Heen-en-Weer-Denken: Voorspellen op basis van metingen

Samenvatting werkvorm¶

De leerlingen voeren zelf een meting uit en op basis van dat resultaat doen ze een voorspelling voor een soortgelijke meting, waarna ze die voorspelling zelf controleren.

HWD-activiteiten¶

Er is aandacht voor het bepalen van een grootheid (die al dan niet direct gemeten kan worden). Daarna volgt een formuleren van een voorspelling en vervolgens het vergelijken van die voorspelling met een gemeten waarde.

Leerdoelen¶

Leerdoelen zijn bij een begripspracticum afhankelijk van de inhoud van de les. Bij een onderzoekspracticum kunnen de leerdoelen gericht zijn op: • Het kunnen gebruiken van resultaten om een voorspelling te doen; • Het belang van het doen van een voorspelling kunnen toelichten in het kader van onderzoek of een ontwerptoepassing.

Beschrijving en voorbeeld¶

De leerlingen krijgen twee opeenvolgende opdrachten:

1. Bepaal een grootheid aan de hand van een experiment;

2. Gebruik die grootheid om een voorspelling van een resultaat te doen in een specifieke situatie. De opdracht voor onderdeel 1 kan open of meer gesloten zijn, afhankelijk van randvoorwaarden zoals niveau, tijd en voorkennis.|Leerlingen gaan de verhouding waarin zoutzuur en natronloog reageren tot een neutrale oplossing, bepalen. Dat wordt zichtbaar gemaakt met een indicator. Ze krijgen allereerst 5,0 ml natronloog en meten met behulp van een injectiespuit hoeveel zoutzuur ze moeten toevoegen om alle natronloog weg te laten reageren. Daarna voorspellen ze hoeveel zoutzuur ze zouden moeten toevoegen aan 14 ml natronloog om die volledig te neutraliseren. Tot slot controleren ze hun voorspelling met een meting.

Het natronloog heeft een molariteit van 0,25 mol/l, het zoutzuur heeft een molariteit van 0,10 mol/l.

De leerlingen krijgen als opdracht om:

1. Te bepalen hoeveel zoutzuur ze moeten toevoegen aan 5,0 ml natronloog (0,25 mol/l) om het natronloog te neutraliseren.

2. Te voorspellen hoeveel zoutzuur ze moeten toevoegen aan 14 ml natronloog (0,10 mol/l) om dat te neutraliseren en die voorspelling te controleren.

Leerlingen krijgen de juiste hoeveelheden natronloog inclusief indicator en werken voor het afmeten met injectiespuiten.

Bijbehorende vaktaal: zuur, base, indicator, (reactie)verhouding, verhoudingstabel

Leerdoelen De leerlingen kunnen: • Een meting van een verhouding waarin stof A en stof B met elkaar reageren, gebruiken om een voorspelling te doen voor de benodigde hoeveelheid oplossing A bij gegeven hoeveelheid stof B.

Vereiste voorkennis en plek in lessencyclus De theorie die de leerlingen moeten gebruiken, moet vooraf besproken en geoefend zijn. Het mentale model moet redelijk goed zijn gevormd. Het practicum draagt bij aan het vervolmaken van dat model. De leerlingen kunnen eenvoudige berekeningen met massaverhoudingen uitvoeren. Ze weten wat een oplossing is, met name gericht op het recht evenredige verband tussen massa en volume. Ze hoeven daar niet mee te kunnen rekenen. Start van de les De docent start de les door een probleem van de chemische industrie te bespreken: hoeveel reactanten moeten ze toevoegen bij een bepaald proces? Te veel toevoegen is zonde en duur, en bij te weinig toevoegen verloopt de reactie niet volledig. Metingen kun je alleen doen aan veel kleinere hoeveelheden. Je zult dus op basis van metingen aan kleinere hoeveelheden een voorspelling moeten doen voor een veel grotere hoeveelheid.

Jullie gaan een meting doen hoeveel zoutzuur je moet toevoegen aan natronloog en dan voorspellen hoeveel zoutzuur je nodig hebt voor een beetje grotere hoeveelheid. Die voorspelling ga je controleren. Wie doet de beste voorspelling?

De docent haalt de voorkennis zuur-base-reacties en indicatoren op, door het hele experiment voor te doen. Daarbij ligt de nadruk op de hands-on-aspecten, zoals voorzichtig toevoegen, subtiele kleur, etc.

Uitvoering Tijdens de uitvoering let de docent op de gerealiseerde kleurverandering: gaan de leerlingen niet veel te ver. Er is een tweede test-oplossing per duo aanwezig, dus er is ruimte voor foutjes.

Voor snelle leerlingen is er een opdracht beschikbaar om echt uit te rekenen wat de massaverhouding is in plaats van de volumeverhouding.

Klassikale verwerking De docent inventariseert de voorspellingen en de metingen en bediscussieert samen met de leerlingen verschillen. Ze vraagt: • Wat is de rol van de nauwkeurigheid van je oorspronkelijke meting bij het doen van de voorspelling? • Wat was er makkelijk aan het doen van de voorspelling? • Wat was er lastig bij het doen van de voorspelling?

Als er tijd is, dan vraagt de docent wat de verschillen betekenen voor de chemische industrie?

Opmerkingen Andere mogelijkheden voor deze werkvorm zijn: • Meting van een weerstand en daarmee maken van een schakeling. • Meten van de sterkte van een lens en daarmee creëren van een bepaald type beeld. • Meten van de veerconstante en daarmee een unster ijken en controleren. • Bepalen van oplosbaarheid van zouten en daarmee het resultaat van het bij elkaar voegen van twee oplossingen voorspellen.

Je kunt de werkvorm uitbreiden en combineren met de HWD-activiteit onverwachte data voorspellen door meerdere keren te laten voorspellen en te zorgen dat één van die voorspellingen niet uitkomt. Wat is daar aan de hand?