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)

 

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.

 

Leren leren, praten met elkaar

Natuurkunde leren lukt niet goed in je eentje. Het blijkt lastig te zijn om (verkeerde) denkbeelden alleen aan te pakken. Praten over Natuurkunde helpt hierbij. Zeggen wat je denkt, horen wat anderen denken, discussies voeren over opgaven. Eric Mazur komt bij dan weer in beeld die eind vorige eeuw een boek publiceerde over Peer Review. Eric Mazur heeft het over active learning (overal op internet, maar bijvoorbeeld in dit artikel).

Maar ook Nobelprijswinnaar Carl Wieman zegt hierover:

Always look for ways to refine & check your thinking. (analogies, other situations, other students, Profs.)

Bron: http://www.mediatheque.lindau-nobel.org/videos/36150/lecture-scientific-approach-learning-physics/meeting-2016

Dus in de les geen mobiel, geen oortjes in voor muziek, … want dan kunnen de leerlingen niet met elkaar kletsen.

En ondanks dat ik het hier met leerlingen best vaak over heb (bijna elke les wel een keertje) gebeurt er eigenlijk bedroevend weinig. Er wordt wel wat gekletst, maar toch ook vaak over andere dingen. En leerlingen gaan naast een gezellig iemand zitten waar ze vaak geen Natuurkunde gesprek mee kunnen hebben. Of leerlingen zijn gewoonweg niet met dezelfde som bezig en kunnen dat blijkbaar ook niet afstemmen.

Natuurkundejuf beschreef laatst een mooie werkvorm waarbij discussie eigenlijk niet uit kan blijven. Ze had een aantal multiple choice vragen waarbij de antwoorden niet 123, of abc waren maar willekeurige letters. Het goede antwoord geeft dan een letter. En met alle letters samen kan je dan een woord maken.

Ik heb leerlingen in groepjes van 4 bij elkaar gezet en de opdracht met 8 of 9 vragen uitgedeeld. En dan is er ineens een gezamenlijk doel. Ieder groepje wil graag het woord vinden, en liefst niet als laatste groepje. Leerlingen gaan elkaar dingen uitleggen, gaan elkaar overtuigen, laten elkaar weten als ze het anders zien (want dan komt er een ander antwoord en een andere letter uit), …

Door wat andere letters bij de opdrachten te zetten zijn er makkelijk meer versies te maken zodat de klassen allemaal een ander woord moeten zoeken. Ik heb twee klassen bij dit onderwerp dus voor mij zijn op dit moment twee versies genoeg. Inmiddels heb ik voldoende opdrachten verzameld in allerlei boeken dat ik bij het onderwerp magnetisme vier opdrachten gemaakt heb. Twee over magnetische velden, en twee over magnetische flux.

Helaas kan ik de bestanden hier niet delen omdat ze deels opgaven en/of figuren bevatten uit verschillende methoden. Maar e.e.a. is eigenlijk wel snel zelf te maken.

SMARTboard: Reed contact (Normally Closed, NC)

In het bericht SMARTboard Reedcontact / reedrelais is de werking beschreven van een reed contact met een Normally Open (NO) schakel contact. Er zijn ook reed contacten die Normally Closed (NC) zijn en dus open gaan onder invloed van een magnetisch veld.

De uitleg van de werking van een NC reed contact staat hier onder (en is ook als Notebook bestand beschikbaar en als pdf).

Bronnen

Een voorbeeld van een reed contact met een NC contact staat op de website van MEDERelectronis.

Reedcontact in examen nask1 2004 (tijdvak 1)

In het eindexamen nask1 (natuur- en scheikunde) voor het vmbo-T 2004 (tijdvak 1) stond een opgave over een windmolen waarbij gebruik gemaakt werd van een aantal reed contacten.

Een aardige opgave die wel wat informatie mist voor de leerlingen (zo  blijkt uit de opgave niet wat het zwarte danwel witte stukje van de magneet voorstelt). En het verschil tussen de groep van Pieter en de groep van Henk is klein (beide groepen monteren de magneet evenwijdig aan het reed contact) en de groep van Edward heeft de magneet anders (haaks) gemonteerd.

Het correctie voorschrift vraagt een inzicht dat leerlingen niet zomaar uit de vraag zullen opmaken (laat staan opschrijven). Maar kwalijker is dat het gevraagde antwoord niet juist is.

In het bericht over de werking van het reedcontact is beschreven waarom positie van de magneet ten opzichte van het reed contact wel degelijk van belang is. Bij de groep van Edward is het onduidelijk wat het reed contact zal gaan doen. Het gaat dicht, maar misschien ook wel niet.

Het is niet de N-pool of de Z-pool die het reed contact laat sluiten, maar het gaat om de veldlijnen die door de contacten lopen en het reed contact laat sluiten. Het “inzicht dat de pool van de magneet niet uitmaakt voor het schakelen van het reedcontact” is dan ook een verkeerde voorstelling van zaken.

SMARTboard: Magneet worden?

De staafmagneet in een eerder bericht bestaat uit een stukje ijzer. Een stukje ijzer met magnetische eigenschappen. Hoe wordt ijzer een magneet?

Een korte Notebook presentatie (met extra uitleg voor de docent).

In een niet-gemagnetiseerd stukje ijzer staan de “mini-magneetjes” alle kanten op en doven ze elkaar uit.

Als alle “mini-magneetjes” dezelfde kant op wijzen dan wordt hun werking versterkt en ontstaat er een magneet met een noordpool (rechts) en een zuidpool (links).

Het Notebookbestand staat hier.

Bronnen

Plaatjes: Daynoir (cc  by-nc-sa)

http://www.flickr.com/photos/daynoir/2180510831
http://www.flickr.com/photos/daynoir/2181297394

Foto staafmagneet: Daynoir (cc by-nc-sa)

http://www.flickr.com/photos/daynoir/2180507603