Werkgroep op de JCU Docentenconferentie 2010 over de nlt-module Kwantumstructuur van de materie, door Vincent van Dijk, Frans Teeuw, Florine Meijer (JCU) en Lennaert Huiszoon (Barlaeus).

1. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Kwantumstructuur van de materie Module voor VWO 6 over kwantumfysica en -chemie

2. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Programma Even voorstellen De module Een werkblad bekijken Ervaringen en mogelijkheden voor gebruik Beschikbaarheid en ondersteuning

3. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Even voorstellen Florine Meijer Modulecoördinator Lennaert Huiszoon Docent natuurkunde / NLT Barlaeus Gymnasium Vincent van Dijk Docent natuurkunde JCU en OZL Schrijver deel Elementaire deeltjes Frans Teeuw Docent scheikunde JCU en KWC Schrijver deel Kwantumchemie

4. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie De module: inhoud www.wordle.net

5. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie De module: structuur

6. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie De module: ingrediënten Werkbladen Bij elk deel 2 tot 4 (wordt meer?) Reader Opgaven Gastcollege Deel B1: Thomas Peitzmann (UU): zwakke en sterke wisselwerking Practicum Deel B1: Hands-on-CERN (werkblad) Deel B2: Fluoresceïne

8. Eigenschappen van atomen en moleculen verklaren uit golfkarakter elektronenConcrete onderwerpen: Licht, elektronen, golf-deeltjedualiteit Waarschijnlijkheid, p = h /  Deeltje in doosje: energieniveaus, kleuren, stevigheid Schrodingervergelijking voor waterstof-atoom

9. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie De module: inhoud (2) B1. Elementaire deeltjes: wat zijn de fundamentele bouwstenen van de materie? hoe neem je deeltjes waar en meet je hun eigenschappen? hoe leidt dit tot theorie over elementaire deeltjes? Concrete onderwerpen: Gereedschap: detectoren, versnellers Ontdekking van heel veel deeltjes: e, μ, ν, p, K, , … Behoefte aan ordening: leptonen, quarks in generaties krachten, reacties, symmetrie, Feynman-diagrammen Standaardmodel Leerlingen analyseren CERN-metingen: kans op reactie

10. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Demodule: voorbeeld werkblad http://hands-on-cern.physto.se/ Hands-on-CERN Analyseren Onderling vergelijken Vergelijken theorie “Het verwerken van de metingen van CERN heb ik als het meest interessante deel van de module ervaren, voornamelijk omdat ik daardoor een idee kreeg over wat het analyseren van metingen nu eigenlijk inhoudt.” (JCU-leerling)

11. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie De module: inhoud (3) B2. Kwantumchemie Orbitalen, kwantumgetallen n,l,m Elektronenconfiguraties: periodiek systeem, spectra Valentiebindingstheorie Pi-binding, sigma-binding, ruimtelijke vorm van moleculen Moleculaire orbitaaltheorie

12. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Demodule: voorbeeld opgave Orbitalen Vergelijk de orbitalen 4s en 3d op de volgende site:winter.group.shef.ac.uk/orbitron/en beschrijf wat je opvalt. Wat betekent dit voor de vorm van atomen met wel of geen elektronen in de 3d orbitalen?

13. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Een werkblad bekijken Uit deel B1: Werkblad Operatie Poltergeist Uit deel B2: Werkblad Atoombouw en Periodiek systeem

14. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Ervaringen Module is gegeven op: Op JCU Deel A en B1 en B2 sep-dec 09 Op vo-scholen Deel A en B2 in NLT (Baarnsch Lyceum) Deel A en B1 in NLT (Barlaeus) Als basis voor pws (Oosterlicht, zie werkgroep ronde 3)

15. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Ervaringen van docenten (JCU) Leerlingen enthousiast over onderwerp Leuk om te laten zien dat er meer is dan klassieke natuurkunde Nu nog teveel rekenwerk in de opgaven Te doen in begin V6 maar veel begrippen zijn nog niet behandeld bij monovakken

16. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Ervaringen leerlingen (JCU): B1 Ik vond de gehele module erg interessant. Het woord "kwantum-mechanica" had ik al vaak horen vallen, maar dan meestal als iets onbegrijpbaar moeilijks. Ik heb na de module toch het idee dat ik een stukje van deze moeilijke materie goed onder de knie heb. Het leukste vond ik de vele verschillende elementaire deeltjes, met allemaal eigen eigenschappen.

17. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Ervaringen leerlingen (JCU): B2 Wat heb je geleerd van de module? “Hoe het periodieke systeem precies in elkaar zit. Nu heb ik een stuk meer duidelijkheid over hoe dit systeem is bedacht, geniaal gewoon.

18. Ervaringen docenten (testschool) Mooie module! Weinig rekenwerk Uitdagende concepten Betere aansluiting deel A en deel B1?

19. Ervaringen leerlingen (testschool) Niks in de kwantum theorie is zeker Het gaat er diep op in, maar ook weer niet te diep zodat je het niet meer begrijpt God dobbelt wel Waar wordt op dit moment onderzoek naar gedaan en waarom

20. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Inpasbaarheid (1) VWO klas 6 Bij NLT in Domein B deel A + B1 of A + B2 Bij Nina deel A in (keuze-) Domein F en/of deel B1 in Domein E Als (basis voor) profielwerkstuk ervaringen met 6 leerlingen

21. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Inpasbaarheid (2) NLT concurrerende modules: domein B Meten en interpreteren Dynamische modellen domein D Kosmische straling (in ontwikkeling) Nina concurrerend lesmateriaal: Quantumwereld Deeltjes en hun interacties

22. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Mogelijkheden voor differentiatie In de NLT-module Keuze voor scheikunde (B2) of natuurkunde (B1) Opdrachten: nadruk op begrips- of rekenvragen Afsluiting Toets en/of Inleveren werkbladen en/of Presentatie van keuzeonderwerp NLT: vrije ruimte bijspijkeren voorkennis natuurkunde

23. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Mogelijkheden: extra Universiteitsmuseum Utrecht www.uu.nl/museum Master the Universe vanaf mei 2010 met lesbrief voor onderbouw, bovenbouw Masterclass UU www.uu.nl/beta> VWO > Masterclasses theoretische natuurkunde (nieuw) voorjaar / najaar 2010 inclusief museumbezoek Excursie CERN, Genève Nikhef, Amsterdam …

24. JCU-Docentenconferentie 2010 Kwantumstructuur van de materie Beschikbaarheid en ondersteuning Insturen voor certificering voorjaar 2010 JCU-partnerscholen: materiaal op www.surfgroepen.nl Docentenhandleiding in de maak Nascholing via Bètasteunpunt Utrecht Zie www.betasteunpunt-utrecht.nl Workshop op Bèta onder de Dom, 11 juni 2010 Vragen? f.j.meijer@uu.nl