Doelstelling: Bijsturing van de opvattingen van de leerlingen met betrekking tot magnetische eigenschappen

Transcriptie

1 6-8 jaar Wetenschappelijk inhoud: Natuurkunde Beoogde concepten: Magnetische eigenschappen van verschillende voorwerpen, intensiteit van een magnetisch vel. Beoogde leeftijdsgroep: Leerlingen van 8 jaar oud Duur van de activiteit: 3x45 minuten (135 minuten) Samenvatting: De leerlingen uiten hun opvattingen en gedachten over magnetische en niet-magnetische voorwerpen. Daarnaast ontwikkelen ze hun kennis verder door te ontdekken dat alle magnetische voorwerpen van metaal zijn, maar dat niet alle metalen magnetische eigenschappen bezitten. Tijdens de observatie en de experimenten leren de kinderen dat er verschillende soorten magnetische bestaan. Daarna wordt de onderzoeksvraag voorgelegd: Hoe kan je meten welke van de twee magneten de sterkste is? De leerlingen moeten een geschikte meetprocedure ontwerpen. Doelstelling: Bijsturing van de opvattingen van de leerlingen met betrekking tot magnetische eigenschappen van verschillende soorten materialen en toelichting bij het concept van een magnetisch veld. Ontwikkeling van meetvaardigheden om zo het wetenschappelijke vermogen uit te breiden. Materiaal: voor iedere groep leerlingen: 10 alledaagse voorwerpen gemaakt van verschillende materialen sommige van deze voorwerpen zijn magnetisch, andere dan weer niet; in ieder geval moet er minstens één magnetisch en één niet-magnetisch metalen voorwerp bijzitten; magneten met een magnetisch veld van verschillende sterkte; liniaal; boeken van verschillende dikte; papier Magnetische Auteur: Kristína Žoldošová 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 (met inbegrip van de notities van de leerkracht) 1. Aanzet (hypotheses vormen) De leerkracht vraagt de leerlingen om groepjes van telkens 4-5 te vormen. Vervolgens geeft hij/zij aan iedere groep 10 voorwerpen, allemaal gemaakt van verschillende materialen. De voorwerpen moeten zaken zijn die vaak gebruikt worden en waarmee de kinderen vertrouwd zijn. Sommige van de voorwerpen moeten vervaardigd zijn uit magnetische materialen, andere dan weer uit niet-magnetische materialen. Magnetische en niet-magnetische metalen objecten moeten ook deel uitmaken van de verzameling voorwerpen. De leerkracht vraagt de leerlingen om na te denken over de magnetische eigenschappen van de voorwerpen. De leerlingen moeten ze in twee groepen opsplitsen een groep met magnetische en een groep met niet-magnetische voorwerpen. Dat doen ze op basis van hun voorkennis. De leerlingen wordt gevraagd om hun opvattingen binnen hun groepjes te bespreken. Ze dienen het resultaat van hun discussie ook te noteren in de vorm van voorspellingen (daarvoor gebruiken ze het bijgevoegde werkblad opdracht 1). Tijdens deze activiteit kan de leerkracht zien en horen welke opvattingen de kinderen over magnetische en niet-magnetische materialen hebben en kan hij/zij het verdere onderzoek van de leerlingen aanpassen aan en richten op de onduidelijkheden, onvolkomenheden of fouten in hun voorspellingen. Na de eerste opdracht geeft de leerkracht twee magneten met een magnetisch veld van verschillende intensiteit aan elke groep. Nu mogen de leerlingen controleren of hun voorspellingen standhouden of niet. Dit is de tweede opdracht. Daarnaast noteren ze de resultaten en markeren ze de voorwerpen die zich anders gedroegen dan ze hadden voorspeld (opdracht 2 van op de werkbladen). Door hun voorspellingen te herzien wordt er tussen de leerlingen automatisch een discussie opgestart over het magnetische gedrag van de verschillende voorwerpen (materialen) en de redenen daarvoor. Daarna wordt hun gevraagd om resultaten te formuleren. Dat doen ze op basis van de gegevens die ze in de vorige delen van het onderzoek hebben vergaard en aan de hand van hun voorkennis die tijdens de discussie werd bevestigd (dit is opdracht 3 op de werkbladen). De leerkracht vraagt de leerlingen om de resultaten te beschrijven. Hij/Zij geeft hen de taak om hun bevindingen met betrekking tot magnetische en niet-magnetische materialen te veralgemenen (dat betekent dat de leerlingen het niet langer mogen hebben over magnetische en niet-magnetische voorwerpen, maar over magnetische en niet-magnetische materialen). Daarnaast vestigt de leerkracht de aandacht van de leerlingen op de voorwerpen die zich op een andere manier hebben gedragen dan zij hadden voorspeld. De leerkracht kan hierbij gebruikmaken van ondersteunende vragen, zoals: Kan je uitleggen waarom sommige van de materialen werden aangetrokken door de magneet, ook al had je voorspeld dat het niet zo zou zijn?. Wanneer de leerkracht merkt dat de groepjes hun resultaten al hebben geformuleerd en ook al hebben ingevuld op de werkbladen, vraagt hij/zij aan iedere groep om de resultaten aan de anderen voor te stellen. De leerkracht probeert naar aanleiding van elke presentatie een levendige discussie aan te wakkeren. Hij/Zij kan de kinderen helpen bij het formuleren van hun resultaten door bepaalde opmerkingen van leerlingen die hij/zij tijdens de groepsdiscussies heeft opgevangen, aan hen voor te leggen. Tot slot formuleert de leerkracht een conclusie gebaseerd op de bevindingen van de leerlingen. Die zou ongeveer zo moeten klinken: We hebben ontdekt dat alle magnetische voorwerpen gemaakt zijn van metaal, maar niet alle metalen voorwerpen magnetisch zijn. Daarnaast mogen de kinderen ook informatie opzoeken over magnetische en niet-magnetische metalen in verschillende soorten informatiebronnen. Dit is namelijk informatie die door leerlingen van de lagere school niet empirisch kan worden waargenomen (op dit moment zijn er al 45 minuten van de les over wetenschap voorbij). Daarna kan de leerkracht aan de leerlingen vragen wat ze nog te weten zijn gekomen over magneten en magnetische materialen. De leerlingen zullen waarschijnlijk terugkomen op de observatie van de materialen en de magneten en verwijzen naar de verschillende bevindingen. Meestal merken de kinderen zelf op dat de ene magneet sterker is dan de andere. Indien ze al heel wat ervaring hebben met magneten, zullen ze aan dit feit echter geen extra aandacht besteden. Anderzijds kan het nuttig zijn het naïeve concept van magnetische naar voren te schuiven. Het is de taak van de leerkracht om de aandacht van de kinderen te vestigen op de aan bod gekomen informatie door de onderzoekvraag te formuleren: Hoe kan je onderzoeken welke van de twee magneten de sterkste is? Nu werd de onderzoeksvraag geformuleerd en kan het onderzoeksproces beginnen.

3 2. Onderzoek (Ontwerpen en uitvoeren van experimenten en observaties) De leerkracht vraagt de leerlingen wat volgens hen een goede procedure is om te onderzoeken welke van de twee magneten de sterkste is (opdracht 4 op het werkblad). De leerlingen kunnen één of meerdere procedures voorstellen. Ze voeren interactieve groepsdiscussies. Nadat ze klaar zijn met het ontwerpen van mogelijke onderzoeksprocedures, vraagt de leerkracht de leerlingen om hun voorstellen te noteren en een presentatie hieromtrent voor te bereiden voor de hele klas. Terwijl één groep leerlingen haar procedures voorlegt, moeten de andere groepjes proberen opbouwende kritiek te formuleren om de voorgestelde procedure(s) specifieker te maken. Het is de taak van de leerkracht om de discussie over de voorgestelde procedures wat aan te wakkeren, door aan de leerlingen die vooraan de klas staan te vragen om heel precies te vertellen hoe ze hun metingen willen realiseren. Zo laat de leerkracht de leerlingen zien wat de beste manier is om vragen te formuleren. De leerlingen zullen de aanpak van de leerkracht dan ook langzaamaan overnemen. Daarna vraagt de leerkracht de kinderen om te onderzoeken of hun voorgestelde procedures werken of niet; hij/zij verzoekt de leerlingen dus om uit te zoeken of ze de sterkte van magneten kunnen meten door middel van de door hen voorgestelde procedure. Hierbij worden de meetvaardigheden van de leerlingen getest de onderzoeksvraag is namelijk gericht op metingen of exacte vergelijking. Al naargelang de capaciteiten van de leerlingen kunnen de bevindingen verschillend zijn. Daarna vertellen de leerlingen hoe ze hebben onderzocht welke van de twee magneten de sterkste is. Ze vermelden ook hun resultaten en de gegevens waarop ze hun conclusies hebben gebaseerd. Ze moeten hun resultaten echt beargumenteren. Dat is ook meteen de reden waarom de exacte metingen zo n belangrijk onderdeel van hun onderzoek vormen. Daarna werken de leerlingen aan opdracht 5 op de werkbladen. Deze opdracht legt de nadruk op enkele belangrijke aspecten van wetenschappelijke metingen. De leerlingen wordt gevraagd om de kracht van de magneten te meten aan de hand van een procedure voorbereid door de leerkracht. Ze kunnen de resultaten van opdracht 5 vergelijken met de resultaten die ze hebben verkregen op basis van hun eigen meetprocedure. Door opdracht 5 op te lossen leren de leerlingen dat ze de metingen en observaties meerdere keren moeten herhalen, om zo toevallige fouten en andere afwijkingen te voorkomen (op dit moment zijn er 90 minuten van de les over wetenschap voorbij). Hierna vraagt de leerkracht aan de leerlingen om de resultaten te analyseren. 3. Evaluatie (Bewijsmateriaal evalueren) Terwijl de leerlingen de resultaten van hun metingen bespreken, vraagt de leerkracht hun om dat te doen op basis van de verkregen gegevens (opdracht 6 op de werkbladen). De leerkracht kan de kinderen helpen de resultaten te bespreken. Hij/Zij kan hen eventueel aanzetten tot verder onderzoek door specifieke vragen te stellen, zoals: Zou het mogelijk zijn om de afstand vanaf dewelke de magneet de magnetische voorwerpen aantrekt, te vergroten of te verkleinen? Waarom denk je dat? Kan je je mening verklaren? (opdracht 6 van de werkbladen). Het onderzoeksproces stopt hier niet. De leerlingen worden nu geconfronteerd met een onderzoeksprobleem dat te maken heeft met het principe van de voordien gemeten magnetische. De bedoeling is dat de kinderen uitzoeken of magneten magnetisch materiaal aantrekken als er zich tussen hen een ander voorwerp of materiaal bevindt. De leerlingen moeten hierover voorspellingen doen. Daarna valideren ze deze voorspellingen door opdracht 7 van op de werkblaadjes uit te voeren. Als laatste vatten de kinderen de behaalde resultaten samen (opdracht 8 van de werkbladen). Ze proberen de volgende vragen te beantwoorden: Hebben de obstakels de magnetische doorbroken? Is het mogelijk om de magnetische te beïnvloeden door obstakels te gebruiken? Wat bepaalt er of een magneet het magnetische voorwerp al dan niet aantrekt? De leerlingen noteren hun belangrijkste bevindingen en bespreken ze tijdens een klasdiscussie. De leerkracht trekt algemene conclusies op basis van de bevindingen van de leerlingen. De kinderen zullen ontdekken dat de enige factor die van belang is bij het aantrekken van magnetische voorwerpen door

4 magneten de afstand tussen de magneet en het magnetische voorwerp is. Ze zullen ook te weten komen dat deze afstand verschillend is voor verschillende magneten, maar dezelfde is voor dezelfde magneten. De leerkracht kan eventueel de term intensiteit van een magnetisch veld ter vervanging van de ietwat naïeve term magnetische introduceren (op dit moment zijn er 135 minuten van de les over wetenschap voorbij). Materiaal in bijlage: Werkbladen voor de leerlingen voor het uitdrukken van hun voorkennis en voorspellingen; ook om het geobserveerde bewijsmateriaal te noteren en om, op het einde, op basis van het bewijsmateriaal een conclusie te formuleren.

5 Werkbladen Opdracht (1): Verdeel de voorwerpen in twee groepen, magnetisch en niet-magnetisch materiaal, op basis van je persoonlijke voorkennis. voorwerpen die worden aangetrokken voorwerpen die niet worden aangetrokken Opdracht (2): Controleer of je voorspellingen kloppen door te experimenteren met magneten en voorwerpen. Noteer de resultaten. Markeer de voorwerpen die zich anders gedroegen dan dat je had voorspeld. voorwerpen die worden aangetrokken voorwerpen die niet worden aangetrokken

6 Opdracht (3): Formuleer resultaten op basis van de gegevens die je in de vorige delen van het onderzoek hebt vergaard en aan de hand van je voorkennis die tijdens de discussie werd besproken. Veralgemeen je bevindingen vermeld dus welk soort materialen magnetisch zijn en welke niet. Opdracht (4): Stel een procedure voor om te onderzoeken welke van de twee door jou gekozen magneten de sterkste is. Zoek uit of je voorgestelde procedure werkt of niet; zoek uit of je de van de magneten door middel van je voorgestelde procedure kunt meten. Opdracht (5): Kies twee magneten die volgens jou niet dezelfde bezitten. Zoek, met behulp van de liniaal, uit vanaf welke afstand de magneten de magnetische voorwerpen aantrekken. Voer de meting 4 keer uit. Noteer de resultaten. voorwerp afstand tussen het voorwerp en de magneet vanaf het moment dat het voorwerp wordt aangetrokken magneet 1 magneet 2 meting paperclip sleutel muntstuk

7 Opdracht (6): Welke magneet is de sterkste? Noteer hoe je tot je conclusie bent gekomen (verwijs naar de informatie die je tijdens de vorige opdrachten hebt vergaard). Is het volgens jou mogelijk om de afstand vanaf dewelke de magneten de magnetische voorwerpen aantrekken, te beïnvloeden? Indien je antwoord ja is, probeer dan ook uit te leggen waarom. Opdracht (7): Trekken magneten magnetisch materiaal aan als er zich tussen hen een ander voorwerp of materiaal bevindt? Uit je voorspellingen hieromtrent en verifieer ze daarna. Obstakel Wordt het voorwerp aangetrokken door de magneet als het obstakel zich tussen hen bevindt? voorspelling verificatie Papier ja neen ja neen Boek ja neen ja neen Deur ja neen ja neen ja neen ja neen ja neen ja neen ja neen ja neen Opdracht (8): Vat de bekomen resultaten samen. Hebben de obstakels de magnetische onderbroken? Kunnen we de magnetische door middel van obstakels beïnvloeden? Wat bepaalt er of een magneet een magnetisch voorwerp zal aantrekken of niet? Noteer je belangrijkste bevindingen hieromtrent.