School test draadloze sensoren: “Ideaal voor STEM-projecten”
Leerkracht wetenschappen Evelyn Blocken test hoe zonnebrandcrème uv-licht blokkeert.
Evelyn en haar collega’s Natalie Dirckx en Ann-Kathrin Coenen hebben veel ervaring met TI-Nspire™ CX technologie. Tot nu toe gebruikten ze daarbij Vernier™ sensoren die je met een kabel aansluit op de grafische rekenmachines. Al in de eerste vijf minuten van de test met de draadloze versie merkt Evelyn een groot voordeel op. “Je hoeft geen rekening te houden met kabels bij de opstelling! Bij een van onze vier experimenten testen we met de kleur- en lichtsensor hoe zonnebrandcrème uv-licht blokkeert. De uv-lamp moet dichtbij de tafel staan omdat uv-licht schadelijk is voor de ogen, en daarbij ligt de kabel eigenlijk altijd in de weg. Nu is dat zomaar opgelost!”
Sensoren combineren
Biologie-collega Natalie durft met de draadloze sensoren meer experimenten aan omdat er minder risico is op omstoten. “Want hoe minder kabels op de bank, hoe beter het gaat.” Daarnaast ziet zij ook een voordeel in het combineren van sensoren. “Je sluit makkelijk een paar draadloze sensoren tegelijk aan. Zo kun je bijvoorbeeld een natuurkundeproject doen waarbij je temperatuur en druk tegelijk meet. Als je een afgesloten container verwarmt, meet je in één sessie hoe de druk en de temperatuur verandert.” De sensoren zijn zeer nauwkeurig en je krijgt meteen gegevens in de juiste eenheden om te bestuderen. Die gegevens komen terecht in de Vernier DataQuest™ app en zijn gelijk op allerlei apparaten te gebruiken, van de grafische rekenmachine tot de laptop.
“Op deze manier digitaal meten en analyseren gebeurt ook in de industrie,” voegt Evelyn toe, die zelf in de chemische industrie werkte. “Daar is digitalisering essentieel. Het is voor leerlingen daarom een groot voordeel als ze op school leren werken met gedigitaliseerde gegevensverzameling. Met Vernier™ sensoren kunnen leerlingen de meting opstarten en dan verder werken aan hun verslag. Ze hoeven niet steeds meetresultaten af te lezen. Zo kun je metingen doen in een kas of serre, en tegelijk temperatuurmetingen binnen en buiten doen om warmte en warmteverlies te meten.”
Wisselwerking tussen schoolvakken
Dergelijke experimenten en projecten zijn in Vlaanderen zeer welkom omdat STEM en programmeren een vast onderdeel zijn van het nieuwe curriculum. “Veel scholen werken met laptops,” vertelt Natalie, “en daarnaast is er ruimte voor andere educatieve technologie zoals de grafische rekenmachines van Texas Instruments. De toegevoegde waarde van het koppelen van draadloze Vernier™ sensoren met de TI-Nspire™ CX technologie is dat je daar mooi interdisciplinair mee kunt werken. Zo deed ik in het derde jaar met mijn leerlingen een labo over de veerconstante. Met die data, die leerlingen met hun TI-Nspire™ CX handheld hadden verzameld, ging de leerkracht wiskunde aan de slag om deze rechte te bestuderen en de richtingscoëfficiënt te bepalen. Die wisselwerking tussen wetenschapslessen en wiskunde is heel leuk en leerzaam.”
“Een pluspunt van de opstelling met Texas Instruments technologie is ook dat leerlingen weinig apparatuur nodig hebben,” vult Evelyn aan. “Normaal ligt het labo vol en moet je ruimte maken voor een laptop. Met alleen hun grafische rekenmachine en een sensor hebben leerlingen alle ruimte om het experiment te doen. Ook als we voor biologie buiten zoetwateronderzoek doen met een pH-sensor en een temperatuursensor is het handiger om de veel kleinere handheld mee te nemen in plaats van een laptop.”
Proefondervindelijk leren belangrijk
De leerkrachten van het Agnetencollege vinden het belangrijk om steeds nieuwe experimenten te ontwikkelen. “Hands-on werken is een goede ervaring voor mijn leerlingen,” merkt Evelyn. “Er loopt altijd iets fout en dan moeten ze creatief denken.” En dat proefondervindelijk leren levert veel op vindt Natalie: ”Als leerlingen meteen een grafiek zien verschijnen terwijl ze de meting uitvoeren, begrijpen ze beter wat ze doen. Dat verhoogt de kwaliteit van het onderwijs.” Evelyn zag zo’n aha-moment bij de experimenten rondom hydrostatische druk. “Hoe dieper je komt, hoe meer de druk toeneemt. Maar leerlingen zijn dan compleet verbaasd dat de druk op 1 meter diepte altijd hetzelfde is waar je ook meet, of het in een bak is of in de zee.”
Leerlingen zijn vindingrijk
Hebben Natalie en Evelyn tips voor leerkrachten die starten met technologie? “Je moet gewoon durven en ermee beginnen!,” zegt Natalie. “Ga het proberen, maak fouten en zoek oplossingen samen met leerlingen. Ik heb wel eens in een klas gezegd ‘hier is het materiaal, ik weet niet of het lukt om ermee te werken’. Als leerlingen dan samen iets voor elkaar krijgen zijn dat mooie leermomenten.” Evelyn knikt. “Het geeft mij vertrouwen als ik de experimenten eerst probeer en kijk wat er mis kan gaan. Maar leerlingen verrassen me regelmatig. Ze zijn heel vindingrijk en ik vind het mooi als zij eigen oplossingen vinden.”
Passie voor digitaal meten
Het liefst zouden de leerkrachten deze testset van draadloze Vernier™ sensoren houden. “Met andere apparatuur moet je soms eerst programmeren zodat het lang duurt voor je kunt starten,” licht Evelyn toe. “Werken met Vernier™ sensoren is voor leerlingen gelijk duidelijk en de sensoren zijn nauwkeurig, stabiel, en hebben een groot meetbereik.” Bij het Agnetencollege gaan ze door met een beperkt aantal sensoren waar leerlingen via een doorschuifsysteem om de beurt mee kunnen werken. “Wij hebben passie voor digitaal meten en het uitdenken van STEM-projecten. De door ons bedachte lesactiviteiten plaatsen we in het content portal van Texas Instruments. Zo kunnen andere leerkrachten dus ook snel met de Vernier™ sensoren aan de slag!”
Vier experimenten met Vernier™ sensoren Klik om de lesactiviteit te downloaden
- Zonnebrandcrème testen. Hierbij testen leerlingen hoeveel uv-licht zonnebrandcrème tegenhoudt. De lesactiviteiten van dit STEM-project (natuurkunde, scheikunde en biologie) zijn er in een korte variant en zijn zo uitgebreid toe te passen als je wilt.
- Wet van Hooke. Bij dit natuurkunde-experiment dat vast in het curriculum staat meten we met de krachtsensor. Bij verschillende gewichten meten leerlingen de uitrekking en kracht van een veer. Je kunt met een druk op de knop meetresultaten op specifieke momenten opvragen. Die verschijnen dan in de Vernier™ DataQuest app die de TI-Nspire™ CX technologie gebruikt.
- Hydrostatische druk. Bij dit natuurkunde-experiment met een gasdruksensor wordt een buisje met trechter ondergedompeld in een vloeistof om op verschillende hoogtes de druk te meten.
- Vriespuntverlaging. Met de temperatuursensor testen leerlingen het effect van het toevoegen van zout op de temperatuur van water/ijs. We bepalen wat het kookpunt of het smeltpunt is van een vloeistof. Verschillende versies van deze experimenten zijn toe te passen bij scheikunde en natuurkunde.
Meer weten?