Rammeloo, Erik, Educatief Ontwerpen, Scheikunde

48  Download (0)

Full text

(1)

Opwarming van de aarde

binnen het schoolvak

scheikunde

Nieuw lesmateriaal als afstudeeronderzoek

Rammeloo, scheikunde, studentnummer 12528773

Rammeloo, E.M.A. (2020). Opwarming van de aarde binnen het schoolvak scheikunde. Amsterdam: Interfacultaire Lerarenopleidingen UvA

19-2-2020

Dit educatief ontwerp is het afsluitende onderdeel van mijn opleiding tot eerstegraads

scheikundedocent aan de UvA-ILO. Dit ontwerp, variant prototype, introduceert nieuw lesmateriaal over de opwarming van de atmosfeer voor Vwo-leerlingen die het schoolvak scheikunde volgen. Dit afstudeeronderzoek is tot stand gekomen onder begeleiding van vakdidactici Derk Pik en Erik Min.

(2)

19 februari 2020 1

Samenvatting

Vwo-leerlingen worden momenteel niet onderwezen in de onderliggende scheikundige kennis van de opwarming van de aarde, dat wil zeggen de absorptie en emissie van infraroodstraling door

broeikasgassen in de atmosfeer. Dit is in het licht van de grote maatschappelijke discussie over klimaatverandering een groot gemis. Het schoolvak scheikunde is de aangewezen plaats om het versterkt broeikaseffect op zowel moleculair als atmosferisch niveau uit te leggen. De absorptie van infraroodstraling door broeikasgassen en de gevolgen daarvan in de atmosfeer kunnen leerlingen worden bijgebracht met het prototype lesmateriaal dat het resultaat is van dit onderzoek. In een serie van drie lessen van 60 minuten krijgen leerlingen de benodigde concepten aangereikt in de motiverende context van een overduidelijk urgent maatschappelijk vraagstuk. Daarbij wordt in het materiaal ruim gebruik gemaakt van bestaande applets en een online modelleringsinstrument waarmee leerlingen hun begrip op interactieve wijze stap voor stap kunnen opbouwen. Het materiaal biedt een solide basis door in te zoomen op de absorptie van infraroodstraling door verschillende moleculen die een rol spelen in het versterk broeikaseffect. Vervolgens wordt ook de complexiteit van de materie op atmosferisch niveau stapsgewijs verkend en worden leerlingen uitgedaagd om belangrijke maar complexe diagrammen uit het meest recente rapport van het IPCC aan elkaar uit te leggen.

Het prototype lesmateriaal is beoordeeld en van commentaar voorzien door zowel collega’s als door een viertal experts vanuit verschillende achtergronden. Mijn conclusie naar aanleiding van hun feedback is dat het materiaal inderdaad een hiaat vult in het huidige scheikunde programma, dat de afbakening van het onderwerp binnen het schoolvak scheikunde goed onderbouwd is en dat het lesmateriaal zodanig is ontworpen dat het zich leent ter inspiratie van NLT-module ontwerpers, collega-docenten en mogelijk zelfs toekomstige samenstellers van een nieuwe examensyllabus voor het schoolvak scheikunde.

De vier experts die hebben bijgedragen aan de ontwikkeling van het prototype lesmateriaal zijn:

 Peter Siegmund, klimaatonderzoeker met ruim 25 jaar ervaring bij het KNMI en specifieke expertise op het gebied van o.a. klimaatverandering en de ozonlaag

 Bart van Ulden, ervaren scheikundedocent, tevens ondernemer van (ecologische) vergroeningsprojecten

 Jeroen Sijbers, leerplanontwikkelaar voortgezet onderwijs voor Natuur & Techniek bij SLO

 Edgar de Wit, bèta-steunpuntcoördinator, medewerker landelijke vereniging en ervaren voormalig docent NLT

De experts, mijn begeleiders binnen de opleiding en mijn collega’s van mijn stageschool ben ik zeer dankbaar voor alle hulp en kritische beschouwing van mijn werk.

(3)

19 februari 2020 2

Inhoud

Samenvatting ... 1

Introductie ... 3

Eerste deelvraag: welke scheikundige kennis is nodig om opwarming van de aarde te begrijpen? .. 4

Tweede deelvraag: welke scheikundige kennis met betrekking tot opwarming van de aarde wordt op dit moment al onderwezen binnen of buiten het schoolvak scheikunde op VWO niveau? ... 7

Derde deelvraag: wat hebben leerlingen aan voorkennis en preconcepten op het gebied van de chemie van opwarming van de aarde? ... 8

Theoretische verkenning van voorkennis en preconcepten ... 8

Empirische verkenning van voorkennis en preconcepten ... 9

Vierde deelvraag: wat vinden docenten scheikunde van opwarming van de aarde als onderdeel van het curriculum en waar zouden ze dat plaatsen? ... 10

Theoretische verkenning: mening van docenten ... 10

Empirische verkenning: interviews met scheikunde docenten ... 10

Vijfde deelvraag: wat is er aan materiaal beschikbaar vanuit betrouwbare bronnen om het prototype lesmateriaal uit op te bouwen? ... 12

Op welke manier kan de kennis het meest effectief aan leerlingen worden overgedragen? ... 14

Klassikale instructie ... 14

Vaardigheden: online materiaal en/of practicum? ... 15

Heeft kennisoverdracht plaatsgevonden? ... 16

Van hoofd- en deelvragen naar een ontwerphypothese ... 16

Ontwerphypothese en ontwerpregels ... 17

Beoordeling van lesmateriaal door experts en hun feedback ... 18

Conclusie en Discussie ... 21

Analytische terugblik ... 24

Literatuur ... 25

Gebruikte websites ... 27

Lesontwerp: drie lessen aan de hand van het prototype lesmateriaal ... 28

Handreiking voor docenten ... 30

Prototype lesmateriaal ... 32

Les 1: Introductie en uitleg infrarood absorptie door moleculen ... 32

Les 2: Toepassen nieuwe kennis tot (complex) diagram ... 38

(4)

19 februari 2020 3

Introductie

Op dit moment is de scheikundige kennis met betrekking tot opwarming van de aarde als zodanig geen onderdeel van het VWO examenprogramma scheikunde. Ook bij de andere exacte

schoolvakken biologie en natuurkunde wordt de onderliggende kennis die nodig is om opwarming van de aarde goed te doorgronden niet of niet in de specifieke context onderwezen. Op dit moment zijn er wel gecertificeerde modules beschikbaar bij het vak NLT via www.betavak-nlt.nl. Voor het VWO zijn er de modules ‘Klimaatverandering’, ‘IJs en klimaat’ en ‘CO2-opslag zin of onzin?’ In deze modules komen verschillende delen van deze chemische kennis aan bod zonder duidelijk kader en de kennisbasis vanuit het schoolvak scheikunde ontbreekt. NLT wordt ook lang niet op alle scholen in Nederland aangeboden en op scholen waar dat wel gebeurt, is men vrij in de keuze van modules. Mijn onderzoek richt zich op het beantwoorden van de hoofdvraag: kunnen scheikundige kennis en vaardigheden op het gebied van opwarming van de aarde op betekenisvolle en samenhangende wijze onderwezen worden binnen het schoolvak scheikunde op het niveau van 5 VWO leerlingen? Om deze vraag te kunnen beantwoorden zal ik een aantal deelvragen beantwoorden. Met de antwoorden op de deelvragen maak ik vervolgens op gestructureerde wijze een ontwerphypothese en ontwerpregels voor het prototype lesmateriaal dat – wanneer het onderdeel wordt van het scheikunde curriculum op de middelbare school – antwoord geeft op de hoofdvraag.

De eerste deelvraag is: welke samenhangende chemische kennis is nodig om opwarming van de aarde te kunnen begrijpen. Daarvoor moet ik definiëren wat opwarming van de aarde in het kader van dit onderzoek is en welke scheikundige onderwerpen daarbij horen.

De tweede deelvraag is: welke scheikundige kennis met betrekking tot opwarming van de aarde wordt op dit moment al onderwezen binnen het schoolvak op VWO niveau? En welke kennis ontbreekt momenteel en moet dus worden aangevuld met het prototype lesmateriaal? Hiervoor zal ik aangeven welke deelonderwerpen in het examenprogramma zitten en op welke wijze de meest gebruikte lesmethodes deze onderwerpen behandelen.

De derde deelvraag is wat leerlingen aan voorkennis en preconcepten hebben op het gebied van de chemie van opwarming van de aarde. Naast een overzicht van wat er vanuit de literatuur over geschreven is, zal ik het leerlingen ook zelf vragen.

De vierde deelvraag is of docenten scheikunde het belang inzien van onderwijs over opwarming van de aarde als onderdeel van het VWO scheikunde curriculum en waar ze dat binnen het programma zouden plaatsen. Ik ga weer bij de literatuur te rade en interview een aantal docenten.

De vijfde deelvraag is wat er aan bruikbaar lesmateriaal over de scheikundige concepten met betrekking tot opwarming van de aarde beschikbaar is. In eerste instantie gaat het hier om een inventarisatie van betrouwbare bronnen die gezamenlijk alle onderdelen afdekken.

Vanuit de antwoorden op deze deelvragen kan ik een Pedagogical Content Knowledge (PCK) schema uitwerken (Ball et al., 2008) om tot een goede afbakening te komen van welke kennis in het

(5)

19 februari 2020 4 Verdere afbakening van het onderwerp op voorhand:

1. Dit onderzoek beperkt zich zoveel mogelijk tot scheikundige kennis en laat kennis die meer thuis hoort andere schoolvakken, zoals natuurkunde, biologie en aardrijkskunde, zoveel mogelijk buiten beschouwing, tenzij die noodzakelijk is als basis voor de scheikunde.

2. Dit onderzoek richt zich op de technische (chemische) aspecten van opwarming van de aarde en niet (zozeer) op de maatschappelijke discussie over klimaatverandering en de mogelijkheden om die verandering tegen te gaan. Het prototype lesmateriaal zal zich mogelijk goed lenen voor een klassikaal debat over deze maatschappelijke discussie maar dat valt buiten dit onderzoek. 3. Tot slot zal dit onderzoek zich ook niet richten op de nog algemenere maatschappelijke discussie

over de plek van wetenschappelijk onderzoek in de maatschappij. Kritische beschouwing van de klimaatwetenschap tot en met klimaatontkenning zijn opnieuw interessant onderwerpen om aan het prototype lesmateriaal toe te voegen (en ik doe daar ook wel een aanzet toe, zie het laatste aparte kader van het prototype lesmateriaal), maar zijn te breed voor dit onderzoek.

Een eerste versie van het prototype lesmateriaal wordt aan een aantal experts voorgelegd. Het betreft experts op zowel het gebied van opwarming van de aarde als op onderwijs van bètavakken. Aan de hand van de feedback van de experts verbeter ik het prototype lesmateriaal.

Het doel van het eindproduct van dit onderzoek, het prototype lesmateriaal, is om leerlingen in staat te stellen de natuurwetenschappelijke, en dan vooral de belangrijkste scheikundige aspecten van de processen die leiden tot opwarming van de aarde te doorgronden.

Eerste deelvraag: welke scheikundige kennis is nodig om opwarming van de

aarde te begrijpen?

Korte historie

Het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) is door de VN opgericht in 1988 en heeft sindsdien vijf beoordelingsrondes van de beschikbare wetenschappelijke kennis en wereldwijde impact van klimaatverandering voltooid. Elke beoordelingsronde heeft geresulteerd in een rapport met aanbevelingen voor beleidsmakers wereldwijd. Zo heeft het tweede rapport uit 1995 een belangrijke rol gespeeld voor het Kyoto Protocol. Het derde rapport uit 2001 legde de nadruk op de wereldwijde impact van klimaatverandering en de noodzaak om het menselijk handelen aan te passen. Het vierde rapport uit 2007 ging vooral over het beperken van de opwarming van de aarde tot 2 °C. Het vijfde en voorlopig laatste rapport uit 2014 heeft een belangrijke rol gespeeld voor de Parijse akkoorden. Een zesde rapport zal naar verwachting in 2022 worden gepubliceerd.

Definitie opwarming van de aarde voor dit onderzoek

Ik definieer klimaatverandering aan de hand van het meest recente rapport van het IPCC, het zogenaamde Fifth Assessment Report AR5 (IPCC, 2013). Dit rapport werd samengesteld vanuit het werk van drie werkgroepen, (1) de natuurwetenschappelijke kennisbasis (The Physical Science Basis), (2) impact en aanpassingen (Impacts and Adaptation) gericht op biodiversiteit en ecosystemen, en (3) kwetsbaarheden en tegengaan van klimaatverandering (Vulnerability and Mitigation of Climate Change) gericht op het terugdringen van de uitstoot en het uit de atmosfeer halen van

(6)

19 februari 2020 5 betrekking op het rapport van de eerste werkgroep. Klimaatverandering is hiermee gedefinieerd als opwarming van de aarde.

Werkgroep I komt in haar deelrapport tot de volgende bevindingen op hoofdlijnen. Ik heb de bevindingen met een duidelijke chemische component in figuur 1 hieronder vetgedrukt: Warming of the climate system is unequivocal, and since the 1950s, many of the observed changes are

unprecedented over decades to millennia. The atmosphere and ocean have warmed, the amounts of snow and ice have diminished, sea level has risen, and the concentrations of greenhouse gases have increased

Each of the last three decades has been successively warmer at the Earth’s surface than any preceding decade since 1850. In the Northern Hemisphere, 1983–2012 was likely the warmest 30-year period of the last 1400 years (medium confidence).

Ocean warming dominates the increase in energy stored in the climate system, accounting for more than 90% of the energy accumulated between 1971 and 2010 (high confidence). It is virtually certain that the upper ocean (0−700 m) warmed from 1971 to 2010, and it likely warmed between the 1870s and 1971.

Over the last two decades, the Greenland and Antarctic ice sheets have been losing mass, glaciers have continued to shrink almost worldwide, and Arctic sea ice and Northern Hemisphere spring snow cover have continued to decrease in extent (high confidence).

The rate of sea level rise since the mid-19th century has been larger than the mean rate during the previous two millennia (high confidence). Over the period 1901 to 2010, global mean sea level rose by 0.19 [0.17 to 0.21] m. The atmospheric concentrations of carbon dioxide, methane, and nitrous oxide have increased to levels unprecedented in at least the last 800,000 years. Carbon dioxide concentrations have increased by 40% since pre-industrial times, primarily from fossil fuel emissions and secondarily from net land use change emissions. The ocean has absorbed about 30% of the emitted anthropogenic carbon dioxide, causing ocean acidification.

Total radiative forcing is positive, and has led to an uptake of energy by the climate system. The largest contribution to total radiative forcing is caused by the increase in the atmospheric concentration of CO2 since 1750.

Human influence on the climate system is clear. This is evident from the increasing greenhouse gas concentrations in the atmosphere, positive radiative forcing, observed warming, and understanding of the climate system.

Climate models have improved since the AR4. Models reproduce observed continental scale surface temperature patterns and trends over many decades, including the more rapid warming since the mid-20th century and the cooling immediately following large volcanic eruptions (very high confidence).

Observational and model studies of temperature change, climate feedbacks and changes in the Earth’s energy budget together provide confidence in the magnitude of global warming in response to past and future forcing.

Human influence has been detected in warming of the atmosphere and the ocean, in changes in the global water cycle, in reductions in snow and ice, in global mean sea level rise, and in changes in some climate extremes. This evidence for human influence has grown since AR4. It is extremely likely that human influence has been the dominant cause of the observed warming since the mid-20th century.

Continued emissions of greenhouse gases will cause further warming and changes in all Components of the climate system. Limiting climate change will require substantial and sustained reductions of greenhouse gas emissions. Global surface temperature change for the end of the 21st century is likely to exceed 1.5°C relative to 1850 to 1900 for all […] scenarios […]. It is likely to exceed 2°C […], and more likely than not to exceed 2°C […]. Warming will continue beyond 2100 under all […] scenarios […]. Warming will continue to exhibit interannual-to-decadal variability and will not be regionally uniform.

Changes in the global water cycle in response to the warming over the 21st century will not be uniform. The contrast in precipitation between wet and dry regions and between wet and dry seasons will increase, although there may be regional exceptions.

The global ocean will continue to warm during the 21st century. Heat will penetrate from the surface to the deep ocean and affect ocean circulation.

It is very likely that the Arctic sea ice cover will continue to shrink and thin and that Northern Hemisphere spring snow cover will decrease during the 21st century as global mean surface temperature rises. Global glacier volume will further decrease.

Global mean sea level will continue to rise during the 21st century. Under all […] scenarios, the rate of sea level rise will very likely exceed that observed during 1971 to 2010 due to increased ocean warming and increased loss of mass from glaciers and ice sheets.

Climate change will affect carbon cycle processes in a way that will exacerbate the increase of CO2 in the atmosphere (high confidence). Further uptake of carbon by the ocean will increase ocean acidification. Cumulative emissions of CO2 largely determine global mean surface warming by the late 21st century and beyond. Most aspects of climate change will persist for many centuries even if emissions of CO2 are stopped. This represents a substantial multi-century climate change commitment created by past, present and future emissions of CO2.

(7)

19 februari 2020 6 Kort gezegd komt het erop neer dat de specifiek scheikundige kennis die nodig is om de bevindingen te kunnen begrijpen uiteen valt in:

1. De eigenschappen en werking van broeikasgassen, vooral H2O, CO2, CH4, N2O, Ozon en CFK’s 2. De genoemde gassen dragen elk bij aan opwarming van de atmosfeer, de zogenaamde ‘radiative

forcing’ of stralingsforcering. Er zijn zowel positieve als negatieve feedbackloops, die per saldo zorgen voor opwarming van de aarde

3. De toename van CO2 in de atmosfeer zorgt behalve voor de opwarming van de aarde ook voor een toename van de opname van CO2 in de oceaan, die weer leidt tot verzuring van de oceaan De andere bevindingen van werkgroep I van het IPCC laten zich beter analyseren vanuit (historisch) geologisch oogpunt of vanuit de natuurkunde en aardrijkskunde. In bredere zin richt het rapport van werkgroep I zich op het wetenschappelijk onderbouwen van het bestaan van klimaatverandering (opwarming van de aarde) als zodanig en het aantonen van de invloed van de mensheid op die opwarming.

Een andere manier om naar de chemische concepten achter klimaatverandering te kijken wordt gegeven door Javier García-Martínez en Elena Serrano-Torregrosa (2015) aan de hand van het volgende overzicht in figuur 2 van zogenaamde ‘planetary boundaries’ en de onderliggende

chemische concepten. Hier wordt klimaatverandering (‘climate change’) gelijkgesteld aan opwarming van de aarde en gekoppeld aan o.a. interactie tussen elektromagnetische straling en deeltjes,

Infrarood spectroscopie, warmteleer, etc. Verzuring van de oceaan wordt als apart onderwerp

gekoppeld aan scheikundige onderwerpen zoals zuur-base reacties, evenwichten, oplosbaarheid, etc.

Figuur 2: Planetary boundaries en de onderliggende scheikundige concepten, overgenomen van García-Martínez, J. & Serrano-Torregrosa, E. (2015)

Conclusie voor wat betreft het prototype lesmateriaal: Als ik deze twee bronnen combineer dan kom ik tot de volgende scheikundige kennis die nodig is om klimaatverandering, dat wil zeggen opwarming van de aarde en opwarming en verzuring van oceanen, te kunnen begrijpen: 1. Eigenschappen en werking van broeikasgassen: IR absorptiespectra van de verschillende

(8)

19 februari 2020 7 beweging, buig-, rek- en strekvibraties, levensduur van de moleculen in de atmosfeer, alles tegen de achtergrond van de energiebalans tussen in- en uitstraling van de aarde.

2. Complementariteit van absorptie van infraroodstraling en de interactie met water in de atmosfeer, positieve en negatieve feedbackloops en stralingsforcering

3. Opwarming en opname van CO2 in de oceanen, die leidt tot verzuring. Oplosbaarheid van CO2 in de oceaan, verschuiving van het zuur-base evenwicht, het effect op de pH van de oceaan en de oceanen als ‘sink’ voor CO2

De scheikundige concepten die gerelateerd zijn aan andere ‘planetary boundaries’ zijn een apart onderwerp van discussie. Scheikundig interessant maar niet binnen dit onderzoek.

Tweede deelvraag: welke scheikundige kennis met betrekking tot

opwarming van de aarde wordt op dit moment al onderwezen binnen of

buiten het schoolvak scheikunde op VWO niveau?

Tot 2015 werd Infraroodspectroscopie slechts als analysetechniek behandeld. Het onderdeel Infraroodspectroscopie is sindsdien uit het examenprogramma geschrapt. Sommige (oude) edities van schoolboeken die momenteel nog worden gebruikt besteden aandacht aan

Infraroodspectroscopie maar ik verwacht dat veel docenten deze stof overslaan, net zoals dat op mijn stageschool gebeurt met de stof in hoofdstuk 10, paragraaf 2 van de methode Chemie Overal, 4e editie van uitgever Noordhoff. De nieuwe edities van de lesmethodes zullen naar verwachting het onderwerp niet meer opnemen. Uitgever Malmberg met methode Nova, heeft dat ook schriftelijk bevestigd. Het concept van infrarood absorptie door moleculen zal daarmee op de meeste scholen waarschijnlijk uit het curriculum van het schoolvak verdwijnen, als dat al niet is gebeurd.

Opwarming van de aarde (versterkt broeikaseffect) als context komt in de meest gebruikte scheikundige lesmethodes niet voor om de eenvoudige reden dat de benodigde kennis van de onderliggende scheikundige concepten niet langer wordt aangeboden.

Voor aanpalende schoolvakken zoals natuurkunde, aardrijkskunde en biologie heb ik niet de gebruikte methodes onderzocht maar alleen de syllabi met de examenprogramma’s.

 De syllabus 2020 voor natuurkunde kent in domein B2 een onderdeel over uitzending,

voortplanting en opname van elektromagnetische straling, inclusie begrippen als absorptie en emissie. In domein E komen daar de verschillende onderdelen van het elektromagnetische spectrum bij inclusief UV, zichtbaar licht en infraroodstraling

 De syllabus 2020 voor biologie omvat in domein B het ‘systeem Aarde’ en de invloed van de mens daarop met daarbij als deelconcepten o.a.: broeikaseffect, broeikasgassen en het evenwicht in een ecosysteem

 De syllabus 2020 voor aardrijkskunde omvat in domein C2 het onderwerp Mondiaal

milieuvraagstuk met aandachtspunt ‘dynamisch evenwicht tussen inkomende zonnestraling en uitgaande warmtestraling’. Daarnaast is er het aandachtspunt over regionale impact van klimaatverandering

Ik ging er in eerste instantie vanuit dat er over opwarming van de aarde vrijwel geen lesmateriaal beschikbaar zou zijn maar met de onderstaande NLT-modules blijkt dat anders te liggen. De scheikundige inhoud van die modules kan goed als referentiemateriaal worden gebruikt voor het

(9)

19 februari 2020 8 prototype lesmateriaal. De scheikundige kennis in de modules is minder gestructureerd en volledig dan ik zou wensen voor kennis binnen één schoolvak.

 De NLT-module Klimaatverandering uit 2008 benoemt de verschillende broeikasgassen en werkt in keuze-onderdeel ‘Methaan’ het versterkt broeikaseffect van dit gas nader uit, met een overzicht van het infrarood absorptiespectrum van de atmosfeer als geheel

 De NLT-module IJs en klimaat uit 2010 behandelt in- en uitstraling van de aarde in detail aan de hand van emissie- en absorptiespectra van de atmosfeer. Daarnaast wordt stralingsforcering als begrip geïntroduceerd en gedefinieerd als de bijdrage van een gas aan het broeikaseffect

 De NLT-module CO2-opslag: zin of onzin? uit 2010 en ontwikkeld in samenwerking met Shell (!) noemt de verschillende broeikasgassen en de relatieve impact op het versterkt broeikaseffect (CO2-equivalent). Daarnaast wordt in bijlage 2 de energieopslag van vrije moleculen uitgelegd met rek- en strekvibraties

De chemische basiskennis met betrekking tot verzuring van de oceaan is wel volledig gedekt door het examenprogramma scheikunde voor 5 VWO en dus ook door de lesmethodes. De kennis met

betrekking tot zuren in water, zuur/base-evenwichten, zwakke zuren, pH en de oplosbaarheid van gassen in water komt afdoende aan bod in alle methodes. Het gebruik van verzuring van de oceanen als context voor deze scheikundige concepten heb ik, buiten de NLT-modules, bijvoorbeeld in de meest gebruikte lesmethodes voor het schoolvak scheikunde, niet kunnen aantonen. Wel wordt de naam koolzuurgas en de context van frisdrank aangehaald en op scheikundig niveau is er geen wezenlijk verschil met het oplossen van CO2 in de oceanen en de verlaging van de pH die daar het gevolg van is.

Conclusie voor wat betreft het prototype lesmateriaal: de eigenschappen en werking van

broeikasgassen en de werking en effecten van stralingsforcering, inclusief eenvoudige voorbeelden van feedbackloops moeten worden onderwezen omdat die in het huidige VWO scheikunde

programma ontbreken. Verzuring van oceanen kan ook enkel als context voor reeds bekende scheikundige concepten worden aangestipt maar hoeft verder niet in detail te worden uitgewerkt. Mijn onderzoek richt zich daarom op het eerste onderwerp (opwarming van de aarde) en niet op verzuring van de oceanen.

Derde deelvraag: wat hebben leerlingen aan voorkennis en preconcepten

op het gebied van de chemie van opwarming van de aarde?

Theoretische verkenning van voorkennis en preconcepten

Onderzoek van een aantal artikelen, voornamelijk uit Angelsaksische landen, naar de preconcepten van leerlingen en beginnende studenten. Uit de literatuur, bij Shepardson et al. (2010) en bij Versprille en Towns (2014) en Versprille et al. (2017), komt naar voren dat veel leerlingen de volgende (onjuiste) veronderstellingen hebben:

 Verwarring tussen broeikaseffect en gat in de ozonlaag

 Geen onderscheid tussen broeikaseffect (noodzakelijk voor leven op aarde) en versterkt broeikaseffect (verantwoordelijk voor klimaatverandering)

 Als broeikasgas wordt CO2 genoemd maar water (sterkste broeikasgas), methaan en lachgas veel minder vaak

(10)

19 februari 2020 9

 Onzekerheid over welke vorm van elektromagnetische straling van de zon komt en welke door het aardoppervlak wordt geëmitteerd

 Verwarring over luchtvervuiling en broeikasgassen

Empirische verkenning van voorkennis en preconcepten

Een interview met twee leerlingen uit 5 VWO op mijn stageschool leverde de volgende resultaten op: Vraag1 Wat weet je van klimaatverandering en de opwarming van de aarde?

LA: “CO2 komt vrij in de ozonlaag, daar blijft een stof over die warmte isoleert.”

LB (met wat hulp van LA): “Dat noem je broeikaseffect, de oplossing is minder CO2 uitstoten en meer fotosynthese waardoor van CO2 O2 wordt gemaakt.”

LA: “de stof maakt een laag rond de aarde die warmte vasthoudt en die laag wordt dikker door meer CO2 en houdt dus meer warmte tegen.”

LB: “net als een glazen broeikas, een soort laag die de warmte tegenhoudt, de warmte kan daar dan niet doorheen.”

Vraag 2 Welke broeikasgassen ken je?

LA: “CO2 dus maar ook methaan, ozon en CO3 (laatste met twijfel uitgesproken).” LA: “maar ozon was iets met een gat, dat je sneller verbrandt door de zon.” LB: “en stof die mensen uitstoten, die zorgt ook voor opwarming.”

Vraag 3 Bij welk vak hoort klimaatverandering thuis? LA: “straling hoort bij natuurkunde.”

LB: “deeltjes en warmte hoort bij scheikunde.”

LB: “de gevolgen in het ecosysteem horen bij biologie.”

Vraag 4 Zou je het interessant vinden als klimaatverandering zou worden onderwezen bij scheikunde?

LA: “eerst misschien niet echt maar nu het veel over het klimaat gaat is het eigenlijk best wel gek dat we er zo weinig over weten.”

Uit dit interview komt duidelijk naar voren dat de leerlingen weliswaar bekend zijn met het

fenomeen van opwarming maar dat ze er, ook in hun eigen ogen, te weinig van af weten. Dat wat ze wel weten is wat mij betreft zeker te weinig om inhoudelijk mee te kunnen praten op het niveau van de rapporten (zelfs voor ‘policymakers’) van het IPCC. Deze leerlingen hebben in grote lijnen dezelfde preconcepten als de leerlingen en studenten in de theoretische verkenning.

Conclusie voor wat betreft het prototype lesmateriaal: natuurlijk en versterkt broeikaseffect moeten worden onderscheiden. De werking hiervan wordt op moleculair niveau in het geheel nog niet begrepen en moet dus worden onderwezen. Ook moet duidelijk onderscheid worden gemaakt

(11)

19 februari 2020 10 tussen terugkaatsing en absorptie/emissie van straling. Het lijkt ook zinvol om ozon in de troposfeer en in de stratosfeer te onderscheiden en het gat in de ozonlaag expliciet te benoemen om dat fenomeen te scheiden van opwarming van de aarde. Tenslotte is het van belang de verschillende broeikasgassen goed te onderscheiden en de effecten van fijnstof en andere luchtvervuiling (aerosolen) te benoemen.

Vierde deelvraag: wat vinden docenten scheikunde van opwarming van de

aarde als onderdeel van het curriculum en waar zouden ze dat plaatsen?

Theoretische verkenning: mening van docenten

Uit een artikel van Feierabend, Jokmin en Eilks (2010) komt een wat mij betreft zorgwekkend beeld naar voren. De auteurs doen verslag van een onderzoek onder twintig ervaren Duitse

scheikundedocenten en concluderen: “it seems clear that not developing climate change into a dedicated, stand-alone topic in chemistry teaching will result in its continuing irrelevance and uneven coverage in school curricula. […] A continuing, business-as-usual attitude with respect to this topic will also neglect the potential of climate change for promoting general educational objectives in chemistry education and for connecting chemical content knowledge with current, authentic controversies within both the learners’ own society and everyday lives. The danger also arises that climate change might be crowded out by more traditional topics, if time is seen as a limited

commodity and the topic is viewed merely as an ancillary learning exercise, as often seems to be the case in the current teaching practice of German chemistry classrooms.”

Het ligt voor de hand dat de situatie in het onderwijs in Nederland niet veel verschilt van de omschreven situatie in Duitsland getuige de geringe aandacht die opwarming van de aarde krijgt binnen het schoolvak scheikunde, het verdwijnen van infrarood spectrofotometrie sinds 2015 en de steeds weer klinkende klacht over een te vol programma. Mogelijk is het wel zo dat nu, 10 jaar na het Duitse onderzoek, docenten meer bereid zijn om opname van het onderwerp in het curriculum te accepteren.

Als docenten het al eens worden over het belang van opwarming van de aarde als onderwerp voor het onderwijscurriculum op de middelbare school dan zijn er nog meer obstakels te overkomen volgens John Oversby (2015). Deze auteur stelt dat klimaatverandering voor veel docenten een nieuw onderwerp is waar ze niet meer kennis over bezitten dan andere burgers in de samenleving. Dat maakt ze onzeker om er onderwijs over te geven. Bovendien is opwarming van de aarde complexe materie, die zwaar leunt op modelleren. Oversby reikt wel een oplossing aan. Als

alternatief voor de docent die achter in de zaal gaat zitten bij een klassenuitje over opwarming van de aarde bij een universiteit, blijkt het nuttig als docenten zich bekwamen door bijscholing op het onderwerp en zelf oefenen met eenvoudig modelleerwerk.

De aanvullende stelling van Oversby, dat een mogelijke politieke discussie in de klas een obstakel zou zijn, gaat mijns inziens niet op voor de Nederlandse situatie. Ik reken erop dat op Nederlandse middelbare scholen Vwo-leerlingen opwarming van de aarde als een gegeven beschouwen. Empirische verkenning: interviews met scheikunde docenten

Bij wijze van empirische verkenning heb ik twee scheikundedocenten geïnterviewd, waarvan één mijn werkplekbegeleider op mijn stageschool (Docent 1) en één eerstegraadsdocent die op twee verschillende scholen scheikunde doceert (Docent 2).

(12)

19 februari 2020 11 Vraag 1 Vind je dat klimaatverandering en opwarming van de aarde in het schoolvak scheikunde thuishoort?

Docent 1: "Dit onderwerp moet in het scheikunde programma, het is eigenlijk gek dat dat niet al is gebeurd. Het zou goed zijn als hier iets van komt. Het programma is vol maar in plaats van iets anders eruit te halen zou het goed zijn om meer tijd te krijgen voor scheikunde. Er is in de loop van de jaren veel tijd ingeleverd, vroeger kregen leerlingen wel vier uur scheikunde per week... Dit is iets wat we aan leerlingen moeten vertellen, het is actueel, interessant en ook relevante wetenschap." Docent 1: "Chemische concepten met betrekking tot verzuring van oceanen hoeven niet te worden toegevoegd, dit is al onderdeel van het programma, namelijk bij zwakke zuren en evenwichten en de oplosbaarheid van CO2. Dit zit allemaal in de stof. Er zou wel een link moeten worden gelegd naar verzuring van oceanen als context."

Docent 2: “Ik vind het belangrijk om goed onderscheid te maken tussen klimaatverandering en opwarming van de atmosfeer. Dat laatste is duidelijk gerelateerd aan scheikunde en ook met

scheikundige kennis goed te verklaren. Klimaatverandering is een veel breder onderwerp dat ik liever overlaat aan anderen, ook omdat ik er zelf niet voor 100% van overtuigd ben dat de opwarming van de atmosfeer één-op-één leidt tot klimaatverandering. Er zouden ook andere factoren een rol kunnen spelen. Ik ben geen klimaatscepticus maar zou het onderwerp binnen mijn vak graag beperken tot de onderliggende principes van opwarming van de atmosfeer.”

Vraag 2 Waar zou je dit onderwerp plaatsen binnen het bestaande scheikundeprogramma? Docent 1: "Is dit behapbaar voor middelbare schoolleerlingen? Dat geldt eerst ook voor docenten, die zouden zich zelf eerst moeten verdiepen in het onderwerp om het goed uit te kunnen leggen. Vooral het stuk waarom eigenlijk trillende ladingen (tijdelijke dipolen) warmtestraling absorberen is lastig te begrijpen, net als hoe een infrarood-spectrometer eigenlijk werkt."

Docent 1: "Leerlingen krijgen wel meer complexe materie onderwezen zonder dat alle onderliggende theorie wordt uitgelegd. Maar daar hebben leraren geen moeite mee omdat ze zelf zo vertrouwd zijn met de theorie achter de lesstof en weten hoe ze die lesstof moeten onderwijzen."

Docent 1: "Zodra leerlingen Lewisstructuren hebben gehad (tweede helft klas 5 VWO) dan kunnen ze deze nieuwe stof aan. Het zou ook een onderdeel kunnen zijn van de zesde klas stof waar het meer 'body' zou kunnen geven aan het gedeelte van het programma over duurzaamheid1."

Docent 2: “In 5 VWO zijn de leerlingen nog heel erg bezig met het verwerven van basiskennis van scheikunde. Het principe van stralingsabsorptie door moleculen zou daar eventueel nog wel bij passen maar het geheel in de context van de opwarming van de aarde, laat staan de impact op het klimaat, past veel beter in leerjaar 6 als onderdeel, of een apart hoofdstuk, van duurzame chemie.” Conclusie voor wat betreft het prototype lesmateriaal: opwarming van de aarde zou volgens docenten zelf onderdeel moeten worden van het scheikunde programma en dan het liefst door extra tijd in plaats van een ander onderwerp te laten vallen. Er is wel instructie voor docenten nodig om zich de nieuwe stof eigen te maken. Zodra Lewisstructuren behandeld zijn is er voldoende kennis bij

1 Het onderdeel Duurzaamheid in het VWO scheikunde programma omvat groene (duurzame) chemie,

(13)

19 februari 2020 12 de leerlingen aanwezig, dat wil zeggen vanaf de tweede helft van het vijfde leerjaar in het VWO. Maar ook het zesde leerjaar biedt een mogelijkheid als onderdeel van duurzaamheid waarbij de nieuwe stof ook in de context van duurzaamheid nog eens kan worden herhaald. De nieuwe stof zou idealiter moeten zijn behandeld binnen scheikunde voordat leerlingen bij NLT met modules over dit onderwerp aan de slag gaan.

Vijfde deelvraag: wat is er aan materiaal beschikbaar vanuit betrouwbare

bronnen om het prototype lesmateriaal uit op te bouwen?

Startend vanuit de – uit het schoolvak natuurkunde bekend veronderstelde – golflengte van

inkomend zonlicht en uitgaande warmtestralting van de aarde wil ik het effect van infraroodstraling op moleculen introduceren aan de hand van materiaal gebaseerd op bijvoorbeeld figuur 3.

Figuur 3: (l) Onderdeel van hoofdstuk 10.3, vierde editie Chemie Overal over spectrofotometrie als analysetechniek, en (r) CO2 vibraties en de bijbehorende golflengtes, internet: www.slideplayer.com/slide/8875177/

Als de absorptie en emissie van warmtestraling door moleculen conceptueel is begrepen kan de stap worden gemaakt naar de context van de atmosfeer. Hiervoor zijn diverse interactieve applets beschikbaar zoals PHET op de website van de universiteit van Colorado:

https://phet.colorado.edu/sims/html/molecules-and-light/latest/molecules-and-light_nl.html maar ook op de website van het Canadese The King's Centre for Visualization in Science onder leiding van Peter Mahaffy (Mahaffy, 2014) via www.v3chem.com. http://www.kcvs.ca/cards.html?type=applets, zie figuur 4.

Figuur 4: Interactieve applets die de interactie zichtbaar maken tussen elektromagnetische straling en gasmoleculen in de atmosfeer, (l) van de universiteit van Colorado en (r) van het Canadese The King’s centre (KCVS)

(14)

19 februari 2020 13 Tenslotte volgt dan de stap naar materiaal dat toont hoe de verschillende absorptiespectra van broeikasgassen (inclusief water!) elkaar als het ware aanvullen, wat leidt tot een steeds kleiner stralingsbereik dat de aarde nog ongehinderd verlaat. Zie figuur 5.

Figuur 5: Absorptiespectra van broeikasgassen, afzonderlijk en cumulatief in een proefopstelling (l), dissertatie J. N. Howard, 1954, en gemeten in de atmosfeer (r) met het effect van hogere PPM CO2, MODTRAN model Universiteit van Chicago

www.climatemodels.uchicago.edu/modtran/modtran.html

Het volgende onderwerp om te behandelen is stralingsforcering, de impact van de een hogere concentratie broeikasgas op opwarming van de aarde. Behalve een heldere definitie van

stralingsforcering (Farmer, 2015) is ook de introductie van de verschillende actoren van belang. Naast de reeds geïntroduceerde broeikasgassen betreft dat ook bijvoorbeeld ozon, condens- en ijsvorming in de atmosfeer, CFK’s en vaste deeltjes (aerosolen). Stralingsforcering is een complex concept in een nog complexere context met zowel positieve als negatieve feedbackloops. Zie figuur 6.

Figuur 6: IPCC AR5 diagrammen die (l) de belangrijkste drivers van klimaatverandering en (r) de feedbackloops beschrijven.

Het doel van het onderwijzen van stralingsforcering in de context van opwarming van de aarde is o.a. het kunnen begrijpen door leerlingen van een belangrijk plaatje uit het AR5 rapport van het IPCC dat veelvuldig wordt geciteerd in deze vorm en in een sterk vereenvoudigde vorm. Zie figuur 7. Mijn verwachting is dan dat op dit punt voor leerlingen de koppeling tussen toename van broeikasgassen in de atmosfeer en de opwarming van de aarde inzichtelijk is gemaakt.

1 ppm

1000 ppm 100 ppm

(15)

19 februari 2020 14

Figuur 7: IPCC AR5 (2013) schatting van stralingsforcering, per ondereel en in totaal in 2011 t.o.v. 1750.

Conclusie voor wat betreft het prototype lesmateriaal: Er is voldoende materiaal beschikbaar om onderbouwd lesmateriaal te ontwerpen waarbij het grootste probleem is om het lesmateriaal overzichtelijk te houden, zonder onnodige complexiteit maar ook zonder onnodige simplificatie.

Op welke manier kan de kennis het meest effectief aan leerlingen

worden overgedragen?

De hierboven omschreven en afgebakende kennis zal op een effectieve manier aan leeringen moeten worden overgedragen. Het gaat hier om nieuwe conceptuele kennis en de toepassing van die nieuwe kennis in de context van opwarming van de aarde.

Klassikale instructie

Omdat de leerlingen wel bekend zijn met het fenomeen van opwarming van de aarde maar niet met de onderliggende scheikundige principes kies ik ervoor om te starten vanuit het bekende brede perspectief, de voorkennis (Ebbens & Ettekoven, 2015), om vandaaruit toe te werken naar begrip van de onderliggende scheikundige concepten. Dit doe ik aan de hand van de strategie van David Ausubel zoals uitgewerkt door Woolfolk, Hughes en Walkup (2013). Door deze vorm van

zogenaamde ‘expository teaching’ verwacht ik dat een complex onderwerp als dit door leerlingen beter kan worden begrepen. Door de gehele context ineens en vooraf duidelijk te maken hoop ik leerlingen te doordringen van de relevantie van de nieuwe kennis en hun aandacht te richten op het actief verwerven daarvan. In de lesopening, als ‘advance organiser’, combineer ik bekende termen met nieuwe kennis die nog moet worden verworven, om daar vervolgens steeds weer op terug te kunnen vallen om leerlingen te laten zien hoe ze vorderen.

Expository teaching komt het beste tot zijn recht in een vorm van directe instructie waarbij de docent het leerproces bij de leerlingen stuurt (Ebbens & Ettekoven, 2015) en in ieder geval aan het begin van het leerproces sterk de regie voert. Het protoype lesmateriaal zal behalve aan uitleg van de theorie ook ruimte moeten geven om na te gaan of leerlingen de uitleg hebben begrepen en om leerlingen zelf aan het werk te laten gaan om zich de stof eigen te maken, bijvoorbeeld aan de hand van formatieve vragen en opdrachten (Woolfolk, Hughes & Walkup, 2013).

(16)

19 februari 2020 15 Vaardigheden: online materiaal en/of practicum?

Behalve theoretische kennis, is het ook nodig om de leerlingen een aantal vaardigheden aan te leren. Ten eerste is het belangrijk om steeds bewust en expliciet te schakelen tussen micro en macro niveau (Meijer & Dolfing, 2016) zodat leerlingen de concepten zowel op moleculair niveau begrijpen als in de context van de atmosfeer. Ten tweede is het noodzakelijk dat leerlingen uiteindelijk ook in staat zijn een complexe figuur als bijvoorbeeld figuur 5, 6 of 7 hierboven te begrijpen. Daarvoor moeten ze leren om zo’n figuur goed te ‘lezen’. Door de opbouw van de kennisbasis op moleculair niveau, via de interactieve applets naar de optelsom van de verschillende infrarood absorptiespectra van de

broeikasgassen leren de leerlingen hun eigen complexe plaatjes zelf samen te stellen. Ook hiervoor kan weer gebruik worden gemaakt van het materiaal van www.v3chem.com. Volgens Kragten, Admiraal en Rijlaarsdam (2013) is voorkennis en bekendheid met de structuur van diagrammen van belang om leerlingen in staat te stellen die diagrammen goed te kunnen begrijpen. Ik verwacht dat als ik leerlingen eerst de theoretische kennis aanbiedt en ze daarna zelf – laag voor laag – een

diagram van bijvoorbeeld de infraroodabsorptie door broeikasgassen laat maken, ze een beter begrip ontwikkelen voor de correcte interpretatie van complexe diagrammen als die van het IPCC.

Een ander beproefd model om kennis over te dragen binnen het schoolvak scheikunde is het doen van proeven. Om nuttig te zijn moet een practicum aan een aantal voorwaarden voldoen zoals een duidelijk doel (technieken leren, leren onderzoeken of begrip ontwikkelen), heldere instructie en evaluatie of het leerdoel is gehaald (Van den Berg en Buning, 1994). Uit de literatuur komt verder naar voren dat het lastig is om in een klaslokaal een proef te bedenken waarmee leerlingen

infraroodabsorptie door moleculen kunnen nabootsen (Bell, 2019). Meer klassieke proeven worden beschreven door Bell & Marcum (2018) die voorstellen om leerlingen te laten experimenteren met (de breking van) licht, molecuulmodellen van pingpongballen en veren en het dynamisch evenwicht aan de hand van een aantal buizen met water. De nadruk van deze proeven ligt op de onderliggende natuurkundige principes en daarom vind ik deze proeven minder passend in een scheikundeles. Goede resultaten worden gehaald door leerlingen te laten werken met online methodes. Bruce et al. (2016) geven nog hoog op van een opstelling met een zelfgebouwde infraroodmeter (later dus bekritiseerd door Bell, zie hierboven) maar vinden ook positieve effecten van het werken met de interactieve applets van PHET en van het doorwerken van de climate science toolkit van de Amercian Chemical Society. Deze toolkit is feitelijk uitgeschreven lesmateriaal dat ik in mijn prototype

lesmateriaal ook inzet, maar wat ik niet als een practicum zou kwalificeren. Over de PHET applet rapporteren leerlingen dat die 1) nuttige informatie geeft over de interactie tussen straling en gasmoleculen, 2) helpt om wat er gebeurt op molecuulniveau te visualiseren, 3) helpt om gassen te identificeren die infraroodstraling absorberen, en 4) helpt om broeikasgassen te identiferen en karakteriseren. Om de PHET applets zo nuttig mogelijk te gebruiken bij wijze van practicum is het van belang om duidelijk te maken dat het doel is om de theoretische begrippen beter te begrijpen (begripspracticum en geen techniekpracticum of onderzoekspracticum), moet dus de applet zelf heel intuïtief zijn en wordt er geen aandacht gegeven aan het opdoen van onderzoeksvaardigheden. Daarbij moet de instructie helder zijn en achteraf aan de hand van begripsvragen worden getoetst of de kennis goed is overgedragen.

(17)

19 februari 2020 16 Heeft kennisoverdracht plaatsgevonden?

Om na te gaan of leerlingen de nieuwe kennis hebben begrepen en kunnen toepassen in de context van de atmosfeer en klimaatverandering wil ik gebruik maken van tussentijdse vormen van formatief toetsen (Woolfolk, Hughes en Walkup, 2013) en een formatieve slotopdracht.

Om leerlingen inzicht te geven in hun eigen voortgang bouw ik in het prototype lesmateriaal tussentijdse vragen en opdrachten in om de kennisoverdracht in elk stadium te toetsen. Aan het einde van de lessenserie is er een groepsopdracht waarin leerlingen de nieuwe kennis moeten toepassen in een presentatie van een complex diagram uit het IPCC AR5 aan hun klasgenoten.

Van hoofd- en deelvragen naar een ontwerphypothese

Als structuur voor de vertaling van hierboven omschreven concepten en ideëen naar een scherpere afbakening van het onderwerp van het prototype lesmateriaal en uiteindelijk de ontwerpregels en de ontwerphypothese maak ik gebruik van de indeling van Deborah Ball et al. (2008), hieronder

schematisch weergegeven in figuur 8. Dit werk is weer gebaseerd op een artikel van Lee Shulman (1986), waarin het begrip Pedagogical Content Knowledge (PCK) uiteen wordt gezet. Behalve kennis van het onderwerp (‘content knowledge’) moet een docent beschikken over het vermogen om het onderwerp begrijpelijk te maken voor anderen. PCK betekent verder dat een docent een goed begrip heeft van mogelijke pre- en misconcepties die leerlingen hebben en de meest effectieve wijzen om daar mee om te gaan. Ball et al. verfijnen het concept PCK verder door deelgebieden af te bakenen.

Figuur 8: Categorieën van PCK, verfijnd volgens Ball et al. (2008)

Anders weergegeven en vertaald naar mijn eigen onderzoek ziet dat er als volgt uit (figuur 9):

Deelgebied Vertaling Uitwerking

Common content knowledge

Algemene kennis over scheikundige concepten m.b.t. opwarming van de aarde

Infrarood absorptie op moleculair niveau, versterkt broeikaseffect, stralingsforcering, positieve en negatieve feedbackloops Horizon content

knowledge

Kennis over hoe en waar scheikundige concepten over

De ‘oude’ plek in het programma van infrarood spectrofotometrie als

(18)

19 februari 2020 17 opwarming passen in het VWO

scheikunde programma

analysetechniek lijkt een logische plek voor dit onderwerp omdat dan de benodigde voorkennis over moleculen voorhanden is. Alternatief is dit onderdeel te maken van duurzaamheid in leerjaar 6

Specialized content knowledge

Kennis over scheikundige concepten m.b.t. opwarming die specifiek zijn binnen het onderwijs op 5/6 VWO niveau

Koppeling met molecuulbouw, verbrandingsreacties,

analysemethodes (spectrofotometrie) Knowledge of content

and students

Kennis van pre- en misconcepten van leerlingen over opwarming en hoe daar effectief mee om te gaan

Onderscheid maken tussen (gat in de) ozonlaag en broeikaseffect, werking broeikasgas op

deeltjesniveau uitleggen Knowledge of content

and teaching

Kennis over de meest effectieve wijzen om de concepten te onderwijzen aan VWO leerlingen

Leerlingen onderwijzen hoe veel gebruikte grafieken (o.a. IPCC) moeten worden gelezen, rijke context bieden bij concepten. Leerlingen zelf aan de slag met interactieve modellen (applets) Knowledge of content

and curriculum

Kennis over hoe en waar opwarming als onderwerp past in het gehele VWO curriculum

Koppeling met elektromagnetische straling (natuurkunde) en effecten van opwarming op het systeem Aarde (biologie, aardrijkskunde)

Figuur 9: Overzicht van kennisonderdelen van dit onderzoek aan de hand van categorieën van Ball et al.

Ontwerphypothese en ontwerpregels

Mijn ontwerphypothese luidt als volgt:

Ik verwacht dat ik door middel van het prototype lesmateriaal leerlingen van 5 VWO de scheikundige kennis over opwarming van de atmosfeer die nu in het curriculum ontbreekt, kan onderwijzen door a.) aan te sluiten bij hun voorkennis, b.) de nieuwe concepten (micro) direct aan te bieden in de context van de atmosfeer (macro), c.) leerlingen zelf met interactieve applets de complexe context (in de vorm van diagrammen) na te laten bouwen en d.) leerlingen de complexiteit

(stralingsforcering, feedbackloops) te laten ervaren aan de hand van de conclusies uit het laatste IPCC rapport AR5 en e.) formatief te toetsen of de kennis is overgedragen.

De ontwerphypothese is aanleiding voor de volgende ontwerpregels waaraan het prototype lesmateriaal moet voldoen:

Ontwerpregel Omschrijving ontwerpregel Bijbehorende leeractiviteiten Beoogde leereffecten (Y) Theoretische achtergrond Aansluiten bij voorkennis Complex onderwerp introduceren vanuit bestaande kennis, aandacht richten Inventarisatie in de klas wat leerlingen al weten over opwarming van de atmosfeer Leerlingen beginnen op bekend terrein en zijn betrokken bij het onderwerp Shepardson et al. (2010), Versprille & Towns (2014), Versprille et al. (2017),

(19)

19 februari 2020 18 interview met leerlingen Verwerven nieuwe concepten Aanbieden nieuwe concepten in context van opwarming van de aarde Directe klassikale instructie, advance organiser Leerlingen plaatsen nieuwe kennis direct in relevante context Woolfolk, Hughes & Walkup (2013), Meijer & Dolfing (2016)

Online applet als practicum

Zelf ‘spelen’ met straling en moleculen in PHET applet Leerlingen inventariseren welke moleculen reageren op welke straling Leerlingen kunnen broeikasgassen onderscheiden van niet-broeikasgassen op basis van fysisch-chemische eigenschappen Bruce et al. (2016) Zelf samenstellen complex diagram Diagram stralingsabsorptie door een aantal broeikasgassen opbouwen

Met applets (Phet, V3) zelf complex diagram opbouwen Leerlingen doorgronden complex diagram en passen nieuwe kennis toe Kragten, Admiraal & Rijlaarsdam (2013) Begrip van complexiteit AR5 Kunnen interpreteren van figuur 7 als belangrijkste conclusie van het IPCC

Leerlingen leren stapsgewijs de betekenis van het diagram kennen aan de hand van opdrachten Leerlingen kunnen diagram uit AR5 uitleggen Kragten, Admiraal & Rijlaarsdam (2013) Formatief toetsen kennisoverdracht Controleren of kennis is overgedragen Leerlingen presenteren een toelichting bij een complex diagram uit AR5 Leerlingen ervaren dat ze de nieuwe kennis begrijpen en kunnen toepassen Woolfolk, Hughes & Walkup (2013)

Beoordeling van lesmateriaal door experts en hun feedback

Een eerste versie van het prototype lesmateriaal is beoordeeld en van feedback voorzien door een aantal experts met elk een eigen aandachtsgebied.

De experts die bereid zijn geweest om hier een bijdrage aan te leveren zijn:

1. Peter Siegmund, klimaatonderzoeker met ruim 25 jaar ervaring bij het KNMI en specifieke expertise op het gebied van o.a. klimaatverandering en van de ozonlaag

2. Bart van Ulden, ervaren scheikundedocent, tevens ondernemer van (ecologische) vergroeningsprojecten

3. Jeroen Sijbers, leerplanontwikkelaar voortgezet onderwijs voor Natuur & Techniek bij SLO 4. Edgar de Wit, bèta-steunpuntcoördinator, medewerker landelijke vereniging en ervaren

(20)

19 februari 2020 19 Hoewel het iedere expert natuurlijk vrij stond om commentaar te geven op ieder onderdeel van het lesmateriaal, heb ik specifiek gevraagd te letten op dat onderdeel dat het dichts bij hun expertise ligt. In onderstaand schema is weergegeven hoe op deze manier de onderwerpen worden gedekt.

Klimaatonderzoeker Docent/ondernemer Leerplanontwikkelaar NLT expert Passend voor

scheikunde? Gevraagd Gevraagd Gevraagd

Waar in

programma? Gevraagd Gevraagd Gevraagd

Didactische

aandachtspunten Gevraagd Gevraagd Gevraagd

Inhoudelijke

verbeteringen Gevraagd Aanvullingen op

inhoud Gevraagd

Klimaatonderzoeker Peter Siegmund heeft vooral aanbevelingen gedaan met betrekking tot de wetenschappelijke inhoud van het lesmateriaal. Aanbevelingen ter verbetering van fouten in het lesmateriaal zijn zonder uitzondering overgenomen. Een opmerking over onderliggende kennis omtrent zogenaamde bandverzadiging bij IR-absorptie is deels in de docentenhandreiking

opgenomen en deels buiten beschouwing gelaten omdat het te theoretisch is voor het doel van mijn onderzoek. Een derde soort opmerkingen betreft onderwerpen die nu ontbreken zoals het CO2-evenwicht tussen atmosfeer en oceaan; vrijkomende CO2 per hoeveelheid energie bij verschillende soorten fossiele brandstoffen, uitleg waarom methaan schoner is dan kolen; opslag van CO2 in biosfeer (maar past misschien beter bij biologie) en fotolyse van H2O (‘waterstofeconomie’). Deze onderwerpen zijn relevant en interessant vanuit scheikundig perspectief maar vallen buiten de doelstelling van het lesmateriaal en dit onderzoek.

Docent/ondernemer Bart van Ulden gaat in zijn feedback a.) in op de beste plaats van dit

lesmateriaal binnen het scheikundeprogramma en de koppeling met natuurkunde en NLT, b.) hij doet specifieke aanbevelingen (en waarschuwt) voor mogelijk hardnekkige misconcepten bij leerlingen (en docenten zonder bijscholing) die in de eerste versie van het lesmateriaal nog onvoldoende werden onderkend, en c.) hij geeft inhoudelijke verbeterpunten aan (deels overlappend met de

klimaatonderzoeker). Tot slot geeft de docent/ondernemer meer achtergrond informatie vanuit zijn specifieke expertise als ecoloog over de bijdrage aan klimaatverandering van landbouw.

Over de beste plaats voor dit lesmateriaal zegt de docent/ondernemer dat de kennisbasis in 5 VWO voldoende aanwezig zou moeten zijn vanuit natuurkunde en scheikunde om het lesmateriaal dan in te zetten en daarmee ook voorkennis te bieden voor NLT-modules. Hij zegt ook dat het aantrekkelijk is om in 6 VWO klimaatverandering als context te nemen naast de huidige lesstof over duurzaamheid en daarmee dat deel van het scheikunde programma meer up-to-date en relevant voor leerlingen te maken. Daarmee zou de lesstof kunnen worden herhaald en daarmee beter beklijven bij leerlingen. Er zijn twee belangrijke (mogelijke) misconcepten om bewust te benoemen volgens de

docent/ondernemer. Ten eerste het verschil tussen terugkaatsen van straling (straling blijft van dezelfde frequentie en golflengte) en het absorberen en emitteren van straling (door de aarde wordt zonlicht geabsorbeerd en warmte (met een andere golflengte) geëmitteerd, moleculen absorberen

(21)

19 februari 2020 20 en emitteren straling van één specifieke golflengte). Het tweede belangrijke concept betreft het begrip warmte in de atmosfeer, moleculen zijn zelf niet warm maar zijn dragers van kinetische energie die op andere moleculen en de omgeving kan worden overgedragen door botsingen of door emissie. Omdat misconcepten ook bij docenten kunnen voorkomen raadt de docent/ondernemer aan om deze ook expliciet te maken in de docentenhandreiking.

Inhoudelijke verbeteringen zijn in het lesmateriaal overgenomen. De meer ecologische informatie heb ik voor dit doel buiten beschouwing gelaten, op een enkele inhoudelijke verbetering na. Tot slot stelt de docent/ondernemer: “het zou mooi zijn als leerlingen na deze drie lessen zelf aan iemand anders kunnen uitleggen hoe opwarming van de aarde verloopt. Dat zou pure winst zijn voor de maatschappij.”

Leerplanontwikkelaar Jeroen Sijbers gaat in zijn feedback in op de onderbouwing van het materiaal. Hij zou wensen dat meer scheikundedocenten worden bevraagd. Ik kom daar deels aan tegemoet door hierboven het uitgebreide commentaar van de docent/ondernemer in zijn rol als expert toe te voegen. Verder zou hij graag een aanbeveling zien over afstemming met andere vakken

(natuurkunde en NLT). Hij heeft daartoe een gesprek met de regionale coördinator van het samenwerkingsverband Bètapartners voorgesteld. Daar kom ik in mijn conclusie en discussie op terug. Afbakening van het onderwerp van klimaatverandering tot de rol die stoffen in de atmosfeer spelen bij opwarming ziet de leerplanontwikkelaar als een sterk punt. Hij stelt: “Die link wordt in [het] huidige onderwijs vaak niet gemaakt. Er wordt met name gekeken naar de CO2 productie in onze maatschappij.“

Vervolgens doet de leerplanontwikkelaar aanbevelingen om expliciet in het lesmateriaal te verwijzen naar Lewisstructuren als benodigde scheikundige voorkennis en naar micro-macro denken. Beide onderwerpen worden benoemd in de theoretische onderbouwing maar nog niet in het lesmateriaal. De leerplanontwikkelaar is sceptisch over de effectiviteit van kennisoverdracht. Hij vindt de rol van motivatie daarin interessant en is benieuwd of deze context van klimaatverandering motiverend werkt. Ik kom hierop terug in mijn conclusie en discussie.

Tot slot is deze expert benieuwd naar het belang van dit onderzoek in het kader van het nieuwe en toekomstige curriculum: “welke minimale wijzigingen zou je moeten doorvoeren in het

examenprogramma dan wel de syllabus, om deze kennis explicieter te maken?“ Hiervoor zal ik ook een aanbeveling schrijven als onderdeel van mijn conclusie en discussie.

NLT expert Edgar de Wit geeft vooral feedback op het eigenlijke lesmateriaal en benadrukt een aantal mogelijkheden om het materiaal meer sociaal-constructivistisch van aard te maken. Hij doet concrete voorstellen voor meer “hands-on -minds-on” activiteiten, meer nadruk en tijd op

formatieve begeleiding, [en] meer voorbereiding van de docent op (het ontwerpen van) visuele steunmaterialen die de lerende leerlingen verder helpen.

Bij de eerste les uit de serie doet de NLT expert een voorstel voor een steunblad bij het materiaal waarmee leerlingen in groepjes hun voorkennis kunnen tonen, bijvoorbeeld in de vorm van een mindmap rond het allereerste plaatje in les 1. Visuele inspectie door de docent geeft dan direct inzicht in het niveau van de voorkennis van de leerlingen. Bovendien kan het steunblad (de

(22)

19 februari 2020 21 aan het einde van de eerste les en het begin van de tweede les wanneer gevraagd wordt wat er van de eerste les is onthouden door de leerlingen. Behalve het steunblad geeft de NLT expert ook een andere verbetermogelijkheid aan, zoals het laten uitrekenen door leerlingen wat de onderlinge verhoudingen zijn tussen de verschillende broeikasgassen in volume-% en in opwarmend vermogen. Ter afronding van de tweede les doet de NLT expert de suggestie om, opnieuw in

sociaal-constructivistische setting zogenaamde 3-2-1-exit-cards te laten maken door de leerlingen. Dit is een manier om de leeropbrengst inzichtelijk te maken voor zowel de docent als voor de leerling. Zie figuur 10 hieronder voor een voorbeeld van een 3-2-1-exit-card.

Figuur 10: voorbeeld van een3-2-1- exit card, bron: internet

Bij de uitleg van nieuwe begrippen tijdens de derde les zouden begrippenkaartjes kunnen worden gebruikt, een actieve werkvorm waarin leerlingen elkaar uitleggen wat de begrippen op de kaartjes betekenen. Dit kan in de vorm van een rollenspel waarbij leerlingen optreden als 1. uitlegger, 2. kritisch denker of 3. samenvatter.

De derde les wordt afgerond met en formatieve opdracht waarbij zes groepen leerlingen één van drie complexe diagrammen analyseren en een presentatie over dat diagram voorbereiden. Elk diagram wordt door twee groepen leerlingen voorbereid en maar door één van die groepen voor de klas gepresenteerd. De aanbeveling hier is om de leerlingen elkaar eerst uitleg te laten geven binnen alle groepjes gelijktijdig en daarna nog eens tussen groepjes. De feedback luidt hier: “Het niet voor de gehele klas uit hoeven leggen, maar in een klein groepje versterkt het sociaal constructivisme. Formatieve uitwisseling over de groepjes heen versterkt die nog eens.”

Tot slot geeft de NLT expert een paar inhoudelijke verbeteringen die ook door de andere experts zijn voorgesteld en die in het lesmateriaal zijn overgenomen.

Conclusie en Discussie

Alvorens een conclusie te trekken uit het voorgaande is het van belang te benadrukken dat er geen validatie van het prototype lesmateriaal heeft plaatsgevonden met en door leerlingen. Ik kon die validatie door omstandigheden niet uitvoeren binnen het kader van dit afstudeeronderzoek. Een dergelijke validatie in een vervolgonderzoek zou kunnen bestaan uit het eerst introduceren en laten uitvoeren van de opdrachten uit het lesmateriaal door een kleine groep van vier leerlingen en vervolgens per opdracht hun antwoorden te verzamelen op de volgende vragen: “wat vond je van de opdracht?”, “wat moest je eigenlijk doen?” en “wat vond je moeilijk/makkelijk?” Gezien het gebrek aan voorkennis en de grote mate van waarschijnlijkheid van het bestaan van misconcepten (zie

(23)

19 februari 2020 22 theoretische en empirische verkenning hierboven) is enige uitleg vooraf door de docent noodzakelijk. Een protocol voor validatie met en door leerlingen van les 1 zou er dan als volgt uit kunnen zien: 1. Uitleg door docent van theorie van het onderdeel ‘IR-absorptie door moleculen’ van les 1 in vijf

tot tien minuten

2. Leerlingen instrueren om de ‘opdracht in tweetallen’ uit les 1 uit te voeren in 15 tot 30 minuten 3. Observeren (docent) hoe de opdracht wordt uitgevoerd door de twee groepjes

4. Registreren (docent) hoe leerlingen met de opdracht omgaan: lukt het de leerlingen om de opdracht uit te voeren in praktische zin, hoe lang duurt het uitvoeren van de opdracht, welk gedrag neem je waar (mate van betrokkenheid), lukt het de leerlingen om de diverse vragen in de opdracht te beantwoorden?

5. Vraag aan leerlingen (in een groepsgesprek dat wordt opgenomen): “wat vond je van de opdracht?”

“wat moest je eigenlijk doen bij de opdracht?” “wat vond je moeilijk/makkelijk aan de opdracht?”

6. Vergelijk de bevindingen tijdens het uitvoeren van de opdracht en de antwoorden na afloop 7. Trek conclusies over de opdracht aan de hand van de waarnemingen (gedrag en feedback) 8. Beoordeel welke veranderingen eventueel nodig zijn

Voor lessen 2 en 3 kan eenzelfde protocol worden gevolgd.

Een belangrijk onderdeel van dit onderzoek was de precieze afbakening van het onderwerp van het prototype lesmateriaal. Door beantwoording van de vijf deelvragen en een samenvatting van de conclusies daaruit in een verfijnd PCK model (Ball et al. 2008) ben ik gekomen tot het prototype lesmateriaal met het onderwerp ‘opwarming van de aarde binnen het schoolvak scheikunde’. Dat dit de juiste keuze is geweest werd bevestigd door collega’s en de verschillende experts, zij het dat de achtergrond van elke commentator merkbaar was in zijn aanbeveling. De klimaatonderzoeker wil meer klimaat-gerelateerde onderwerpen terugzien, de ecoloog meer ecologie en de NLT-expert ziet het materiaal als theoretische onderbouwing van toekomstige NLT-modules. De scheikundedocenten zijn unaniem van oordeel dat dit onderwerp thuishoort binnen hun schoolvak. De

leerplanontwikkelaar is het meest concreet, hij ziet deze afbakening als een sterk punt en merkt op dat ‘deze link nog niet wordt gemaakt in het huidige onderwijs’.

De ontwerpregels die ik heb gehanteerd zijn in verschillende mate teruggekomen in het uiteindelijke lesmateriaal. Aansluiten bij voorkennis is lastig bij een onderwerp waar leerlingen zo weinig over weten en dat wat ze weten volgens de literatuur en mijn eigen navraag heel consistent niet juist is. Het werken met een mindmap aan het begin van de lessenserie vind ik dan ook niet nuttig, ik zou niet graag bestaande misconcepten verder benadrukken. Gezien de vooraf zeer waarschijnlijk aanwezige misconcepten bij leerlingen was meer aandacht voor deze concepten binnen de ontwerpregels nuttig geweest. Dit komt ook uit de feedback van de experts naar voren. Ik heb hiervoor een docentenhandreiking gemaakt zodat veel voorkomende misconcepten in elk geval bij de docent bekend zijn en expliciet kunnen worden benoemd. Het feitelijke bestaan van opwarming van de aarde is een heel goed startpunt vanuit motivatie, dit is bekend terrein waarover leerlingen zelf zeggen dat ze daar graag meer over zouden weten. De experts en mijn collega’s bevestigen de

(24)

19 februari 2020 23 plaatsing van het lesmateriaal in de tweede helft van de vijfde klas, namelijk na het behandelen van Lewisstructuren. Herhaling is klas zes in de context van duurzame chemie is een goede toevoeging. Het verwerven van nieuwe concepten in een relevante context is door de gehele lessenserie consistent toegepast. Ik verwacht dat de context de motivatie van leerlingen ten goede komt, zeker vergeleken met het onderwerp IR-absorptie in het kader van infraroodspectrofotometrie dat tot 2015 nog binnen scheikunde werd behandeld als analysetechniek (en onderdeel was van het

eindexamenprogramma). Het gebruik van applets en online-modules als PHET, KCVS, V3 en Modtran maakt het mogelijk dat leerlingen zelf hun kennis en begrip langzaam opbouwen. Aan de hand van de opdrachten maken ze zich in tweetallen de stof eigen. Opvallend genoeg heeft geen van de experts of betrokken docenten alle (en de meeste helemaal geen) applets en online modules geopend en de opdrachten ook zelf uitgevoerd. Uit de literatuur blijkt dat leerlingen dit soort lesmateriaal hogelijk waarderen (Bruce et al. 2016). Ik verwacht ook, mede op basis van mijn eigen ervaring in de klas met (andere) applets, dat leerlingen hier gemotiveerd mee aan de slag gaan en zich de ‘tools’ snel eigen maken. Vooral door de opdracht bij het gebruiken van de Modtran module zijn leerlingen naar mijn overtuiging beter in staat om een complex diagram zelf op te bouwen en daardoor beter te begrijpen dan dat ze dat uit de tekst van het lesmateriaal moeten leren. Begrip van complexiteit van AR5 is achteraf geen goede ontwerpregel gebleken omdat het begrip lastig waar te nemen of vast te stellen is. Ik heb, mede gebaseerd op de feedback van experts, ervoor gekozen leerlingen elkaar een

diagram uit te laten leggen als formatieve opdracht tot slot van de lessenserie. Daarmee is tegelijk de ontwerpregel formatief toetsen kennisoverdracht benoemd, maar ook deze ontwerpregel heeft een minder groot gewicht gekregen dan ik aanvankelijk had bedacht.

Aan de hand van het commentaar van de experts concludeer ik dat het prototype lesmateriaal voldoet om Vwo-leerlingen te onderwijzen in de scheikundige kennis over opwarming van de aarde. Het lesmateriaal kan het beste worden aangeboden in de tweede helft van leerjaar 5, wanneer de benodigde voorkennis aanwezig is, en eventueel worden herhaald in leerjaar 6 in de context van duurzame chemie. Het lesmateriaal biedt een motiverende context voor de

verwerving van nieuwe kennis en stelt leerlingen in staat, door het gebruik van applets en online modules, om hun begrip van de materie langzaam op te bouwen.

Zoals al blijkt uit de verschillende commentaren op mijn werk vanuit verschillende invalshoeken is het van belang dat scholen het onderwerp goed inbedden door afstemming tussen de vakken natuurkunde, scheikunde en NLT (en eventueel aardrijkskunde en biologie). Ik vind het van belang dat scholen ervoor zorgen dat de natuurkundige basis eerst wordt behandeld voordat dit prototype lesmateriaal bij scheikunde wordt gebruikt. Daarbij moet worden opgemerkt dat ook in die

natuurkundige basis nog wel het één en ander ontbreekt, zoals straling in de context van de atmosfeer en gekwantificeerde vibratietoestanden (in plaats van de klassieke massa aan een veer). Na de behandeling van het onderwerp binnen scheikunde kunnen leerlingen beter voorbereid aan de slag met verwante modules binnen NLT. De suggestie van de NLT-expert om dit lesmateriaal toe te voegen aan NLT-modules (op zich nuttig) doet daar niks aan af. Het is de vraag in welke mate transfer (Woolfolk, Hughes & Walkup, 2013) plaats zal vinden van de natuurkundige kennis naar het

schoolvak scheikunde en – na afronding van de lessenserie – van scheikunde naar NLT. Ik verwacht dat door herhaling van de natuurkundige voorkennis aan het begin van de lessenserie de eerste transfer goede kans van slagen heeft. Vrijwel alle scheikundige basiskennis bouwt immers voort op natuurkundige principes. Ik verwacht ook dat leerlingen scheikundige kennis van infraroodabsorptie door broeikasgassen in conceptuele zin zullen kunnen reproduceren bij NLT modules maar ik

(25)

19 februari 2020 24 verwacht niet dat de vaardigheid van interpretatie van complexe diagrammen zich gemakkelijk laat overdragen, daarvoor is er te weinig ruimte voor herhaalde oefening van deze vaardigheid binnen de lessenserie. En zonder herhaalde oefening is de kans op transfer van complexe vaardigheden gering. De praktijk, het werken van leerlingen met het prototype lesmateriaal, zal dat moeten uitwijzen. Het is mijn overtuiging dat alleen binnen scheikunde een voldoende diep begrip van de concepten op moleculair niveau - en van daaruit op het niveau van de atmosfeer - kan worden aangeleerd. Uit dit onderzoek komt naar voren dat scheikundedocenten zich zullen moeten bijscholen om hun kennis van dit onderwerp op peil te brengen. Naar aanleiding van vakinhoudelijke feedback en de

waarschuwingen voor misconcepten van de experts heb ik een docentenhandreiking opgesteld. In het kader van bijscholing is inmiddels een workshop voor scheikundedocenten in voorbereiding via het samenwerkingsverband Bètapartners in de regio Noord-Holland.

Ik denk dat dit onderwerp zodanig belangrijk en ook zo scheikundig van aard is dat het in het eindexamenprogramma zou moeten worden opgenomen. De toevoeging aan de syllabus zou als volgt kunnen luiden:

“Absorptie en emissie van infraroodstraling door broeikasgassen (versterkt broeikaseffect op moleculair niveau) en de stralingsforcering van de belangrijkste broeikasgassen (H2O, CO2, CH4, N2O

en O3) in de context van de atmosfeer van de aarde.”

Analytische terugblik

De belangrijkste les die ik geleerd heb van het Educatief Ontwerpen is dat de betrokkenheid bij het onderwerp van het ontwerp voor mij van cruciaal belang is. Een eerdere poging tot educatief ontwerp is onder andere vastgelopen omdat ik niet werkelijk geïnteresseerd was in de uitkomst. Dit onderzoek is in vrijwel alle opzichten het tegendeel van die eerdere poging. Mijn toevoeging aan het scheikunde programma - die ik in ieder geval zelf als vast onderdeel van mijn repertoire opneem - ligt mij na aan het hart. Dit is de reden dat ik scheikundedocent wil worden, om leerlingen díe

scheikundige kennis bij te brengen die ze beter in staat stelt om als betrokken burgers een oordeel te vellen over grote maatschappelijke vraagstukken. Het bestaande scheikundeprogramma, ook na de meest recente wijziging, voldoet in mijn ogen op dit punt niet.

De grenzen met andere vakken, die hier nadrukkelijk aan de orde komen, nodigen mij als docent uit om samen te werken met natuurkunde en NLT docenten. In eerdere opdrachten binnen de opleiding werkte ik al nauw samen met biologie (niet zo gek als afgestudeerd biochemicus) en dat

samenwerken vergroot mijn werkplezier als docent. Dankzij mijn verkenning van lesmateriaal op het gebied van klimaat ben ik betrokken geraakt bij de ontwikkeling van twee aardrijkskundige modules over klimaat (over methaan en over verzuring van oceanen). Ik heb in detail scheikundige feedback mogen geven aan de ontwerpers van die modules. Dit is niet meegenomen in dit afstudeeronderzoek maar niettemin een leerzame ervaring.

Het is jammer dat de validatie met leerlingen niet in gelukt binnen het tijdsbestek van dit onderzoek. Dit heeft alles te maken met het feit dat ik helemaal opnieuw ben begonnen met Educatief

Ontwerpen en mijn stage inmiddels is afgelopen. Ik ben ervan overtuigd dat leerlingen enthousiast op dit lesmateriaal zullen reageren, zowel door de maatschappelijke relevantie als door het gebruik van applets en het model.

Figure

Updating...

References

Related subjects :