Parfum. 4 havo. Docentenhandleiding. leerling. docent. Project van Studiestijgers Auteur: Ben Nusse Maartenscollege - Groningen

Transcriptie

1 Parfum 4 havo Docentenhandleiding leerling * docent context chemie Project van Studiestijgers 2006 Auteur: Ben Nusse Maartenscollege - Groningen Eindredactie: Jan Apotheker Menno Keij Rijksuniversiteit Groningen Studiestijgers is een project van de Rijksuniversiteit Groningen en valt onder auspiciën van de coachgroep Nieuwe Scheikunde * Structuur van eugenol

2 Voorwoord Voor u ligt de docenthandleiding voor de module Parfum. Parfum vormt een aantrekkelijke context, omdat veel leerlingen geurstoffen gebruiken voor hun persoonlijke verzorging. De context geurstoffen biedt een uitstekende mogelijkheid om leerlingen te laten oefenen met structuurformules en scheidingsmethodes. Bovendien oefenen leerlingen de vaardigheid om binnen een groep theorie aan elkaar uit te leggen. Deze handleiding is geschreven door Ben Nusse, verbonden aan het Maartenscollege in Groningen. Hij heeft de handleiding geschreven naar aanleiding van zijn eigen ervaringen met zijn leerlingen. De handleiding is meer bedoeld als ondersteuning bij het ontwerpen van uw eigen lessenserie dan als een strak recept. De module is vormgegeven volgens de methode Viervlakschemie. De belangrijkste eigenschappen van deze methode zijn dat leerlingen vanuit een alledaags thema toewerken naar de chemische begrippen en dat de rol van de leerling belangrijker is bij het bepalen van wat ze in de klas gaan doen. In de module komen vaardigheden als samenwerken, informatie zoeken op het internet, verzinnen / uitvoeren van eigen onderzoek en presenteren van resultaten aan de klas aan de orde. Kenmerkend voor de structuur van Viervlakschemie is de indeling in 4 fases: Inleidingsfase, plannings- en nieuwsgierigheidsfase, verwerkingsfase en verdiepingsfase (zie voor meer informatie hoofdstuk (?) Handleiding Viervlakschemie modules ). De module is ontwikkeld binnen de stuurgroep Studiestijgers onder auspiciën van de coachgroep Nieuwe Scheikunde. Het doel van Nieuwe Scheikunde is om het scheikundeprogramma van havo en vwo te vernieuwen. Ik wens u en uw leerlingen veel plezier bij de uitvoering van de module Parfum! Jan Apotheker & Menno Keij 2

3 Inhoud 1. Module Parfum Parfum verfrissend voor scheikundeonderwijs Wat staat er in deze handleiding? 5 2. Lesplanning 6 3. Docentmateriaal Materiaal inleidingsfase Inhoud inleidende les Materiaal plannings- en nieuwsgierigheidsfase Verdieping theoretische achtergrond Materiaal verwerkingsfase Toelichting bij de voorschriften Materiaal toetsing Proefwerk Leerlingenmateriaal Materiaal inleidingsfase Invulformulier voor geurtest Artikel Een wereld van geuren Theoretische vragen bij het thema parfum Antwoorden op de theoretische vragen bij artikel Materiaal verwerkingsfase Artikel De isolatie van carvon Voorschriften Ervaringen en tips voor experimenten Bijlage Evaluatieformulieren Evaluatie module Viervlakschemie docent Evaluatie module Viervlakschemie leerlingen Handleiding voor Viervlakschemie modules 34 3

4 1. Module parfum 1.1 Parfum verfrissend voor scheikundeonderwijs Parfum vormt een aantrekkelijke alledaagse context voor scheikundeonderwijs, omdat veel leerlingen geurstoffen gebruiken voor hun persoonlijke verzorging. U kunt de leerlingen enthousiast maken voor de context met een geurtest en met vragen zoals Wat zijn geurstoffen en waar kom je ze tegen?. Vervolgens lezen leerlingen een artikel over parfum en beantwoorden ze vragen over eenvoudige organische verbindingen met behulp van het Binas. De antwoorden bespreken ze met elkaar volgens de expertgroep werkvorm. Na deze inleiding krijgen de leerlingen informatie over stoomdestillatie, additiereacties, oxidatie van alcoholen en estervorming. Met deze kennis op zak gaan leerlingen zelf o.a reukwater en esters maken. Hoe ze dat precies gaan doen, moeten ze zelf uitzoeken en plannen. Ze krijgen geen kookboekvoorschrift. Nadat de leerlingen de proeven hebben gedaan, maken ze een samenvatting van hun werkwijze en resultaten. Ook presenteren ze dit aan de klas. In de verdieping geeft u uitleg over de organische stoffen en de reacties die de leerlingen tijdens de module zijn tegengekomen. Ook laat u de leerlingen oefenen met de naamgeving van organische verbindingen. De leerlingen krijgen tot slot alle samenvattingen van de presentaties. Dit vormt de proefwerkstof. De module is vormgegeven volgens de methode Viervlakschemie. De belangrijkste eigenschappen van deze methode zijn dat leerlingen vanuit een alledaags thema toewerken naar de chemische begrippen en dat de rol van de leerling belangrijker is bij het bepalen van wat ze in de klas gaan doen. Kenmerkend voor de structuur van Viervlakschemie is de indeling in 4 fases: Inleidingsfase, plannings- en nieuwsgierigheidsfase, verwerkingsfase en verdiepingsfase. Deze fases zult u ook in deze module terugvinden (zie voor meer informatie hoofdstuk 6.2 Handleiding Viervlakschemie modules ). Leerdoelen Chemische kennis Naamgeving eenvoudige organische verbindingen Gebruik van molecuulmodellen Additie aan alkeen Oxidatie alcohol Estervorming Chemische methoden Stoomdestillatie Leren omgaan met microschaalglaswerk Zelf een experiment bedenken en uitvoeren Interpreteren en verklaren waarnemingen 4

5 Communicatie over chemie Antwoorden op vragen met medeleerlingen bespreken Antwoorden op vragen aan medeleerlingen uitleggen Werken met de expert methode Methode en resultaten eigen experiment verwoorden in samenvatting en een presentatie Voorkennis Naamgeving alkanen Begrip van scheidingstechnieken Begrip van reacties en vergelijkingen Met Binas kunnen werken Omvang 14 lesuur Beoordeling Proefwerk 1.2 Wat staat er in deze docenthandleiding? In hoofdstuk 2 staat de lesplanning. Dit is de planning zoals Ben Nusse die heeft aangehouden. Hij beschrijft per les wat er moet gebeuren. In de planning staan ook ervaringstips en verwijzingen naar het leerlingenmateriaal (hoofdstuk 4) wat u voor die les nodig heeft. In hoofdstuk 3 staat het docentmateriaal en in hoofdstuk 4 het leerlingenmateriaal. In hoofdstuk 5 beschrijven Ben Nusse en zijn toa de ervaringen met de experimenten. Zo kunt u hobbels voor leerlingen en knelpunten binnen de uitvoering van proeven zien aankomen en proberen hiervoor oplossingen te vinden. Als u uw ervaringen vervolgens aan ons rapporteert, dan kunnen wij deze gebruiken om de module te verbeteren (Jan Apotheker (j.h.apotheker@rug.nl), Menno Keij (m.a.keij@student.rug.nl)). Hoofdstuk 6 vormt de bijlage. Hierin vindt u ten eerste evaluatieformulieren voor u en voor de leerlingen. Wij gebruiken uw beoordeling van de module en de beoordeling van de leerlingen om een beeld te krijgen hoe de module in de praktijk werkt. Met dit beeld als uitgangspunt verbeteren we de module. Ten tweede vindt u in de bijlage de handleiding voor Viervlakschemie modules. Hierin staat de didactische achtergrond en de verschillende werkvormen van de Viervlakschemie methode bescheven. 5

6 2. Lesplanning Dit is de lesplanning van Ben Nusse. U kunt deze planning flexibel toepassen op uw eigen lesplanning. In hoofdstuk 5 Ervaringen en tips kunt u ook o.a. organisatorisch advies vinden voor uw planning. Zo vindt Ben Nusse bijvoorbeeld dat er voor de verdiepingsfase eigenlijk nog een extra les nodig is. Introductiefase Les 1: De docent stelt een aantal introductievragen aan de klas over parfums (zie 3.1) De klas wordt verdeeld in groepjes van 4 leerlingen De groepjes doen een geurtest (zie 3.1 & 4.1.1) De docent deelt de volgende stencils uit aan de klas: o Een studiewijzer voor het project (zie leerlingenhandleiding) o Artikel Een wereld van geuren uit Chemische Feitelijkheden, december 2005 (zie 4.1.2) o De vragen bij het artikel (zie 4.1.3) Les 2 (zie figuur 1): De leerlingen lezen het artikel Elk van de 4 leerlingen van het groepje beantwoord zijn eigen vragen: o Leerling a: Vraag 1 t/m 4 o Leerling b: Vraag 5 t/m 8 o Leerling c: Vraag 9 en 10 o Leerling d: Vraag 11 en 12 Vervolgens komen alle leerlingen a bijelkaar, alle leerlingen b, etc. De expertgroepjes bespreken met elkaar de antwoorden en besluiten wat het goede antwoord is De expertgroepjes controleren de antwoorden bij de docent Elke groep bestaat uit 4 leerlingen. Elke leerling (a, b, c, d) beantwoord zijn eigen vragen Leerlingen die dezelfde vragen hebben beantwoord, bespreken de antwoorden binnen de expertgroep Leerlingen keren terug in de oorspronkelijke groep en leggen elkaar de antwoorden uit Figuur 1 Uitvoering van de opdrachten door de groepen tijdens les 2 t/m 4 6

7 Ervaringen les 2: Het bespreken van de opgaven binnen de expertgroepen is uitgelopen tot les drie De leerlingen van subgroep B hadden hulp nodig met de karakteristieke groepen (vraag 8) De leerlingen van subgroep C hadden hulp nodig met de systematische naamgeving (vraag 9) De leerlingen van subgroep D hadden hulp nodig met de modellen (vraag 11) Les 3 & 4 (zie figuur 1): De leerlingen gaan terug in hun oorspronkelijke groep Leerling a legt zijn antwoorden uit aan de andere groepsleden, leerling b legt zijn antwoorden uit aan de andere groepsleden, etc. Docent legt de naamgeving van organische verbindingen klassikaal uit, dit is nodig voor de volgende lessen Ervaring les 4: Na les 4 zeggen de leerlingen dat ze alles snappen, maar daar heb ik mijn twijfels bij Plannings- en nieuwsgierigheidsfase Les 5: Leerlingen krijgen informatie over stoomdestillatie (zie 4.2.1) Leerlingen verdiepen zich in theoretische achtergrond van de additiereactie, de oxidatie van alcoholen en estervorming. Groepjes kiezen welk reukwater ze gaan maken in experiment 1 (zie 4.2.2) Groepjes kiezen welke ester ze gaan maken in experiment 2 (keuze uit klapper met microschaalexperimenten) (zie 4.2.2) Elke groep kiest één experiment uit experiment 3 en 4 (zie 4.2.2) Groepjes geven aan de toa door welk materiaal zij de volgende lessen nodig hebben om hun experimenten uit te voeren Verwerkingsfase Les 6: Les 7: Les 8: Les 9: Leerlingen oefenen met microschaal glaswerk, zandbak, etc. Groepjes voeren experiment 1 Reukwater maken door middel van stoomdestillatie uit Groepjes voeren experiment 2 Fruitige geurende esters maken uit Groepjes voeren óf experiment 3 Het onderscheid tussen euganol en vanilline óf experiment 4 Het onderscheid tussen OH in eugenol en OH in citronellol uit Les 10: Groepjes leveren een samenvatting in met de werkwijze van de experimenten en enige theorie over de uitgevoerde reacties. De docent verwerkt deze samenvattingen tot 1 document Groepjes presenteren hun resultaten aan de klas (5-7 minuten) 7

8 Verdiepingsfase Les 11-14: De docent besteedt aandacht aan enkele theoretische vragen van de inleiding Oefenen met de naamgeving van organische verbindingen Bespreken en oefenen van de reacties uit de verwerkingsfase Leerlingen vullen evaluatieformulier in (zie 6.1.2) Leerlingen krijgen alle samenvattingen van de presentaties. Dit is leerstof voor de toets Ervaring les 11: Vooral de theoretische vragen 8 & 9 van de inleiding vergen extra uitleg Les 15: Toets 8

9 3. Docentmateriaal 3.1 Materiaal inleidingsfase Inhoud inleidende les Klassikale inleiding Vertel dat het project over geurstoffen gaat. Stel een aantal inleidende vragen, zoals: Wat zijn geurstoffen en waar kom je ze tegen? ( parfums, reukwater, kruiden, fruit etc ) Heb je enig idee hoe oud geurstoffen al zijn? ( in de 26 e eeuw voor Christus werd er in Thebe ( in het Oude Egypte) gestaakt om meer geurstoffen als loon te ontvangen) Klassikale demonstratie Iedereen kent de geur van een sinaasappel. Deze geur komt van geurstoffen die opgelost zitten in een vluchtige olie in de sinaasappelschil. Men heeft onderzocht dat in die vluchtige olie wel 300 verschillende chemische stoffen zitten! De vluchtige olie kan men op de volgende wijze zichtbaar maken: Knijp in een sinaasappelschil bij een brandende kaarsvlam (de olie wordt eruit geperst en je ziet vuurverschijnselen) Vervolgvragen Wijs een leerling aan en stel de volgende vraag: Kun jij de geur van sinaasappel omschrijven? Je merkt dat het niet gaat; de reden is gelegen in het antwoord op de volgende vraag: Wat is geur? Is dat: a. een eigenschap van alle stoffen b. een straling die door stoffen wordt uitgezonden c. een beleving die ontstaat doordat stoffen in contact komen met reukgevoelige cellen in de neus ( antw c is goed en die beleving is niet gemakkelijk te omschrijven) Wijnproevers hebben een complete taal ontwikkeld om geur van wijn te omschrijven. Zie: Geurtest ( groepsopdracht) Jullie krijgen per groep 10 bruine flesjes. Daarin bevinden zich de volgende stoffen: spiritus, petroleum, wasbenzine, terpentine, alcohol, gemalen koffie, nootmuskaat, geraspte kaars, cacaopoeder, laurier. De opdracht is om door alleen te ruiken erachter te komen in welk flesje elk van de 10 stoffen zit (zie 5.2). 9

10 Uitdelen studiewijzer en uitleg organisatie Deel de studiewijzer van het project uit aan de klas. Doorloop met de klas de inhoud van de studiewijzer, de opdrachten die gemaakt moeten worden gedurende de komende 3 lessen en de beoordeling. Leg ook uit wat de tijdsplanning is. Deel vervolgens de groepen in (groepjes van 4 leerlingen). 10

11 3.2 Materiaal plannings- en nieuwsgierigheidsfase Verdieping theoretische achtergrond Leerlingen krijgen informatie over stoomdestillatie (zie 4.2.1). Daarna verdiepen de leerlingen zich in de theoretische achtergrond van de additiereactie, de oxidatie van alcoholen en estervorming. Hiervoor gebruiken ze leerboeken en klappers met microschaalexperimenten. Leerlingen mogen ook gebruik maken van het internet. Leerlingen zoeken de reactievergelijkingen, formules en namen van stoffen op die voorkomen in de experimenten. Ook moeten ze bepalen hoeveel grondstoffen ze nodig hebben voor de experimenten. 11

12 3.3 Materiaal verwerkingsfase Toelichting bij de voorschriften In experiment 1 Reukwater maken door middel van stoomdestillatie en experiment 2 Fruitige geurende esters maken moeten leerlingen zelf bedenken hoe ze de uitvoer doen. Hiervoor kunnen ze gebruik maken van informatie over stoomdestillatie. Deze informatie staat in het artikel De isolatie van carvon in In experiment 3 Het onderscheid tussen eugenol en vanilline en experiment 4 Het onderscheid tussen OH in eugenol en OH in citronellol volgen leerlingen simpelweg het voorschrift. Ze hoeven de uitvoering dus niet zelf te verzinnen. Het leerdoel is dat ze de waarneming moeten verklaren aan de hand van theorie over oxidatiereacties. Om het u makkelijk te maken, volgt nu een voorschrift om experiment 2 uit te voeren. Het is niet de bedoeling dat u deze aan de leerlingen verstrekt, zij moeten zelf een soortgelijke uitvoering bedenken. Geurensynthese Duur: experimenteel deel: ca 60 min. met introductie, opgaven en uitleg: 2 lesuren Benodigdheden (per groepje) Set Microschaalglaswerk (MicroC 3 hem) 10 mmol (= 0,92 ml) 1-butanol 10 mmol (= 0,57 ml) azijnzuur druppel geconcentreerd zwavelzuur injectiespuiten 1 ml kooksteentjes Algemeen Afval-erlenmeyer (met stop en klem) Opgaven practicum Geurensynthese In dit practicum ga je een fruitgeurtje maken uit de stoffen 1-butanol en ethaanzuur (azijnzuur). Het product dat daarbij ontstaat, wordt een ester genoemd. Veel esters hebben een aangename geur. De reactie voer je uit in het speciale Microschaalglaswerk. Het grote voordeel hiervan is dat je met zeer kleine hoeveelheden chemicaliën kunt werken. Hierdoor is werken op microschaal goedkoper en minder gevaarlijk. Voordat je gaat beginnen met het practicum, moet je antwoord geven op de volgende vragen. 12

13 1. Geef de reactievergelijking (in structuurformules) voor de reactie van 1-butanol met ethaanzuur, en geef de naam van de ester die daarbij ontstaat. 2. Aan een veresteringsreactie wordt vaak een kleine hoeveelheid geconcentreerd zwavelzuur toegevoegd. Waarom is dit? 3. Een veresteringsreactie is een evenwichtsreactie. Hoe zou je ervoor kunnen zorgen dat het een aflopende reactie wordt? 4. In dit practicum laat je 10 mmol zuur reageren met 10 mmol alcohol. Reken uit met hoeveel ml zuur en hoeveel ml alcohol dit overeenkomt. Gebruik hiervoor de volgende gegevens: 1-butanol ethaanzuur M = g.mol -1 M = g.mol -1 d = g.ml -1 d = g.ml Reken uit hoeveel ml water er gevormd wordt. Je mag er hierbij van uitgaan dat de uitgangsstoffen volledig worden omgezet. Voorschrift practicum Geurensynthese Lees eerst het onderstaande voorschrift helemaal door. Als je niet zeker weet waarom je iets doet, of als er iets niet duidelijk is, vraag het dan. Volg het voorschrift stap voor stap op. Ethaanzuur wordt ook wel azijnzuur genoemd, en als het zeer zuiver azijnzuur is, heet het ijsazijn (dit staat op de potjes). Houd altijd je bril op en je jas aan. Draag altijd latex handschoenen. Wees met name voorzichtig met geconcentreerd zwavelzuur! Uitvoering 1. Bevestig het rondbodemkolfje (1) en het T-stuk (2) met het verbindingsstuk (3) aan het statief. Zet een stopje (4) op het T-stuk (zie fig. 1). 2. Ruik voorzichtig aan het azijnzuur en 1-butanol. 3. Doe 10 mmol ethaanzuur (azijnzuur) en 10 mmol 1-butanol met een injectiespuit in de kolf. Gebruik hiervoor de hoeveelheid ml die je in de vragen hebt berekend. Als je een beetje teveel azijnzuur hebt toegevoegd, moet je ook wat extra 1-butanol toevoegen. Je kunt beter wat teveel 1-butanol hebben dan teveel azijnzuur. Waarom? 4. Voeg een kooksteentje toe aan het kolfje. Dit voorkomt kookvertraging (spatten van een kokende vloeistof). 5. Voeg met een injectiespuit een druppel geconcentreerd zwavelzuur toe. Voorzichtig! Het is een sterk zuur! 6. Bouw de opstelling zoals getekend in figuur 1, waarbij het geheel onder een hoek van ca. 45 aan het statief wordt bevestigd. Waarom zet je een septum met injectienaald op de koeler? 13

14 1: rondbodemkolf 2: T-stuk 3: staaf met verbindingsstuk 4: rubberen stopje 5: luchtkoeler 6: septum 7: injectienaald Fig. 1. De opstelling 7. Zet het zandbad aan (maximaal). 8. Plaats de opstelling in het zandbad. Als het reactiemengsel te hard kookt (de condensatiedruppels komen verder dan ca. 1/3 van de koeler) kun je wat zand onder het kolfje weghalen met een spatel o.i.d. of de opstelling iets hoger hangen. 9. Let goed op wat er tijdens het verloop van de reactie in de zijarm van het T-stuk gebeurt. Beschrijf wat je ziet, en geef een verklaring hiervoor. 10. Als het reactiemengsel ca. 20 minuten heeft gekookt, schuif je de opstelling omhoog zodat het af kan koelen. 11. Als het reactiemengsel is afgekoeld, schenk je de inhoud van de zijarm terug in de kolf. 12. Verwijder voorzichtig de koeler en het T-stuk van je opstelling. 13. Ruik voorzichtig aan de inhoud van je kolfje. Wat ruik je? Vergelijk dit met de geur van de uitgangsstoffen. Is je reactie gelukt? Opruimen en schoonmaken De inhoud van je kolfje moet je inleveren. Schenk de inhoud van het kolfje voorzichtig in een grote erlenmeyer die voor in de klas staat. Gooi het dus niet in de gootsteen! Spoel het glaswerk en de verbindingsstukken goed om met ethanol (zit in spuitflessen) en doe dit ook in de afval-erlenmeyer. Leg het omgespoelde glaswerk naast de koffer op tafel zodat de ethanol kan verdampen. De gebruikte injectiespuiten kun je ook op tafel laten liggen. Doe voorzichtig, de naalden zijn scherp en er kan nog wat van de chemicaliën in achtergebleven zijn (geconc. zwavelzuur). Draai de doppen goed op de potjes met chemicaliën. 14

15 3.4 Materiaal toetsing Proefwerk TOETS SCHEIKUNDE PROJECT PARFUM HAVO Beschrijf hoe je uit karwijzaadolie de geurstof carvon kunt verkrijgen. Maak ook een tekening van de opstelling. 2. Welke karakteristieke groepen zijn aanwezig in onderstaande structuren van A, B enc. Stof A CH 3 -CO-OCH 3 Stof B CH 3 -O-CH 2 -CH 2 -OH Stof C O C H 2 C O H O N H 2 C H C N H C C H O C H 3 O C H 2 3. Geef de structuurformules van methaanzuur en 1-propanol Bovenstaande twee stoffen kunnen in een experiment met elkaar reageren. 4. Beschrijf hoe je dat experiment moet uitvoeren. 5. Geef de reactievergelijking die hoort bij deze reactie; geef ook de naam van de gevormde koolstofverbinding. 6. Geef de systematische namen voor onderstaande stoffen D, E en F Stof D stof E stof F 7. Water kan worden geaddeerd aan 2-buteen; geef de naam en de structuurformule van het reactieproduct. 15

16 4. Leerlingenmateriaal 4.1 Materiaal inleidingsfase Invulformulier voor geurtest Geurtest Jullie krijgen per groep 10 bruine flesjes; in elk flesje zit een geurende stof. De opdracht is om door alleen te ruiken er achter te komen in welk flesje elk van de 10 stoffen zit. Stof flesje Spiritus -- Petroleum -- Wasbenzine -- Terpentine -- Alcohol -- Gemalen koffie -- Nootmuskaat -- Geraspte kaars -- Cacaopoeder -- Laurier -- 16

17 4.1.2 Artikel Een wereld van geuren 17

18 18

19 4.1.3 Theoretische vragen bij het thema parfum Lees vooraf het artikel Een wereld van geuren. 19

20 20

21 4.1.4 Antwoorden op theoretische vragen bij artikel Dit zijn de antwoorden op de vragen die bij het artikel Een wereld van geuren horen. Het artikel vindt u in het leerlingenmateriaal, De vragen bij dit artikel vindt u in geurstoffen van planten en dieren ( bijv etherische oliën uit planten, grassen, vruchten 2. omdat je ze anders niet kunt ruiken 3. laag kookpunt 4. - uitpersen (spreekt voor zich) - stoomdestillatie: water samen met de etherische olie verhitten; geurstof en waterdamp destilleren over - extractie/indampen: olie uitschudden met pentaan; indampen; het residu uitschudden met alcohol 5. naam karakteristieke groep alcoholen R C OH fenolen C 6 R 5 OH ketonen R C CO C R aldehyden R C CO - H ethers R C O C R esters R CO O C R 6. a citronellol: alcohol eugenol: fenol ; ether cineol: ether cedrol: alcohol 3-hexeen-1-ol alcohol vanilline: fenol ; ether ; aldehyde muskon: keton civetton: keton indool: xxxx b ester 7. eugenol: C C = C aan de ring vanilline: H C = O aan de ring 8. bij eugenol zit de OH aan de ring, de C waaraan de OH zit heeft geen H-atomen bij citronellol zit de OH aan een C waaraan nog twee H-atomen zitten 9. 3-hexeen-1-ol: een keten van 6 C-atomen, waarbij een dubbele binding zit tussen het derde en vierde C-atoom en een OH-groep aan het eerste C-atoom zit 10. citronellol: 3,7-dimethyl-6-okteen-1-ol civetton: 9-heptadeceen-1-on muskon: 3-methyl- pentadecaan-1-on 11. passen niet op elkaar; elkaars spiegelbeelden; spiegelbeeldisomerie van boven naar beneden: keten wordt langer ; minder bloemig, meer fris. - van links naar rechts: een methyl inbouwen op plaats 1 of plaats2 ; minder noot, meer bloemig en meer groen 21

22 4.2 Materiaal verwerkingfase Artikel De isolatie van carvon 22

23 4.2.2 Voorschriften 1. Reukwater maken door middel van stoomdestillatie Maak je eigen reukwater uit bijvoorbeeld kruidnagel of vanillestokje of karwijzaad of rozen(bloem)blaadjes of jasmijn(bloem)blaadjes. Bedenk zelf hoe je dat gaat doen;je moet hierbij een stoomdestillatie doen. Bespreek je plan met de docent. 2. Fruitige geurende esters maken Maak met behulp van microschaal glaswerk een fruitig geurende ester; elke groep maakt een andere ester. Overleg met je docent. Zoek op wat de reactievergelijking van zo n proces is. 3. Het onderscheid tussen eugenol en vanilline Neem van beide stoffen een oplossing in alcohol; voeg een paar druppels van een oplossing van jood / zetmeeloplossing in water en hexaan toe. Waarnemingen?? Zoek op wat wordt verstaan onder een additiereactie (scheikundeboek of internet) Verklaar je waarnemingen. 4. Het onderscheid tussen OH in eugenol en OH in citronellol Maak van beide stoffen een oplossing in alcohol; maak dan een oplossing van kaliumdichromaat (K 2 Cr 2 O 7 )in water en voeg daaraan wat zwavelzuur toe; doe een paar druppels van deze laatste oplossing bij de eugenol- en bij de citronelloloplossing en verwarm in een warm waterbad. Waarnemingen?? Zoek op wat er gebeurt bij een oxidatiereactie en verklaar je waarnemingen. 23

24 5. Ervaringen met de experimenten In dit hoofdstuk staan per les de ervaringen van Ben Nusse met de module beschreven. Ook geeft Ben Nusse in dit hoofdstuk een aantal tips. Verwerkingsfase Les 7: Les 8 Les 9: De stoomdestillatieopzet moest met Al-folie worden omwikkeld. Dit duurde te lang Om esters te maken hebben leerlingen ongeveer 0,5 ml carbonzuur en 0,5 ml alcohol gebruikt Sommige leerlingen hadden de temperatuur van het zandbad te hoog, er trad ontleding op Bij experiment 3 Het onderscheid tussen euganol en vanilline werd broomwater gedruppeld bij ongeveer 3 ml van de twee (zuivere) geurstoffen. Dit werkte niet goed, omdat de kleurstoffen zelf geel zijn. Daarom zijn we overgestapt op een jood / zetmeeloplossing (in water en hexaan). Waarneembaar is dat in beide gevallen bij de eerste 2 à 3 druppels ontkleuring plaatsvindt. Na verder toedruppelen is er geen ontkleuring meer bij vanilline, maar nog wel bij eugenol. Ontkleuring bij vanilline is verrassend. Er is echter geen zuivere vanilline gebruikt, maar een extract van een vanilline-bourbon stokje. Er er daardoor in het extract een onverzadigde verbinding aanwezig? Antwoord: C=O kan ook reageren eventueel. Bij experiment 4 Het onderscheid tussen OH in eugenol en OH in citronellol werd circa 2 ml verdunde K 2 Cr 2 O 7 oplossing gemengd met circa 0,5 ml 2M zwavelzuur. Hieraan werd circa 0,5 ml eugenol of citronellol toegevoegd. De reageerbuisjes werden circa 5 minuten in een waterbad van ongeveer 60 o C gezet. Bij citronellol werd de oplossing (zoals verwacht) blauw, bij de eugenol ontstond een bruinachtige suspensie! Wat is hier gebeurd? Het experiment werkt ook met aangezuurde KMnO 4 oplossing. Hier werden de vloeistoffen respectievelijk kleurloos ( zoals hoort!) en geel! Hoe kan dat laatste? Antwoord: C=C is vatbaar voor oxidatie. Daarom is het waterbad waarschijnlijk te heet. Beter is een waterbad van 40ºC. 24

25 6. Bijlage 6.1 Evaluatieformulieren Evaluatie module Viervlakschemie docenten Het invullen van deze evaluatie kost ongeveer 45 minuten. Uw antwoorden worden in tekstvorm uitgewerkt en opgenomen in de gidsmodule. Daarom is het van belang dat u uw antwoorden voldoende toelicht. Hoe beter u uw ervaringen weet te omschrijven, hoe informatiever de gidsmodule wordt voor docenten die de module volgende jaren gaan uitvoeren. Algemeen 1. Wat is de naam van de module die u heeft uitgevoerd? 2. Heeft u deze module onderwezen aan een havo 3 klas, een gymnasium 3 klas of allebei? 3. Vindt u de opbouw van Viervlakschemie (inleidingsfase, nieuwsgierigheids- en planningsfase, werkfase en verdiepingsfase) een goede manier om kennis over te dragen op leerlingen? 4. Kunt u de lessenopbouw beschrijven? Belangrijk is hoeveel lessen u besteed heeft aan de verschillende onderdelen (inleidingsfase, nieuwsgierigheids- en planningsfase, werkfase en verdiepings- en verbindingsfase). Deze beschrijving mag in woorden of m.b.v. een schema. 25

26 Inleidingsfase Hoe heeft u de module ingeleid (film, krantenartikel, probleemstelling, demo-proef, etc.)? 5.2 Prikkelde deze context in voldoende mate het enthousiasme van de leerlingen? Welke werkvorm heeft u gekozen om de leerlingen met de context te laten spelen (conceptmap, discussie, etc.)? 6.2. Hoe gingen de leerlingen met deze werkvorm om? 7. Welke misconcepties kwamen naar voren? Zou u de inledingsfase volgende keer net zo uitvoeren? 8.2. Zo nee, wat zou u de volgende keer aanpassen? 26

27 Nieuwsgierigheids- en planningsfase U heeft vanaf deze fase de leerlingen in groepjes laten werken. Hoe groot was de groepsgrootte? 9.2. Was deze groepsgrootte bevorderlijk voor de samenwerking? 9.3. Wat vindt u de ideale groepsgrootte? 10. Hoe is de samenstelling van de groepjes tot stand gekomen (zelf kiezen, at random, etc.)? 11. Hoe hebben de groepjes vervolgens gekozen wat ze wilden onderzoeken (zelf vraagstelling, kiezen uit een lijst, etc.)? 12. Hoe verliep het leerproces van de leerlingen in de nieuwsgierigheids- en planningsfase? Zou u de nieuwsgierigheids- en planningsfase volgende keer net zo uitvoeren? 27

28 13.2. Zo nee, wat zou u de volgende keer aanpassen? Werkfase Kunt u kort noemen welke experimenten de leerlingen hebben gedaan? In hoeverre heeft u op het laatste moment nieuwe experimenten opgesteld, bijvoorbeeld n.a.v. een eigen bedachte vraagstelling? 15. Hoeveel experimenten heeft elk groepje gedaan? 16. In welke vorm hebben leerlingen hun resultaten gepresenteerd (protocol, poster, presentatie, etc.)? 17. Hoe verliep het leerproces van de leerlingen in de werkfase Zou u de werkfase volgende keer net zo uitvoeren? 28

29 18.2. Zo nee, wat zou u de volgende keer aanpassen? Verdiepingsfase 19. Hoe heeft u de verdiepings- en verbindingsfase ingevuld? 20. Welke chemische begrippen heeft u in de verdiepingsfase behandeld? 21. Had u het idee dat de leerlingen de chemische begrippen begrepen? Zou u de verdiepingsfase volgende keer net zo uitvoeren? Zo nee, wat zou u de volgende keer aanpassen? Beoordeling 23. Aan de hand waarvan heeft u de leerlingen beoordeeld (protocol, poster, presentatie, evaluatie groepsleden, tussentijdse vragen, proefwerk, etc.) en wat was de weging van elk onderdeel? 29

30 24. Waren de resultaten van de leerlingen in overeenstemming met uw verwachtingen? Effectiviteit 25. Was er genoeg lestijd beschikbaar om de module in deze vorm uit te voeren? 26. Zijn de evt. misconcepties aan het begin van de module aan het eind verminderd? Leren leerlingen meer als ze werken vanuit een context, of werkt de conventionele manier beter? Heeft u dit getoetst en zo ja, hoe? 28. Vindt u deze manier van lesgeven een verbetering t.o.v. de conventionele manier van lesgeven? 30

31 29. Heeft u nog relevante opmerkingen die in de voorgaande vragen niet of onvoldoende aan bod zijn gekomen? Dank u voor het invullen van de evaluatie. U kunt de evaluatie terugsturen naar mijn e- mail-adres: s @student.rug.nl Indien u de evaluatie niet digitaal kunt aanleveren, kunt u deze opsturen naar: J.Apotheker Chemiedidactiek Nijenborgh AG Groningen 31

32 6.1.2 Evaluatie module Viervlakschemie (leerlingen) Beantwoord de volgende vragen door een 1, 2, 3, of 4 in te vullen in de tabel hieronder. 1. helemaal mee eens 2. beetje mee eens 3. beetje mee oneens 4. helemaal mee oneens Als je een vraag niet kan beantwoorden, omdat dit aspect niet voor kwam in de module, zet dan een kruisje Introductie De introductie was leuk Ik werd nieuwsgierig door de introductie De introductie gaf een goed beeld van de chemische vragen rond het thema De introductie sloot aan bij de rest van het project Onderwerp kiezen Het was prettig om zelf mijn onderwerp te kiezen Ik heb zelf een onderwerp bedacht Ik heb een onderwerp uit de lijst gekozen Uitvoering Het was makkelijk om een werkplan te maken Mijn groepje heeft op tijd materiaal aangevraagd bij de TOA Er was te weinig materiaal aanwezig om de proeven uit te voeren Het uitvoeren van de proeven was leuk Het uitvoeren van de proeven verliep zonder problemen Ik vond het bijhouden van het logboek niet nodig Het was moeilijk om met iemand anders samen te werken Ik had genoeg tijd om de proeven uit te voeren Informatie zoeken Voor het zoeken van informatie heb ik gebruik gemaakt van de bibliotheek,,,, internet,,,, personen / instanties,,,, andere bronnen Ik kon makkelijk informatie vinden Ik vond het moeilijk om de relevante informatie uit de bronnen te halen Eindproducten Ik had voldoende aanwijzingen voor het schrijven van een verslag / maken van een presentatie De samenwerking bij het schrijven van het verslag / maken van de presentatie verliep zonder problemen Het maken van de poster was lastig Het maken van de powerpoint was makkelijk Het voorbereiden van de presentatie kostte veel tijd Het presenteren verliep zonder problemen Ik heb de presentaties van andere groepjes goed begrepen 32 Z.O.Z.

33 Verdieping / proefwerk De docent heeft ons de chemische aspecten uitgelegd die in de presentaties naar voren kwamen De proefwerkvragen kon ik beantwoorden met wat ik geleerd heb in de module Overleg met docent Het overleg tussendoor met de docent verliep zonder problemen Het verschil tussen boek en project het Het was leuk om iets anders te doen dan uit het boek te werken Leren op deze manier gaat makkelijker dan uit een boek Ik heb veel geleerd van dit project Het project was gestructureerd, ik wist altijd precies wat ik moest doen Ik kreeg een goed beeld van wat chemie betekent Ik kreeg een beter beeld van wat een chemicus nu eigenlijk doet Ik vond het een leuk thema om aan te werken Noem twee aspecten die je prettig vindt aan deze manier van werken: Noem twee aspecten die je vervelend vindt aan deze manier van werken: Heb je suggesties om de module te verbeteren? 33

34 Docentenhandleiding modules nieuwe scheikunde context leerling leerling leerling chemie chemie docent docent context docent context chemie leerling context chemie docent Scholen netwerk regio Noord Redactie: Jan Apotheker en Menno Keij Studiestijgers 34

35 Voorwoord Deze docentenhandleiding helpt u om uw eigen onderwijs te ontwerpen met behulp van materiaal, ontwikkeld door docenten binnen de stuurgroep Nieuwe Scheikunde. De handleiding bestaat uit een aantal onderdelen. Eerst wordt de didactische achtergrond van viervlakschemie onderwijs uitgelegd. Vervolgens wordt besproken hoe u zelf uitgaande van beschikbaar materiaal uw eigen module kunt samenstellen. U krijgt een aantal tips hoe u de werkwijze van de leerlingen kunt organiseren en kunt volgen. Dan worden een aantal werkvormen besproken die u in uw onderwijs kunt gebruiken. Tenslotte komt de beoordeling van de leerlingen kort aan de orde. In paragraaf 8 wordt een stappenschema gegeven. Net zoals de gebruiksaanwijzing van mijn video recorder een korte introductie geeft voor het gebruik van het apparaat, kunt u ook hier beginnen. U kunt later kijken welke informatie u uit deze handleiding wilt gebruiken bij de invulling en planning van de verschillende fasen van chemie tussen concept en context. In het tweede deel vindt u het materiaal dat de afgelopen twee jaar gebruikt is door de docenten in het scholennetwerk regio noord. Elke module wordt voorafgegaan door een aantal voorbeelden van lesindelingen. Vervolgens wordt het materiaal gepresenteerd, dat gebruikt is tijdens de modules. Bij de ontwikkeling van het materiaal zijn de volgende docenten betrokken geweest: Jan van Lune, Hans Welle, Louis Dijk, Gerard van den Hove, Wouter Renkema, John Maas, Henny Gankema, Willy Reinald, Jan Aalders, Jochem van der Zande, Chretien Schouteten, Roel Lageveen, Frerik Los, Hylke Kramer en Ben Nusse. De modules zijn ontwikkeld in het kader van het project Studiestijgers, onder leiding van Alex van den Berg. Een woord van dank aan Enno van der Laan voor de suggesties die ik gekregen heb bij het maken van deze handleiding. Ik wens u en uw leerlingen vooral veel plezier met het uitproberen van modules. Jan Apotheker 35

36 Inhoud 1. Handleiding viervlakschemie modules Leren vanuit een context Werken met groepen Eerste fase: Introductiefase Tweede fase: Plannings- en nieuwsgierigheidsfase Derde fase: Verwerkingsfase Vierde fase: Verdiepingsfase Afsluiting Werkwijze bij het ontwerpen van modules Literatuur 24 36

37 1. Handleiding viervlakschemie modules 1.1 Leren vanuit een context In hun rapport Chemie tussen context en concept doet de commissie van Koten (Driessen & Meinema, 2003) suggesties voor de modernisering van het scheikunde curriculum in Nederland. Het rapport is deels gebaseerd op Chemie im Kontext (ChiK) (Parchmann, 1998), een lesmethodiek voor scheikunde ontwikkeld aan het IPN in Kiel. In het rapport komen ook andere methoden aan bod, namelijk Salters (Hill, Holman, Lazonby, Raffan, & Waddington, 1989) en 21st century science (Holman, Hunt, & Millar, 2004). Alle methoden hebben gemeenschappelijk dat de leerling een belangrijkere rol krijgt bij het invullen van de lessen. In de methoden staat een alledaagse context, zoals schoonmaakmiddelen of voeding, centraal. Via een algemene introductie krijgen leerlingen een beeld van de chemische vragen die spelen rondom een bepaalde context. Daarna bepalen leerlingen zelf welke aspecten van een context ze gaan onderzoeken. Vervolgens rapporteren ze klassikaal hun resultaten. Tot slot kadert de docent deze kennis in binnen de systematiek van chemische kennis. Chemie tussen context en concept Karakteristiek voor Chemie tussen context en concept is dat leerlingen vanuit een context chemische vragen ontwikkelen die ze vervolgens zelf gaan onderzoeken. Zo kunnen leerlingen bijvoorbeeld binnen een module over verbrandingen onderzoeken welke brandstoffen (benzine, bio-diesel, waterstof) de minste uitstoot van schadelijke verbrandingsproducten veroorzaken. Andere voorbeelden zijn een literatuuronderzoek naar verbrandingsprocessen die in je lichaam plaatsvinden als je gaat sporten en het aantonen van CO 2 in uitgeademde lucht. Binnen deze methode worden vier fasen onderscheiden (Apotheker, 2004a); de introductiefase, de nieuwsgierigheids - en planningsfase, de verwerkingsfase en de verdiepingsfase. Deze fasen zijn afgebeeld in figuur 1. Tijdens de introductiefase wordt de context waarbinnen het project zich gaat afspelen geïntroduceerd. Dit kan op een aantal manieren. Voor een module over verbrandingen kan de docent een stukje film laten zien, bijvoorbeeld over bosbranden en brandbestrijding. Ook kan de docent een demonstratieproef uitvoeren, zoals het uitstrooien van koffiemelkpoeder boven een vlam om een kleine stofexplosie teweeg te brengen. Een goede manier om de interactie met de leerlingen te bevorderen, is het maken van een conceptmap. In een korte tijd schrijven de leerlingen alle aspecten van verbrandingen op die ze kunnen bedenken. De ervaring leert dat de inleiding de meeste leerlingen enthousiast maakt voor het onderwerp. De tweede fase is de plannings- en nieuwsgierigheids fase. Tijdens deze fase gaan de leerlingen in groepjes werken. Ze mogen vervolgens zelf kiezen welke chemische aspecten ze willen onderzoeken. Daarvoor moeten ze een onderzoeksvraag opstellen. Vervolgens plannen ze hoe de uitvoering van de proef en de presentatie van de resultaten zal verlopen. De lesplanning moeten ze van tevoren doornemen met de TOA en/of de docent. 37

38 De derde fase is de verwerkingsfase. De groepjes gaan één of meerdere proeven uitvoeren om antwoord te krijgen op hun onderzoeksvraag. De resultaten presenteren ze vervolgens klassikaal aan de hand van een zelfgemaakte poster, een powerpoint presentatie of met behulp van een demonstratieproef. 1. Introductiefase Inleiding, motivatie, vragen van leerlingen, aanknopen 2. Plannings- en nieuwsgierigheidsfase Structurering door vragen van leerlingen en het plannen van de werkzaamheden 3. Verwerkingsfase Bij voorkeur zelfstandig en zelf georganiseerd werken 4. Verdiepingsfase Verdieping van de chemische inhoud, opbouw van basisconcepten, verbinding met andere contexten Figuur 1 De opbouw van Chemie tussen context en concept in vier afzonderlijke fasen Tijdens de vierde fase, de verdiepingsfase, komt de leraar weer aan het woord. Aan de hand van de resultaten van de leerlingen moet de docent proberen meer lijn te brengen in de resultaten van de leerlingen. Bovendien is een veelheid van chemische begrippen aan de orde gekomen. De docent probeert hier meer systematiek in aan te brengen. De begrippen moeten uit de context gehaald worden en teruggebracht worden naar meer abstracte kennis. Een meer algemeen begrip van de basisconcepten die achter het chemisch begrippen kader liggen, moeten worden besproken. Van de leerlingen wordt verwacht dat ze die begrippen vervolgens in een andere context weer kunnen toepassen. Door de leerlingen zelf te laten kiezen wat ze gaan onderzoeken worden ze meer betrokken bij het onderzoek. Het is hun eigen probleem geworden. Ze volgen niet meer het strakke stramien van een boek, maar kiezen zelf wat ze willen weten. Daardoor verandert hun leermotivatie. Een ander aspect is dat leerlingen in een andere rol ten opzichte van elkaar komen. Vaak is het in een klas zo, dat negatief wordt gereageerd als een leerling op een vraag van een docent kennis naar voren 38

39 brengt. Deze manier van werken stimuleert dit juist. Het is wel nodig deze vorm van samenwerkend leren te reguleren en ervoor te zorgen dat de inbreng van de leerlingen gelijkwaardig is. Door het project af te sluiten met een (schriftelijke) toets blijft de individuele verantwoordelijkheid voor het leerproces overeind, naast de gemeenschappelijke motivatie om te komen met een kwalitatief voldoende presentatie, die een antwoord geeft op de eerder geformuleerde onderzoeksvraag. Viervlakschemie Tijdens de 18de Internationale Conferentie over Chemie Educatie in Istanbul van 2 tot 8 augustus 2004 hield Peter Mahaffy (Mahaffy, 2004) uit Canada samen met Peter Atkins de openingslezing. Hij introduceerde daar de term tetrahedral chemistry education. Hij bedoelde daarmee een vorm van chemie onderwijs, waarbij een viertal facetten (leerling, docent, context, chemie) steeds een rol spelen bij het scheikunde onderwijs. De vormen die hij beschreef sluiten goed aan bij zowel Chemie tussen context en concept als bij de manier van werken binnen de Nieuwe Scheikunde, zoals de commissie van Koten die voorstelt. Chemie tussen context en concept past goed binnen deze viervlaks-structuur. Aangezien Chemie tussen context en concept een vertaling is uit het Duits van Chemie im Kontext hadden we in Nederland nog geen eigen term voor deze manier van werken. Daarom is de term viervlakschemie onderwijs geïntroduceerd (Apotheker, 2004b). Deze term verwijst naar van t Hoff, die 100 jaar geleden zijn Nobelprijs ontving voor de tetraëder structuur van koolstofverbindingen. Daarnaast biedt het tetraëder of viervlak een goede illustratie van de aspecten die een rol spelen bij de Nieuwe Scheikunde. Alle vier aspecten die bij de Nieuwe Scheikunde aan de orde komen, worden hier op een gelijkwaardige manier weergegeven (zie figuur 2). Bovendien is het zo, dat het viervlak telkens gedraaid wordt, al naar gelang het moment binnen een module. Bij het ontwerp van de module, eigenlijk de nulfase, staat het vlak docent, chemie, context naar voren (rood). In de eerste fase van Chemie in Kontext, de introductiefase staat het vlak leerling, docent, context (oranje) op de voorgrond. De docent introduceert de context aan de leerling. Vervolgens draait het tetraëder naar het vlak leerling, context en chemie (geel). Dit symboliseert de tweede fase van ChiK, de nieuwsgierigheids- en planningsfase, waarin de leerling chemische vragen formuleert en een onderzoek verzint, maar ook de derde fase van ChiK, de verwerkingsfase, waarin de leerling het onderzoek uitvoert en de resultaten klassikaal presenteert. De vierde fase van ChiK is de verdiepingsfase. Nu komt het blauwe vlak leerling, chemie en docent naar voren. De docent probeert in deze fase de resultaten van de leerlingen te ordenen binnen de systematiek van de chemische kennis. Tenslotte, draait het weer naar het tweede vlak, waar de leerlingen hun opgedane kennis moeten toepassen op een nieuwe context. 39

40 context leerling leerling chemie chemie docent docent context leerling leerling docent context context chemie chemie docent Figuur 2 Verbeelding van het viervlakschemie onderwijs. Het rode vlak verbeeldt de ontwikkeling van een module. Het oranje vlak staat gelijk aan de introductiefase, de gele aan zowel de nieuwsgierigheids- en planningsfase als de verwerkingsfase. Het blauwe vlak symboliseert de verdiepingsfase. 40

41 1.2 Werken met groepen Als er in plaats van individueel gewerkt wordt met groepen vergt dat een aanpassing van de normale gang van zaken in de les. Willen de groepen goed functioneren dan moet voldaan worden aan een aantal voorwaarden (zie bv. (Ebbens, Ettehoven, & Rooijen, 1997)). De eerste is, dat de leerlingen met elkaar moeten kunnen overleggen. Ze moeten van elkaar kunnen zien wat ze zeggen. Dat betekent dat ze tegenover elkaar moeten kunnen zitten. In een gewoon klaslokaal moet daarom de indeling van de tafels iets worden veranderd. Figuur 3 De gebruikelijke tafelindeling (links) en een tafelindeling geschikt voor groepsoverleg (rechts). Zoals in figuur 3 is aangegeven, creëer je zo ruimte voor een aantal groepen. Eventueel kunnen de tafels in het midden ook nog aan elkaar geschoven worden. Meestal zijn 6 groepen van 4 voldoende. In een practicumzaal is dit vaak wat lastiger en moet meestal geïmproviseerd worden. De tweede voorwaarde is dat de leerlingen voldoende vaardig moeten zijn om in groepen te kunnen werken. Ze moeten kunnen luisteren, ze moeten op elkaar reageren. Belangrijk voor het groepswerk is dat de leerlingen elkaar ruimte geven en vooral positief op elkaar reageren. Het is verstandig hier vooraf met de leerlingen over te praten. Eventueel kunnen hier afspraken over gemaakt worden. Voor het groepsproces is het handig als de leerlingen verschillende rollen hebben. Een voorzitter of tempobewaarder, iemand die ervoor zorgt dat de afspraken die gemaakt zijn ook worden nagekomen. Daarnaast is er iemand nodig die notuleert of meer algemeen een schrijver. Hij noteert de behaalde resultaten in het logboek van de groep, maar noteert ook de afspraken. Dan is er een loper, iemand die contact heeft met de docent en de TOA. Hij kan ook degene zijn die spullen ophaalt of proefjes uitvoert. Afhankelijk van de groepsgrootte kan er naast de loper een opzoeker zijn, iemand die dingen opzoekt en informatie vraagt op internet, de rol die in 2 voor 12 wordt gespeeld. Een dergelijke rolverdeling zorgt ervoor dat de leerlingen onderling afhankelijk van elkaar zijn. De leerling moet die verantwoordelijkheid voor de groep ook voelen. Leerlingen moeten in principe elkaar willen helpen en zich voor elkaar verantwoordelijk voelen. Je kunt dat ook stimuleren door bij presentaties tot het laatste moment open te laten wie namens de groep een presentatie gaat geven. De presentatie zal meestal meetellen in het groepsresultaat. Naast een verantwoordelijkheid voor de groep moeten leerlingen ook een individuele 41

42 verantwoordelijkheid voelen voor hun eigen leerresultaat. Daarvoor is een individueel proefwerk verstandig. De groepsgrootte is afhankelijk van een aantal factoren. Als het gaat om een kortlopend project, 1 à 2 lessen, dan is een groepsgrootte van 2 voldoende. Bij langer lopende projecten zijn grotere groepen mogelijk. Een groepsgrootte groter dan 4 geeft vaak aanleiding tot meelift gedrag. Om dat te vermijden wordt ook vaak voor een groepsgrootte van drie gekozen. De docent moet de groepen samenstellen. Als het de eerste keer is en de docent de leerlingen nog niet goed kent, dan kan er gewoon afgeteld worden, 1, 2, 3, 4,5, 6 waarna alle nummers 1 bijelkaar komen, alle nummers 2 enz. Als de docent de leerlingen kent kan gekozen worden voor een andere indeling. Een optie is om de beste en slechtste leerling bij elkaar te zetten, samen met de twee gemiddelde leerlingen. Als je in een groep van 30 de beste leerling nummer 1 geeft, en de slechtste nummer 30, dan krijg je groepen: (1, 30, 15, 16) en (2, 29, 14, 17) ( 3, 28, 13, 18) etc. Een variant hierop is om de betere leerlingen bijelkaar te zetten en dan verder te gaan: (1, 3, 5, 7) en ( 2, 4,, 6, 8) en dan: (9, 30, 19,20) en ( 10, 29, 18, 21) etc. Tenslotte is er nog de zorg om het meest verlegen kind niet in een groep met de meest extraverte leerling te zetten. Functioneren van groepen Als je gaat werken met groepen, dan dan kunnen verschillende soorten groepen ontstaan, die verschillend functioneren. Johnson en Johnson (Johnson & Johnson, 1999) onderscheiden 4 soorten groepen, weergegeven in tabel 1. Tabel 1 De kenmerken van vier soorten samenwerkingsgroepen volgens Johnson & Johnson Type groep Pseudo groep Traditionele leergroep Samenwerkend leren groep Hoogpresterende samenwerkend leren groep Definitie Een groep waarvan de leden moeten samenwerken, maar daar geen zin in hebben. De structuur van de groep moedigt onderlinge concurrentie in de groep aan. Een groep waarvan de leden wel willen samenwerken, maar die daar weinig voordeel in zien. De structuur bevordert individueel werk met praten. Een groep waarin de leerlingen samenwerken om een gezamenlijk doel te realiseren. De leden hebben het idee dat ze hun leerdoelen alleen kunnen halen als alle leden hun leerdoel halen. Een groep die voldoet aan de eisen van samenwerkend leren, maar die bovendien veel hoger presteert dan verwacht. 42

43 Prestatie Niveau Hoog presterende samenwerkend leren groep Samenwerkend leren groep Individuele leden Traditionele klasse groep pseudo groep Soort groep Figuur 4 De soort groep is afgezet tegen het prestatieniveau Figuur 4 laat zien dat de prestaties van de groepen nogal uiteen kunnen lopen. Het is dus van belang dat de groepen op zijn minst als samenwerkend leren groep functioneren. Daarvoor zijn sociale vaardigheden en groepsvaardigheden van belang. Die moeten de leerlingen wel willen aanspreken. Het is voor de docent van belang in de gaten te houden hoe de leerlingen in de groep werken. De interacties tussen de leerlingen en de docent spelen een cruciale rol. Van belang is dat de docent goed oog houdt op het werk in de groepen. Het is verstandig zo rond te lopen, dat elke groep minstens 3 tot 5 keer geobserveerd wordt tijdens de les. Er zijn geen concrete aanwijzingen te geven over hoe een docent moet reageren op groepen. Belangrijk is in ieder geval dat leerlingen positief op elkaar reageren. Beoordeling van groepswerk Om leerlingen in een groep te laten functioneren moet het product van het groepswerk beoordeeld worden. Ook het functioneren van de groep kan beoordeeld worden. Tenslotte is het vaak zo dat er ook nog een individuele toets wordt afgenomen. Dat laatste heeft bovendien als voordeel dat leerlingen zelf ook verantwoordelijkheid nemen voor hun eigen leerproces. Beoordeling van het groepswerk vindt meestal plaats door uit te gaan van een cijfer 7 voor een gemiddelde prestatie. Aan de hand van criteria kan er een bijstelling naar een 8 of een 6 plaatsvinden. Hogere of lagere cijfers worden vaak vermeden. Daar is op zich geen reden voor. Het is natuurlijk best mogelijk het bereik uit te breiden tot bijvoorbeeld 4 tot 10. Het is wel verstandig deze criteria ook duidelijk te maken naar de groep. Ook de mogelijke cijfers moeten daarbij van te voren bekend zijn. Er kan natuurlijk ook onvoldoende voldoende of goed gescoord worden. De verhouding tussen de presentatie en het verslag bijvoorbeeld moet helder zijn, evenals de eisen waaraan een presentatie of verslag moet voldoen. 43