Onderzoek naar pigment Auteurs: Jiří Škoda, Pavel Doulík. jaar

Transcriptie

1 9-11 jaar Wetenschappelijke inhoud: Elementaire chemie Beoogde concepten: Kleur, pigment, mengeling, organische aard, groen pigment van planten, experiment Materiaal: Lesplannen, werkbladen voor de leerlingen, notities van de leerkracht, andere materialen (lijst) Beoogde leeftijdsgroep: 9 11 jaar oud Duur van de activiteit: 90 minuten Samenvatting: Op basis van hun eigen experimenten en observaties raken de leerlingen vertrouwd met het feit dat verschillende pigmenten uit het dagdagelijkse leven in feite een mengeling zijn van verschillende kleuren. De verworven kennis wordt verder toegepast tijdens een gedetailleerd onderzoek van plantenpigmenten (chlorofyl, xanthofyl, caroteen), die een rol spelen bij het proces van fotosynthese. Doelstelling: De doelstelling van de activiteit is dat de leerlingen leren hoe ze een kleurenmengeling kunnen splitsen met behulp van een eenvoudige scheidingsmethode. Daarna zullen ze, op basis van hun observatie van een virtueel experiment, in staat zijn om de samenstelling van plantenpigmenten in bladeren te bepalen. naar pigment Auteurs: Jiří Škoda, Pavel Doulík The content of the present document only reflects the author s views and the European Union is not liable for any use that may be made of the information therein.

2 Lesplan Beschrijving van de activiteit 1. Aanzet (Hypotheses vormen) De leerkracht: Formuleert verschillende probleemvragen, zoals: Waarom worden de bladeren van planten geel in de herfst? Nadien voeren de leerlingen onder toezicht van de leerkracht een experiment uit met name het scheiden van het pigment van een viltstift met behulp van krijt. De leerkracht organiseert een virtueel experiment voor de leerlingen (scheiding van plantenpigmenten) en geeft hen advies en instructies om zo de metacognitie te bevorderen. De leerkracht coördineert en motiveert de leerlingen om antwoorden te vinden op de probleemvragen die zij aan het begin stelde. De leerlingen: voeren een authentieke heuristische activiteit uit en brengen het experiment in de praktijk met name de scheiding van eenvoudige pigmenten met behulp van krijt. Ze observeren eerst het virtuele experiment, bespreken hun opvattingen en mogelijke conclusies binnen hun eigen groepje (bv. Hoe werden de pigmenten van de viltstift gesplitst? Welke kleuren bevat de viltstift? Zijn de kleuren dezelfde in alle groepjes? Welke pigmenten konden we observeren tijdens het virtuele experiment?). Door zelf te experimenteren en te observeren trekken de leerlingen hun eigen conclusies, die ze dan bespreken met de andere leerlingen en indien nodig aanpassen op basis van de informatie en vraagstelling van de leerkracht. 2. (Ontwerpen en uitvoeren van experimenten en observaties) De leerlingen wordt gevraagd of pigmenten volgens hen bestaan uit één enkele kleur of een mengeling zijn van verschillende kleuren. Op basis hiervan formuleren de leerlingen een hypothese: Het pigment van een viltstift bestaat uit één enkele kleur. Nu is het de bedoeling dat de leerlingen hun hypothese gaan verifiëren. Dat doen ze door met hun groepje een echt experiment uit te voeren de chromatografische scheiding van het pigment van een bruine viltstift op krijt. De leerlingen ontdekken dat het bruine pigment van de viltstift uit verschillende kleuren bestaat. Tijdens de bespreking van dit gegeven komen de leerlingen tot het besef dat pigment een mengeling kan zijn van verschillende kleuren. Ze bespreken dit binnen hun groepje en passen hun initiële hypothese aan. Die zal worden geverifieerd. De leerlingen observeren een virtueel experiment waarbij plantenpigmenten door middel van de chromatografische methode worden gescheiden. Op basis van hun reeds verworven ervaring formuleren ze nog een andere hypothese, namelijk dat het groene pigment in planten een mengeling is van verschillende kleuren. Tijdens het virtuele experiment waarbij de plantenpigmenten (chlorofyl a, cholorfyl b, xanthofyl en caroteen) worden gescheiden, wordt de hypothese van de leerlingen bevestigd. Tijdens de eindbesprekingen moeten ze in staat zijn om de initiële probleemvraag te beantwoorden. Hun antwoord moet zijn dat de bladeren geel worden omdat caroteen en xanthofyl in het plantenpigment dan het sterkst aanwezig zijn.

3 3. Evaluatie De belangrijkste vaststelling bij de uitgevoerde activiteit is het feit dat sommige pigmenten waar de leerlingen uit het dagdagelijkse leven mee vertrouwd zijn, een mengeling zijn van verschillende kleuren. Dankzij deze constatering zullen de leerlingen vertrouwd worden met eenvoudige scheidingsmethoden, zowel door zelf te experimenteren als door te observeren. Gebaseerd op teaching science as inquiry (Carin et al., 2005) ; Inquiry-based science instruction What is it and does it matter? (Minner et al., 2009) ; the psychology of teaching Scientific Thinking: implications for science teaching and learning. (Li, Klahr, 2006)

4 Opdracht : onderwerp experimenten Experiment: Scheiding van bruin pigment op krijt Kan pigment bestaan uit verschillende kleuren? Didactisch materiaal: Schoolkrijt Bruine viltstift (op alcoholbasis) Gedenatureerde alcohol (ethanol) Kleine glazen kom of schaal Instructies voor de leerkracht: Trek een streep rond het gehele krijtje met behulp van een bruine viltstift. De streep moet zich ongeveer 2 cm boven de onderkant van het krijtje bevinden. Giet wat ethanol, ongeveer 1-1,5 cm in een kleine glazen kom (idealiter een petrischaaltje) of een glazen schaal. Plaats het krijtje verticaal in de kom met ethanol met de bruine streep naar beneden. De streep mag niet in de alcohol worden gedompeld! Observeer hoe het experiment verloopt. Zodra de top van de mobiele fase (de vloeistof die zich tijdens het proces beweegt, te zien aan het feit dat het krijt nat wordt) zich ongeveer 1 cm van de bovenrand van het krijtje bevindt, moet het krijtje uit het ethanol worden gehaald om te drogen. Het experiment kan echter eerder worden beëindigd wanneer de splitsing van het pigment in afzonderlijke kleurcomponenten voldoende duidelijk is. Opmerkingen en tips: Het experiment kan worden uitgevoerd in groepjes van 4 of 5 leerlingen. Gebruik bij voorkeur een eenvoudige, goedkope bruine viltstift op alcoholbasis. De splitsing van het pigment in afzonderlijke kleurcomponenten lukt soms ook met een zwarte viltstift. Toch hangt alles af van het type pigment dat wordt gebruikt. Indien je voor een zwarte viltstift kiest, probeer het experiment dan eerst zelf uit! De scheiding van het pigment op krijt duurt ongeveer 15 minuten, afhankelijk van het soort krijt dat wordt gebruikt. Bruin pigment bestaat normaal gezien uit 4-5 kleuren, afhankelijk van het type viltstift.

5 Werkblad - oplossing Experiment: Scheiding van bruin pigment op krijt Kan pigment bestaan uit verschillende kleuren? De methode voor het oplossen van de opdracht De leerlingen kennen pigmenten uit het dagdagelijkse leven. Ze werken vaak met kleurpotloden, waskrijtjes, viltstiften, waterverf, temperaverf etc. Het lijkt alsof individuele pigmenten slechts één kleur bevatten. De leerlingen putten uit hun eigen ervaring en beseffen daarom niet dat het pigment kan bestaan uit verschillende kleurcomponenten. Met behulp van alcohol kan het bruine pigment dat met de viltstift op het krijt wordt getekend, gescheiden worden. Het verloop van het experiment ziet er als volgt uit: In het begin na 5 minuten na 10 minuten na 15 minuten In de loop van het experiment splitst het bruine pigment zich in verschillende kleuren. Het bruine pigment splitst zich in 5 verschillende pigmenten. Het bruine pigment in viltstiften bestaat uit 5 kleuren. Laatste metacognitie Wat en hoe hebben we geleerd uit het experiment? Alcohol lost het bruine pigment van de viltstift op en de individuele kleuren op basis waarvan het pigment is opgebouwd, worden zichtbaar. Het bruine pigment van de viltstift lost op in alcohol. Het bruine pigment van de viltstift splitst zich in 5 kleuren onder de invloed van alcohol. De alcohol kruipt omhoog op het krijtje en draagt de individuele componenten van het bruine pigment met zich mee. Het bruine pigment bestaat uit de volgende kleuren: roze, rood, geel, groen, blauw Pigment kan uit nog meer kleuren bestaan. Heel wat natuurlijke pigmenten (zoals pigmenten in planten) bestaan uit diverse kleurcomponenten.

6 Werkblad voor de leerlingen: experiment van bruin pigment op krijt Kan pigment bestaan uit verschillende kleuren? Benodigd materiaal: Schoolkrijt Bruine viltstift (op alcoholbasis) Gedenatureerde alcohol (ethanol) Glazen kom of schaal Kleurpotloden Horloge Instructies: Trek een streep rond het gehele krijtje met behulp van een bruine viltstift. De streep moet zich ongeveer 2 cm boven de onderkant van het krijtje bevinden. Giet een klein beetje ethanol in een glazen schaaltje. De alcohol moet ongeveer 1,5 cm boven de bodem van het schaaltje uitkomen. Plaats het krijtje in de schaal met ethanol (zoals je kunt zien op de afbeelding). De streep mag niet in de alcohol worden gedompeld! Houd de tijd bij en kijk wat er gebeurt. Teken na 5 minuten hoe het krijtje eruitziet. Gebruik daar kleurpotloden voor. Teken na 10 minuten hoe het krijtje eruitziet. Gebruik daar kleurpotloden voor. Teken na 15 minuten opnieuw en voor de laatste keer hoe het krijtje eruitziet. Gebruik daar kleurpotloden voor. Wanneer je klaar bent met de laatste (derde) tekening, neem dan het krijtje uit het schaaltje met ethanol en legt het op een lessenaar zodat het kan drogen. Wat is volgens jou correct? o Elk pigment bestaat uit slechts één kleur. (Blauw pigment bestaat uit de kleur blauw, bruin pigment bestaat uit de kleur bruin etc.) o Pigment kan uit verschillende kleuren bestaan. Vragen en toepassingsrichtlijnen voor de leerlingen: We zijn omringd door pigmenten. Welke producten, die bestaan uit pigmenten, heb je vandaag mee naar school genomen? o kleurpotloden o waskrijt o viltstiften o markeerstiften o gekleurde krijtjes o waterverf o temperaverf

7 Een synopsis (overzicht) waarop het uitgevoerde experiment / de uitgevoerde observatie wordt weergegeven Teken hoe het krijtje eruitziet en gebruik daar kleurpotloden voor. in het begin na 5 minuten na 10 minuten na 15 minuten Wat is er tijdens het experiment met het bruine pigment gebeurd? In hoeveel kleuren heeft het bruine pigment zich gesplitst? Uit hoeveel kleuren bestaat het bruine pigment in je viltstift?

8 Laatste metacognitie Wat en hoe hebben we geleerd uit het experiment? Waarom hebben we het krijt met de bruine streep erop in het schaaltje met ethanol geplaatst? Lost het bruine pigment van een viltstift op in ethanol? Het bruine pigment van de viltstift splitste zich, onder invloed van de alcohol, in.... afzonderlijke kleuren zichtbaar op het krijtje. Bruin pigment bestaat uit de volgende kleuren: Kan een pigment uit meerdere kleuren bestaan? Ken je nog een ander pigment dat uit meerdere kleuren bestaat? Wat is er volgens jou correct? Vergelijk je antwoord met wat je hierboven hebt gezegd. o Elk pigment bestaat uit slechts één kleur. (Blauw pigment bestaat uit de kleur blauw, bruin pigment bestaat uit de kleur bruin etc.) o Pigment kan uit verschillende kleuren bestaan

9 Opdracht (richtsnoer voor de leerkracht) Onderwerp: Experimenten Inhoud van het experiment: Probleemvraag gerelateerd aan het onderwerp Didactisch materiaal: Richtsnoer met instructies (+ alternatief afbeeldingen, diagrammen) voor leerkrachten: Opmerkingen en tips: Werkblad - oplossing Onderwerp: Experimenten Inhoud van het experiment: Probleemvraag gerelateerd aan het onderwerp De oplossing van de opdracht als ik het correct begrijp, moet het ook voor mijn leerlingen duidelijk zijn, niet alleen voor leerkrachten. Werkblad voor de leerlingen Onderwerp: Experimenten Inhoud van het experiment: Probleemvraag gerelateerd aan het onderwerp Materiaal: Richtsnoer met instructies (+ alternatief afbeeldingen, diagrammen): Vragen en toepassingsrichtlijnen voor de leerlingen: - Bijvoorbeeld: gebruik van diagram, mindmaps (Wat is het eigenlijke probleem? Wat moet ik doen?) - Essentiële en belangrijke aspecten in verband met het uitgevoerde experiment + verklaring Een synopsis (overzicht) waarop het uitgevoerde experiment/de uitgevoerde observatie wordt weergegeven Laatste metacognitie Wat en hoe hebben we geleerd uit het experiment? - Duid de correcte antwoorden aan die werden aangetoond tijdens het experiment. - Speel in op de vooraf opgevatte ideeën van de leerlingen zo komen ze terug op de belangrijkste vragen die werden gesteld en controleren ze of hun veronderstellingen inderdaad correct waren.