Algemene beschrijving
Omschrijving
Het onderwerp Medische beeldvorming (straling) is voor leerlingen lastig voor te stellen. Radioactieve bronnen zijn op scholen niet beschikbaar en als ze dat wel zijn, dan zien de leerlingen nog niets gebeuren. Dit maakt het voor leerlingen lastig om zich voor te stellen wat er nu precies gebeurt. Hierdoor is het voor leerlingen ook lastig om berekeningen uit te voeren omdat ze geen grip hebben op het proces van verval, dracht en stralingsbelasting. De simulaties die geschreven zijn voor deze module proberen dit onderwerp meer concreet te maken door visualisaties.
Dit lesmateriaal omvat 3 computerpractica en een docentenhandleiding in aparte bestanden. Alle drie de practica kunnen gebruikt worden op Havo en Vwo niveau. Het eerste practicum gaat over het verval van deeltjes (P1), het tweede over doordringend vermogen en dracht (P2) en het laatste practicum gaat over stralingsbelasting (P3). Voor de computersimulaties wordt gebruik gemaakt van het (gratis) programma NetLogo. Dit programma is te downloaden[1] voor Windows en Mac OS systemen, en daarnaast is er een online versie[2] beschikbaar die draait op Chromebook. In het lesmateriaal is uitvoerig beschreven hoe de simulaties gebruikt moeten worden en de onderzoeksvragen die gesteld en beantwoord kunnen worden met behulp van de simulaties.
Dit lesmateriaal bevat geen werkbladen en opgaven. Er wordt vanuit gegaan dat er voldoende oefenmateriaal is in de methode die de school gebruikt.
Domeinen
De computersimulaties geven een kwalitatieve introductie voor de leerdoelen in domein B2 Medische beeldvorming (straling). Daarnaast wordt er in de simulaties uitgebreid geoefend met het interpreteren van grafieken en heen-en-weer denken tussen grafieken, begrippen, en verschijnselen bij radioactiviteit.
Havo en vwo : B2
Voorkennis
De computersimulaties kunnen als introductie worden gebruikt voor resp. het verval van deeltjes (P1), doordringend vermogen en dracht (P2) en als laatste voor stralingsbelasting (P3). De simulaties P2 en P3 bouwen voort op kennis uit voorgaande simulaties. P3 kan niet gedaan worden zonder eerst P1 en P2 te doen. De simulaties zijn zo geschreven dat ze gebruikt kunnen worden ter introductie van een onderdeel van het onderwerp straling, vrijwel zonder voorkennis van radioactiviteit. Dit is in Havo 4 getest en ging verrassend goed. Daarna kan de docent de bijbehorende formules uitleggen en kunnen de leerlingen opdrachten maken uit het lesboek dat wordt gebruikt. De simulaties zijn bedoeld als illustratie van het onderwerp en geven alleen kwalitatieve verbanden.
Het verdient aanbeveling om de computerpracticalessen af te sluiten met het schrijven van een logboek of het maken van een samenvatting van het geleerde. Dit geldt voor alle modeldidactieklessen.
Inhoud van lesmateriaal
Practica
P1: Straling: verval
In dit practicum krijgen de leerlingen een introductie in alle verschijnselen die een rol spelen bij het verval van deeltjes. Het vervallen van deeltjes is gevisualiseerd door de kleurverandering van de deeltjes. Er worden diagrammen getoond voor het aantal deeltjes tegen de tijd, de activiteit tegen de tijd en activiteit tegen het aantal deeltjes. Er kan ook geëxperimenteerd worden met de soort straling. In de practicuminstructies zijn onderzoeksvragen opgenomen die beantwoord kunnen worden met deze simulatie. Verschillende groepjes leerlingen krijgen verschillende vragen toebedeeld. In de klassikale kringdiscussie aan het eind van de les komen alle vragen samen.
P2: Straling: Doordringend Vermogen
In dit practicum maken de leerlingen kennis met de begrippen dracht en doordringend vermogen. De leerlingen kunnen experimenteren met het soort deeltje, de energie van het deeltje en het materiaal waar het deeltje doorheen gaat. Ook hier zijn in het practicummateriaal onderzoeksvragen opgenomen voor de leerlingen.
P3: Straling: Stralingsbelasting
Het laatste practicum visualiseert de stralingsbelasting die weefsel ontvangt als er straling op valt. Leerlingen kunnen daar experimenteren met de soort straling en de energie van de straling. De leerlingen kunnen de dosis en de dosisequivalent bestuderen.
De docenthandleidingen voor de practica P1, P2, en P3 bevatten suggesties over het inpassen van de simulaties in een 45/50 minutenrooster of een 80 minuten rooster.
Volgorde materiaal
|
Code
|
Inhoud
|
|
P1
|
Straling verval
|
|
Computerpracticum
|
|
Verval van deeltjes, kennismaken met \(\alpha , \ \beta \ en \ \gamma\)-deeltjes, halveringstijd
|
|
Domein B2
|
|
P2
|
Straling Doordringend vermogen
|
|
Computerpracticum
|
|
Doordringend vermogen van deeltjes, invloed van energie, soort deeltje en materiaal op het doordringend vermogen en de dracht
|
|
Domein B2
|
|
P3
|
Straling Stralingsbelasting
|
|
Computerpracticum
|
|
Dosis en dosisequivalent, afhankelijkheid van energie en soort deeltje. Verschil tussen dosis en dosisequivalent
|
|
Domein B2
|
Ervaringen
Deze simulatie practica werden gebruikt in 4 havo. De eerste simulatie was tevens de eerste les over radioactiviteit. Leerlingen kwamen de grootheden N, A, etc. voor het eerst tegen in de grafieken en dat ging verrassend goed. De leerlingen hadden al ruim een half jaar ervaring met modeldidactiek en gebruik van de whiteboards maar waren blanco m.b.t. voorkennis over radioactiviteit. Ervaringen werden beschreven in een NVOX artikel (Baars, 2023).
Bronnen
Baars, C. (2023). Modeling instruction met simulaties. NVOX, 48(9), 22-23.
[1] https://ccl.northwestern.edu/netlogo/download.shtml
[2] https://www.netlogoweb.org/launch#https://www.netlogoweb.org
