NASK 1-2 VMBO-KGT DOCENTENHANDLEIDING AUTEURS: F. KAPPERS C. SCHATORJÉ MET MEDEWERKING VAN: TH. SMITS R. TROMP VIERDE EDITIE MALMBERG 'S-HERTOGENBOSCH WWW.NOVA-MALMBERG.NL
Inhoudsopgave Deel 1 Over Nova... 3 1.1 De methode in hoofdlijnen... 3 1.1.1 Opbouw... 3 1.1.2 Leerstof... 3 1.1.3 Contexten... 3 1.1.4 Vaardigheden... 4 1.1.5 Practicum... 4 1.1.6 Demonstratieproeven... 4 1.1.7 Opgaven... 5 1.1.8 Plusstof... 5 1.1.9 Praktijkartikel... 5 1.1.10 Test Jezelf... 5 1.1.11 Kennisbasis... 5 1.2 Proeven... 6 1.2.1 Algemeen... 6 1.2.2 Organisatie... 6 1.2.3 Instructies en vragen... 6 1.2.4 Een verslag maken... 6 1.3 De digitale oefenomgeving van Nova... 6 1.3.1 Licenties... 7 1.3.2 Lesstof... 7 1.3.3 Verwerkingsopgaven... 7 1.3.4 Oefenen... 7 1.3.5 Het docentendashboard... 8 1.3.6 Extra materiaal... 8 1.3.7 Combineren van folio en digitaal... 9 1.4 Planning... 11 1.5 Gebruiksaanwijzing... 11 Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk... 12 2.1 Hoofdstuk 1 Introductie... 12 2.1.1 Uitgangspunten... 12 2.2 Hoofdstuk 2 Stoffen... 12 2.2.1 Uitgangspunten... 12 2.2.2 Per paragraaf... 12 2.3 Hoofdstuk 3 Water... 14 2.3.1 Uitgangspunten... 14 2.3.2 Per paragraaf... 14 2.4 Hoofdstuk 4 Elektriciteit... 16 2.4.1 Uitgangspunten... 16 2.4.2 Per paragraaf... 16 2.5 Hoofdstuk 5 Warmte... 19 2.5.1 Uitgangspunten... 19 2.5.2 Per paragraaf... 19 2.6 Hoofdstuk 6 Bewegen... 22 2.6.1 Uitgangspunten... 22 2.6.2 Per paragraaf... 23 2.7 Hoofdstuk 7 Geluid... 25 2.7.1 Uitgangspunten... 25 2.7.2 Per paragraaf... 26 2.8 Hoofdstuk 8 Licht... 29 2.8.1 Uitgangspunten... 29 2.8.2 Per paragraaf... 29 Deel 3 Materiaallijst... 32 2
Deel 1 Over Nova Deel 1 Over Nova 1.1 De methode in hoofdlijnen 1.1.1 Opbouw Elk deel van Nova bestaat uit leerlingen- en docentenmateriaal. De leerlingen werken met een handboek met daarin theorie en een werkboek met daarin opgaven, practica en Test-Jezelf-vragen. De leerlingen kunnen de gemaakte opgaven nakijken met een uitwerkingenboek waarin alle opgaven voorbeeldig zijn uitgewerkt. Het digitale leerlingenmateriaal bevat oefeningen, d-toetsen, digitale verwerkingsopgaven en vaardigheidstrainers (V-trainer). Er is ook een website voor docenten met eindtoetsen in verschillende formats, practicumvoorschriften in Wordformat die u kunt aanpassen aan uw eigen organisatie, de uitwerkingen (als pdf- en als Wordformat) en deze docentenhandleiding. Daarnaast verschijnt regelmatig een Novanieuwsbrief met actueel nieuws en nuttige informatie. 1.1.2 Leerstof Voor deel 1-2 is leerstof gekozen die dicht bij de leefwereld van de leerlingen staat. De meer abstracte onderdelen van de leerstof komen in de vervolgdelen aan de orde. Zo sluit de methode aan bij de ontwikkeling van het abstractievermogen van de leerlingen. De methode sluit aan bij de herziene kerndoelen die sinds 1 augustus 2006 van kracht zijn (zie kader hiernaast). De onderwerpen die in de kerndoelen genoemd worden, komen allemaal in deel 1-2 aan de orde. Met name kerndoel 32 is in dit verband relevant: De leerling leert te werken met theorieën en modellen door onderzoek te doen naar natuurkundige en scheikundige verschijnselen als elektriciteit, geluid, licht, beweging, energie en materie. In deel 1-2 van Nova worden natuur- en scheikunde geïntegreerd aangeboden. Dit komt het duidelijkst naar voren in de eerste vier hoofdstukken, waarin natuur- en scheikunde naadloos in elkaar overgaan. Bij de ordening van de leerstof zijn we uitgegaan van een deels concentrische opbouw. De meeste onderwerpen die in deel 1-2 behandeld worden, komen in de delen voor het derde en vierde leerjaar weer terug, en worden dan verdiept en uitgebreid. 1.1.3 Contexten In Nova wordt elk onderdeel van de leerstof gekoppeld aan een bepaalde context. Gezien de kerndoelen en de examenprogramma s ligt dat voor de hand. De leerlingen moeten niet alleen theoretische kennis verwerven, maar die ook praktisch kunnen toepassen. Vergelijk kerndoel 29, waarin staat dat de leerling moet leren om (natuur- en scheikundige) sleutelbegrippen te verbinden met situaties in het dagelijks leven. de herziene kerndoelen Mens en natuur MENS EN NATUUR 28. De leerling leert vragen uit het brede leergebied om te zetten in onderzoeksvragen, een dergelijk onderzoek over een natuurwetenschappelijk onderwerp uit te voeren en de uitkomsten daarvan te presenteren. 29. De leerling leert kennis te verwerven over en inzicht te verkrijgen in sleutelbegrippen uit het gebied van de levende en niet-levende natuur, en leert deze sleutelbegrippen te verbinden met situaties in het dagelijks leven. 30. De leerling leert dat mensen, dieren en planten in wisselwerking staan met elkaar en hun omgeving (milieu), en dat technologische en natuurwetenschappelijke toepassingen de duurzame kwaliteit daarvan zowel positief als negatief kunnen beïnvloeden. 31. De leerling leert onder andere door praktisch werk kennis te verwerven over en inzicht te verkrijgen in processen uit de levende en niet-levende natuur en hun relatie met omgeving en milieu. 32. De leerling leert te werken met theorieën en modellen door onderzoek te doen naar natuurkundige en scheikundige verschijnselen als elektriciteit, geluid, licht, beweging, energie en materie. 33. De leerling leert door onderzoek kennis te verwerven over voor hem relevante technische producten en systemen, leert deze kennis naar waarde te schatten en op planmatige wijze een technisch product te ontwerpen en te maken. De meeste hoofdstukken hebben één hoofdcontext, zoals Het weer of Geluid om je heen. Die hoofdcontext wordt geïntroduceerd op de eerste pagina s van het hoofdstuk, in de openingsfoto en de inleidende tekst. Foto en tekst zijn bedoeld als aanleiding om bij de hoofdcontext stil te staan, en relevante voorkennis te activeren. In de paragrafen wordt de context niet tot in detail behandeld. De leerlingen moeten leren om zelf verbanden te leggen tussen de leerstof en de wereld om hen heen. De tekst van de paragrafen zet de leerlingen daarom wel op het goede spoor, maar kauwt niet alles voor: veel verban- 3
Deel 1 Over Nova den moeten de leerlingen zelf leggen, door de opgaven te maken. In de plusstof (aan het eind van elke paragraaf) en de extra paragraaf (aan het eind van ieder hoofdstuk) wordt nog eens vanuit een andere invalshoek naar de hoofdcontext gekeken. De leerlingen hoeven deze leerstof niet te beheersen om het vak met succes te kunnen volgen. Wel gaat de context meer voor ze leven als u ze met deze leerstof aan het werk zet. Bovendien kunnen ze zo ervaring opdoen met het zelfstandig verwerken van informatie. 1.1.4 Vaardigheden Met Nova kunt u systematisch werken aan algemene en vakgebonden vaardigheden. In deel 1-2 wordt een tiental belangrijke vaardigheden aangeboden in de vorm van concrete, puntsgewijze instructies. U vindt deze vaardigheden achter in het handboek, waar ze gemakkelijk geraadpleegd kunnen worden. De eerste keer dat een vaardigheid aan de orde komt, wordt dat aangegeven bij een specifieke opgave of proef. Het ligt voor de hand om op dat moment de vaardigheid aan te leren. Dat kan het beste aan de hand van een concrete opdracht: het maken en bespreken van de opgave of de proef. Vaak moeten de leerlingen zo n vaardigheid later in het jaar opnieuw gebruiken. Ze moeten de bijbehorende instructie dan zelf opzoeken achter in het boek. We gaan ervan uit dat de leerlingen dit zelfstandig (leren) doen. Daarom verwijzen we niet altijd opnieuw naar de benodigde vaardigheid. Naast de vaardigheden in het boek, biedt Nova ook vaardigheidstrainers aan: de V-trainer. Hiermee kunnen leerlingen basisvaardigheden oefenen waar ze regelmatig problemen mee hebben (zoals het omrekenen van eenheden of het aflezen van apparatuur). Daardoor verloopt het leerproces efficiënter wanneer deze vaardigheden in een later stadium moeten worden aangesproken. 1.1.5 Practicum Experimentele vaardigheden leer je het beste in de praktijk. Vandaar dat Nova veel aanknopingspunten biedt voor praktisch werk in het onderdeel Practicum. Dit bestaat uit twee onderdelen: proeven ontwerpopdrachten In het handboek wordt aangegeven welke proef bij welk onderdeel van de leerstof hoort. Proeven Proeven zijn opdrachten met practicumapparatuur die de leerlingen op school uitvoeren. Ze kunnen verschillende doelen hebben: Bij sommige proeven gaat het erom dat de leerlingen leren werken met bepaalde apparatuur, zoals een maatcilinder, een brander of een spanningsmeter. Zie bijvoorbeeld proef 4 Werken met een brander in hoofdstuk 2. Andere proeven ondersteunen de begripsontwikkeling. U kunt ze gebruiken als een inleiding op, of een illustratie bij de theorie. Dat geldt bijvoorbeeld voor proef 6 De massa van vloeistoffen bepalen in hoofdstuk 2. Ten slotte zijn er proeven waarbij de leerlingen een geleide onderzoeksopdracht uitvoeren. De leerlingen leren hoe ze een onderzoeksvraag kunnen beantwoorden door een experiment uit te voeren. Een voorbeeld is proef 5 Experimenteren met een schakelaar in hoofdstuk 4. Zie voor meer informatie 1.2 Proeven. Ontwerpopdrachten Tot slot zijn er ook ontwerpopdrachten, waarbij leerlingen zelf een product of systeem ontwerpen en bouwen. Voorbeelden zijn proef 6 De regenmeter in hoofdstuk 3 en proef 8 Een ontwerp maken in hoofdstuk 4. Maak zelf uw keuze Het is waarschijnlijk niet haalbaar dat de leerlingen alle proeven en opdrachten uitvoeren. Daarvoor is het aanbod in de methode te groot. We gaan ervan uit dat u zelf een keuze maakt uit dat aanbod, naar gelang de mogelijkheden op uw school en uw eigen didactische voorkeur. Er is rekening mee gehouden dat u sommige practica zult overslaan. De paragrafen met leerstof veronderstellen niet dat de leerlingen bepaalde proeven hebben uitgevoerd; ze zijn op zichzelf genomen goed te begrijpen. 1.1.6 Demonstratieproeven Demonstratieproeven zijn proeven die de docent uitvoert, terwijl de klas toekijkt. Hoogstens verlenen enkele leerlingen assistentie. In het werkboek worden als regel geen demonstratieproeven beschreven. Een demonstratie verliest veel van haar attentiewaarde als de leerlingen van tevoren kunnen lezen wat er gaat gebeuren. Daarom zijn de demonstratieproeven opgenomen in de docentenhandleiding. Daar kunt u er een behoorlijk aantal vinden. De demonstratieproeven zijn niet bedoeld als vervanging van de leerlingenpractica, maar als aanvulling daarop. Vaak zal een demonstratieproef kunnen dienen om de uitleg van een stuk leerstof te verduidelijken en te verlevendigen. 4
Deel 1 Over Nova 1.1.7 Opgaven Bij elke paragraaf horen drie soorten opgaven die in twee categorieën zijn onderverdeeld: leerstofopgaven en toepassingsopgaven. De leerstofopgaven doen een beroep op het geheugen van de leerlingen. Het gaat erom dat ze een stukje leerstof zonder fouten reproduceren. Leerlingen die het moeilijk vinden om een paragraaf nauwkeurig te lezen, worden door deze vragen nog eens met hun neus op de leerstof gedrukt. De toepassingsopgaven zijn oefeningen in het toepassen van de leerstof. In de methode staan veel eenvoudige toepassingsopgaven. Deze vragen zijn vooral nuttig om deelvaardigheden te oefenen zoals: een maatcilinder aflezen; de dichtheid berekenen; een teruggekaatste lichtstraal tekenen. De leerlingen moeten daarnaast ook leren om moeilijker (meer realistische, minder voorgebakken) problemen op te lossen. Daarom staan er in de methode ook toepassingsopgaven die meer van het inzicht van de leerling vragen. Deze zijn met een sterretje (*) gemarkeerd. 1.1.8 Plusstof Elke paragraaf in het handboek (uitgezonderd hoofdstuk 1) wordt afgesloten met het onderdeel plusstof. De plusstof is meteen herkenbaar aan het opschrift Plus en de gekleurde achtergrond. De plusstof geeft achtergrondinformatie bij de gewone leerstof: toepassingen of interessante aspecten die de gewone leerstof in een breder kader zetten. Meestal is de plusstof iets moeilijker dan de gewone leerstof. Bij elke plus horen enkele opgaven in het werkboek, die zijn herkenbaar door een grijze achtergrond. Het is aan u om deze leerstof al dan niet te behandelen en te toetsen. Onmisbaar is deze stof niet: de gewone leerstof valt ook zonder de plusstof goed te begrijpen. U kunt de plusstof op twee manieren inzetten. Wanneer u de leerlingen vaak zelfstandig laat werken, kunt u met de plusstof tempoverschillen opvangen. U laat de plusstof dan alleen door de snellere leerlingen maken (als een vorm van tempodifferentiatie). Wanneer u als regel klassikaal werkt, kunt u de plusstof gebruiken als aanvulling op de gewone leerstof. Zo kunt u een programma op maat samenstellen, rekening houdend met het niveau van de individuele leerling. 1.1.9 Extra stof Aan het einde van elk hoofdstuk vindt u een extra paragraaf. De extra stof gaat vaak over een praktische toepassing van natuur- of scheikunde, aansluitend bij wat in het hoofdstuk behandeld is. Als regel wordt een situatie uit het dagelijks leven besproken. Het artikel wordt afgesloten met twee of drie opgaven. 1.1.10 Test Jezelf Aan het einde van elk hoofdstuk in het werkboek is een oefentoets opgenomen: de Test Jezelf. Met deze oefentoets kunnen de leerlingen zelf nagaan in hoeverre ze de leerstof beheersen. Desgewenst kunt u de oefentoets door alle leerlingen laten maken, als diagnostische toets. In de opgaven van de oefentoets wordt een groot deel van de leerstof op niveau getoetst. De uitslag geeft daardoor een betrouwbaar beeld van wat de leerlingen kennen en kunnen. De oefentoets dekt echter niet de volledige leerstof. Het is goed de leerlingen daarop te wijzen. Voor de eindtoets zullen ze alle theorie moeten bestuderen. Elke Test Jezelf begint met 16 gesloten vragen. Deze vragen komen ook terug in de digitale Oefentoets. Het tweede deel van de oefentoets bestaat uit open opgaven. Deze opgaven lenen zich niet goed voor digitale verwerking. 1.1.11 Kennisbasis In april 2014 is de Kennisbasis Natuurwetenschappen en Technologie verschenen, een richtinggevend leerplan-kader voor de onderbouw van het voortgezet onderwijs. Deze Kennisbasis is in opdracht van OCW ontwikkeld door SLO. Een kennisbasis is richtinggevend en heeft tot doel een uitwerking te geven aan de kerndoelen en daarmee richting te geven aan het curriculum en scholen meer richting te bieden en tegelijkertijd voldoende vrijheid voor eigen uitwerking op schoolniveau. Voor science geldt dat onder meer door de kennisbasis gestimuleerd wordt dat scholen bij voorkeur al vanaf het eerste leerjaar meer tijd en aandacht in de onderbouw besteden aan science. Doel van de kennisbasis is een bijdrage te leveren aan de verbetering van de leeropbrengst in internationaal perspectief (PISA) en met het oog op het onderwijs in de bovenbouw (vmbo en havo-vwo). Dit alles zonder verplichtingen voor scholen ten aanzien van de wijze van realisering (het 'hoe'). De veronderstelling is dat een zekere mate van concretisering van de huidige kerndoelen scholen en educatieve partners kan ondersteunen bij het realiseren van die ambitie en (meer) richting, (meer) inspiratie en tevens voldoende ruimte kan bieden voor curriculaire uitwerkingen op schoolniveau. Daarnaast heeft de kennisbasis ook tot doel bij te dragen aan een betere oriëntatie in de onderbouw op bèta-technische en technologische profielen. Hierdoor kan een bewuste keuze voor dergelijke profielen in de bovenbouw van het vmbo en havo/vwo gestimuleerd worden. Dit sluit aan bij de afspraken die de overheid en het bedrijfsleven in 2013 hebben vastgelegd in het Techniekpact. 5
Deel 1 Over Nova Bij de ontwikkeling van deze editie van Nova is zo veel als mogelijk rekening gehouden met deze Kennisbasis. U kunt de integrale Kennisbasis voor Natuurwetenschappen en Technologie in de onderbouw van het vo downloaden via: www.slo.nl/downloads/2014/kennisbasisnatuurwetenschappen-en-technologie-voor-de-onderbouwvo.pdf 1.2 Proeven 1.2.1 Algemeen Bij elk hoofdstuk van Nova hoort een aantal leerlingproeven. Deze zijn te vinden in het onderdeel Practicum in het werkboek. De tijd die voor het uitvoeren van een proef nodig is, varieert van proef tot proef. Voor de meeste proeven in deel 1-2 is 15 minuten voldoende. We adviseren om elke proef zorgvuldig in te leiden en na te bespreken. Dat voorkomt dat proeven los komen te staan van het lesgebeuren en een te laag leerrendement hebben. Elke proef start met een korte inleiding. Hierin wordt aangegeven welke kennis bekend verondersteld wordt. De doelstelling staat expliciet vermeld onder het kopje Doel. Dat maakt het gemakkelijker om de koppeling met de leerstof te maken. 1.2.2 Organisatie Voor het slagen van een proef is een goede organisatie een eerste vereiste. Wij hebben goede ervaringen met de volgende manier van werken. 1 Inleiding De docent vertelt kort: a wat het doel is van de proef en welke relatie er met de leerstof bestaat; b eventueel: hoe de leerlingen bepaalde belangrijke handelingen moeten uitvoeren (bijvoorbeeld hoe ze een maatcilinder moeten aflezen); c waar de leerlingen het practicummateriaal kunnen vinden, en waar ze dat materiaal na afloop weer moeten opbergen. 2 Proeven uitvoeren De leerlingen voeren (bij voorkeur in groepen van twee) de proeven uit, en beantwoorden de bijbehorende vragen. Ze doen dat als regel zelfstandig, met weinig of geen begeleiding. Na afloop van de proef bergen ze het practicummateriaal weer op. 3 Afsluiting De docent bespreekt met de leerlingen wat de resultaten zijn (voor zover ze die al uitgewerkt hebben) en laat ze een relatie leggen met het doel van de proef. Daarna lezen de leerlingen de paragraaf waar de proef bij hoort, en beginnen met het maken van de opgaven. Wat ze niet af krijgen, is huiswerk voor de volgende les. Deze wijze van werken maakt het mogelijk, om tempoverschillen tussen de leerlingen zonder veel problemen op te vangen. 1.2.3 Instructies en vragen De tekst van de proeven bestaat uit instructies en vragen. De instructies geven aan welke handelingen de leerlingen tijdens de proef moeten uitvoeren. De instructies zijn zo duidelijk geformuleerd dat de meeste leerlingen geen hulp nodig hebben. Het is niet nodig de leerlingen voortdurend te assisteren. Bij veel proeven zult u min of meer de handen vrij hebben. Er is dus tijd om met de leerlingen in gesprek te gaan en ze aan het denken (reflecteren) te zetten. We adviseren om de leerlingen regelmatig te vragen waar het nu eigenlijk om gaat. U zou daarvoor enkele gerichte vragen achter de hand kunnen houden. Dat voorkomt dat de leerlingen braaf doen wat er staat, zonder er veel van op te steken. De (genummerde) vragen geven aan, waar de leerlingen tijdens de proef op moeten letten. Meestal wordt de leerlingen ook gevraagd om een conclusie te trekken. Het is niet nodig om in de nabespreking alle antwoorden na te lopen. Vaak is het voldoende dat u samen met de klas nagaat of het doel van de proef is bereikt. 1.2.4 Een verslag maken Het is aan te raden om de leerlingen naast het beantwoorden van de vragen regelmatig een verslag te laten schrijven. In vaardigheid 14 achter in het handboek staat aan welke eisen zo n verslag moet voldoen. 1.3 De digitale oefenomgeving van Nova In dit hoofdstuk staat de inhoud van het digitale platform (de digitale oefenomgeving) beschreven en hoe u er in de les mee kunt omgaan. Op de website zelf vindt u nog een gebruikershandleiding met informatie over de werking van de website, inclusief het klassenmanagement. 6
Deel 1 Over Nova 1.3.1 Licenties Toegang via licenties De digitale oefenomgeving van Nova onderbouw is beschikbaar via licenties voor leerlingen en docenten. De leerlinglicentie is gekoppeld aan de werkboeken. De school schaft voor elke leerling jaarlijks één pakket aan met daarin de werkboeken en de leerlinglicentie voor het digitaal platform. De licentie Volledig digitaal kunt u gebruiken als u zonder boeken wilt werken en leerlingen in de klas de beschikking hebben over tablets of computers. Deze licentie bevat een digitale versie van het handboek én de leerlinglicentie met de digitale versie van de opgaven. Inhoud van de licenties De digitale leeromgeving van Nova kent in augustus 2014 de inhoud zoals weergegeven in onderstaand schema. In de komende jaren zal het platform wijzigingen en aanvullingen ondergaan. Hierover informeren wij u in onze nieuwsbrief, waarop u zich kunt inschrijven via de website van Malmberg VO / Nova. De inhoud van de digitale oefenomgeving volgt de inhoud van de boeken. Alle hoofdstukken in de boeken vindt u terug op het platform. U klikt op een hoofdstuk en daarna op een paragraaf van het hoofdstuk, waarna u verder kunt met de verschillende onderdelen binnen een paragraaf. onderdeel docent leerling toelichting leerstof X X* identiek aan lesstof in handboek verwerkingsopdrachten X X gebaseerd op de opgaven in werkboek oefenen X X gebaseerd op gesloten vragen in Test Jezelf (werkboek) V-trainer X X vaardigheden inslijpen dashboard X X overzicht resultaten leerlingen eindtoetsen X Wintoets en download als PDF/Word extra materiaal X handleiding, uitwerkingen in Word en pdf, werkbladen * Voor leerlingen is de lesstof alleen beschikbaar in de leerlinglicentie Volledig digitaal. 1.3.2 Lesstof Het onderdeel Lesstof bevat op paragraafniveau de inhoud van de handboeken van Nova. In het schooljaar 2014-2015 is dit in de vorm van een pdf van de handboeken. Deze kunt u niet bewerken. 1.3.3 Verwerkingsopgaven Het onderdeel Verwerkingsopgaven bevat op paragraafniveau de opgaven uit de werkboeken. Alle vraagnummers komen overeen, zodat u gemakkelijk in beide media tegelijk kunt werken. Bij de Verwerkingsopgaven worden vrijwel alle opgaven uit het boek in digitale vorm aangeboden. Dit kan zijn als open of als gesloten vraag. Alleen de tekenopdrachten, knipbladen en practica zijn (met de huidige stand van de techniek) nog niet volledig digitaal te maken. Deze worden aangeboden als download, of leerlingen kunnen ze maken in het werkboek. U kunt de antwoorden als docent zelf nakijken, zo houdt u de volledige regie. U kunt er ook voor kiezen om de antwoorden door de leerlingen zelf te laten nakijken. De leerling krijgt dan een voorbeeld-antwoord te zien en kan zijn eigen antwoord beoordelen als goed, gedeeltelijk goed, of niet goed. Als docent kunt u bepalen wanneer leerlingen de antwoorden op de opgaven kunnen bekijken: direct als zij aan de opgaven werken, of op een later, door u te bepalen tijdstip. Zo kunt u de opgaven gezamenlijk klassikaal nakijken. Bij het klassikaal bespreken, kunt u de juiste antwoorden en de antwoorden van leerlingen laten zien. Raadpleeg de gebruikershandleiding bij het platform voor deze toepassing. U kunt de resultaten van leerlingen volgen in het docentendashboard (paragraaf 1.4.5). 1.3.4 Oefenen Het onderdeel Oefenen bevat een serie vragen op paragraafniveau. Hiermee kunnen leerlingen controleren of zij de stof van de paragraaf voldoende beheersen. De basis voor het Oefenen zijn de gesloten vragen uit de Test Jezelf in het werkboek, maar er zijn een paar verschillen. In het werkboek kunnen leerlingen alleen oefenen als afronding van een hoofdstuk. Bij het digitale Oefenen kunnen leerlingen oefenen na elke paragraaf. Daarnaast zijn de vragen bij het Oefenen gesloten, zodat de computer ze automatisch kan nakijken. Dit biedt een groot voordeel: adaptiviteit. Adaptiviteit houdt in dat het niveau van de oefentoets zich aanpast aan het niveau van de leerling. Het systeem houdt het resultaat van leerlingen bij en zal automatisch nieuwe vragen aanbieden als er fouten worden gemaakt. Door deze spiegelvragen zal een leerling die veel fouten maakt meer oefening krijgen dan een leerling die de stof beter beheerst. Zo krijgt elke leerling een training op maat. 7
Deel 1 Over Nova Na het maken van een opgave kan de leerling zijn antwoorden nakijken door op de knop Controleer vraag te klikken. Hij ziet welke vragen hij goed en fout heeft gemaakt. Bij de foute vragen zit vaak feedback. Dit kan uitgebreidere feedback zijn (bij vragen op het niveau van toepassing en inzicht), of door het tonen van de goede antwoorden (bij reproductie). Door dit te lezen kan de leerling een eventuele spiegelvraag in een later stadium wél goed beantwoorden. Onder aan het scherm wordt de score bijgehouden in de vorm van een percentage. Dit percentage loopt op naarmate de leerling meer correcte antwoorden geeft. Bij 100% of een hoog percentage kan de leerling ervan uitgaan dat hij goed voorbereid is voor de eindtoets. Het aantal vragen is gelimiteerd tot zo n 12-15 vragen per paragraaf, inclusief de spiegelvragen. Daarom is het niet vanzelfsprekend dat leerlingen een 100% score behalen. Als het percentage laag blijft, is het verstandig dat de leerling extra aandacht besteedt aan de paragraaf. Als docent kunt u de vorderingen van uw leerlingen volgen op het docentendashboard (zie paragraaf 1.4.5). Overhoring De overhoring is een oefentoets op hoofdstukniveau, te vergelijken met de Test Jezelf in het boek. In deze toets komen de vragen uit het onderdeel Oefenen opnieuw naar voren. Er wordt steeds een groep van 12-16 willekeurige vragen aan de leerling gepresenteerd, verspreid over verschillende paragrafen. De leerling ziet of hij de vraag goed of fout heeft beantwoord. Er wordt geen score opgeslagen. De docent ziet niet óf en hoe de leerling de overhoring heeft gemaakt. Leerlingen kunnen hier dus vrij oefenen voor een toets zonder dat iemand meekijkt. V-trainer Naast de vaardigheden in het handboek, biedt Nova ook vaardigheidstrainers aan: de V-trainer. Hiermee kunnen leerlingen basisvaardigheden oefenen waar ze regelmatig problemen mee hebben (zoals het omrekenen van eenheden of het aflezen van apparatuur). Daardoor verloopt het leerproces efficiënter wanneer deze vaardigheden in een later stadium moeten worden aangesproken. 1.3.5 Het docentendashboard Het digitale platform kent verschillende manieren waarop resultaten zichtbaar worden: Leerlingen kunnen op paragraafniveau zien welke onderdelen zij afgerond hebben en hoe het leerproces vordert. Docenten kunnen de resultaten van leerlingen op diverse manieren volgen: De resultaten van individuele leerlingen voor de Verwerkingsopgaven en Oefenen. Met deze informatie kunt u eenvoudig inspelen op niveauverschillen tussen leerlingen. De Verwerkingsopgaven die relatief goed of slecht gemaakt zijn; met deze informatie kunt u snel constateren welke opgaven moeilijk werden bevonden en deze van extra uitleg voorzien. Docentendashboard Verwerkingsopgaven Bij het dashboard Verwerkingsopgaven kunt u de resultaten van het digitale verwerken zien. Deze resultaten bestaan niet uit een score, maar geven een indicatie van het niveau van de antwoorden. Een groen bolletje staat voor goed, oranje staat voor gedeeltelijk goed, en rood staat voor onvoldoende. Een blauw bolletje geeft weer dat de vraag is gemaakt. In de horizontale balk kunt u zien hoe goed de leerling heeft gepresteerd. U kunt ook zien hoe goed de vraag door de gehele klas is gemaakt, door deze verticaal te bekijken. Als docent kunt u ook antwoorden van leerlingen op opgaven bekijken. Dit kunt u doen vanuit het dashboard zelf (bijvoorbeeld een vaak fout gemaakte opgave), of vanuit de digitale opgaven. U kunt zowel de antwoorden van individuele leerlingen bekijken, als de verschillende antwoorden van leerlingen bij een specifieke opgave. Docentendashboard Oefenen Bij het dashboard Oefenen kunt u zien hoe leerlingen de oefeningen op paragraafniveau hebben gemaakt. De resultaten worden weergegeven als percentages, die een indicatie geven in hoeverre de leerling klaar is voor de eindtoets. Bij 100% beheerst de leerling de paragraaf voldoende. 1.3.6 Extra materiaal In de docentenlicentie vindt u diverse downloads van extra materiaal. onderdeel uitwerkingenboek docentenhandleiding eindtoetsen werkbladen (voor de tekenopdrachten) format pdf pdf, Word pdf, Word, Wintoets pdf Eindtoetsen In de docentenlicentie vindt u alle eindtoetsen bij Nova onderbouw. Deze eindtoetsen zijn er als download in Word en pdf en in Wintoets/Quayn-formaat. Door de samenwerking met toetsexpert Bureau ICE is Malmberg in staat goede toetsen en goed lesmateriaal te combineren. Samen hebben we een brede kennis van de vakinhouden en behoeftes van docenten (Malmberg) én een grote ervaring en expertise op het gebied van toetsconstructie en -kwaliteit (Bureau ICE). Een hulpmiddel om de validiteit van toetsen te borgen, is het gebruiken van een standaard taxonomie: een indeling in vraagniveaus. Wordt met een vraag getoetst of een leerling bepaalde kennis uit zijn hoofd heeft geleerd of 8
Deel 1 Over Nova wordt getoetst of de leerling deze kennis ook kan toepassen? Door het gebruiken van een taxonomie kan ervoor gezorgd worden dat het niveau van een toets in zijn geheel, en toetsvragen afzonderlijk aansluiten bij het leerjaar waarin de leerling zich bevindt. 1.3.7 Combineren van folio en digitaal U kunt in uw lespraktijk op verschillende manieren werken met de digitale oefenomgeving. Deze mogelijkheden worden sterk bepaald door de beschikbaarheid van ICT tijdens de les: een computer, tablet of smartphone. Daarnaast is een goede wifivoorziening voorwaardelijk, en hebben computers recente versies van webbrowsers nodig. Deze systeemeisen vindt u terug in de gebruikershandleiding van het digitaal platform. Wij zien de volgende scenario s voor ons (zie volgende bladzijde). 9
Deel 1 Over Nova Scenario Leermaterialen Beschrijving les Elke leerling gebruikt een eigen tablet of laptop in de klas. Leerlingen gebruiken hun smartphone in de klas. Leerlingen gebruiken computer, tablet of smartphone buiten de klas Licentie Volledig digitaal Schrift/multomap, werkbladen Handboek, werkboek en/of leerlinglicentie, schrift Handboek, werkboek en/of leerlinglicentie, schrift Docent legt theorie uit en gebruikt daarvoor een digibord met de onderdelen Lesstof of ander materiaal. Leerlingen maken zelfstandig de opgaven, grotendeels op hun device en voor een deel in hun schrift en/of een gedownload werkblad. De docent volgt hun vorderingen in de klas en via het dashboard. De docent bepaalt of en wanneer leerlingen de gemaakte opdrachten digitaal kunnen nakijken. Bij het bespreken van de opgaven kan de docent de antwoorden van leerlingen laten zien op het smartboard. Leerlingen maken thuis het onderdeel Verwerken af; zij gebruiken Oefenen en/of Overhoring om zich te controleren of zich voor te bereiden op eindtoets of SO. Docent legt theorie uit en gebruikt daarvoor een digibord met de onderdelen Lesstof of ander materiaal. Bij gebrek aan een digibord kan het handboek worden gebruikt. Leerlingen maken zelfstandig de opgaven in het handboek. Zij kijken hun werk na met behulp van het uitwerkingenboek. Als docent kunt u ervoor kiezen (een deel van) de opgaven digitaal te laten maken en nakijken, als huiswerk. De antwoorden kunt u vervolgens klassikaal bespreken. Op het smartboard kunt u de juiste antwoorden en de antwoorden van leerlingen laten zien. Door de opgaven thuis te laten maken, kunt u in de les meer tijd besteden aan bijvoorbeeld de practica. U kunt ervoor kiezen leerlingen met de smartphone te laten werken. Dit is vooral nuttig als u ze tijd wilt geven om zich voor te bereiden op de toets. Ze kunnen de smartphone gebruiken voor de onderdelen Oefenen en Verwerken. Door leerlingen in de klas met Oefenen te laten werken, kunt u resultaten controleren en moeilijk bevonden onderwerpen nog eens uitleggen. Leerlingen gebruiken buiten de klas een computer of tablet voor de digitale onderdelen Oefenen en/of Overhoring om zich te controleren of zich voor te bereiden op eindtoets of SO. Docent legt theorie uit en gebruikt daarvoor een digibord met de onderdelen Lesstof of ander materiaal. Bij gebrek aan een digibord kan het handboek worden gebruikt. Als docent kunt u ervoor kiezen (een deel van) de opgaven digitaal te laten maken en nakijken, als huiswerk. De antwoorden kunt u vervolgens klassikaal bespreken. Op het smartboard kunt u de juiste antwoorden laten zien, en de antwoorden van leerlingen. Door de opgaven thuis te laten maken, kunt u in de les meer tijd besteden aan bijvoorbeeld de practica. Leerlingen gebruiken buiten de klas een computer, tablet of smartphone voor de digitale onderdelen Oefenen en/of Overhoring om zich te controleren of zich voor te bereiden op eindtoets of SO. 10
Deel 1 Over Nova 1.4 Planning 1.5 Gebruiksaanwijzing We kunnen niet gedetailleerd aangeven hoeveel tijd u voor de behandeling van elk hoofdstuk en elke paragraaf moet uittrekken. U kunt meer of minder aan practicum doen, alle opgaven laten maken of een keuze daaruit, wel of niet de plusstof en de extra paragraaf behandelen, enzovoort. Ook zult u met de ene klas sneller kunnen werken dan met de andere. Daarom vindt u hieronder niet meer dan een globale tijdsplanning. In deel 2 van deze handleiding wordt de indeling van de boeken op de voet gevolgd. Een voor een komen de verschillende hoofdstukken en paragrafen aan de orde. We beginnen de bespreking van een hoofdstuk steeds met een algemene inleiding. Daarin wordt de didactische lijn verduidelijkt die in het hoofdstuk gevolgd wordt. Dit kan u helpen bepalen, waarop u in uw lessen vooral de nadruk moet leggen. 2 lesuren/wk 3 lesuren/wk Hoofdstuk 1 2 lessen 2 lessen Hoofdstuk 2 8 lessen 11 lessen Hoofdstuk 3 10 lessen 15 lessen Hoofdstuk 4 10 lessen 15 lessen Hoofdstuk 5 10 lessen 15 lessen Hoofdstuk 6 8 lessen 11 lessen Hoofdstuk 7 8 lessen 11 lessen Hoofdstuk 8 8 lessen 11 lessen Opgegeven is het aantal lessen dat nodig is voor het behandelen van de leerstof, exclusief toetsen. Op sommige scholen wordt voor het vak Nask in leerjaar 1 en 2 (in totaal) drie lesuren per week uitgetrokken. U hebt dan voldoende tijd om de stof in de werkboeken door te werken, inclusief de plusstof en extra paragraaf. Er zijn ook scholen waar in leerjaar 1 en 2 (in totaal) maar twee lesuren natuur- en scheikunde worden gegeven. In dat geval zult u moeten werken met een strikte planning en een deel van de opgaven en practica niet kunnen behandelen. Vervolgens worden de paragrafen in het handboek een voor een besproken. Er worden suggesties gedaan voor wat u in bepaalde lessen zou kunnen doen, er worden praktische tips gegeven en geschikte demonstratieproeven beschreven. We geven in deel 2 niet aan hoe de leerstof les-voor-les behandeld zou kunnen worden. Dat is met deze methode, die de docent veel keuzemogelijkheden laat, ook niet goed mogelijk. Wel hebben we geprobeerd om suggesties en tips te geven waar u bij uw lesvoorbereiding ook echt iets aan hebt. In de hoofdstukken 3 t/m 6 en 8 is telkens één voorbeeld opgenomen van een conceptcartoon. Deze cartoons zijn ontworpen om leerlingen over natuurwetenschappelijke begrippen aan het denken en praten te krijgen. Zie Stuart Naylor en Brenda Keogh, Conceptcartoons in Science Education, Millgate House Publishers (ISBN 0 9527506 27). U kunt ook internet raadplegen: kijk op www.conceptcartoons.com of zoek op conceptcartoons met Google. 11
Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk 2.1 Hoofdstuk 1 Introductie 2.1.1 Uitgangspunten Hoofdstuk 1 heeft het karakter van een kennismaking. Het belangrijkste doel van dit hoofdstuk is dat de leerlingen een reële indruk krijgen van het schoolvak natuur- en scheikunde. Aan de hand van de sprong die Felix Baumgartner vanaf 39 km hoogte maakte, worden een aantal natuurkundige begrippen en grootheden geïntroduceerd. Vervolgens gaan de leerlingen op zoek naar een toepassing van natuurwetenschappen in hun dagelijks leven. Ze onderzoeken welke natuurwetenschappelijke kennis hier in verwerkt is en leggen dit vast door een (Power- Point)presentatie. 2.2 Hoofdstuk 2 Stoffen 2.2.1 Uitgangspunten Dit hoofdstuk is er vooral op gericht dat de leerlingen zich een aantal basisbegrippen en basisvaardigheden eigen maken. In dat kader wordt aandacht besteed aan: stoffen en voorwerpen die regelmatig in de lessen gebruikt zullen worden; zuivere stoffen, mengsels en oplossingen; de scheidingsmethoden extraheren en filtreren; de basisbegrippen volume, massa en dichtheid; het meten van massa en volume; het nauwkeurig meten van een hoeveelheid vloeistof met een maatcilinder; het werken met de formule voor dichtheid. Hoofdstuk 2 geeft u ook de mogelijkheid om in te gaan op het veilig werken tijdens practica. Het zal dan vooral gaan om het veilig werken met stoffen en met voorwerpen van glas. Het veilig werken met de brander komt eveneens aan de orde. In dit hoofdstuk wordt het werken tijdens de natuurkundelessen regelmatig vergeleken met het werken in de keuken. Door de overeenkomsten in uw lessen te accentueren, kunt u de leerstof nauw laten aansluiten bij wat de leerlingen al weten. Vooral abstracte begrippen als massa, volume en dichtheid kunnen zo meer werkelijkheidswaarde krijgen. Ten slotte is het afmeten van volumes en massa s in de keuken een dagelijks terugkerende bezigheid. Zo werkt u ernaar toe dat de leerlingen die abstracte begrippen kunnen hanteren en met elkaar in verband brengen. Het woord stof wordt in dit hoofdstuk niet in een strikt scheikundige betekenis gebruikt. Het gaat in dit hoofdstuk met name om stoffen zoals de leerlingen die thuis en op school tegenkomen. Spiritus bijvoorbeeld wordt een stof genoemd, ook al is spiritus geen scheikundige verbinding. Stofeigenschappen zijn eigenschappen die de leerlingen in de praktijk kunnen gebruiken om stoffen te herkennen en van elkaar te onderscheiden. 2.2.2 Per paragraaf Paragraaf 1 Stoffen in huis Als de leerlingen proef 1 en 2 hebben uitgevoerd, kunnen ze daarna de leerstof en opgaven van paragraaf 1 zelfstandig doorwerken. Bij proef 1 ontdekken de leerlingen hoe ze twee poeders (maïzena en poedersuiker) van elkaar kunnen onderscheiden. In dit geval blijkt de oplosbaarheid het kenmerkende verschil te zijn. Voor de leerlingen is dit een eerste kennismaking met een stofeigenschap. Bij proef 2 gaan de leerlingen met zestien verschillende stoffen aan het werk. We zetten een paar mogelijkheden op een rij. Vaste stoffen: ijzervijlsel, piepschuimbolletjes, suiker, zout, koperkrullen, kurk, kaarsvet, zinkpoeder, loodkorrels, koolstofpoeder. Vloeistoffen: afwasmiddel, spiritus, water, dieselolie, benzine, ammonia, alcohol, glycerine, terpentine. Gassen: lucht, aardgas (regelmatig bijvullen). Het is voldoende als er één set van zestien potjes aanwezig is voor elke acht (4 groepjes van 2) leerlingen. Ze kunnen de potjes onderling uitwisselen. We raden aan om voorafgaand aan proef 1 en 2 te bespreken welke veiligheidsregels er bij u op school gelden voor het omgaan met stoffen. Paragraaf 2 Zuivere stoffen en mengsels U zou deze keer het leergesprek kunnen beginnen door de leerlingen enkele etiketten van bijvoorbeeld huishoudelijke producten te laten zien. Zo introduceert u de begrippen mengsel en zuivere stoffen. Als u enkele oplossingen en suspensies klaar hebt staan, kunt u de leerlingen laten zien hoe ze deze kunnen herkennen. Bij proef 3 gaan de leerlingen zelf aan de slag met oplossingen en suspensies. Het extraheren kunt u demonstreren door een theezakje in lauwwarm water te houden. De scheidingsmethode filtre- 12
Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk Nova Uitgeverij Malmberg ren behoeft bij de meeste leerlingen geen verdere introductie. Deze hoeft u niet te demonstreren. Veiligheid In proef 4 maken de leerlingen voor het eerst kennis met de brander. Achter in het handboek wordt beschreven hoe de leerlingen met een brander moeten werken (vaardigheid 6). Voordat de leerlingen aan proef 4 beginnen, zult u ze moeten wijzen op de veiligheidsregels waaraan ze zich moeten houden. U kunt dan ook demonstreren hoe ze de brander moeten aanzetten, de vlam moeten regelen, enzovoort. Wij adviseren om de veiligheidsregels voor de leerlingen op papier te zetten. Ze staan niet in het leerlingenboek, omdat het niet mogelijk is regels te geven die in elke situatie gelden. U zult de formulering van de regels moeten aanpassen aan de situatie op uw school. Zie hieronder enkele suggesties: VEILIGHEIDSREGELS 1 Gebruik een haarband, als je lang haar hebt. Rol wijde mouwen op. 2 Gebruik een bril, handschoenen en/of een practicumjas, als je docent dat gezegd heeft. 3 Houd je precies aan de instructies bij het aansteken, regelen en uitdoen van de brander. 4 Laat de brander nooit alleen als die met een blauwe vlam brandt. 5 Richt de opening van een reageerbuis waarin je iets verhit, nooit op anderen of op jezelf. 6 Verlaat in geval van nood meteen het lokaal. Gebruik een van de vluchtroutes: a... b... 7 Laat deze vluchtroutes vrij: versper ze nooit met tassen, stoelen of krukken. 8... Het is aan te bevelen met uw collega( s) afspraken te maken over de veiligheidsregels die tijdens practica gelden. Een practicumreglement waarin alle regels overzichtelijk en duidelijk zijn opgeschreven, is geen overbodig stuk papier. De betrokken docenten zullen de leerlingen wel regelmatig op de bepalingen in dit reglement moeten wijzen. Paragraaf 3 Massa en volume De leerlingen hebben vaak moeite met de begrippen volume en massa die in paragraaf 3 behandeld worden. Daarom lijkt het ons verstandig om eerst de leerstof te bespreken, alvorens de leerlingen de bijbehorende proeven (5, 6 en 7) uitvoeren. maatbekers en -cilinders als weegschalen gebruikt. In de keuken vindt u voorbeelden die direct aansluiten bij de leefwereld van de leerlingen. Denkt u maar eens aan de gegevens op allerlei verpakkingen van voedingsmiddelen. In deze paragraaf vindt u ook nieuwe vaardigheden: het aflezen van meetinstrumenten (vaardigheid 5); het werken met formules (vaardigheid 12). De vaardigheden die hier aan de orde komen, zullen de leerlingen in de volgende hoofdstukken opnieuw nodig hebben. Het loont dus de moeite om er nu wat extra aandacht aan te besteden. Ons inziens is het niet nodig om in de tweede klas al uitgebreid in te gaan op het afronden van uitkomsten van berekeningen. Eventueel kunt u de leerlingen een vuistregeltje aan de hand doen. Proef 5 en 6 vooronderstellen dat de leerlingen kunnen werken met een balans. Nu worden er op scholen verschillende soorten balansen gebruikt. Daarom hebben we in het handboek geen basisvaardigheid voor het werken met een balans opgenomen. U zult daarvoor zelf een oplossing moeten vinden, afhankelijk van het type balans waarover u beschikt. Het is in ieder geval aan te raden om voorafgaand aan proef 5 en 6 de leerlingen met een balans te laten oefenen. Proef 7 vooronderstelt dat de leerlingen de formule: volume = l b h kennen. Desgewenst kunt u ze voorafgaand aan de proeven een korte instructie geven. Proef 7 vooronderstelt verder dat de leerlingen een maatcilinder kunnen aflezen. Nog enkele losse opmerkingen: U kunt flessen, maatbekers, melkpakken enzovoort gebruiken om de begrippen volume en inhoud toe te lichten. Handige hulpmiddelen zijn ook de kubieke decimeter en de kubieke meter van Eurofysica (artikelnummers 111100 en 111101). Er bestaan verschillende typen balansen. De triplebeam-bovenweger is het snelst in te stellen en af te lezen. De zogenaamde veerbalansen zijn om didactische redenen (verwarring met de krachtmeter) niet aan te bevelen. Als u niet kunt beschikken over één balans per twee (of drie) leerlingen, kunt u enkele balansen op verschillende plaatsen in het lokaal neerzetten. Misschien kunt u ook balansen lenen van uw scheikundecollega( s). Paragraaf 4 Dichtheid U zou de les kunnen beginnen met een leergesprek over zware en lichte stoffen. Daarna kunt u demo 1 of demo 2 gebruiken als illustratie bij het geven van uitleg over dichtheid. Om de begrippen volume en massa meer werkelijkheidswaarde te geven, kunt u een verband leggen met het afmeten van een hoeveelheid stof. Daarvoor worden zowel 13
Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk Demonstratieproeven Demo 1 Doel: introduceren van het begrip dichtheid. Nodig: een blokje lood en een blok tempex met dezelfde massa. Uitvoering: laat zien dat beide voorwerpen dezelfde massa hebben (bijvoorbeeld door ze aan weerskanten van een gelijkarmige hefboom te hangen). Vraag daarna aan de leerlingen hoe dat kan. Demo 2 Doel: introduceren van het begrip dichtheid. Nodig: de set gelijke massa s van Eurofysica (111109); deze bestaat uit drie blokken met dezelfde doorsnede en dezelfde massa (100 g), maar met verschillende lengtes; de blokken zijn gemaakt van aluminium, perspex en messing. Uitvoering: laat zien dat alle drie blokken dezelfde massa hebben (bijvoorbeeld door ze aan weerskanten van een gelijkarmige hefboom te hangen). Vraag daarna aan de leerlingen hoe dat kan. In deze paragraaf wordt de formule voor dichtheid geïntroduceerd. Leerlingen vinden het werken met deze formule vaak lastig. Toch willen we ze ook met deze kant van het vak laten kennismaken. Formules horen er nu eenmaal bij, daar hoeft u geen doekjes om te winden. De leerlingen zullen het soort berekeningen dat ze nu moeten uitvoeren, in de toekomst vaker tegenkomen. U kunt natuurlijk zelf ook andere voorbeelden bedenken om mee te oefenen. Bij proef 8 ervaren de leerlingen dat je stoffen kunt herkennen aan hun zwaarte. Natuurwetenschappelijk geformuleerd: ze leren dat dichtheid een stofeigenschap is. Omdat de leerlingen dan de dichtheid moeten kunnen uitrekenen, verdient het aanbeveling om eerst de theorie en de bijbehorende opgaven te doen, alvorens aan proef 8 te beginnen. 2.3 Hoofdstuk 3 Water 2.3.1 Uitgangspunten Hoofdstuk 3 heeft twee hoofddoelen. Het eerste is dat de leerlingen kennis en inzicht verwerven over enkele belangrijke onderdelen van de leerstof: fasen en faseovergangen; weersverschijnselen en faseovergangen; temperatuur, de temperatuurschaal van Celsius, de thermometer; smeltpunt/stolpunt en kookpunt; lucht, de atmosfeer, luchtdruk (atmosferische druk). Het gaat bij deze leerstof om basiskennis die door alle leerlingen beheerst moet worden. Daarom is de behandeling van de begrippen smeltpunt/stolpunt en kookpunt relatief eenvoudig gehouden. Een aantal complicerende factoren wordt niet genoemd. (Zie daarover ook de lessuggesties bij paragraaf 4.) Het tweede hoofddoel van dit hoofdstuk is dat de leerlingen zich verder bekwamen in: het veilig kunnen werken met de brander (vaardigheid 6) onder meer door een schaalloze thermometer te ijken en van een schaalverdeling te voorzien; het aflezen van een thermometer; het werken met tabellen en grafieken (vaardigheid 13); het verdelen van taken tijdens een proef. 2.3.2 Per paragraaf Paragraaf 1 IJs, water en waterdamp U kunt de behandeling van deze paragraaf starten door met de leerlingen te praten over weersverschijnselen waarbij water een rol speelt. In dit gesprek kunt u zich beperken tot de faseovergang condenseren en de fasen waarin leerlingen water kunnen waarnemen. De fasen en faseovergangen komen in paragraaf 3 uitvoerig aan bod. Het is belangrijk om te benadrukken dat waterdamp onzichtbaar is; leerlingen vergeten dat gemakkelijk. Met demo 1 kunt u het verschil tussen de onzichtbare waterdamp en de zichtbare nevel duidelijk laten zien. Om het begrip kristalstructuur toe te lichten, kunt u de leerlingen een aantal verschillende kristalvormen laten zien. Uw collega s aardrijkskunde en/of scheikunde kunnen u waarschijnlijk wel aan een aantal grotere kristallen helpen. Demonstratieproeven Demo 1 Doel: laten zien dat waterdamp onzichtbaar is/dat er pas iets te zien is als de waterdamp condenseert en overgaat in een zichtbare nevel van kleine waterdruppeltjes. Nodig: erlenmeyer, doorboorde kurk met buisje, brander, driepoot, gaasje, stuk zwart papier. Uitvoering: doe een paar cm water in de erlenmeyer en sluit deze af met de kurk. Breng het water aan de kook. Houd het zwarte papier achter de opstelling zodat de leerlingen goed kunnen waarnemen: dat er vlak boven het buisje niets te zien is; dat er pas op enige afstand van het buisje een (zichtbare) nevel ontstaat. Vraag de leerlingen hoe het komt dat de waterdamp pas op enige afstand van het buisje condenseert. 14
Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk Nova Uitgeverij Malmberg Paragraaf 2 Thermometers Afhankelijk van wat de leerlingen al weten, kunt u de leerstof in deze paragraaf meer of minder uitgebreid bespreken. Het uitvoeren van proef 2 kan de plaats innemen van een bespreking van de Celsiusschaal. Om de leerstof wat meer kleur te geven, zou u de leerlingen een aantal verschillende thermometers kunnen laten zien. Een buitenthermometer, een gewone koortsthermometer, een digitale koortsthermometer, enkele chemiethermometers (waaronder een zeer lange), een ouderwetse weckthermometer, enzovoort. U zou ze daarbij ook kunnen wijzen op: de verschillen in grootte tussen vloeistofreservoirs; het verschil in meetbereik; het verschil in afstand tussen opeenvolgende graadstrepen. Dat is meteen een goede voorbereiding op opgave 18. U kunt het meten met de computer introduceren aan de hand van de plusstof over elektronische thermometers. Als u een demonstratiemeting uitvoert, kunt u de leerlingen met behulp van een beamer laten meekijken. Veiligheid In proef 2 werken de leerlingen opnieuw met de brander. Het verdient aanbeveling om het werken met de brander kort te herhalen. Hierbij kunt u verwijzen naar proef 4 in hoofdstuk 2 en vaardigheid 6 achter in het handboek. Wij adviseren u verder om de veiligheidsregels voor de leerlingen te herhalen. Paragraaf 3 Veranderen van fase Voor de overgang vloeibaar gas worden twee namen gebruikt. Nova onderscheidt daarbij: stollen als de overgang plaatsvindt bij temperaturen bij 0 C; bevriezen als de overgang plaatsvindt bij temperaturen onder 0 C. Het is een goede oefening om de overgangsdriehoek op het bord af te beelden en door leerlingen voor verschillende stoffen de naam van de faseverandering te laten benoemen. Vervluchtigen kunt u fraai laten zien als u over een koolzuurcilinder beschikt. Produceer een vast stukje CO 2 en leg dit (met een lepel of spatel!) op het water in een bekerglas. U ziet het vaste CO 2 dan onmiddellijk vervluchtigen en bovendien zien de leerlingen dan dat CO 2 zwaarder is dan lucht. Rijpen komt niet alleen voor in de natuur, de ijslaag die in vriezers ontstaat op de koelelementen is ook het gevolg van rijping. Paragraaf 4 Kookpunt en smeltpunt Bij proef 3 maken de leerlingen kennis met een aantal belangrijke practicumvaardigheden. Een paar praktische opmerkingen vooraf: Het is aan te raden om vooraf iets te zeggen over de werkverdeling die de leerlingen tijdens deze proef moeten aanhouden. Wijs de leerlingen erop dat ze meteen moeten beginnen met het meten van de temperatuur, nadat ze de brander onder het bekerglas hebben geschoven. De leerlingen moeten de meetresultaten van proef 3 noteren in een tabel en daarna verwerken tot een grafiek. Achter in het handboek wordt beschreven hoe de leerlingen daarbij te werk moeten gaan (vaardigheid 13). Het is aan te raden om dat vooraf een keer voor te doen. Bij proef 4 gaan leerlingen het kookpunt van alcohol bepalen. Dit gebeurt au bain Marie in een bekerglas met kokend water. In verband met de brandbaarheid adviseren wij u de buis (met een kleine hoeveelheid) alcohol pas aan leerlingen te overhandigen als hun water kookt en zij de brander hebben uitgezet. Bij proef 5 maken de leerlingen kennis met een koudmakend mengsel. U kunt deze proef extra leuk maken door diverse smaken ranja aan te bieden en zo verschillende waterijsjes te maken. Proef 6 kunt u inleiden met een klassengesprek over functionele eisen die gesteld worden aan meetinstrumenten. Kernvraag in dit gesprek is: Wat wil je precies meten als je een regenmeter gebruikt en aan welke eisen moet deze daarom voldoen? Er kan meer over het kookpunt van water en het smeltpunt van ijs gezegd worden dan in deze paragraaf gebeurt. Buiten beschouwing blijven bijvoorbeeld de volgende verschijnselen: Zeer zuiver water kan verhit worden tot boven de 100 C zonder te koken (oververhitting). Zeer zuiver water kan afgekoeld worden tot onder de 0 C zonder te bevriezen (onderkoeling). Water waarin een stof als keukenzout is opgelost, kookt bij een hogere temperatuur dan 100 C. Het kookpunt van water is hoger dan 100 C als de druk boven het water hoger is dan de standaarddruk; het is lager dan 100 C als de druk boven het water lager is dan de standaarddruk (1 atm of 760 mm Hg). Bergbeklimmers die in de Himalaya op 8000 m hoogte bivakkeren hebben te maken met een kookpunt voor water van ca. 60 C. Het smeltpunt van ijs is lager dan 0 C als de druk op het ijs hoger is dan de standaarddruk. Dit verschijnsel treedt bijvoorbeeld op onder een dikke gletsjer. 15
Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk Als u toch aan enkele van deze verschijnselen aandacht wilt besteden, kunt u daarvoor een van de demo s 2 t/m 4 gebruiken. Demo 2 Doel: laten zien dat het kookpunt van water lager wordt, als de druk op het water afneemt. Nodig: brander, driepoot, gaasje, lucifers, rondbodemkolf, rubber stop waar een thermometer doorgestoken is. Uitvoering: doe een laagje water in de kolf. Breng het water aan de kook. Sluit de kolf af met de rubber stop zodra het water kookt. Maak de opstelling die in figuur 4 getekend is. Figuur 4 opstelling voor de proef van Franklin 2.4 Hoofdstuk 4 Elektriciteit 2.4.1 Uitgangspunten Het onderwerp elektriciteit is in dit deel van Nova een eerste kennismaking. Geen enkel onderdeel van de leerstof wordt daarom nu al volledig behandeld. We willen met dit hoofdstuk vooral bereiken dat de leerlingen zich achtergrondkennis eigen maken over de alledaagse aspecten van elektriciteit: snoeren, schakelaars, lampjes, elektrische apparaten, de kwh-meter, de energierekening, zekeringen, de meterkast, enzovoort. Dat verkleint de kans dat elektriciteit in de derde klas een struikelblok wordt. Dat risico is er zeker wanneer de leerlingen zich nooit met de alledaagse kanten van elektriciteit beziggehouden hebben. Leerlingen die al iets van de praktische kant van elektriciteit afweten, krijgen in dit hoofdstuk wel de kans hun kennis op verschillende punten te verdiepen. Er komt bijvoorbeeld een aantal belangrijke theoretische begrippen aan de orde: spanning, vermogen en energie(verbruik). Giet vervolgens koud water over de kolf. Het water zal weer gaan koken, maar nu bij een lagere temperatuur. Let op: het thermometerreservoir moet zich na het omkeren in de vloeistof bevinden. Deze proef staat bekend als de proef van Franklin. Demo 3 Doel: dit is een alternatief voor demo 2. Nodig: vacuümpomp, luchtpompklok, veiligheidsscherm, bekerglas met heet water (tegen de 100 C). Uitvoering: zet het bekerglas met heet water onder de klok. Zet het veiligheidsscherm voor de klok. Pomp de lucht uit de klok. Al gauw zal het water beginnen te koken. N.B. Een nadeel van deze proef is, dat de vacuümpomp zeer vochtige lucht moet wegpompen. Demo 4 Doel: laten zien dat het kookpunt van water hoger wordt als er zout aan het water wordt toegevoegd. Nodig: brander, driepoot, gaasje, lucifers, bekerglas, thermometer, keukenzout. Uitvoering: breng wat water in het bekerglas aan de kook. Laat een leerling de temperatuur van het water op de thermometer aflezen. Voeg daarna een flinke schep zout aan het water toe. Laat de leerling even later de temperatuur opnieuw aflezen. U kunt deze meting ook uitvoeren met de computer. Afhankelijk van de voorkennis die al bij de leerlingen aanwezig is, kunt u bij het behandelen en toetsen van de leerstof meer of minder aandacht aan de theorie besteden. De beheersing van de theorie hoeft nog niet optimaal te zijn. Alle begrippen komen uitgebreid terug in het derde leerjaar. De hoofdcontext van hoofdstuk 4 is Elektriciteit thuis. We gaan vooral in op aspecten van elektriciteit die de leerlingen thuis kunnen tegenkomen. Door enkele thuisopdrachten uit het e-pack als huiswerk op te geven, kunt u bevorderen dat de leerlingen thuis daadwerkelijk gaan kijken naar de elektrische infrastructuur. De leerstof krijgt op die manier meer reliëf dan wanneer leerlingen alleen op papier met elektriciteit bezig zijn. In de proeven in dit hoofdstuk wordt de keuze van de spanningsbron aan u zelf overgelaten. Daarom wordt bij de benodigdheden voor een proef gesproken van een spanningsbron. Indien u gebruikmaakt van voedingskastjes, verdient het de voorkeur leerlingen te laten werken met een vaste spanning (bijvoorbeeld 6 V wissel- of gelijkspanning). 2.4.2 Per paragraaf Paragraaf 1 Een stroomkring maken U kunt de behandeling van deze paragraaf beginnen met een korte inleiding aan de hand van demo 1, waarin u laat zien dat er een gesloten stroomkring nodig is om een lampje te laten branden. U zou ook een kort leergesprek kunnen houden over de conceptcartoon in figuur 10 (hier- 16
Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk Nova Uitgeverij Malmberg onder). Na dit inleidende gesprek kunt u proef 1 laten uitvoeren, waarna de leerlingen de leerstof en opgaven zelfstandig doorwerken. We raden aan om proef 1 als volgt voor te bereiden. Zet van tevoren een lijst met te onderzoeken stoffen op het bord. Noteer achter elke stof een voorwerp dat van die stof gemaakt is. Sommige voorwerpen hoeft u niet ter beschikking te stellen, omdat leerlingen die zelf al in hun bezit hebben. Figuur 10 conceptcartoon elektriciteit; naar een idee in: Stuart Naylor en Brenda Keogh, Concept Cartoons in Science Education stroommeter staat op bladzijde 147 van het handboek (vaardigheid 8). Met demo 2 kunt u wat dieper op de leerstof ingaan. Naar aanleiding van de demonstratie kunt u bespreken waarom water en elektriciteit een gevaarlijke combinatie kunnen vormen. Demo 3 is een leuke illustratie bij de leerstof. Met deze demo herhaalt u het begrip stroomkring uit de inleiding en kunt u het verschil tussen een open en een gesloten stroomkring spelenderwijs duidelijk maken. Demonstratieproeven Demo 1 Doel: laten zien wat een stroomkring is. Nodig: een batterij/voeding (bij voorkeur een batterij en twee krokodillenklemmen); twee draden; een fietslampje; een fitting. Uitvoering: bevestig de snoeren met de krokodillenklemmen aan de polen van de batterij. Maak op verschillende manieren contact met het lampje om te laten zien in welke situatie het wel en in welke situaties het niet brandt. U kunt laten zien dat er maar één manier bestaat om het lampje zo aan te sluiten dat het brandt. Daarbij kunt u ook laten zien dat het niet uitmaakt welk van de aansluitpunten met de plus/minpool van de batterij is verbonden. De richting waarin de stroom door het lampje gaat, maakt dus niet uit. Als er maar een gesloten stroomkring is. De lijst op het bord zou er zo uit kunnen zien: koper (elektriciteitsdraad) pvc (elektriciteitsbuis) staal (paperclip, schaar, spijker) lood (strip) koolstof (binnenste van een potlood) glas (reageerbuis, bekerglas, ruit) rubber (slang bunsenbrander) zink (strip) hout (blokje) enzovoort. Demo 2 Doel: laten zien dat zout water stroom geleidt. U kunt deze demonstratieproef ook gebruiken als illustratie bij onderzoek 1 Water als geleider. Nodig: twee bekerglazen: een met gedestilleerd water en een met kraanwater; twee elektroden, gloeilamp in voet, snoeren. Uitvoering: zet de twee elektroden in het bekerglas met kraanwater. Maak de schakeling die in figuur 11 getekend is. De aansluitspanning is 230 volt (wees dus voorzichtig). Het kraanwater blijkt matig te geleiden (de lamp gloeit zwak op). Spoel de elektroden af. Zet ze in het bekerglas met gedestilleerd water. Dit blijkt niet te geleiden. Voeg daarna langzaam wat zout aan het water toe. Zodra het zout is opgelost, begint de lamp te gloeien. Hoe dieper de elektroden zich in het water bevinden, hoe beter de geleiding is. Figuur 11 Geleidt water? Proef 2 is nieuw in dit deel van Nova. Door de stroomsterkte te laten meten, ontdekken leerlingen dat er daadwerkelijk iets stroomt. En dat dit de ene keer meer kan zijn dan de andere keer. Het verdient aanbeveling de leerlingen te laten zien dat bij een verkeerde aansluiting van de stroommeter de wijzer de verkeerde kant op gaat, zodat zij weten hoe ze de fout kunnen herstellen. Een instructie voor het werken met een 17
Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk N.B. Zeg nadrukkelijk tegen de leerlingen dat ze thuis nooit proeven mogen doen met 230 volt netspanning. Demo 3 Doel: laten zien dat stroom alleen rondloopt in een gesloten stroomkring. Nodig: elektrische bel, voedingskastje of batterijen, snoeren, ijzerdraad, statiefmateriaal, krokodillenklem. Uitvoering: bouw een soortgelijke opstelling als in figuur 1 van het werkboek. Laat enkele leerlingen het spelletje spelen. Bespreek daarna opgave 3. Paragraaf 2 Spanningsbronnen U zult waarschijnlijk nogal wat tijd moeten besteden aan het behandelen van deze leerstof. U kunt bij de inleiding van deze paragraaf terugkijken op proef 2 en de waterstroomkring die in de Plus van paragraaf 1 is behandeld. Uitgangspunt bij het klassengesprek kan daarbij zijn: wat gebeurt er als je de kraan in een waterkringloop verder open- of dichtdraait met de waterstroom? Bij proef 3 maken de leerlingen kennis met het meten van spanning. We adviseren om van tevoren het schakelen en aflezen van een spanningsmeter te behandelen. Een instructie voor het werken met een gewone spanningsmeter staat op bladzijde 146 van het handboek (vaardigheid 7). Bij de nabespreking van proef 3 kan demo 4 de rol van de spanning nog eens benadrukken. Veel leerlingen hebben moeite met het begrip spanning dat in deze paragraaf wordt geïntroduceerd. Het is trouwens de vraag of dat zo erg is; het begrip spanning komt in het deel voor de derde klas nog terug. Wel zullen de leerlingen na paragraaf 2 moeten weten (a) dat er in elke stroomkring een spanningsbron nodig is, en (b) dat zo n spanningsbron een batterij, accu, dynamo of generator kan zijn. Het begrip spanningsbron, waarbij de leerlingen zich iets concreets kunnen voorstellen, is op dit moment belangrijker dan het abstracte begrip spanning. Demo 4 Doel: laten zien dat er verband is tussen de spanning en de stroomsterkte. Nodig: regelbare voeding; stroommeter; spanningsmeter; draden lampje (6 V). Uitvoering: stel de spanning in op 1 V en laat een leerling de stroomsterkte aflezen. Doe dit vervolgens voor 2, 3, 4, 5 en 6 V. Laat de leerlingen een tabel maken en maak ten slotte een grafiek van deze tabel op het bord. Demo 5 Doel: laten zien hoe een primitieve batterij (een zuil van Volta ) gemaakt kan worden. Nodig: koperplaatjes, zinkplaatjes, stukjes filtreerpapier, zout water. Uitvoering: bouw een zuil van Volta. Elke cel bestaat uit een plaatje zink, een (filtreer)papiertje dat bevochtigd is met de zoutoplossing, en een plaatje koper. U kunt de cellen het beste op elkaar stapelen. Zorg ervoor dat de elektrolyt niet weg kan lekken. Als de zuil klaar is, kunt u een leerling de spanning ervan laten bepalen. Paragraaf 3 Schakelingen Als startvraag van een leergesprek kunt u gebruikmaken van het volgende probleem. Karel heeft drie lampen op zijn kamer: een bureaulamp om bij te werken, een schemerlamp om gezellig bij te zitten en een leeslampje om in bed bij te kunnen lezen. Met een batterij, drie lampjes en wat snoeren zou je de situatie kunnen nabouwen. Hoe dan? U vraagt de leerlingen een oplossing te verzinnen en daar een tekening van te maken. Als ze dat gedaan hebben, kunt u een leergesprek beginnen over de volgende twee punten: De manier waarop ze de batterij, de lampjes enzovoort getekend hebben. Ze zullen gemerkt hebben dat het maken van een min of meer natuurgetrouwe tekening nogal wat tijd vraagt. Hierop aansluitend kunt u de schakelsymbolen introduceren. De manier waarop ze de lampjes geschakeld hebben. U hoeft hierbij niet met de leerlingen tot een conclusie te komen. Als u ze de proeven 4 en 5 laat uitvoeren, merken ze vanzelf hoe het zit. Sommige leerlingen vinden het moeilijk een schakelschema te lezen. Soms is het handig om, voorafgaand aan het practicum, kort aan te geven hoe je een schakeling kunt opbouwen aan de hand van een schakelschema. Proef 6 en 7 vormen een verdieping van de beide voorgaande proeven. Deze proeven beogen de leerlingen op een speelse manier de verschillen tussen serie- en parallelschakelingen te laten ontdekken. Daarnaast is het een hernieuwde oefening in het gebruik van de stroommeter. Proef 8 biedt leerlingen de gelegenheid hun creativiteit los te laten op de leerstof. Wij adviseren u voor deze proef voldoende tijd te plannen, om het speelse karakter ervan ten volle te benutten. Bedenk dat plezier beleven aan natuurkunde in deze fase van het onderwijs een belangrijk fundament legt voor succes in de hogere leerjaren. Paragraaf 4 Vermogen en energie Voorafgaand aan de behandeling van deze paragraaf zou u thuisopdracht 3 uit het e-pack (De kwh-meter) kunnen opgeven als huiswerk. Als u de leerstof daarna met de leerlingen bespreekt, kunt u teruggrijpen op wat ze thuis gezien hebben. U hoeft dan minder uit te leggen en kunt meer met de klas in gesprek gaan. Het zal de leerlingen ook helderder voor ogen staan wat het praktische belang van deze leerstof is. U kunt met uw klas een leergesprek beginnen over de elektrische apparaten die ze thuis hebben. U kunt de leerlingen zo veel mogelijk elektrische apparaten laten opnoemen en die op het bord inventariseren onder de kopjes: warmte, licht en beweging. U zou de leerlingen daarna 18
Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk Nova Uitgeverij Malmberg eens kunnen vragen, of ze het prettig vinden om voor zo veel dingen afhankelijk te zijn van een ongestoorde aanvoer van elektrische energie. In het dagelijks spraakgebruik is het gebruikelijk om te zeggen dat een apparaat energie verbruikt: op de energierekening staat hoe groot het energieverbruik is; met isolatie kan energie bespaard worden. Vanuit natuurkundig oogpunt is dat geen correct taalgebruik. Het is goed om uw leerlingen hierop te wijzen: je mag wel zeggen dat een gloeilamp elektrische energie verbruikt (er verdwijnt elektrische energie), maar niet dat de lamp energie verbruikt (de verdwenen elektrische energie is volledig omgezet in andere vormen van energie). Het energieverbruik van een lamp geeft aan hoeveel elektrische energie de lamp verbruikt heeft. Veel leerlingen zullen wel wat moeite hebben met het begrip vermogen. Toch is het goed dat de leerlingen nu al met dit begrip geconfronteerd worden. Al onthouden ze alleen maar dat het vermogen ( het aantal watts ) mede het energieverbruik van het apparaat bepaalt. Paragraaf 5 Gevaren van elektriciteit Paragraaf is een extra paragraaf die bedoeld is als eerste kennismaking met de gevaren van elektriciteit. Kern van uw inleiding op deze paragraaf zou kunnen zijn dat bewustzijn van gevaren en een voorzichtige houding de kans op nare ongelukken verkleint. Als startpunt kunt u met de leerlingen praten over de vraag, welke gevaren van elektriciteit zij kennen. 2.5 Hoofdstuk 5 Warmte 2.5.1 Uitgangspunten Dit hoofdstuk is bedoeld als een eerste introductie tot de leerstof over warmte en energie. Een belangrijk doel is dat de leerlingen begrijpen dat warmte vrijkomt als gevolg van een energieomzetting, zonder warmte als vorm van energie te benoemen. Uitvoerig wordt stilgestaan bij de volledige en onvolledige verbranding van aardgas, het proces van verbranding in een gaskachel of cv-ketel, alsmede de verschillende vormen van warmtetransport. Het onderwerp warmtetransport is moeilijker dan wel eens gedacht wordt. Leerlingen hebben er vaak moeite mee te onderscheiden welke vorm van warmtetransport in een bepaalde situatie (vooral) een rol speelt. Vandaar dat er in dit hoofdstuk veel uiteenlopende voorbeelden van warmtetransport gegeven worden. Voor straling, stroming en geleiding is steeds een hele paragraaf gereserveerd. Het past in de concentrische opzet van Nova om moeilijke begrippen stap voor stap in te voeren. Van een begrip als warmte wordt in hoofdstuk 4 dan ook geen formele definitie gegeven. In plaats daarvan proberen we de leerlingen een indruk te geven van waar het begrip warmte in de praktijk voor kan staan. Ook al zal die indruk beslist niet volledig zijn, toch krijgen de leerlingen inzicht in enkele essentiële aspecten van het warmtebegrip (zoals het onderscheid tussen warmte en temperatuur). Door veel aandacht te besteden aan de hoofdcontext van dit hoofdstuk (verbranden en verwarmen), kunt u de leerstof een stuk dichter bij de leerlingen brengen. Daarbij kunt u ingaan op warmtebronnen in de keuken, manieren om huizen te verwarmen, goede en slechte warmtegeleiders in huis, zonneverwarming, enzovoort. Vaak is het mogelijk om de leerlingen hiervan concrete voorbeelden te laten zien. 2.5.2 Per paragraaf Paragraaf 1 Warmtebronnen In paragraaf 1 wordt het begrip warmte geïntroduceerd. Om de leerlingen meer vat op dit abstracte begrip te geven, wordt er een verband gelegd met de hoeveelheid verbrande brandstof. Schematisch: meer brandstof verbranden meer warmte meer heet water (van 100 C) U kunt dit verband introduceren aan de hand van proef 1. We raden aan om deze proef zorgvuldig na te bespreken, en daarbij in te gaan op het verschil tussen temperatuur en warmte: dezelfde hoeveelheid warmte veroorzaakt de ene keer (als je weinig water verwarmt) een grotere temperatuurstijging dan de andere keer (als je veel water verwarmt). U kunt het verband tussen warmte en temperatuur ook toelichten aan de hand van afbeelding 4 in het handboek. Natuurlijk krijgen de leerlingen in deze paragraaf geen complete voorstelling van het natuurkundige begrip warmte. Wel beginnen ze te begrijpen waar dit begrip in de praktijk van het dagelijks leven voor staat. Eventueel kunt u ook nog ingaan op de prijs die je voor een bepaalde hoeveelheid warmte moet betalen. Hoe meer water je moet verwarmen, hoe meer aardgas/elektrische energie je nodig hebt, hoe meer geld je kwijt bent. Als illustratie kunt u de leerlingen laten uitzoeken hoeveel geld je kwijt bent voor 10 minuten douchen. Paragraaf 2 Aardgas verbranden In uw uitleg bij deze paragraaf zou u even in kunnen gaan op de opbouw van het hoofdstuk. Paragraaf 2 en 3 gaan over het verbranden van brandstoffen (met als context de cv-ketel) en in paragraaf 3 komen de voorwaarden voor verbranding aan de orde, alsmede het blussen van een brand door tenminste een van de voorwaarden voor brand weg te nemen. De paragrafen 4, 5 en 6 gaan over de 19
Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk warmte die een cv-ketel levert: hoe verspreidt die warmte zich door het huis? U kunt de leerstof in paragraaf 2 presenteren aan de hand van de demo s 1 t/m 5. De demo s 1 en 2 illustreren de voorwaarden voor verbranding. De demo s 3 en 4 laten zien welke verbrandingsproducten bij het verbranden van aardgas ontstaan. Demo 5 is een nuttige proef om de begrippen volledige en onvolledige verbranding toe te lichten. Het is beslist de moeite waard hier een lesuur voor te reserveren en een helder verhaal te vertellen in combinatie met de demo s. dan samen met de leerlingen wat er gebeurd is. Bespreek ten slotte wat deze proef aantoont. Figuur 7 Welke stoffen krijg je als je aardgas verbrand? Demonstratieproeven Demo 1 Doel: verduidelijking van het begrip ontbrandingstemperatuur. Nodig: schuurpapier, kwastje, rode fosfor, lucifers. Uitvoering: probeer een lucifer aan te strijken op een stukje van het schuurpapier. Dit lukt niet. Breng daarna met het kwastje wat rode fosfor op het schuurpapier aan. Strijk de kop van de lucifer opnieuw langs het schuurpapier. Deze keer ontbrandt de kop wel. Demo 2 Doel: laten zien dat kaarsvet spontaan ontbrandt als de ontbrandingstemperatuur wordt bereikt. Nodig: porseleinen schaaltje, brander, driepoot, gaasje, kaarsvet. Uitvoering: doe enkele stukken kaarsvet in het schaaltje en verhit flink. Het kaarsvet zal smelten en beginnen te walmen. Even later zal de walm vanzelf vlam vatten. Bespreek tot slot met de leerlingen waardoor het kaarsvet ontbrandt. Demo 3 Doel: laten zien dat wit kopersulfaat kan dienen als indicator voor water. Nodig: bekerglas, brander, driepoot, gaasje, lucifers, wit kopersulfaat, spuitbus met water. Uitvoering: doe een bodempje wit kopersulfaat in het bekerglas. Voeg een beetje water toe. Het kopersulfaat kleurt blauw. Verhit het kopersulfaat vervolgens voorzichtig. Het (kristal)water verdwijnt dan en het kopersulfaat wordt weer wit. Demo 4 Doel: laten zien dat bij de verbranding van aardgas water(damp) en koolstofdioxide ontstaat. Nodig: brander, reageerbuis, bekerglas, stolp, stop met twee gaten, glazen trechtertje, diverse glazen buisjes, waterstraalpomp, wit kopersulfaat, kalkwater. Uitvoering: bouw de opstelling die in figuur 7 is getekend. Schakel de waterstraalpomp in. Steek daarna de brander aan. Laat de brander branden met een blauwe, niet al te hete vlam. Laat de opstelling een kwartier staan. Bekijk Demo 5 Doel: illustreren van het verschijnsel onvolledige verbranding. Nodig: brander, porseleinen schaaltje, lucifers. Uitvoering: steek de brander aan. Laat de luchtregelknop dicht. Houd het schaaltje in de gele vlam. Laat de leerlingen de roetaanslag zien. Bespreek ook waardoor de vlam geel is (gloeiende roetdeeltjes). Draai vervolgens de luchtregelknop open. Houd het schaaltje in de blauwe vlam. Laat zien dat er nu geen roetaanslag optreedt. Paragraaf 3 Brand! Hoofddoel van deze paragraaf is dat de leerlingen begrijpen dat voor elke verbranding aan drie voorwaarden moet worden voldaan. De paragraaf begint met proef 4, waarbij de leerlingen die vloeistoffen onderzoeken. U kunt ze vragen er vooral op te letten welke vloeistof het makkelijkst in brand vliegt. Het is daarna eenvoudig om het begrip ontbranding te introduceren als natuurkundige benaming voor in brand vliegen. Door middel van een klassengesprek over de vraag: Hoe kun je zorgen dat een brand ophoudt?, kunt u samen met de leerlingen het wegnemen van tenminste een van de drie voorwaarden voor een verbranding als doel van brandbestrijding vaststellen. Als voorbeeld van het weghalen van brandstof, kunt u het maken van brandgangen ter bestrijding van natuurbranden uitleggen. De noodzaak van het blokkeren van de aanvoer van zuurstof kunt u illustreren met demo 6. Het verdient aanbeveling een duidelijk overzicht van de drie principes van brandbestrijding ter illustratie van de tekst uit de paragraaf op het bord aan te bieden. De paragraaf sluit af met het milieueffect van verbranding. Hier kunt u aandacht besteden aan andere vormen van verwarming dan door middel van fossiele brandstoffen. 20