Misconcepten, een nieuwe didactiek? Woudschoten 16-17 december 2006 Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 Programma Bronnen Wat theorie Voorbeeld De praktijk – aan de slag Reacties Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 Bronnen ‘Making sense of secondary science’ Rosalind Driver Ann Squires Peter Rushworth Valerie Wood –Robinson ISBN 0-415-09767-3 Conceptual Physics 10th ed Paul G. Hewitt ISBN 0-321-31532-4 Practicing physics Paul G. Hewitt ISBN 0-8053-9198-3 Media Workbook Abigail Reid Mechtenberg ISBN 0-8053-9376-5 Conceptual physics 9th edition Paul Robinson ISBN 0-321-05205-6 De syllabus conceptcartoons met teksten van John De Poorter (Arteveldehogeschool), Christel Balck (KaHo St.Lieven) en Marc Debusschere (Diocesane Pedagogische Begeleidingsdienst Bisdom Gent) met financiële steun van Wetenschapsbeleid. Het opzet is het stimuleren van het gebruik van deze didactische techniek. Deze tekst wordt gratis verspreid en beoogt geen enkel commercieel doel. Naar een oorspronkelijk idee van Brenda Keogh en Stuart Naylor. Werkten mee Rita Van Peteghem en de uitgeverij Wolters Plantijn. Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 Werkhypothese 3 + voorspelling Werkhypothese 2 + voorspelling Werkhypothese 1+ voorspelling 1. Probleemstelling 3. Experimentele toetsing 4. Terugkoppeling/ reflectie/ nabespreking: Selectie van de werkhypothese die bevestigd wordt door het experiment. Motivering van de keuze. Verwoording van wat onduidelijk is, van wat niet begrijpbaar is. 5. Wetenschappelijke visie: verklaring, verduidelijking, vastzetting Planning Realiseer 2. Verklaring geven vanuit eigen ervaringen + werkhypotheses formuleren Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 De sneeuwman Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 Je moeder heeft het talloze malen herhaald ‘Doe je jas aan, dan krijg je het warm.’ Ons dagelijks taalgebruik suggereert dat: sommige stoffen/ materialen de eigenschap hebben om dingen warm te maken. Wanneer je de sneeuwman een jas aandoet , maak je hem warm en zal hij dus sneller smelten. Binnen dit leerlingenbeeld zijn ‘warmte’ en ‘koude’ soorten stoffen die tussen voorwerpen uitgewisseld kunnen worden en in voorwerpen opgeslagen zitten. Deze visie strookt met de visie binnen de vroege warmtetheorie. Resten van deze theorie zijn in ons taalgebruik verweven. Wanneer je stoffen koel wil houden stop je ze bijvoorbeeld in een koelbox. Je koelbox is dan als het ware de jas die je rond deze stoffen legt. Wanneer je een blok ijscrème koopt wikkelt men die in een laag papier om te voorkomen dat het ijs smelt. Uiteindelijk smelt de sneeuwman toch. Het maakt geen verschil uit of je hem een jas aandoet of niet. We bekijken de sneeuwman eventjes. De waarneming is een momentopname en tijd nemen we niet spontaan waar. Andere mogelijkheden………. Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 Werkhypothese Wat is de vraag? Heeft het al dan niet een jas aandoen invloed op de tijd nodig om de sneeuwman te laten smelten? Beschrijving en schets van het experiment Wat is een experiment dat een antwoord kan geven op die vraag? We moeten identieke sneeuwmannetjes een jas aantrekken. Om te weten hoe snel de sneeuwman smelt, moeten we met een chronometer de tijd registreren. Om te weten hoeveel de sneeuwman gesmolten is kunnen we het volume smeltwater opvangen in een maatbeker of de massa van de droge sneeuwmannetjes voor en na bepalen. Om de temperatuur van de omgeving en de sneeuwman te weten hebben we een thermometer nodig. Materiaallijst Welk materiaal is daarvoor nodig? 2.identieke sneeuwmannetjes: ijsblokken gemaakt door een bepaald volume water in plastic drinkbekertjes in te vriezen chronometer thermometer maatbeker fleece stof balans Te volgen werkwijze Hoe gaan we precies te werk? we bepalen de temperatuur van de kamer en de temperatuur in de diepvriezer (= de temperatuur van de sneeuwmannetjes) we nemen de sneeuwmannetjes uit de diepvriezer en wikkelen 1 mannetje in een laag fleecestof we bepalen de massa van de sneeuwmannetjes we plaatsen de sneeuwmannetjes op een schaaltje en starten de tijd na x minuten vergelijken we de volumes smeltwater of de eindmassa van de droge sneeuwmannetjes Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 Wanneer twee voorwerpen op een verschillende temperatuur in contact met elkaar zijn, blijkt het koudste voorwerp (de sneeuwman) steeds op te warmen, het warmste voorwerp (de omgevende lucht) af te koelen tot beide eenzelfde eindtemperatuur bereikt hebben. De microscopische verklaring hiervoor is: 1. Alle voorwerpen zijn gemaakt uit deeltjes. 2. In vaste stoffen zitten deze deeltjes dicht bij elkaar en trillen ze netjes geschikt in een rooster; bij vloeistoffen zitten de deeltjes dicht bij elkaar en bewegen ze vrij, bij een gas zitten de deeltjes ver van elkaar en bewegen ze vrij. ……… 3. Wanneer de temperatuur van een voorwerp hoog is betekent dat dat de deeltjes gemiddeld snel bewegen. Is de temperatuur van een voorwerp laag dan bewegen de deeltjes gemiddeld traag. Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 4. Brengen we voorwerpen op een verschillende temperatuur met elkaar in contact, dan zal aan het contactoppervlak, door botsingen, energie uitgewisseld worden (zoals jij zelf begint mee te wippen wanneer je op een trampoline stilligt en je zus begint te springen). De traagste deeltjes gaan heviger bewegen, de hevig bewegende deeltjes vertragen. Macroscopisch zal het koudste voorwerp in temperatuur stijgen en het warmste voorwerp afkoelen tot ze eenzelfde eindtemperatuur krijgen. 5. Een jas is gemaakt uit een soort stof die bedoeld is om ons lichaam (op 37°C) te isoleren van de koude buitenlucht (0°C). Stof zoals wol heeft een ijle structuur, tussen de wollen draden zit er veel lucht. Lucht is een gas. De deeltjes zitten ver van elkaar. De energieoverdracht door botsingen tussen de sneeuwman en de omgevende lucht verloopt dus niet vlot. De jas vormt als het ware een buffer tussen de sneeuw en de omgevingslucht en vertraagt het smelten. Op die manier behoudt de sneeuwman inderdaad langer het temperatuursverschil met de omgeving. Energieoverdracht door warmte kunnen we zichtbaar maken door gebruik te maken van een IR camera. Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 Voorbeelden de zware ballon de ijsemmer de lichte fles de sneeuwman de ballon met rimpels het aangedampt glas de theepot Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 1 De “zware” ballon Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 2 De ijsemmer Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 3 De “lichte” fles Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 4 De sneeuwman Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 5 De ballon met rimpels Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 6 Het “aangedampt” glas Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 7 De theepot Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 Andere voorbeelden Bungee sprong Actie en reactie met skateboard Ballon onder stolp en vacuümpomp Gewichtloosheid Hoeveel info op een cd? ….. Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006 Reacties Van leraren: Startvisies leren kennen Motiveren Wetenschappelijke methode Differentiëren VOETEN Het thuisfront is actief PHYS4ALL Van leerlingen / studenten: Bewust van eigen visie Bewust van andere visies, ook de wetenschappelijke Verantwoordelijk , uitgedaagd Experimenteer vaardig Inzichtelijk sterker Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006

Bedankt om mee te werken en fysica “cool” te maken. Uitgewerkte syllabus op http://users.skynet.be/sofysica onder archief Conceptfysica M. Debusschere 16-17 dec 2006