Paper 2: Ontwerp. Samenvatting paper 1: Ontwerphypothese:

Transcriptie

1 Paper 2: Ontwerp Samenvatting paper 1: Ontwerphypothese: Als ik bij het onderwerp radioactiviteit de leerlingen van klas 3A3 praktische opdrachten geef zodat ze actief met de leerstof bezig zijn, dan gaat de motivatie van de leerlingen voor dit onderwerp omhoog. Dat zou ik dan zien doordat de leerlingen meer gericht op de leerstof zijn (meer time-on task) en meer betrokken zijn bij de les. Ontwerpregels: 1. De lessenserie bestaat uit 4 lessen over radioactiviteit. 2. De gekozen werkvormen in de lessen moeten voldoende activerend zijn. Er zijn dus praktische opdrachten. 3. Lessen moeten erop gericht zijn dat leerlingen betrokken zijn bij de les. Het moet dus aansluiten bij de belevingswereld van de leerlingen. 4. De lessen moeten voldoende gevarieerd zijn en er is ruimte voor eigen inbreng van leerlingen. 5. De lessen sluiten aan bij de kerndoelen van de Kennisbasis Natuurkunde. Onderzoeksopzet: Met vakbelevingstest, interviews en time-on-task meting wordt de motivatie voor en na de interventie gepeild. Daarnaast wordt het leerresultaat gemeten met een toets. Lesopzet: In de eerste les is er orientatie op het onderwerp straling en radioactiviteit. Om maar meteen een toepassing van (röntgen)straling te introduceren kom ik binnen met een mitella. Ik laat de leerlingen in tweetallen opschrijven wat hun persoonlijke ervaringen met radio straling is. Daarna wisselen de leerlingen hun verhaal uit met een ander tweetal. Daarna vraag ik per groepje van 4 wat ze hebben gevonden. Vervolgens probeer ik de verhalen te koppelen aan leerdoelen. Een belangrijk leerdoel is dat leerlingen praktische toepassingen van radioactiviteit en straling leren kennen zodat ze betrokken worden bij het onderwerp. Ook wil ik bereiken dat de leerlingen onderscheid maken tussen besmetting en bestraling. Als de beoogde leerdoelen zo niet voldoende aan bod komen, vul ik het aan met eigen verhalen. Ik schrijf ook in steekwoorden op wat de leerlingen bedacht hebben, zodat ik er in de loop van de lessenserie als het goed uitkomt op terug kan komen. In het tweede deel van de les gebruik ik de interactieve uitleg over

2 radioactiviteit van deze website van de TU Delft ( ). Elke tweetal krijgt een laptop en kan op deze website op verschillende animaties klikken en daar informatie over krijgen. In de animaties worden concrete voorbeelden gegeven en onderwerpen als besmetting, dracht, alfa-, beta- en gamma-straling worden duidelijk uitgelegd. Ik denk dat deze site ook goed aansluit bij de belevingswereld van de leerlingen. Omdat leerlingen zelf kunnen beslissen in welke volgorde en hoe snel ze de animaties afspelen is er ook sprake van autonomie. Terwijl de leerlingen bezig zijn loop ik een ronde om te kijken of iedereen aan de slag kan, daarna een ronde om vragen te beantwoorden. Leerlingen die aan het eind van de les nog niet klaar zijn met de website kunnen thuis verdergaan. In de tweede les besteed ik aandacht aan het meten van straling. Leerlingen gaan aan de slag met een geigerteller. Hiermee gaan ze van verschillende voorwerpen (bijvoorbeeld een banaan of brocolli) en in het lokaal de radioactieve straling meten. Liefst ook in een ander lokaal om te zien of het natuurkundelokaal ongezonder is dan andere lokalen. Ik vraag de leerlingen om te berekenen aan hoeveel straling ze per jaar ongeveer worden blootgesteld op school en of dat schadelijk is voor de gezondheid. Verder leg ik uit hoe een geigerteller werkt en dat je er geen onderscheid mee kunt maken tussen alfa, beta en gammastraling. Ik maak op het bord kort onderscheid tussen alfa, beta en gammastraling aan de hand van dracht en ioniserend vermogen. Sommige leerlingen zullen dit al opgepikt hebben in de eerste les. In de derde les staan we stil bij alfa, beta en gammastraling, halveringstijd. Met name bij halveringstijd is koolstofdatering (het bepalen hoe oud een archeologische opgraving is met radioactief koolstof) een praktische toepassing die genoemd kan worden. De leerlingen krijgen bordjes met tekst. Op sommige bordjes staat een radioactief atoomkern, op andere bordjes staat de atoomkern waarin deze vervalt. Op weer andere bordjes staat een alfadeeltje. De leerlingen die een bordje hebben met de radioactieve kern houden deze omhoog, totdat de leerlingen met het alfa deeltje hun bordje omhoog doen en bij hun weglopen. De leerlingen met de radioactieve kern moeten hun bordje dan verwisselen met de kern waarin deze vervalt. Er zijn ook leerlingen die geen bordje omhooghouden, maar die meten hoeveel kernen er elke minuut vervallen (de activiteit). Ook noteren zij de tijd waarop de helft van de kernen vervallen is (de halveringstijd). Hierna wisselen de leerlingen van rol en wordt de simulatie herhaald met beta deeltjes en daarna met gamma-straling. Na de simulatie vraag ik de leerlingen in een paar woorden op te schrijven wat achtereenvolgens alfa-, beta- en gammastraling is en wat halveringstijd betekent. Daarna vraag ik kriskras naar de antwoorden. Ten slotte vat ik het op het bord samen. Ik schrijf de 3 vervalreacties op het bord,

3 waarbij ik uitleg wat bedoeld wordt met het atoomnummer, het massagetal en isotopen. Ik geef de leerlingen als huiswerk een aantal vervalreacties te maken, waarbij ik de atoomkern geef en het soort verval (alfa, beta of gamma-straling). In de vierde les vraag ik de leerlingen in tweetallen te bedenken in welke gevallen je de halveringstijd zou willen berekenen (bewaren van radioactief afval, weten hoe lang een radioactief in je lichaam blijft en of het schade aanricht, koolstofdatering). Daarna inventariseer ik de antwoorden. Vervolgens leg ik uit dat radioactief verval een exponentieel proces is en doe voor hoe de halveringstijd berekend wordt. Hetzelfde voor de halveringsdikte. De leerlingen gaan vervolgens in groepjes aan de slag met opgaven waarin ze (in een bepaalde context, zoals koolstofdatering of de dikte van een betonnen muur om een kerncentrale) de halveringstijd moeten berekenen. Elk groepje gaat aan de slag met een andere opgave. Daarna presenteren de groepjes hun bevindingen aan de rest van de klas. Onderbouwing: In de lessenserie heb ik gekozen voor activerende werkvormen. Voorbeelden zijn het naspelen van radioactief verval, het zelf meten van straling en het werken in groepjes aan een verschillende opdracht en het daarna presenteren aan de klas. Dit sluit aan bij ontwerpregel 2. Ook is de lessenserie gericht op toepassingen van straling in de praktijk met het oog op ontwerpregel 3: de betrokkenheid van leerlingen bij de les vergroten. Er is in de lessenserie ook een beetje ruimte voor eigen inbreng van leerlingen (ontwerpregel 4). Leerlingen kunnen bijvoorbeeld hun eigen ervaringen met straling delen en voorbeelden bedenken waarin je de halveringstijd zou willen weten. Verder zijn de lessen door de verschillende werkvormen gevarieerd. Er wordt in de lessen ook rekening gehouden met de kerndoelen uit de kennisbasis natuurkunde van het SLO. Leerlingen moeten bijvoorbeeld (medische) toepassingen van straling kennen. Kernbegrippen van de Kennisbasis natuurkunde die aan bod komen zijn bijvoorbeeld alfa-, beta- en gammastraling, maar ook isotopen, radioactief verval, halveringstijd en activiteit. Bijlage 1: De lesplannen

4 Docent: Shannon Vlaar Datum: 24 april 2015 Tijd: 15:30-16:30 Lesonderwerp Radio straling (les 1) Beginsituatie Leskern* Leerdoelen Docentdoelen Boek (+ blz.) Klas: 3A3 Aantal lln: 27 De leerlingen hebben waarschijnlijk al voorkennis over het onderwerp radio straling. Ervaringen met straling en radioactiviteit uitwisselen, nieuwe kennis over straling opdoen via een interatieve website. Voorkennis ophalen. Verschillende toepassingen van radioactiviteit kunnen benoemen. Vergelijken van verschillende soorten straling. Uitleggen wat het verschil is tussen bestraling en besmetting. Kennismaken met allerlei aspecten van straling. van de leerstof en stimuleren. Inbreng van leerlingen koppelen aan leerdoelen. Impact 3 VWO, Hoofdstuk 3 Straling Media, spullen, hulp Laptops voor de leerlingen met internet. Tijd Lesfase* Leerdoel Wat ik doe en zeg 15:30 orientatie Voorkennis ophalen 15:40 15:50 instrueren 15:55 Uitwisselen en ordenen van de informatie Leerlingen weten naar welke site ze moeten en kunnen aan de slag Kennismaken met allerlei aspecten van straling, bijvoorbeeld waar je allemaal straling kunt tegenkomen en de schadelijkheid van de straling. Ik laat de leerlingen tweetallen vormen en vraag elk tweetal op te schrijven wat hun ervaringen met radio straling zijn. Ze hebben hiervoor 10 min Ik vraag elk tweetal wat ze opgeschreven hebben. Hierbij schrijf ik belangrijke begrippen die ter sprake komen zoals besmetting en verschillende soorten straling die genoemd worden op het bord Ik vraag de leerlingen om naar de website over radioactiviteit te gaan ( vestraling.tudelft.nl/sit e/ ) Ik loop rond om te kijken of alle leerlingen aan de slag kunnen. Wat zij doen (werkvorm) tweetallen Klassengesprek Webpagina openen en bekijken Interactieve website Leeractiviteit * Noem de specifieke! Benoemen van toepassingen van straling. Onderscheid maken tussen verschillende soorten straling. Uitleggen wat het verschil is tussen bestraling en besmetting. Vergelijken van verschillende soorten straling, Uitleggen wat het verschil is tussen bestraling en besmetting.ben oemen van

5 16:20 Afronding Kennis over straling vergroten en opslaan in geheugen Ik vraag de leerlingen om de laptops op te ruimen en laat de leerlingen in groepjes uitwisselen wat ze van de website geleerd hebben. Uitwisselen in groepen toepassingen van straling. Etc. Verwoorden en samenvatten van de leerstof.

6 Docent: Shannon Vlaar Datum: 11 mei 2015 Tijd: 08:30-09:30 Lesonderwerp Radio straling (les 2) Beginsituatie Leskern* Leerdoelen Docentdoelen Boek (+ blz.) Klas: 3A3 De vorige les hebben de leerlingen ervaringen uitgewisseld met straling en kennnisgemaakt met enkele aspecten van straling en radioactiviteit. Straling meten Aantal lln: 27 Uitleggen hoe straling gemeten wordt, beredeneren of de straling in het klaslokaal schadelijk voor ons is. Samenvatten verschillen tussen alfa, beta en gamma-straling van de leerstof en stimuleren. Duidelijke instructie. Impact 3 VWO, Hoofdstuk 3 Straling Media, spullen, hulp geigertellers Tijd Lesfase* Leerdoel Wat ik doe en zeg 08:30 orientatie 08:40 08:45 09:00 instrueren Weten hoe een geigerteller werkt Straling meten Beredeneren of straling schadelijk is. Ik leg uit dat we vandaag de straling in het klaslokaal gaan meten en vertel hoe we dat gaan doen. Ik leg uit hoe een geigerteller werkt Ik verdeel de geigertellers onder de leerlingen en geef ze de opdracht om de straling op verschillende plekken in het lokaal te meten en als het kan ook in een ander lokaal. Ik vraag de leerlingen om hun metingen te noteren Ik beantwoord vragen van leerlingen en loop langs om te kijken of alles goed gaat, Ik vraag de leerlingen om te berekenen welke dosis straling ze in een jaar ontvangen in het klaslokaal en deze dosis te vergelijken met de maximaal aanvaardbare dosis. Wat zij doen (werkvorm) Klassikale instructie Klassikale instructie Practicum Zelf werken Leeractiviteit * Noem de specifieke! Uitleggen hoe straling gemeten wordt Straling meten Beredeneren of de straling in het klaslokaal schadelijk voor ons is. 09:10 Afronding Beredeneren of straling schadelijk is. Ik vraag de leerlingen naar hun conclusies klassengesprek Beredeneren of de straling in het klaslokaal schadelijk voor

7 ons is. 09:15 Afronding Samenvatten verschillen tussen alfa, beta, gammastraling Ik maak op het bord kort onderscheid tussen alfa, beta en gammastraling aan de hand van dracht en ioniserend vermogen. Uitwisselen in groepen Samenvatten verschillen tussen alfa, beta en gammastraling

8 Docent: Shannon Vlaar Datum: 15 mei 2015 Tijd: 15:30-16:30 Lesonderwerp Radio straling (les 3) Beginsituatie Leskern* Leerdoelen Docentdoelen Boek (+ blz.) Media, spullen, hulp Klas: 3A3 Aantal lln: 27 De vorige les hebben leerlingen straling gemeten met een geigerteller. Ze kunnen onderscheid maken tussen alfa, beta en gamma-straling. Naspelen van radioactief verval. Verduidelijken van de begrippen halveringstijd en vervalreacties opstellen. Een vervalreactie op kunnen stellen, herhalen en uitbreiden kennis alfa, beta en gamma-straling Duidelijk instructie Impact 3 VWO, Hoofdstuk 3 Straling Tijd Lesfase* Leerdoel Wat ik doe en zeg 15:30 orientatie 15:40 15:50 Verschillende bordjes met ofwel een radioactieve kern (bijvoorbeeld C-14), ofwel de kern waarin hij vervalt, ofwel het stralingsdeeltje dat vrijkomt. Dit voor 3 vervalreacties: een met gamma-straling, een met alfa-straling en een met beta-straling. Ik leg uit dat we radioactief verval na gaan bootsen met de klas. Ik verdeel de klas in 3 delen. Een derde van de leerlingen krijgt een bordje met een alfadeeltje erop. Een derde van de leerlingen krijgt 2 bordjes: de radioactieve kern en de kern waarin deze vervalt en een derde van de klas gaat bijhouden hoeveel kernen er vervallen Ik help de leerlingen met het uitvoeren van de opdracht Ik geef het teken dat de rollen worden omgedraaid. De leerlingen zonder bordje krijgen nu wel een bordje en een ander groepje gaat observeren. Zelfde maar nu met betastraling Wat zij doen (werkvorm) Klassikale instructie Interactieve demonstratie, nabootsen van radioactief verval Interactieve demonstratie, nabootsen van radioactief verval Leeractiviteit * Noem de specifieke!

9 16:00 16:10 Afronding samenvatten 16:15 Instructie van kennis Een vervalreactie op kunnen stellen. Hetzelfde met gamma-straling Ik laat de leerlingen in een paar woorden samenvatten wat activiteit, halfwaardetijd, alfa, beta en gamma straling is en vraag kriskras naar de antwoorden Ik schrijf de 3 vervalreacties (van de interactieve demo) op het bord, waarbij ik uitleg wat bedoeld wordt met het atoomnummer, het massagetal en isotopen. Interactieve demonstratie, nabootsen van radioactief verval Zelf werken Uitwisselen in groepen samenvatten Een vervalreactie op kunnen stellen 16:25 Afronding Ik geef de leerlingen als huiswerk een aantal vervalreacties te maken, waarbij ik de atoomkern geef en het soort verval (alfa, beta of gammastraling). Klassikale instructie Een vervalreactie op kunnen stellen

10 Docent: Shannon Vlaar Datum: 18 mei 2015 Tijd: 08:30-09:30 Lesonderwerp Radio straling (les 4) Beginsituatie Leskern* Leerdoelen Docentdoelen Boek (+ blz.) Klas: 3A3 Aantal lln: 27 De vorige les zijn de begrippen activiteit, halfwaardetijd en radioactief verval aan bod gekomen. Berekenen van halfwaardetijd en halveringsdikte Een vervalreactie op kunnen stellen, halfwaardetijd is, herhalen en uitbreiden kennis alfa, beta en gamma-straling Duidelijk instructie Impact 3 VWO, Hoofdstuk 3 Straling Media, spullen, hulp Tijd Lesfase* Leerdoel Wat ik doe en zeg 08:30 orientatie 08:40 08:50 09:05 09:10 Afronding Toepassingen van halfwaardetijd bedenken Berekenen van halveringstijd en halveringsdikte Berekenen van halveringstijd en halveringsdikte Uitwisselen van informatie Uitwisselen van de informatie Opgaven halfwaardetijd/halveringsdikte met context Ik vraag de lln in tweetallen te bedenken in welke gevallen je de halfwaardetijd zou willen berekenen Daarna inventariseer ik de antwoorden. Vervolgens leg ik uit dat radioactief verval een exponentieel proces is en doe voor hoe de halveringstijd berekend wordt. Hetzelfde voor de halveringsdikte. De leerlingen gaan vervolgens in groepjes aan de slag met opgaven waarin ze (in een bepaalde context, zoals koolstofdatering of de dikte van een betonnen muur om een kerncentrale) de halveringstijd moeten berekenen. Elk groepje gaat aan de slag met een andere opgave. Ik vraag de groepjes om hun presentatie voor te bereiden De groepjes presenteren hun bevindingen aan de klas Wat zij doen (werkvorm) tweetallen Klassikale instructie Groepswerk Groepsopdracht Presentatie Leeractiviteit * Noem de specifieke! Toepassingen van halfwaardetijd bedenken Berekenen van halveringsdikte en halveringstijd Berekenen van halveringstijd en halveringsdikte Verwoorden en samenvatten van de leerstof Verwoorden en samenvatten van de leerstof

11 Bijlage 2: Leerlingmaterialen Het materiaal bestaat uit de geigentellers, de laptops en de bordjes. Daarnaast zijn er opgaven met halfwaardetijd/halveringsdikte met context en het huiswerk voor de leerlingen. Een opdrachtbeschrijving voor de leerlingen bij het practicum met de geigerteller en een opdrachtbeschrijving bij het rollenspel zou ook handig zijn. Dit is nog in ontwikkeling. Bijlage 3: Beknopte docentenhandleiding De 4 lesplannen horen bij elkaar en zijn bedoeld om in de gegeven volgorde gegeven te worden. Met een paar aanpassingen is het echter ook mogelijk om de volgorde te veranderen. Bij alle lessen moet de docent goed de lesdoelen voor ogen houden en niet teveel verdwalen in interessante anekdotes, omdat de leerlingen anders wellicht de hoofd en bijzaken niet meer kunnen onderscheiden. Bij activerende didactiek heeft de docent vooral een de rol. Vooral de instructie van de opdrachten moet dus duidelijk en kernachtig zijn. Bij les 1 is het van belang de website vantevoren goed te bekijken en in de gaten te houden of de leerlingen aan de slag kunnen. Bij de tweede les moet er vantevoren voor geigertellers gezorgd worden. De docent moet uiteraard ook weten hoe deze te gebruiken. Bij de derde les wordt er gebruik gemaakt van bordjes. Deze bordjes kunnen simpelweg bestaan uit stevig papier waarop met een pen dan bijvoorbeeld C-14 (radioactieve kern) of alfa-deeltje, He-4 staat geschreven. De bordjes moeten wel bij elkaar passen en samen 3 vervalreacties vormen. Tijdens de laatste les komt een voor de leerlingen lastig onderwerp aan bod: het berekenen van de halfwaardetijd en halveringsdikte. Hier is namelijk sprake van een exponentiele functie en daar zijn leerlingen niet goed mee bekend. Om deze reden werken de leerlingen in groepjes, maar er moet wel op gelet worden dat de groepjes met elkaar samenwerken. Hiervoor zou men Ebbens en Ettekoven kunnen raadplegen.