Scheikunde

Betekenisvol scheikundeonderwijs

Waarom is Scheikunde belangrijk?

Helaas wordt scheikunde door leerlingen vaak als abstract of moeilijk ervaren. Hoe zorg je ervoor dat je leerlingen bewust maakt van de toepassingen van de scheikunde en dat je ze daar op een scheikundige manier naar laat kijken?

Wat is het schoolvak Scheikunde?

Scheikundige kennis is noodzakelijk voor onze standaard van leven, huidige welvaart en problemen waar de wereld nu voor staat. Denk hierbij bijvoorbeeld aan vraagstukken over geneesmiddelen, duurzame materialen, energie. Leerlingen zien dit niet zomaar uit zichzelf. Daarnaast zijn lesboeken vaak overladen. Er wordt meer aangeboden dan strikt noodzakelijk is voor het examenprogramma, waardoor het voor docenten lastig kan zijn om ruimte te maken voor het aanleren van chemische vakvaardigheden.

Het is wenselijk om leerlingen te leren vragen te stellen die scheikundigen zich ook stellen. Zo maak je voor leerlingen de bijdrage van scheikundige kennis in dit soort vraagstukken inzichtelijk. Een kernvaardigheid hierbij is het micro-macro redeneren.

In deze bijdrage laten we zien hoe de door het ICLON ontwikkelde perspectieven invulling kunnen geven aan betekenisvol scheikundeonderwijs enerzijds en het chemisch redeneren anderzijds.

Verdieping

Veel maatschappelijke vraagstukken zijn complex en interdisciplinair. Er zijn meerdere disciplines nodig om tot oplossingen te komen. Elke discipline heeft een eigen manier om het probleem te benaderen en stelt daarbij vakspecifieke vragen.

Het ICLON heeft op basis van onder andere curriculumonderzoek twintig vakperspectieven ontwikkeld om leerlingen te helpen om met zulke vraagstukken om te gaan. Deze perspectieven kunnen ook worden gebruikt om onderwijs vorm te geven door betekenisvolle vragen te stellen. Het scheikundig perspectief kan daarbij gebruikt worden om meer grip te krijgen op het scheikundige aspect van het probleem, en daarover scheikundig te kunnen redeneren.

In onderstaande afbeelding is het perspectievenweb afgebeeld van deze twintig perspectieven.

In het huidige examencurriculum worden conceptuele sferen (kerndomeinen), contextuele sferen (toepassingsgebieden) en denk- en werkwijzen (vakvaardigheden) onderscheiden. De denk- en werkwijzen vormen de verbinding tussen de conceptuele sferen en de contextuele sferen. Een van deze voor scheikunde specifieke denk- en werkwijzen is het redeneren in termen van structuureigenschappen, het zogenaamde micro macro denken. Daarbij ligt de focus op het heen en weer redeneren tussen stoffen en materialen enerzijds, en de deeltjes en interactie daartussen anderzijds. Immers, deeltjes en de interactie van deeltjes zijn bepalend voor eigenschappen van stoffen, zowel fysische als chemische eigenschappen. Dit sluit aan bij het scheikundig perspectief zoals dat is uitgewerkt in een set samenhangende vragen.

De basisvragen van het scheikundig perspectief zijn:

• Uit welke materialen of stoffen bestaat het?
• Welke eigenschappen heeft het?
• Hoe kunnen materialen of stoffen veranderen?
• Uit welke deeltjes bestaat het en hoe gedragen die zich?

Deze vragen kunnen vervolgens weer verder uitgewerkt worden. In de figuur hieronder is dit voor drie niveaus zichtbaar.

We illustreren dit aan de hand van een voorbeeld van een les over estervorming. Het scheikundig perspectief is van belang bij het kunnen aangeven welke ester ontstaat, het kunnen tekenen daarvan, eventueel met de juiste scheikundige naam:

• Uit welke materialen of stoffen bestaat het? Alcoholen en alkaanzuren, al dan niet met andere karakteristiek groepen.
• Welke eigenschappen heeft het? De reactiviteit van de uitgangsstoffen en vorming van de ester wordt bepaald door de kenmerkende karakteristieke groep van de alcohol en het zuur.
• Hoe kunnen materialen of stoffen veranderen? Bij de chemische reactie die optreedt worden bindingen verbroken en een nieuwe (esterbinding) gevormd. Dit kan met een reactievergelijking in structuurformules zichtbaar worden gemaakt.
• Uit welke deeltjes bestaat het en hoe gedragen die zich? De verbindingen bestaan uit niet-metaalatomen die met covalente bindingen zijn verbonden. Bij de reactie worden deze bindingen tussen bepaalde atomen verbroken en opnieuw gevormd

Praktische tips voor lessen Scheikunde

Voor betekenisvol scheikunde onderwijs:

• Start met een opdracht (hele taak) door bestaande grotere opdrachten uit het boek naar voren te halen of door zelf ontwerpen ervan.
• Gebruik de perspectieven om een betekenisvolle taak te bedenken of kies opdrachten waarbij je een 'probleem' centraal stelt dat aansluit op een alledaags onderwerp.
• Stel leerlingen gerust dat ze nu niet het probleem al moeten kunnen oplossen maar dat ze kennis gaan leren waarmee ze dat wel gaan kunnen.
• Laat leerlingen brainstormen over het probleem en activeer relevante voorkennis door gebruik te maken van de vragen van het scheikundig perspectief.
• Bied (een deel van) het scheikundig perspectief aan als denkgereedschap en kapstok.
• Gebruik de vragen van het perspectief om de kern van de leerstof te bepalen, vooral als je werkt met een rijke methode.
• Gebruik de vragen als je een actueel onderwerp wil verbinden aan de scheikundige vakinhoud.