Literatuur

• Boersma, K., Van Graft, M. & Knippels, M.C. (2009). Concepten van kinderen over natuurwetenschappelijke thema’s. Enschede: SLO.
• De Vos, W. & Verdonk, A. (1996). The particulate nature of matter in science education and in science. Journal of Research in Science Teaching 33(6), 657-664.
• Driver, R., Squires, A., Rushworth, P. & Wood-Robinson, V. (1994). Making Sense of Secondary Science –Research into Children’s Ideas. London: Routledge.
• Griffiths, A. & Preston, K. (1992). Grade 12 students misconceptions relating to fundamental characteristics of atoms and molecules. Journal of Research in Science Teaching 29(6), 611-628.
• Hoekzema, D., Schooten, G. & Van den Berg, E. (2003). Behoudswetten, symmetrieën en elementaire deeltjes. NVOX 29(5), 230-233.
• Kind, V. (2004). Beyond Appearances, Students’ Misconceptions about Basic Chemical Ideas. Durham: Durham University.
• Nussbaum, J. (1985). The particulate nature of matter in the gaseous phase. In R. Driver, E. Guesne & A. Tiberghien (Eds.), Childrens’ Ideas in Science (pp. 124-144). Milton Keynes: Open University Press.
• Treagust, D., Chittleborough, G. & Mamiala, T. (2003). The role of submicroscopic and symbolic representations in chemical explanations. International Journal of Science Education 25(11), 1353-1368.

Achtergrond

Deeltjesmodel – Een schets van de mogelijke leerstofopbouw bij het ontwikkelen van een deeltjesmodel staat in het volgende stuk:

• Deeltjesmodel en molecuultheorie | Auteur: Hans Poorthuis.

De artikelen hieronder gaan in op verschillende aspecten van deeltjesmodellen, waaronder leerlingdenkbeelden over materie.

• Bruijnesteijn, H. (2014). Deeltjes, de Oude Grieken. NVOX 39(5), 234-235.
• Bruijnesteijn, H. (2014). Deeltjes (2): alles bestaat uit bolletjes. NVOX 39(6), 286-287.
• Bruijnesteijn, H. (2014). Deeltjes (3): bolletjes bewegen, trekken elkaar aan, stoten elkaar af. NVOX 39(7), 334-335.
• Bruijnesteijn, H. (2014). Deeltjes (4): als bolletjes steeds langzamer bewegen… NVOX 39(8), 394-395.
• Bruijnesteijn, H. (2014). Deeltjes (5): de bolletjes bewegen niet meer bij … ^oC? NVOX 39(10), 530-531.
• Driver, R., Squires, A., Rushworth, P. & Wood-Robinson, V. (1994). Materials. In R. Driver, A. Squires, P. Rushworth & V. Wood-Robinson, Making Sense of Secondary Science – Research into Children’s Ideas (pp. 73-78). London: Routledge.
• Einstein, A. (1905). Über die von der Molekulartheorie der Warme geforderte Bewegung. Annalen der Physik 17, 549-560.
• Johansson, K.E. & Watkins, P.M. (2013). Exploring the standard model of physics. Physics Education 48(1), 105-114.

De drie artikelen hieronder gaan in op het in het begin van de jaren 90 van de vorige eeuw nieuwe onderwerp fysica van de elementaire deeltjes in het toenmalige examenprogramma, met in het derde artikel speciale aandacht voor wat Feynmandiagrammen eigenlijk voorstellen, hoe je ermee om moet gaan en wat je ermee kan doen.

• Verhagen, P.A.J., Lijnse, P.L. & Bormans, H.F.H. (1992). Speurtocht in de klas. NVON-Maandblad 17(6), 270-273.
• Bormans, H.F.H., Lijnse, P.L. & Verhagen, P.A.J. (1992). Leerlingen over elementaire deeltjes. NVON-Maandblad 17(8), 365-367.
• Bormans, H.F.H., Lijnse, P.L. & Verhagen, P.A.J. (1993). Feynmandiagrammen en wisselwerkingsdeeltjes. NVON-Maandblad 18(8), 356-359.

Quantumveldentheorie – Er zijn vakdidactici die van mening zijn dat leerlingen de elementaire deeltjes vanuit de quantumveldentheorie moeten leren: “Velden zijn de basisingrediënten van de natuur en deeltjes zijn afgeleiden daarvan.” (Hobson, 2011a). Wij gaan in deze paragraaf van het handboek echter uit van de behoudswetten en het symmetrieprincipe. Het veldbegrip zoals Hobson schetst is bij ons in het voortgezet onderwijs minder bekend.

• Hobson, A. (2011). Teaching elementary particles: Part 1. The Physics Teacher 49(1), 12-17.
• Hobson, A. (2011). Teaching elementary particles: Part 2. The Physics Teacher 49(3), 136-138.

Probleemstellende benadering – Zie paragraaf 3.6.2 van het handboek voor een probleemstellende benadering van het onderwerp deeltjesfysica.

Lesmaterialen

NiNa – In het project Nieuwe Natuurkunde (NiNa) zijn drie modules rond deeltjesfysica ontwikkeld: Materialen (havo), Eigenschappen van stoffen en materialen (vwo) en Deeltjes en hun interacties (vwo). De modules zijn te vinden op de website van Ecent via de link hierboven. Het artikel hieronder geeft een korte beschrijving van de als eerste genoemde module.

• Van Bemmel, H. (2008). Micro-macro, concept-context, kwantitatief-kwalitatief – De NiNa-module Materialen voor 4-havo. NVOX 33(10), 434-436.

NLT – De NLT-module Kwantumstructuur van de materie (vwo) geeft veel informatie over het quantummodel van atomen, maar ook over elementaire deeltjes. De module is te vinden op de website van de Vereniging NLT.

PMN – Het project Moderne Natuurkunde (PMN) heeft van 2002 tot 2009 een eigen examen gehad voor vwo en was bedoeld om na te gaan in hoeverre onderwerpen als quantumfysica, elementaire deeltjes en astrofysica geschikt zouden zijn om de natuurkunde van na 1900 ook een plaats te geven in het voortgezet onderwijs.
De twee artikelen hieronder beschrijven een serie van vijf lessen over elementaire deeltjes met voorbeelden van PMN-werkbladen. In die vijf lessen wordt een experimentele inleiding gegeven, gevolgd door het standaardmodel met de cruciale behoudswetten en reactiediagrammen.

• Van den Berg, E. & Hoekzema, D. (2006). Vijf lessen over deeltjesfysica (1). NVOX 31(2), 55-57.
• Van den Berg, E. & Hoekzema, D. (2006). Vijf lessen over deeltjesfysica (2). NVOX 31(3), 111-114.

PLON – In het Project Leerpakketontwikkeling Natuurkunde (PLON) zijn de thema’s Materie (havo) en De natuurkunde van rond 1900 (vwo) ontwikkeld. Het materiaal is te vinden op de website van Ecent via de link hierboven.

Druk – In de lessenserie Druk wordt het macroscopische begrip gasdruk ontwikkeld aan de hand van water. Een korte beschrijving van deze lessenserie staat in het volgende artikel.

• Genseberger, R. & Van der Valk, T. (2000). ‘Druk’: een lessenserie met veel inhoudelijke inbreng van leerlingen – Past zoiets wel in de Tweede Fase? NVOX 25(5), 228-230.

Hulpmiddelen

Begripsvragen – het document hieronder bevat voor de leerstofdomeinen havo D1 en vwo E1 (Eigenschappen van stoffen en materialen) van de examenprogramma’s een verzameling begripsvragen in de vorm van meerkeuzevragen, tekenvragen, open vragen en ordeningsvragen. Deze begripsvragen zijn in te zetten voor de diagnose van begripsproblemen en voor begripsontwikkeling, onder andere door middel van formatieve toetsing en feedback (zie paragraaf 3.5.1 in het handboek).

• Begripsvragen: materie | Samenstelling: Koos Kortland

Algemeen – De startpagina over elementaire deeltjes van The Physics Teacher geeft links naar teksten, webfilms, simulaties en andere hulpmiddelen.

Spel – Het artikel hieronder geeft suggesties om met lego of met een aangepast bord van het spel ‘Wie is het?’ met de deeltjesmodellen aan de slag te gaan.

• Harvey, C. (2013). Engaging classroom particle physics. Physics Education 48, 277-279.

HiSPARC – Het project HiSPARC onderzoekt in een samenwerking tussen universiteiten en scholen voor voortgezet onderwijs kosmische straling en biedt docenten en leerlingen met de hulpmiddelen InfoPakket en RouteNet ondersteuning bij het doen van onderzoek rond quantummechanica, relativiteitstheorie en deeltjesfysica. Het artikel hieronder geeft een overzicht van de inhoud van de twee genoemde hulpmiddelen.

• Van Eijk, B., Fokkema, D., Schultheiss, N. & Van Veen, N. (2016). Deeltjesfysica met HiSPARC – Meten aan nieuwe natuurkunde. NVOX 41(4), 204-206.

Simulaties – Op de websites Natuurkunde-Apps en Phet-Colorado > Physics zijn simulaties te vinden van onder andere de gaswetten, fasen en faseovergangen (inclusief deeltjesmodel) en Rutherford-verstrooiing (met werkbladen en didactische tips).