verantwoording
Inleiding
De RRI van Fotovoltaïsche cellen op basis van perovskiet
“Onder welke voorwaarden, zouden wij (de leerlingen) ermee instemmen om fotovoltaïsche cellen op basis van perovskiet te laten plaatsen op de ramen van onze school?”
Weizmann Wetenschappelijk Instituut
Deze module is ontworpen door Ron Blonder en Sherman Rosenfeld.
De Nederlandse versie is gemaakt door Jan Apotheker en Eva Teuling
De inhoud van de module past bij Hoofdstuk 3 van Chemie Overal, Hoofdstuk 5 van Chemie en hoofdstuk 5 van Nova chemie, allen voor de derde klas
We hopen dat u plezier zult beleven van ons lesvoorstel en zullen graag verdere vragen beantwoorden.
Contact: e.teuling@rug.nl
informatie: www.rug.nl/sciencelinx
docentenhandleiding algemeen
Fotovoltaïsche cellen op basis van perovskiet
"Onder welke voorwaarden, zouden wij (de leerlingen) ermee instemmen om fotovoltaïsche cellen op basis van perovskiet te laten plaatsen op de ramen van onze school?”
Oorsponkelijke bewerking: Weizmann Wetenschappelijk Instituut, Rehovot Israël
Nederlandse bewerking; Science LinX, Rijksuniversiteit Groningen
Deze module is bedoeld voor de derde klas van het voortgezet onderwijs.
Kernwoorden: energie, zonnecellen, wetenschap maatschappij
Algemene Informatie
Beschrijving van de module.
Centraal in deze module is de volgende de vraag: "Onder welke voorwaarden, zouden wij (de leerlingen) ermee instemmen om fotovoltaïsche cellen op basis van perovskiet te laten plaatsen op de ramen van onze school?”
De module bevat de volgende onderdelen:
(1) een les over RR die de leerlingen in de klas krijgen, voorafgaand aan hun bezoek aan de truck Discovery (http://www.jouwenergievanmorgen.nl/ )
(2) een bezoek aan de truck discovery met als thema zonnecellen en jouw energie in 2030
(3) introductie aspecten van ‘Responsible Research and innovation’ aan de hand van een tweetal presentaties
(4) achtergrondartikelen voor de leerlingen,
(5) een activiteit om leerlingen te helpen bij het ontwerpen van hun tentoonstellingsonderdelen, gebaseerd op de leidende vraag, die uiteindelijk leidt tot de presentatie van hun eigen tentoonstelling aan andere leerlingen van de school
(6)Indien mogelijk een discussie met promovendi van het wetenschappelijk instituut (energy academy) over hun onderzoek vanuit het RRI perspectief
Hoofddoel van de module. Het belangrijkste doel van de module is het bevorderen van een positieve houding over RRI bij zowel leerkrachten als leerlingen, door zich te richten op het gebruik van fotovoltaïsche cellen op basis van perovskiet (Snaith, 2013) in de context van het gebruik van alternatieve energie. Fotovoltaïsche cellen zijn het onderzoeksonderwerp van het Weizmann Wetenschappelijk Instituut (opsteller van deze module) en ook de Rijksuniversiteit Groningen(https://youtu.be/xN51iJcYNZk ). Deze fotovoltaïsche cellen hebben een relatief hoge efficiëntie maar hebben ook nadelen, zoals het gebruik van kleine hoeveelheden lood, een giftige stof.
Doelgroep: Tweede en derde klas scheikundeleerlingen op het voortgezet onderwijs
Duur van de module: Een introductie les in de klas, gevolgd door een bezoek van 2 uur aan de discoverybus( die komt voorrijden bij de school), een drietal lessen om verder te discussieren over energie en zonnecellen gekoppeld aan Responsible Research and Innovation, en een sessie van 3 tot 4 uur om de tentoonstelling te bouwen (in de klas).
Leeropbrengsten:
De leerlingen zijn in staat om RRI dimensies toe te passen bij het beantwoorden van deze vraag: "Onder welke voorwaarden, zouden wij (de leerlingen) ermee instemmen om fotovoltaïsche cellen te laten plaatsen op de ramen van onze school?” De leerlingen presenteren hun besluit in de vorm van een zelf gebouwde tentoonstelling.
Tabel 1 presenteert gedetailleerde leeropbrengsten op basis van vier leercategorieën (RRI, inhoud, tentoonstelling bouwen en sociale ontwikkeling).
|
Na succesvolle afronding van deze module, moeten leerlingen hiertoe in staat zijn:
|
|
Categorie
|
Leeropbrengsten
|
|
RRI
|
De 6 dimensies van RRI benoemen.
|
|
|
De RRI dimensies demonstreren met betrekking tot "Het Verhaal van Lood".
|
|
|
Een standpunt innemen met betrekking tot de vraag: "Onder welke voorwaarden zouden wij (de leerlingen) ermee instemmen om fotovoltaïsche cellen te laten plaatsen op de ramen van onze school?”
|
|
|
Hun standpunt baseren op relevante wetenschappelijke kennis
|
|
Inhoud
|
Verschillende vormen van alternatieve energie bronnen benoemen en aangeven waarom deze nodig zijn om de energie crisis te beteugelen.
|
|
|
De voor- en nadelen van zonnecellen te beschrijven.
|
|
|
Een Graetzel cel kunnen) maken. Dat is een type zonnecel dat zonlicht met kleurstoffen omzet in elektrische energie.
|
|
|
Het algemene werkingsprincipe van zonnecellen uitleggen.
|
|
|
De voor- en nadelen benoemen van fotovoltaïsche cellen op basis van perovskiet.
|
|
Tentoonstelling bouwen
|
Kennis presenteren via verschillende presentaties in een tentoonstelling.
|
|
|
De inhoud en vorm ontwerpen van een tentoonstelling waarmee het leerlingenstandpunt wordt gecommuniceerd.
|
|
|
Een tentoonstelling bouwen.
|
|
|
De tentoonstelling verbeteren op basis van feedback op eerdere concepten.
|
|
Sociale ontwikkeling
|
Samenwerken bij het actieve leerproces rondom de leidende vraag: "Onder welke voorwaarden, zouden wij (de leerlingen) ermee instemmen om fotovoltaïsche cellen te laten plaatsen op de ramen van onze school?”
|
Gedetailleerd stroomschema van de module
|
Opmerkingen
|
Tijdsduur (in uren)
|
Activiteit
|
|
ENGAGE (betrek) Leerlingen leren over de geschiedenis van het gebruik van lood, als basis voor het begrijpen van de 6 dimensies van RRI.
|
1
|
Introductie energieproblematiek in de klas voorafgaand aan het bezoek aan de discovery truck
|
|
EXPLORE (onderzoek) Tijdens deze excursie krijgen leerlingen de gelegenheid om een interactieve tentoonstelling te bekijken en zo verschillende aspecten van alternatieve energie te onderzoeken.
|
2
|
. Bezoek aan de discovery truck
|
|
|
1
|
Introductie les RRI
|
|
|
1
|
Uitleg opdracht tentoonstelling
|
|
|
2
|
Werken aan tentoonstelling
|
|
|
1
|
Rapportage en verantwoording
|
2. Hoe worden de de zes kernbegrippen van Responsible Research en Innovation (RRI, Maatschappelijke Verantwoord Onderzoek en Innovatie) geïnroduceerd?
De zes RRI domeinen worden op verschillende manieren behandeld in de module. Om mee te beginnen worden de leerlingen geënthousiasmeerd (ENGAGE) om over RRI na te denken tijdens hun bezoek aan truck, ondersteund door de leidende vraag over het gebruik van fotovoltaïsche cellen op basis van perovskiet.
Vervolgens krijgen de leerlingen na hun bezoek aan de truck een les over RRI, gebaseerd op de geschiedenis van het gebruik van lood in verschillende industrieën. De leerlingen worden uitgedaagd om manieren te bedenken waarmee het gebruik van lood voorkomen had kunnen worden, zij leren zo over de zes sleutelbegrippen van RRI.
Ten derde ontwerpen de leerlingen een tentoonstelling met aandacht voor de RRI dimensies van de innovatie van fotovoltaïsche cellen op basis van perovskiet.
Ten slotte ontmoeten de leerlingen (als dat tenminste georganiseerd kan worden) promovendi, die hun onderzoek beschrijven en de leerlingen uitnodigen om hen vragen te stellen over de manier waarop hun onderzoek zich verhoudt tot RRI.
3. Welke platforms, ICT omgevingen en materialen gebruikt de module?
De module wordt aangeboden via wikiwijs en kan binnen elke leeromgeving geïmporteerd worden. Binnen de module zullen leerlingen een tentoonstelling bouwen, waarbij ze gebruik maken van Google, een QR code generator en Powerpoint of Prezi om hun tentoonstelling te ontwerpen.
docentenhandleiding per les
Hieronder staan enkele opmerkingen over de inhoud van de verschillende lessen.
Tijdens les 1 is het van belang met de leerlingen het kader van de opdracht te bespreken en ze voor te bereiden op het bezoek aan de Discovery truck.
- indeling van de leerlingen in groepjes van tenminste 3
- bespreking van het schema van de mdoule:
- les 1 inleiding
- 2 bezoek discovery
- 3 bespreking van toepassing RRI op geschiedenis van lood
- les 4 uitleg kader van de opdracht:
-
"Onder welke voorwaarden, zouden wij (de leerlingen) ermee instemmen om fotovoltaïsche cellen op basis van perovskiet te laten plaatsen op de ramen van onze school?”
-
verzamelen van informatie voor tentoonstelling
-
les 5 zoeken informatie
-
les 6 discussie over opzet tentoonstelling en maken tentoonstelling
-
les 7 maken tentoonstelling
-
les 8 bespreken resultaat en kleine aanpassingen
Toelichting bij de powerpoint over de geschiedenis van lood.
De powerpoint wijst zichzelf wel. Er is een kopie van chemische feitelijkheden over lood aangehangen bij deze pagina.
Er zijn wel specifieke discussie punten die met de leerlingen besproken kunnen worden.
- Waar zijn de grenzen in onderzoek en ontwikkeling in deze geschiedenis?
- waar worden grenzen overschreden? zeker als het gaat om natiurwetenschappelijke intergiteit. Worden resultaten verzwegen? selctief gebruik gemaakt van gegevens?gebrek aan heldere beslismomenten?
- wanneer en door wie zijn die grenzen overschreden/
- waarom zijn ze overschreden? welke motivatie zat daarachter?
- welke lessen kunnen we leren uit dit verhaal?
laat de leerlingen nu de tekst over responsible research lezen, en behandel ze aan de hand van de powerpoint.
Verdeel de leerlingen in zes groepen en geef ze elk een sleutelbegrip.
Laat ze bespreken hoe dat sleutelbergip een rol had kunnen spelen bij de gecshiedenis van lood.
hoofdstuk 4
Beoordelingsinstrument voor studenten-tentoonstellingen
|
Categorie
|
Matig
|
Voldoende
|
Goed
|
|
1. Introductie van het onderwerp van de tentoonstelling
|
Het onderwerp is niet duidelijk gedefinieerd
|
Het onderwerp is wel gedefinieerd maar niet zo aantrekkelijk
|
Het onderwerp is goed gedefinieerd en aantrekkelijk.
|
|
2. Presentatie van het onderwerp en de mogelijke dilemma’s
|
De tentoonstelling laat maar één kant van het verhaal zien
|
De tentoonstelling laat twee kanten van het onderwerp zien, maar niet op een gebalanceerde manier
|
De tentoonstelling laat twee kanten van het onderwerp zien op een gebalanceerde manier
|
|
3. Presentatie van de stellingen/meningen
|
De stellingen/ meningen zijn niet duidelijk gedefinieerd
|
De stellingen zijn goed gedefinieerd maar niet goed onderbouwd
|
De stellingen zijn goed gedefinieerd en goed onderbouwd
|
|
4. Wetenschap-pelijke achtergrond
|
Er zijn geen wetenschappelijke basisconcepten gepresenteerd
|
Er worden maar een paar wetenschappelijke concepten gepresenteerd
|
Alle wetenschappelijke basisconcepten worden gepresenteerd
|
|
5. RRI
|
RRI wordt niet genoemd
|
Er is een zwakke connectie van RRI met de tentoonstelling
|
Er is een sterke connectie van RRI met de tentoonstelling
|
|
6. Organisatie
|
De tentoonstelling is niet goed georganiseerd
|
De tentoonstelling is enigszins georganiseerd maar niet makkelijk te volgen
|
De tentoonstelling is goed georganiseerd en goed te volgen
|
|
7. Presentatie
|
Er is weinig aandacht gegeven aan de selectie van kleuren, format en presentatie van kennis die kan helpen om de boodschap over te brengen.
|
Er is wat aandacht gegeven aan de selectie van kleuren, format en presentatie van kennis die kan helpen om de boodschap over te brengen.
|
Er is veel aandacht gegeven aan de selectie van kleuren, format en presentatie van kennis die kan helpen om de boodschap over te brengen.
|
|
8. Groepswerk
|
Een paar mensen van de groep doen al het werk.
|
Alle mensen doen wat werk, maar niet echt samen.
|
Alle mensen werken, en ze werken goed samen.
|
|
9. Feedback and aanpassingen
|
Er is geen feedback over de tentoonstelling door bezoekers. Er zijn geen aanpassingen aan de tentoonstelling.
|
Er is feedback van de bezoekers op de tentoonstelling, maar het is niet gebruikt om de tentoonstelling aan te passen.
|
Er is feedback van de bezoekers op de tentoonstelling, en deze is gebruikt voor aanpassingen aan de tentoonstelling.
|
hoofdstuk 5
Background for Student Exhibits (1)
On the basis of the lecture you have just heard on the topic of solar cells, plan a virtual presentation on the topic of:
Solar Cells - Their Structure and Mechanism
The Presentation Format: For this topic, you will use only one slide in the PowerPoint format.
Goal of the Slide: To engage and stimulate the visitor (who lacks knowledge and awareness of the topic) with the significant aspects of RRI, as they relate to the topic of solar windows (the innovative result of research and innovation) which may replace the school's windows.
Guidelines:
1 . Discuss among yourselves the content of the slide. What aspects of RRI you would like to address? What you would like to say about these aspects?
2. On a piece of paper, plan how the slide will look in terms of its title, captions, content, images, the arrangement of the various elements, their sizes, colors and so on.
3. Note that on the basis of your sketch, later in the day you will be asked to prepare the slide in PowerPoint, as part of your group's virtual exhibit.
Background for Student Exhibits (2)
You will now design and construct a virtual presentation the topic of:
Replacing School Windows with Solar Windows:
The Perspective of RRI
The Presentation Format: For this topic, you will use only one slide in the PowerPoint format.
Goal of the Slide: To engage and stimulate the visitor (who lacks knowledge and awareness of the topic) with the significant aspects of RRI, as they relate to the topic of solar windows (the innovative result of research and innovation) which may replace the school's windows.
Guidelines:
1 . Discuss among yourselves the content of the slide. What aspects of RRI you would like to address? What you would like to say about these aspects?
2. On a piece of paper, plan how the slide will look in terms of its title, captions, content, images, the arrangement of the various elements, their sizes, colors and so on.
3. Note that on the basis of your sketch, later in the day you will be asked to prepare the slide in PowerPoint, as part of your group's virtual exhibit.
Background for Student Exhibits (3)
Your challenge is to prepare a virtual exhibit that will present the dilemma based on the development of an innovative technological development (perovskite solar cells)
The Presentation Format: The virtual formal will be 3 slides on PowerPoint. Later, each of these slides can be made into transparencies for a standing exhibit.
The Goal of the Exhibit: To stimulate the visitor (who has no prior knowledge and the topic) to take a position regarding the given dilemma, which is based on an innovative development (solar windows based on perovskite-based solar cells). For this purpose, your group will present the scientific background of the structure and mechanism of the solar windows solar windows, as well as significant aspects of RRI that relate to this innovation. Also, you must clearly define the dilemma about which you want the visitor to take a stand.
Guidelines:
1. Based on a lecture about the structure and mechanism of solar cells, discuss within the group what aspects of this scientific content would be most suitable to present and how you would like to do so. Create a sketch of one slide which will present this topic in the exhibit.
2. Discuss within the group what aspects of the RRI are related to this scientific development. Create a sketch of one slide which will present this topic in the exhibit.
3. Define the dilemma for which you want the viewer to take a stand (For example, under what conditions would you agree to replace school windows with solar windows? Would you use perovskite-based solar cells or not?)
4. A third slide in the exhibit will present this dilemma which you have discussed. Plan its content and how it will be presented (In this slide you can invite the viewer to take a stand, to vote for a particular point of view, to express his opinion, etc.).
5. Plan the "look and feel" of the final exhibit: the colors, fonts, and images of all the above three slides of the exhibit.
6. The larger group will divide into 3 smaller working groups. Each of these small groups is responsible for designing an exhibit composed of three slides, as described above (the scientific content, the RRI aspects, and the exhibit's dilemma).
7. Use computers and sources from the Internet to inform and design your exhibit.
8. When you have finished your work immediately, you will be able to display your exhibit virtually to science researchers. Your group needs to take a position relating to the dilemma you presented in the exhibit,
9. The three PowerPoint slides that you have made will be submitted to your teacher as part of a report of your visit and work, which you will submit to your teachers.
Het Verhaal van Lood.pdf
