OpenMiddle questions

Op de website OpenMiddle.com is een meer wiskundige website die opgaven heeft die net even anders zijn. Dus geen werkbladen met opgaven vol gegevens en dan een antwoord uitrekenen, of uitzoeken welke gegevens nodig zijn om een antwoord te krijgen, maar meer een soort van open vragen. Het idee is dat leerlingen dan even niet “het trucje” toepassen maar iets langer nadenken over wat er precies gebeurt. Ik vraag me af of zoiets ook bij Natuurkunde gebruikt kan worden.

Hierbij 3 voorbeelden van de wet van Ohm die als doel hebben dat leerlingen nadenken over hoe ze “de grootste” of “de kleinste” kunnen maken. Het lijkt een beetje een puzzeltje die vooral in de nabespreking zijn nut heeft denk ik als leerlingen uitleggen welke strategie ze precies gebruikt hebben.

Leerlingen zouden gaan hier op zoek naar het kleinste getal voor de weerstand. Als het goed is zien ze dat de spanning dan klein en de stroom groot moet zijn.

Hier gaan de leerlingen op zoek naar het grootste getal voor de weerstand. Dus de grootste spanning in combinatie met de kleinste stroom.

Zien de leerlingen dat de waarden van de stroom en de weerstand ook omgedraaid kunnen worden? Komen leerlingen hier ook met verschillende oplossingen?

OpenMiddle vragen zijn geen vervanging voor de “normale” opgaven, maar het is denk ik goed om elke week één of twee van dit soort opgaven in een (onderbouw) klas te laten maken en te bespreken.

Woordzoekers

Woordzoekers zijn een beetje saaie puzzels. Er is een lijst met woorden en meestal een rechthoek of vierkant met letters en het is de bedoeling dat je de woorden vindt en wegstreept.

Woorden bekijken, opzoeken en wegstrepen kan goed gebruikt worden bij talen of nt2 waarbij leerlingen gewend raken aan een woordbeeld.

Via Facebook kwam ik een variant tegen waarbij een woordpuzzel gebruikt werd als introductie activiteit bij een nieuwe klas. De namen van alle leerlingen stonden in de woordpuzzel maar de namen werden niet gegeven. Leerlingen moeten elkaars naam vragen, die dan opzoeken en wegstrepen.

Een woordzoeker wordt interessanter als er een extra denkstap wordt toegevoegd. De woorden die je moet wegstrepen staan er niet letterlijk bij maar er staat iets anders. Bijvoorbeeld een Engels woord terwijl de Nederlandse vertaling moet worden weggestreept. Of de afkortingen van scheikundige elementen waarbij de gehele naam gezocht moet worden, of grootheden of eenheden bij Natuurkunde, of onderdelen in figuren die leerlingen moeten kennen. Het toevoegen van een extra denkstap maakt een woordpuzzel een goede en nuttige activiteit die in elke klas gedaan kan worden.

Het maken van een woordpuzzel is niet heel lastig. Online zijn hier veel programma’s voor te vinden (zoeken op crossword generator). Zelf gebruik ik al langere tijd: http://puzzlemaker.discoveryeducation.com/WordSearchSetupForm.asp. Liefst maak ik de lijstje eerst in Word en knip/plak ze dan in het juiste veld. Zo kan ik ze later nog hergebruiken of aanpassen als er een fout in zit. De puzzel knip/plak ik dan van het scherm en plaats het in Word of Powerpoint. Woordzoekers moet je wel een geschikt lettertype geven (in dit voorbeeld is Courier gebruikt).

Discovery Education heeft ook andere puzzel generatoren om te gebruiken (http://puzzlemaker.discoveryeducation.com/).

Flashcards als studiehulp

Flashcards gebruiken bij het leren van Natuurkunde? Dat is niet zomaar logisch. Flashcards herinner ik me vooral van het leren van woordjes in een vreemde taal. Op de ene kant een Nederlands woord en op de andere kant de vertaling. Vroeger ging dat op papier maar tegenwoordig steeds vaker in een digitale vorm.

Een flashcard heeft aan de voorkant eigenlijk een vraag: “Wat is de vertaling van …?”. En je geeft antwoord op de vraag in je hoofd, bekijkt het antwoord achterop, en als je het woord driemaal goed heb dan gooi je het kaartje uit de stapel. En de volgende dag doe je dat weer. Zo herhaal je de woordjes en komen ze bijna vanzelf in je geheugen te staan.

Flashcards gaan altijd over leervragen, reproductie vragen. Het lukt niet om opgaven te leren maken met een flashcard en het lukt ook niet om inzicht te oefenen met flashcards. Bij het leren van Natuurkunde neemt het aantal reproductievragen in toetsen snel af in de hogere leerjaren. Docenten willen gewoon sommen zien of weten of een leerling inzicht heeft. Maar los daarvan moet de leerling wel dingen weten (ook als we er niet naar vragen).

Je kan de inclinatie niet uitrekenen als je niet weet wat het is.

 

Voor het onderwerp magnetisme (introductie, 5V) heb ik flashcards gemaakt die de leerling kan gebruiken om de stof beter te leren. Voorop staan (leer)vragen, en achterop staat …. niets. De leerling gaat op zoek naar de antwoorden en noteert die achterop als een antwoord gevonden is. Als docent bespreek je ze op een gegeven moment ook een keer om te zorgen dat alles juist is. Zorgvuldig formuleren is hier van belang. En dan kan de leerling het gaan leren. Flashards worden hiermee meer een studiehulp.

De leerlingen krijgen de flashcards bij de start van het hoofdstuk. Hoewel het ook later in de tijd kan als het hoofdstuk herhaald moet worden richting toets. De leerlingen noteren de antwoorden met potlood achterop en maken soms een tekening. Zo kunnen ze een gegeven antwoord verbeteren, en ook schijnt het antwoord niet zo door het papier. Je kan natuurlijk ook dikker papier gebruiken om doorschijnen te voorkomen.

De flashcards hieronder zijn gemaakt in Keynote/Powerpoint, opgeslagen als pdf, en die pdf afgedrukt met 4 bladzijden op één bladzijde (2×2).

De bronbestanden staan hieronder:

Flashcard_magnetisme_docent (.key)
Flashcard_magnetisme_docent (.ppt)

Flashcard_magnetisme_leerling (.key)
Flashcard_magnetisme_leerling (.ppt)

Flashcard_magnetisme_leerling (.pdf)
Flashcard_magnetisme_leerling2x2 (.pdf)

 

Dertig minuten kletsen over krachten

Leerlingen gaan, vanuit nieuwsgierigheid, vanzelf 30 minuten praten over het samenstellen van krachten, het ontbinden van krachten, gebruik van een krachtenschaal, … Zo werkt het niet helaas. Leerlingen hebben een beetje sturing nodig om in actie te komen.

Een collega (ik weet helaas niet meer wie) liet tijdens mijn studie zien hoe je leerlingen aan de hand van bovenstaand werkblad hierover een gesprek kon laten voeren. De opdrachten zijn op zich duidelijk. Stel de krachten samen of ontbind ze.

Hoe werkt het?
De leerlingen werken in duo’s, waarbij één leerling een potlood vast heeft, en de andere leerling een geodriehoek. Verder moeten ze allebei één hand onder tafel doen en houden.

Overleg is nu noodzakelijk. De geodriehoek moet ergens neergelegd worden om er een lijn langs te kunnen trekken. Welke lijn moet er getrokken worden als de geodriehoek eenmaal ergens ligt.

Bij het ontbinden van de krachten zijn de hulplijnen niet zomaar logisch getekend. Overleg is nodig om te bedenken wat een handige strategie is (verlengen van de hulplijnen in een gewenste richting wellicht).

Als leerlingen snel klaar zijn dan is er nog een tweede opdracht: Stel dat alle krachten met een * gelijk zijn aan 100N  zijn, hoe groot is dan de resultante kracht (of hoe groot zijn de  ontbonden krachten).

Downloads:

Krachten_2x2 (.pdf)
Krachten (.pdf)
Krachten (.ppt)
Krachten (.key)

 

Kirchhoff voor beginners

In de derde klas (vwo) hebben leerling moeite om te zien hoe de spanningen verdeeld worden in een elektrische schakeling. Kirchhoff (∑U=0) geeft leerlingen eigenlijk wel een goed inzicht. De batterij heeft een 4,5V hogere spanning bij de + ten opzichte van de -, en als je dan een rondje (kring) maakt dan moeten de spanningen opgeteld gelijk zijn aan nul.

Brian Frank (https://teachbrianteach.wordpress.com/2017/12/03/circuit-representations/) maakt schema’s met kleurtjes om met leerlingen in gesprek te komen. Eens kijken of dat bij mijn leerlingen ook werkt.

Downloads (oud):

UPDATE: De presentaties uitgebreid met een extra kring bij de schakelingen om ook daar de spanningsverschillen duidelijk te kunnen maken en toegevoegd schakelingen met meer batterijen. Waarom heeft een zaklamp twee of drie batterijen in serie?

Nieuwe downloads:

Leren leren, Helpt een puzzel om overleg te starten?

Leerlingen aan het werk krijgen is stap één. En leerlingen over opgaven laten nadenken is stap twee. Leerlingen weten vaak wel min of meer of een gemaakte vraag goed beantwoord is. Soms ook is er twijfel. Het gaat mis als een leerling denkt dat het goed gegaan is en het antwoord toch onjuist blijkt te zijn.

Leerlingen die opgaven maken uit het boek, en vervolgens de uitwerkingen er naast leggen zien wel wat goed of fout is maar stoppen daar vaak ook met nadenken. In mijn ogen is het mooier als leerlingen een aantal vragen maken en kunnen controleren of deze vragen gezamenlijk allemaal goed zijn of juist niet. Als niet alles goed is moeten ze een afweging gaan maken welke vraag wel goed zal zijn, en welke vraag misschien niet goed is om daar nog eens langer over na te denken. En misschien met andere leerlingen eens over te praten.

Om te kijken of zoiets werkt hieronder een concept met vragen over serieschakelingen (3e klas) waarbij ze kunnen controleren of alle vragen goed zijn. Als dit werkt is het makkelijk uit te breiden naar parallel schakelingen, combinatie schakelingen, vermogen, energie, enz. Of willekeurig welk ander onderwerp.

Wat denk jij? Zou dit de leerlingen kunnen helpen?

Puzzel (.pdf)

Leren leren, niet samenvatten maar . . .

Samenvattingen maken helpt niet echt bij het leren van Natuurkunde. De reproductievragen kan je dan wel beantwoorden maar richting eindexamen zijn die er niet meer en gaat het om inzicht. Maar wat moet je dan doen als leerling om een overzicht te krijgen van de stof?

Voor leerlingen is het van belang om samenhang te zoeken tussen de verschillende onderdelen. Weten dat een elektrisch veld bestaat zegt nog niets over de overeenkomsten en verschillen met een magnetisch veld. In samenvattingen worden onderdelen los genoteerd. Vaak in de volgorde waarin ze in de methode verschijnen. Maar dat helpt het overzicht niet. Leerlingen maken soms een mindmap en dat geeft al wat meer steun. Of een conceptmap maar dat vinden ze dan vaak wel erg lastig. Bij een conceptmap schrijf je niet alleen de onderdelen op en verbind je die met pijltjes. Ook benoem je wat je met elk pijltje bedoelt.

Met leerlingen ben ik begonnen om te zoeken naar overeenkomsten en verschillen bij de tot nu toe bekende velden: gravitatie velden, magnetische velden en elektrische velden.

Leerlingen leren wel over deze velden maar weten uiteindelijk toch niet precies wat velden zijn of doen.

De leerlingen maken in hun schrift een vier koloms tabel (zie plaatje) waar we de gegevens de komende weken gaan verzamelen.

De eerste opdracht: teken de velden in de tekeningen. De volgende opdracht is: leg uit wat je moet doen om de richting van elk veld te bepalen. Waarom kruisen de veldlijnen elkaar niet (nooit?). En dan komt de vraag wat er gebeurt als er een deeltje zonder massa in een gravitatie veld komt, of een niet magneet in een magneetveld, of een ladingsloos deeltje in een elektrisch veld.

En daarna gaan we andere eigenschappen bekijken. Fgr is niet biplair, Fgr is altijd een aantrekkende kracht (die altijd aanwezig is, toch?), Fmag en Fel kunnen aantrekken EN afstoten, Fgr is op massa, Fel is op lading (maar ook als er geen lading is, influentie), Fmag is op …??, …. Wat betekenen lijnen die loodrecht op de veldlijnen staan (equipotentiaallijnen). De kwadratenwet wat is dat?

Kortom: bij elke opgave waar iets opvalt gaan we deze tabel aanvullen. Een vaardigheid die eigenlijk onder het kopje “Leren leren” valt maar nu (5V) nog niet door leerlingen zelf wordt opgepakt.

Leren leren, OE (observe, explain)

Richard Gunstone is bekend van de effectieve werkvorm POE (Predict, Observe, Explain) die later PEOE is geworden (Predict, Explain, Observe, Explain). Dit werkt vooral goed bij demonstratie proeven omdat je over de voorspelling een goed gesprek kan hebben.

Bij proefjes die leerlingen zelf op tafel doen schiet de voorspelling er vaak bij in, maar dat is ook niet altijd erg. Verklaren van wat je ziet (observe, explain) is al lastig genoeg vaak.

Bron: https://youtu.be/bpjDJvfElFE

Bij magnetisme geven we de leerlingen in tweetallen een simpel motortje. Een batterij, een magneet en een stukje draad. Wat ze zien is dat de batterij met de plus naar beneden zit (en er iets te zeggen is over de stroomrichting). Ook zien ze dat de motor gaat draaien tegen de klok in. Het kost leerlingen vaak veel moeite om hier de Lorenz kracht in te herkennen. En als dat eenmaal zover is dan vinden ze het lastig om de invloed van de verschillende stukjes van het raamwerk te beschrijven.

Omdat de magneten niet allemaal hetzelfde zitten blijken sommige motortjes de andere kant op te draaien en dan begint het experimenteren.

Al met al een nuttige oefening die leerlingen laat oefenen met een “leg uit” opgave.

Vervolgvragen waar ze dan over moeten nadenken zijn dan:

– hoe kan je het motortje sneller laten draaien?
– waarom versneld het motortje op een gegeven moment niet meer?
– waar komt de herrie vandaan?

Wat opvalt is dat leerlingen maar moeilijk een logisch opgebouwd verhaal kunnen opschrijven. Vaak weten ze wel wat er gebeurt maar laten ze te veel ruimte in hun betoog open die de lezer zelf moet invullen. “Ja maar dat weet u toch wel!”, zeggen ze dan. Maar dat is niet de bedoeling als er iets wordt uitgelegd.

Leren leren, maak vraag visueel

Soms is het voor leerlingen lastig om zich een beeld te vormen van Natuurkundige zaken. Op dit moment ben ik bezig met magnetische velden. De veldlijnen rondom een magneet kan je nog wel een soort van zichtbaar maken, maar het aardmagnetisch veld blijft toch een beetje vaag.

In het boek van Pulsar, 5V, hoofdstuk 10, vraag 11 staat dat het aardmagnetisch veld in Nederland aankomt onder een hoek. En dat de radiator daarom licht magnetisch is. Maar dat is allemaal moeilijk voor te stellen. (Pulsar verstopt inderdaad veel nuttige kennis in vragen.)

Deze week heb ik leerlingen per twee een blanco A4 papier gegeven met de vraag welke magnetische flux hier door heen gaat (ten gevolge van het aardmagnetisch veld), wat de maximale flux door het papier kan zijn, en hoe de flux 0 kan worden (op twee verschillende manieren).

In de oude SysNat (7e druk) was dit een opgave (maar in de 8e druk kan ik hem niet meer vinden).

Leerlingen gaan direct in overleg met elkaar. Sommige leerlingen vinden dat er helemaal geen magnetische flux door een papiertje kan, anderen denken dat ze gegevens missen. Ze gaan actief op zoek naar de oppervlakte van een A4 papiertje (ze weten meestal niet dat een A4 papiertje een vaste maat heeft). En het gegeven dat ze missen is iets van een waarde voor het B-veld. Dus krijgen ze op een gegeven moment de horizontale component van het magnetische veld, Bhorizontaal = 1,8.10-5 T.

Leerlingen hebben de opgaven hierover al lang gemaakt, maar ik merk dat het idee van een magneetveld dat onder een hoek aan komt toch niet is blijven hangen. Nu de leerlingen met elkaar praten en met het A4 papiertje spelen wordt het ineens allemaal wat inzichtelijker. Ook de stap naar een flux van 0Wb komt nu relatief snel.

Ik maak hieruit op dat het leerlingen helpt om vragen op een meer praktische manier te bekijken. Met iets in de hand, iets om mee te spelen, iets praktisch. En nee dat lukt niet met alle opgaven en alle theorie, maar met enig nadenken kan het vaker dan je in eerste instantie denkt.