving nastreven van fysische kennis als doel naar fysische kennis als gereedschap dan heeft dit zijn consequenties voor de lespraktijk. 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 de 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 eenvoudige opdrachten;! schriftelijk en mondeling een wetenschappelijke tekst weergeven in correct Nederlands;! eenvoudige strategieën gebruiken voor het aanleren van nieuwe kennis zoals memoriseren, aantekeningen maken, schematiseren, verbanden leggen...;! op een doordachte wijze een probleem oplossen;! op basis van argumenten tot een eigen standpunt komen;! de maatschappelijke betekenis inschatten van technologische ontwikkelingen waaronder de moderne informatie- en communicatietechnologie (ICT) als materiële culturele verworvenheid; (20)! eigen werk presenteren;! verschillen in meningen en opvattingen benoemen en hanteren o.a. bij samenwerkend leren of bij een klassengesprek;! door te reflecteren op het eigen functioneren, zicht krijgen op en sturing geven aan het eigen leerproces en het eigen leerproces bewaken. SPECIFIEKE VAARDIGHEDEN De leerlingen kunnen:! fysische informatie in verschillende gegevensbestanden opzoeken, verzamelen en ordenen eventueel met behulp van ICT;! de computer gebruiken bij verwerken van meetresultaten en het tekenen van grafieken; (9)! uit informatie, in de vorm van tekst, tekeningen, foto s, tabellen, grafieken en schema s relevante gegevens selecteren;! fysische informatie in de vorm van tabellen omzetten in grafieken en omgekeerd; (11) AV Fysica 8 Wetenschappen

8 ! een fysicavraagstuk planmatig oplossen;! een bekende relatie tussen fysische grootheden juist gebruiken. Bij de berekening rekening houden met de benaderingsregels. De uitkomst van de berekening van de juiste SI-eenheid voorzien; (*29)! bij de beschrijving van een experiment de benodigdheden en de te verrichten waarnemingen aangeven;! bij het verloop van een demonstratieproef relevante waarnemingen doen. Deze waarnemingen en resultaten vastleggen in woorden, afbeeldingen, tabellen, roosters, diagrammen, grafieken en/of schema s; (11)! zelf proeven uitvoeren volgens een gegeven instructieblad;! de experimentele gegevens uit informatie of van een zelf uitgevoerde proef ordenen, overzichtelijk weergeven, analyseren en er geldige besluiten uit trekken;! denkopdrachten bij het zelf uitvoeren van een proef schriftelijk beantwoorden;! mondeling of schriftelijk een verslag maken van een zelf uitgevoerde proef met behulp van een gesloten instructie;! resultaten van zelf uitgevoerde proeven toelichten en/of verklaren. 3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN In aansluiting op de visie van fysica als leervak en door de na te streven algemene en vakspecifieke doelstellingen (leerplandoelstellingen) en vaardigheden d.m.v. de fysicaleerstof gebeurt er een verschuiving van onderwijzen van fysica naar het meer zelfstandig en actief leren leren. Deze verschuiving heeft natuurlijk gevolgen voor de onderwijspraktijk. 3.1 Taak van de leraar Leren is de taak van de leerling, de leraar moet er voor zorgen dat dit in optimale omstandigheden gebeurt, dit is zijn verantwoordelijkheid. 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. 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 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 en er tegelijk over waakt dat sommige leerlingen niet afhaken. De leerling moet gemotiveerd zijn om te leren. Hij leert uit zijn fouten maar wordt gemotiveerd door zijn successen. Ook binnen het fysicaonderwijs kan dit gerealiseerd worden o.a. door het geven van een goed voorbereide les, bij het uitvoeren van demonstratieproeven en leerlingenproeven, het voeren van een actief onderwijsleergesprek, het planmatig leren oplossen van vraagstukken en het geven van haalbare toetsen. Een leerling die gemotiveerd is, zelfvertrouwen heeft en over de vaardigheden beschikt die nodig zijn voor het leren kan de leerstof actief verwerken. AV Fysica 9 Wetenschappen

9 Het is vanzelfsprekend dat er een verticale samenwerking is met de collega s fysica. Er worden horizontale afspraken gemaakt over vaardigheden en leerinhouden die op het snijvlak liggen van twee vakken: met de collega s wiskunde (over gebruik van de sinusfunctie in optica, het tekenen van grafieken, vaardigheden in verband met rekentechnieken,...), chemie (beschrijving en toepassen van het deeltjesmodel), biologie (bv. bij de beschrijving van het oog) en technologische opvoeding (begrip energie). 3.2 Werkvormen We pleiten voor een gevarieerde aanbieding van de leerstof zodat we op voorhand geen enkele werkvorm uitsluiten. 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 toch 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 (informatie en standaardvaardigheden helpen verwerken en integreren), het samenwerkend leren, het gesloten of open onderwijsleergesprek bij bv. een demonstratieproef en leerlingenproeven... 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. Fysica wordt in de praktijk theoretisch en experimenteel bedreven. Deze natuurwetenschappelijke methode houdt in dat leerlingen naast het aanleren van theorieën ook kennis maken met het experiment en eigen ervaringen opdoen. Het kan niet de bedoeling zijn dat voor leerlingen die zich in hoofdzaak voorbereiden op een wetenschappelijke studierichting in de derde graad, de leraren zich in dit verband beperken tot het louter uitvoeren van demonstratieproeven. De leerlingen zelf proeven laten uitvoeren biedt uitstekende mogelijkheden om de leerinhouden over de volle breedte te leren. Bij goed georganiseerde leerlingenproeven verloopt het aanleren van fysische begrippen, wetten en principes natuurlijkerwijs en functioneel. Practicum kan gezien worden als een krachtige leeromgeving. 3.3 De jaarplanning De basisfilosofie bij dit leerplan is een graduele opbouw van de fysica. De leerstof wordt aangepast aan het denkniveau van de leerlingen. Aanvankelijk wordt fysica vooral kwalitatief beschrijvend benaderd om langzaam over te gaan naar een meer formele fysica. De behandeling van de eenparige beweging en van de gassen biedt mogelijkheden betreffende het maken en interpreteren van grafieken. Voor de behandeling van de gaswetten voert het experimentele de hoofdtoon en sluiten de leerinhouden i.v.m. warmte en faseovergangen op een natuurlijke manier aan bij het structuurmodel van het eerste leerjaar. Vanzelfsprekend blijft een eenvoudige mechanica noodzakelijk maar ze blijft beperkt tot de basisbegrippen kracht, snelheid, arbeid, vermogen, energie en behoud van energie. AV Fysica 10 Wetenschappen

10 Het afwerken van het leerplan is een dwingende plicht. De als uitbreiding aangeduide leerstofpunten zijn te beschouwen als niet verplicht. De leraar oordeelt, rekening houdend met allerlei factoren, in welke mate hij nog de uitbreidingsleerstof (naar eigen keuze) kan behandelen. Gezien de verbreding van de doelstellingen moet een leerkracht, die zorgt voor een goede dosering van zowel demonstratieproeven als leerlingenproeven of die wat meer aandacht heeft voor context-fysica of probleemoplossende opdrachten, niet in tijdnood komen. Volgende tijdschema s zijn richtlijnen om leraren te helpen bij het opstellen van hun jaarplan. Eerste leerjaar 1 Inleiding Leerlingenproeven 2 Algemene eigenschappen van de materie en het deeltjesmodel! Algemene eigenschappen! Fenomenologische benadering van het deeltjesmodel! Opstellen en toetsing van het deeltjesmodel 3 Optica! Rechtlijnige voortplanting! Weerkaatsing bij vlakke spiegels! Breking van licht! Lenzen! Optische toestellen 4 Kracht als oorzaak van vervorming Tweede leerjaar 5 Leerlingenproeven 6 Kracht en beweging 7 Arbeid, energie en vermogen 8 Druk 9 De gaswetten 10 Warmte en energie 11 Faseovergangen 12 (U) Arbeid bij gassen Aantal uren geïntegreerd in de andere leerinhouden Totaal: 50 Aantal uren geïntegreerd in de andere leerinhouden Totaal: Toepassingen en vraagstukken Niet alle vraagstukken zijn zo eenvoudig als een standaardprobleem (toepassen van een formule). Bij een standaardprobleem kan het volstaan met: gegevens opschrijven, vraag formuleren en de oplossing zoeken. Niet alle problemen zijn echter zo eenvoudig. Voor sommige opdrachten heb je meer gereedschap nodig om te komen tot de oplossing nl. probleemoplossende vaardigheden. AV Fysica 11 Wetenschappen

11 Voor het oplossen van deze vraagstukken moet een systematische probleemaanpak worden aangeleerd en ingeoefend. De leerlingen worden op deze problemen voorbereid door ze uit te laten gaan van bekende situaties en ze alle concrete kennis aan te bieden om het probleem te herkennen (voorbereiding). De oplossingen en de nieuwe denkpatronen worden door de leerkracht niet aangeboden maar moeten door de leerling zelf geconstrueerd worden (aanpak en uitwerking). Dit garandeert dat leerlingen zich deze denkpatronen echt eigen maken en later in nieuwe situaties kunnen toepassen. Belangrijk hierbij is dat leerlingen kunnen uitleggen (verwoorden) hoe ze te werk zijn gegaan bij het oplossen en welk denkpatroon ze gehanteerd hebben: reflecteren en het ontwikkelen van metacognitie. Daarna wordt ze bijgebracht de oplossing aan een controle te onderwerpen (schatten van het resultaat, aantal beduidende cijfers, eenheid). Bij het oplossen van vraagstukken zal het SI-eenhedenstelsel gebruikt worden. Er zijn uiteraard ook niet SI-eenheden die eveneens toegelaten zijn zoals mbar, C,... Voor het correct gebruik van de namen van grootheden en de symbolen ervan, evenals hun eenheden, verwijzen we naar BIN-normen die hieromtrent worden uitgevaardigd. Men kan zich hiervoor wenden tot: BIN, Brabançonnelaan 31, 1040 Brussel. Het inoefenen van rekenvaardigheden in verband met het metriekstelsel 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. Met het algemeen in gebruik nemen van de zakrekenmachine voor het verwerken van meetresultaten of bij het oplossen van vraagstukken is het nodig om aandacht te schenken aan het aantal cijfers in het resultaat. Leerlingen moeten met een elementair besef van nauwkeurigheid de resultaten van berekeningen kunnen weergeven. Het toepassen van foutentheorie voor leerlingen in het secundair onderwijs is te omslachtig en te moeilijk. Het werken met beduidende cijfers en de vuistregels die we aanleren voor het berekenen van resultaten bieden hiervoor een eenvoudige en elegante oplossing. De inoefening van de benaderingsregels gebeurt consequent bij alle berekeningen. 3.5 Contexten In de lessen fysica bestudeert men de natuurverschijnselen meestal in een laboratoriumsituatie. Kortom aan fysica doen is situaties uit de natuur bevragen en beschrijven door regels, die we fysische wetten noemen. Deze fysische wetten hebben voor de leerlingen meestal geen betekenis zonder natuurlijke situaties als contexten. Als we deze wetten aanleren zonder ze nadrukkelijk te betrekken op de werkelijkheid bestaat het gevaar dat de leerlingen fysica als een abstracte wetenschap ervaren. Daarnaast kunnen contexten meehelpen om de betekenis van de aangeleerde begrippen te vergroten in het dagelijkse leven. Ze kunnen ook de kenmerkende eigenschappen van een begrip op een concrete wijze voorstellen. Het kenmerk van een goede context is dus dat hij functioneel is en aansluit bij de leefwereld van de leerlingen. Eventueel kan hij de historische ontwikkeling van een bepaald fysicadomein en de bijbehorende maatschappelijke gevolgen beschrijven. Om een context succesvol in de klas te gebruiken moet hij aansluiten op het niveau van de leerlingen, de fysische begrippen moeten voor de leerlingen herkenbaar aanwezig zijn en de opbouw van de les moet zodanig zijn dat de leerlingen actief aan de les kunnen deelnemen en hun leerervaringen kunnen uitwisselen. Probleemoplossend werken kan dus ook kwalitatief gebeuren door het stellen van denkvragen bij een relevante context. AV Fysica 12 Wetenschappen

12 3.6 Informatie- en communicatietechnologie (ICT) De computer, het GRM en de nieuwe media (Internet, cd-rom,...) zijn niet meer weg te denken uit ons dagelijks leven. Ze bieden nieuwe didactische mogelijkheden en in bepaalde gevallen een meerwaarde voor het fysicaonderwijs. Voorbeelden zijn het verwerven en bewerken van numerieke gegevens, het direct beschikbaar zijn van grafieken, het vlug kunnen veranderen van parameters. Er is nu reeds heel wat educatieve hard- en software beschikbaar. Het VVKSO biedt een aantal computerprogramma s aan zoals het kader labsoft en de basisexperimenten kinematica, 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. Bij het opstellen en 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 door het sturen van de meting de invloed van de verschillende factoren op de meetresultaten op korte tijd onderzoeken. Het zal wellicht nog enkele jaren duren voor er 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. Nieuwe 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 dvd en de 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 de 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 het gepaste audiovisueel middel om een verschijnsel te tonen of een bepaald resultaat te bereiken vereist van de leerkracht een goede kennis, planning, voorbereiding en vaardigheden die nog onvoldoende gewaardeerd worden. Alles willen aanbrengen met de computer of een ander audiovisueel middel gaat eveneens snel vervelen. Er dient toch gewaarschuwd voor overdrijving. 3.7 Veiligheid en milieu-aspecten We leven in een maatschappij die steeds meer de invloed ondergaat van de technologie of de producten die technologie voortbrengt. Deze producten en apparaten houden gevaren in zodat veiligheidsaspecten belangrijk zijn. 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 i.v.m. veiligheid in de domeinen mechanica, druk, gassen en warmte te geven. AV Fysica 13 Wetenschappen

13 Binnen de fysica hanteert men ook allerlei chemische stoffen. Telkens wanneer dit gebeurt 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 scheikundige producten gebeurt in daartoe aangepaste en af te sluiten kasten. De lessen Natuurwetenschappen in het algemeen en fysica in het bijzonder gaan door in een vaklokaal of in een wetenschapslokaal. 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 bijzondere aandacht. De elektrische installatie wordt zeker beveiligd met een automatische verliesstroomschakelaar eventueel met noodstop. Veiligheid vereist orde en netheid binnen het vaklokaal. De leerlingenproeven die worden uitgevoerd moeten vallen binnen het kader van de aan te leren specifieke vaardigheden die hoger werden vermeld. De risico s (bv. werken met kwik) die proeven met zich mee kunnen brengen, moeten door de leerkracht worden afgewogen tegen de aanwezige voorzieningen, de geoefendheid van de leerlingen en de didactische waarde van de proef. Leerlingen moeten op de hoogte zijn van de gevarenrisico s van materialen en apparatuur waarmee ze werken, en zo nodig uitleg krijgen ter zake nl. de wijze waarop men veilig kan werken, de aanwezige beschermings- en veiligheidsvoorzieningen en vluchtwegen in geval van brand. Om de risico s te verkleinen mogen leerlingen zich nooit zonder toezicht in een vaklokaal bevinden. Het preparatielokaal is verboden terrein voor de leerlingen. Het zelfstandig uitvoeren van proeven mag uitsluitend onder toezicht gebeuren. De groepsgrootte bij het uitvoeren van leerlingenproeven mag met het oog op wat didactisch verantwoord is en wat qua veiligheid nog aanvaardbaar is, niet meer bedragen dan 24 leerlingen. Als leraar moeten we de leerlingen regelmatig wijzen op milieu-aspecten waardoor een milieubewust gedrag wordt bevorderd. Indien een demonstratieproef zich daartoe leent, mag niet worden nagelaten de milieu-aspecten aan de orde te stellen. Voorbeelden hiervan zijn: geen overdadig gebruik van chemische stoffen of materialen, zuinig gebruik van energie, beperking van het lawaai, verantwoorde afvalverzameling (chemicaliën, batterijen, papier, eventueel glas,...) enz... 4 LEERPLANDOELSTELLINGEN, LEERINHOUDEN EN PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN 1 In de tweede graad behoren wetenschappen onder één of andere benaming zoals fysica tot de basisvorming van het ASO. De overheid legt de scholen eindtermen op voor de vakken van de basisvorming. Deze eindtermen opgenomen onder rubriek 8, bestaan uit twee delen nl.: Gemeenschappelijke eindtermen voor wetenschappen en Eindtermen fysica. De gemeenschappelijke eindtermen zijn dezelfde voor biologie, chemie, fysica en natuurwetenschappen en worden daarom in onderlinge afspraak verdeeld over de drie vakken. Ze moeten samen met de eindtermen voor de tweede graad door de meerderheid van de leerlingen worden gerealiseerd op het einde van de tweede graad. De algemene en de fysica eindtermen zijn daarom in de algemene doelstellingen en vaardigheden en in de leerplandoelstellingen van het leerplan opgenomen. Er wordt naar verwezen met de nummers achter de doelstelling bv.(1) voor een gemeenschappelijke eindterm en bv. (F 1) voor een vakspecifieke eindterm. 1 Zie ook 8 Eindtermen AV Fysica 14 Wetenschappen

14 De leerplancommissie heeft naast de eindtermen nog andere leerplandoelstellingen geformuleerd, die eveneens moeten worden bereikt door de meerderheid van de leerlingen. De attitudinale eindtermen aangegeven met bv. (*22) moeten door alle leerlingen worden nagestreefd. Ze worden op dezelfde wijze gemerkt bij de doelstellingen in het leerplan. De leerlingenproeven die verplicht worden uitgevoerd staan vermeld in de leerinhouden. EERSTE LEERJAAR 4.1 Inleiding LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN 1 Het onderscheid aangeven tussen de begrippen grootheid en eenheid. (F 1) Grootheden, eenheden, meettoestellen voor lengte, massa, tijd, temperatuur 2 De SI-eenheden samen met de meest gebruikte veelvouden en delen van de aangebrachte grootheden aangeven, omzetten en gebruiken. (F 1, F 5) 3 De meetapparatuur gebruiken om lengte, massa, tijd en temperatuur te meten. (F 4) Metingen uitvoeren in verband met lengte massa, tijd, en temperatuur 4 Meetresultaten op een correcte wijze noteren, rekening houdend met de nauwkeurigheid van de metingen. (F 3, F 5, F 29) Meetnauwkeurigheid:! rechtstreekse metingen! werken met beduidende cijfers! berekeningen met meetresultaten 5 Meetresultaten grafisch voorstellen en ondanks meetfouten het verloop van een grafiek inschatten. (7, 10, 11) Grafische voorstellingen, rechtevenredigheid 6 Rechtevenredige verbanden herkennen vanuit grafieken en het functievoorschrift aangeven. (11) AV Fysica 15 Wetenschappen

15 PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN De inleiding van het programma eerste leerjaar van de tweede graad wordt niet beschouwd als een losstaand geheel. Ze dient geïntegreerd gegeven te worden samen met de grootheden massa, volume en dichtheid (massadichtheid). Men moet er rekening mee houden dat dit voor vele leerlingen een eerste kennismaking is met fysica en met de natuurwetenschappelijke methode. In de aanvangsfase moet dan ook de nadruk gelegd worden op het nauwkeurig aanwenden van het benoemen van begrippen (correcte terminologie), symbolen en meetmethoden. Tijdens het uitvoeren van demonstratieproeven zal men de aandacht vestigen op het zorgvuldig en het nauwkeurig uitvoeren van metingen. Voor de nauwkeurigheid bij het meten is gekozen voor een eenvoudig systeem, namelijk het werken met beduidende cijfers. Een beduidend cijfer is een cijfer dat betekenis heeft in verband met de nauwkeurigheid. Voor een rechtstreekse meting wordt de nauwkeurigheid van het resultaat bepaald door de schaalverdeling van het gebruikte meettoestel en dit beïnvloedt eveneens het aantal beduidende cijfers in het resultaat. Bij een onrechtstreekse meting of bij berekeningen (som of verschil en product of quotiënt) bestaan er vuistregels. Het is niet de bedoeling in verband met nauwkeurigheid een uitgebreide foutentheorie te behandelen. Wij wijzen uitdrukkelijk op het belang van het gebruik van grafieken. De procedure hierbij verloopt als volgt: Uit het experiment volgen meetresultaten die in een tabel geplaatst worden. Met deze meetresultaten (getallenkoppels) wordt een grafiek getekend. We tekenen twee lijnen (assen) loodrecht op elkaar, die benoemd worden (grootheid, eenheid), de onafhankelijke grootheid horizontaal en de afhankelijke grootheid verticaal. Kies een schaal in functie van de grootte van de grootste meetresultaten, geef duidelijk de meetpunten aan door een stip of kruisje (geen ophaallijnen). Men vestigt de aandacht op het tekenen van de eenvoudigste vloeiende lijn (Kijk vooraf scherend over het blad). Er kunnen meetpunten liggen 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 het functievoorschrift van een fysische relatie beperkt tot recht evenredig verband (grafisch: de rechte door de oorsprong). Omgekeerd volgt uit de voorstelling van de rechte door de oorsprong dat er twee constante quotiënten zijn: x. y 'cste en y x 'cste De constanten zijn mekaars omgekeerde. Eens één constante gekend, kent men ook de andere. Nadien volgt het vaststellen van de fysische betekenis van de constanten en het aangeven van de eenheden. Wij vestigen extra aandacht op het feit dat men in de wiskunde met getallen werkt terwijl men in de fysica omgaat met grootheden. Grootheden zijn bepaald door een (maat)getal en een eenheid. Dat is trouwens één van de belangrijkste redenen waarom de leerling dikwijls niet in staat is de gekende wiskundige kennis in het leervak fysica toe te passen. Bij het bespreken van de grootteorde van fysische grootheden (machten van 10, voorvoegsels, ) kan men erop wijzen dat fysica zoekt naar universele wetten die geldig zijn op verschillende schaalniveaus: zowel in de macrokosmos (heelal, sterren, ) als in de microkosmos (moleculen, atomen, ) als in de leefomgeving. AV Fysica 16 Wetenschappen

16 4.2 Leerlingenpracticum LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN 7 De leerlingen kunnen onder begeleiding een onderzoeksvraag bij een eenvoudig natuurwetenschappelijk probleem formuleren. Minimum vier experimentele gesloten opdrachten uitvoeren De uit te voeren opdrachten zijn opgenomen in de leerinhouden bij de domeinen waar ze van toepassing zijn 8 De leerlingen kunnen individueel of in groep experimenten of onderzoeksopdrachten uitvoeren aan de hand van een gesloten instructie. 9 De leerlingen kunnen onder begeleiding de gepaste hulpmiddelen en informatietechnologie gebruiken om gegevens te verzamelen, relaties te onderzoeken en resultaten voor te stellen. 10 De leerlingen kunnen onder begeleiding reflecteren over de bekomen onderzoeksresultaten en over de aangewende methode. 11 De leerlingen kunnen onder begeleiding verschillende fasen van de gebruikte natuurwetenschappelijke onderzoeksmethoden in een zelf uitgevoerd experiment herkennen. PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Onder leerlingenproeven verstaat men een activiteit waarbij leerlingen alleen of in kleine groepjes (2 à 3) onder begeleiding proeven (zowel kwalitatief als kwantitatief) uitvoeren in verband met één of ander fysisch verschijnsel dat behoort tot het leerpakket. Naast het uitvoeren van de vier aangegeven proeven in de leerinhouden kan de leerkracht naar eigen vrijheid en mogelijkheid nog bijkomende proeven laten uitvoeren. Het laten uitvoeren van leerlingenproeven heeft als doel het nastreven van een aantal reeds vernoemde specifieke vaardigheden (leren waarnemen, instrumenten gebruiken, leren meten,...). AV Fysica 17 Wetenschappen

17 Daarnaast speelt het practicum een rol in de noodzakelijke afwisseling van de onderwijssituatie en verhoogt het de betrokkenheid van de leerling bij het leren door hem een stuk eigen verantwoordelijkheid te geven (motiveren, belangstelling wekken, ). Deze doelen betekenen in de praktijk dat de leerlingenproeven in de tweede graad op harmonieuze wijze ingepast moeten zijn in het aanbrengen van de leerstof. In het eerste leerjaar biedt het bestaande leerlingenmateriaal in verband met massadichtheid, deeltjestheorie en optica voldoende mogelijkheden om deze leerstof op een leerlingactieve manier aan te brengen. Ook in het tweede leerjaar krijgt men daartoe voldoende kansen onder andere door het onderzoeken van de wetmatigheden bij de eenparige beweging, het verifiëren van gaswetten of het bepalen van de specifieke warmtecapaciteit. De experimentele werkvorm heeft hier eveneens een gunstige invloed op de begripsvorming. De proeven worden uitgevoerd onder toezicht van de leerkracht volgens drie fasen: oriëntatie, uitvoering en reflectie. Bij het practicum voor de tweede graad gaat onze voorkeur uit naar een gesloten opdracht. Deze bevat precieze instructies waarin we doe-, denk- en schrijfopdrachten onderscheiden onder andere tekenen van grafieken, besluiten formuleren De antwoorden op de denkvragen moeten meer inhouden dan het invullen van een woord op het verslagblad. Dit laatste om te receptachtige werkbladen te vermijden. Het leerlingenpracticum wordt tijdens de bovengenoemde fasen klassikaal begeleid. De begeleiding is bij de aanvang het best beperkt tot het formuleren van de doelstellingen van de proef en de praktische problemen die leerlingen doen vastlopen. Verder zal er meer aandacht worden gegeven aan algemene experimenteervaardigheden tijdens de uitvoering en klasdiscussie in verband met het resultaat (reflectie). Het is een absolute noodzaak om een practicum klassikaal af te ronden. Alle leerlingen krijgen dan de kans de essentie van het practicum te pakken te krijgen. Een onderwijsleergesprek waarin de leerkracht of de leerlingen onderling vragen stellen is een goede werkvorm (reflecteren op het resultaat en de gevolgde werkwijze). Van het practicum zal steeds een verslag gemaakt worden (hierbij zoveel mogelijk gebruik maken van informaticatechnologie), meestal onder de vorm van het invullen van instructiebladen. In een goed verslag beschrijf je puntsgewijs hoe de proef is verlopen. Het verslag bevat dan meestal volgende punten:! de formulering van de doelstellingen van de proef of de reden (onderzoeksvraag) van het onderzoek;! materiaal en meetopstelling;! werkwijze of werkplan;! meetresultaten of onderzoekresultaten;! verwerking van de meetresultaten met aandacht voor de beduidende cijfers;! grafiek(en);! besluiten (verwoording, formule, wet) en eventuele suggesties en opmerkingen. De leerlingenproeven die worden uitgevoerd moeten vallen binnen het kader van de aan te leren specifieke vaardigheden die hoger werden vermeld. De risico s die proeven met zich mee kunnen brengen, moeten door de leerkracht worden afgewogen tegen de aanwezige voorzieningen, de geoefendheid van de leerlingen en de didactische waarde van de proef. Leerlingen moeten op de hoogte zijn van de gevarenrisico s van materialen en apparatuur waarmee ze werken, en zo nodig uitleg krijgen ter zake nl. de wijze waarop men veilig kan werken, de aanwezige beschermingsen veiligheidsvoorzieningen en vluchtwegen in geval van brand. AV Fysica 18 Wetenschappen

18 Een groep van 20 leerlingen is bij het uitvoeren van leerlingenproeven met het oog op wat didactisch verantwoord is en wat qua veiligheid betreft aanvaardbaar. Een groep van 24 leerlingen is het maximum. Het is ook aangewezen om binnen het kader van de veiligheid een practicumreglement op te stellen met als doel een handzaam en doelmatig overzicht te geven van afspraken en aandachtspunten die van belang zijn om de leerlingenpractica orderlijk te laten verlopen en de gevarenrisico s tijdens het uitvoeren van leerlingenproeven te voorkomen of te vermijden. Vanzelfsprekend moeten de vaklokalen die als practicumruimten voor leerlingen worden voorzien aan bepaalde inrichtings- en veiligheidseisen voldoen (zie brochure Didactische infrastructuur voor onderwijs in de natuurwetenschappen VVKSO mei 1993). 4.3 Algemene eigenschappen van de materie en het deeltjesmodel Algemene eigenschappen LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN 12 Beschrijven hoe de relatie tussen massa, volume en dichtheid experimenteel bepaald wordt en de formulevorm die deze relatie weergeeft voor het oplossen van standaardproblemen gebruiken. (F 1, F 3, F 4, F 5, F 6, F 26) Massa, volume, dichtheid (massadichtheid) 13 De dichtheid van een vaste stof, een vloeistof of een gas experimenteel bepalen. Leerlingenproef Bepalen van de dichtheid van een stof 14 De leerlingen kunnen aantonen dat eigenschappen van structuren kunnen afhangen van het aantal, de aard en de ruimtelijke organisatie van de bouwstenen. 15 De aggregatietoestanden waarin een stof kan voorkomen benoemen en toelichten aan de hand van uitwendig waarneembare kenmerken (vorm, volume). (F 1) Aggregatietoestanden Faseovergangen AV Fysica 19 Wetenschappen

19 16 De leerlingen kunnen uit experimentele of andere gegevens structuren en stoffen classificeren volgens samenstelling, bouw of functie en uit deze classificatie eigenschappen afleiden. 17 De verschillende faseovergangen benoemen en de faseovergangen onder invloed van toevoer of afvoer van warmte toelichten. (F 25) PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Het begrip dichtheid zal men niet alleen behandelen bij vaste stoffen en vloeistoffen maar ook bij gassen. De leerlingen zelf de dichtheid van een stof laten bepalen is een goede gelegenheid om geïntegreerd bepaalde meettoestellen te leren gebruiken. In de ogen van leerlingen is lucht niets. Het is dus belangrijk dat men via een demonstratieproef of een leerlingenproef de leerlingen aantoont of laat vaststellen dat lucht (een gasmengsel) een massa heeft en dus ook een massadichtheid. Bij de faseovergangen zal het nodig zijn het begrip temperatuur in te voeren. Het is wel de bedoeling bij de faseovergangen de grafieken van de temperatuur in functie van de tijd te tekenen. Bij het verdampen beperkt men zich tot het verdampen binnen in de vloeistof (het koken). Het verdampen aan het vrije vloeistofoppervlak komt best aan bod bij de toetsing van het deeltjesmodel Fenomenologische benadering van het deeltjesmodel LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN 18 Uit de deelbaarheid en oplosbaarheid afleiden dat de stof is opgebouwd uit uiterst kleine deeltjes. Deelbaarheid en oplosbaarheid 19 Uit de samendrukbaarheid afleiden dat er ruimte is tussen de deeltjes. Samendrukbaarheid 20 Het begrip diffusie omschrijven en de invloed van de temperatuur op de diffusiesnelheid toelichten. Diffusie met invloed van de temperatuur AV Fysica 20 Wetenschappen

20 21 Uit het verschil in deelbaarheid tussen stoffen afleiden dat er krachten werkzaam zijn tussen deeltjes. Cohesie en adhesie Voorbeelden 22 De begrippen cohesiekracht en adhesiekracht omschrijven. 23 Verschillen in aggregatietoestanden verklaren met de verschillen in cohesiekrachten tussen de deeltjes. Aggregatietoestanden 24 Met behulp van de verschijnselen poreusheid, ondoordringbaarheid, vervormbaarheid het ruimtelijk aspect van de materie toelichten. Ruimtelijk aspect van de materie 25 De leerlingen kunnen structuren met een visueel model voorstellen. 26 De leerlingen kunnen twee- en driedimensionale voorstellingen van structuren interpreteren. PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN De fenomenologische benadering van het deeltjesmodel wordt behandeld uitgaande van vaststellingen van de door de leerlingen waarneembare feiten. Hierbij moet gewezen worden op het belang van de eigen waarnemingen van de leerlingen. Dit kan best gebeuren door gebruik te maken van waarnemingsproeven die door de leerlingen worden uitgevoerd en /of demonstratieproeven. Bij cohesie en adhesie maakt men gebruik van een intuïtief krachtbegrip (voorwetenschappelijke kennis). Het doel van dit leerstofpunt is via het waarnemen van fenomenen te komen tot kenmerken van de materie die als uitgangspunt dienen voor het opstellen van het deeltjesmodel van de materie. AV Fysica 21 Wetenschappen

21 4.3.3 Deeltjesmodel LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN 27 Het deeltjesmodel van de materie door middel van een aantal kenmerken van de deeltjes omschrijven. Opstellen van het deeltjesmodel 28 De leerlingen kunnen structuren beschrijven en deze beschrijvingen met elkaar in verband brengen. PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Het opstellen van het deeltjesmodel zou zoveel mogelijk door de leerlingen zelf moeten gebeuren. Men mag evenwel niet verwachten dat de leerlingen volledig zelfstandig iets vinden waar wetenschappers een paar honderd jaar over gedaan hebben. Gepaste hulp van de leraar zal hier en daar nodig zijn. Er wordt verwacht dat men komt tot de volgende modelvoorstelling van de materie:! de materie is opgebouwd uit zeer veel kleine deeltjes (via deelbaarheid);! er bestaan verschillende soorten deeltjes (via verschillende soorten stoffen);! er is ruimte tussen de deeltjes (via samendrukbaarheid);! de deeltjes bewegen (via diffusie);! de gemiddelde snelheid van de deeltjes neemt toe met de temperatuur (via diffusie);! er werken krachten tussen de deeltjes (via cohesie en adhesie). Men kan bij dit leerstofpunt uitweiden over het modelconcept en de beperkingen dat het inhoudt. Er kan op gewezen worden dat de vorm van de deeltjes geen belang heeft. Soms worden ze wat al te nadrukkelijk als bolletjes voorgesteld, wat tot misconcepties kan leiden. Vakoverschrijdende afspraken met de collega chemie over het deeltjesmodel is wenselijk Toetsing van het deeltjesmodel LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN 29 Enkele fysische fenomenen met het deeltjesmodel verklaren en/of het verloop ervan voorspellen. Brownse beweging, osmose, verandering van aggregatietoestand (smelten en stollen, verdampen en condenseren) AV Fysica 22 Wetenschappen

22 30 De leerlingen kunnen twee- en driedimensionale voorstellingen van structuren interpreteren. PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Een aantal fysische verschijnselen zoals Brownse beweging, osmose, kristalvorming, het verdampen aan het vrije vloeistofoppervlak en de overgang van de aggregatietoestand van een stof door verwarming kan met behulp van het deeltjesmodel worden verklaard. 4.4 Optica Het gedeelte optica biedt heel wat experimentele mogelijkheden en de benodigdheden (leerlingenmateriaal) zijn meestal aanwezig. Leerlingen hebben er belangstelling voor. In allerlei toepassingen uit de leefwereld maakt men gebruik van licht en beeldvorming. Het accent ligt op breking en lenzen Rechtlijnige voortplanting LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN 31 De begrippen lichtbron en donker lichaam omschrijven. Inleidende begrippen in verband met lichtbronnen en lichtstralen 32 Het onderscheid maken tussen ondoorschijnende, doorschijnende en doorzichtige voorwerpen. 33 De drie soorten lichtbundels herkennen, benoemen en tekenen. 34 Aantonen en illustreren dat licht zich in een homogeen midden rechtlijnig voortplant. Rechtlijnige voortplanting van het licht in een homogeen midden 35 De schaduwvorming verklaren als gevolg van de rechtlijnige voortplanting van het licht in een homogeen midden. Toepassing: schaduwvorming zoals maanfasen, zons-, (aards-) en maansverduistering AV Fysica 23 Wetenschappen

23 PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Leerlingen moeten ervaren dat ze een voorwerp zien wanneer er licht van dat voorwerp in hun oog komt. Het voorwerp zal daarvoor zelf licht moeten geven of het zal het licht van een lichtbron weerkaatsen. Leerlingen moeten daarvoor weten dat licht zich vanuit een lichtbron rechtlijnig in stralenbundels door de ruimte uitbreidt. De rechtlijnige voortplanting van het licht in een homogeen midden geeft de mogelijkheid de basisbegrippen die hierbij een rol spelen te behandelen: lichtbron, donkere lichamen, lichtbundel, lichtstraal, schaduwvorming Weerkaatsing bij vlakke spiegels LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN 36 Leerlingen kunnen de wetten van terugkaatsing van een lichtstraal door een vlakke spiegel experimenteel afleiden. Vlakke spiegels. Leerlingenproef: afleiden van de terugkaatsingwetten 37 Aantonen en illustreren hoe bij vlakke spiegels de stralengang (constructies) toelaat om de beeldvorming te voorspellen. Beeldvorming bij vlakke spiegels Reële en virtuele voorwerpspunten en beeldpunten 38 In concrete of leefwereldsituaties het gezichtsveld van een vlakke spiegel bepalen. Gezichtsveld bij bijvoorbeeld een autospiegel 39 (U) Sferische spiegels onderscheiden in holle en bolle en het verschil in beeldvorming van een reëel voorwerp tussen beide omschrijven. (U) Sferische spiegels PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN De leerlingen kunnen door het uitvoeren van een proef met een vlakke spiegel zelf de terugkaatsingswetten terugvinden. Het bespreken van de beeldvorming bij een vlakke spiegel wordt eveneens gebruikt om de begrippen reëel en virtueel voorwerp en beeld toe te lichten. Bij de beeldvorming zal men ook speciaal de aandacht vestigen op het feit dat alle stralen van een voorwerpspunt via weerkaatsing door het beeldpunt gaan. Sommige leerlingen denken dat alleen spiegels licht weerkaatsen, andere voorwerpen doen dat ook. Verstrooiing van het licht of diffuse weerkaatsing kan gedemonstreerd worden met proeven waarbij rook of krijtstof in een lichtbundel wordt geblazen. AV Fysica 24 Wetenschappen