Lesmodule voor 4 en 5 vwo over radioactief verval, vervalvergelijking, koolstofdatering en het toevalsproces.

Inleiding. Deze lesmodule is geschreven voor 4 en 5 vwo natuurkunde. Bij het hoofdstuk 5 van Newton voor 5 vwo, ‘Straling en gezondheid’, bevat deze lesmodule met name stof van paragraaf 5.4 ‘Radioactief verval’ en een extra verdieping over koolstofdatering. Bij hoofdstuk 13 van Pulsar voor 5 vwo, ‘Straling’, bevat deze lesmodule met name stof van paragraaf 13.4 ‘Activiteit’.

De lesmodule bevat de volgende leerdoelen:

1. De leerling kan een vervalvergelijking opstellen.
2. De leerling begrijpt dat radioactief verval een toevalsproces is.
3. De leerling kan uitleggen hoe koolstofdatering werkt en waarvoor C-14 en C-12 beiden nodig zijn.
4. De leerling kan zelfstandig op onderzoek uitgaan met behulp van de daarvoor ontwikkelde ILS, inclusief applet (zie onderstaande), en maakt zich zo bovenstaande leerdoelen eigen.
5. Voor 5 vwo: de leerling kan de leeftijd van voorwerpen bereken a.d.h.v. een gegeven verhouding tussen moeder- en dochterkernen

Beschrijving ILS

Deze ILS bevat een verhaallijn waarbij de leerlingen archeologen gaan ondersteunen om de ouderdom van een aantal objecten te bepalen. De leerlingen gaan daarbij aan de hand van een aantal opgaves met en zonder applet bezig met de stof over de bovenstaande leerdoelen.

De ILS bestaat uit 4 hoofdpagina’s plus nog een extra evaluatie pagina, deze pagina’s worden hier kort beschreven.

1. ‘In de jungle’ introduceert het verhaal en geeft een hele korte introductie over koolstofdatering.
2. ‘De eerste (radio) activiteit’ bevat de eerste opgaves over met name de vervalvergelijkingen van koolstof (Leerdoel 1). Ook leren ze a.d.h.v. een voorbeeldopgave de leeftijd van een hypothetisch massagraf berekenen; daarbij de verhouding tussen moederkernen C-14 en dochterkernen N-14 is gegeven (Leerdoel 5).
3. Bij ‘Hou oud zijn de voorwerpen?’ gaan de leerlingen aan de hand van een PhET applet kijken wat de invloed is van het aantal kernen op het verval (Leerdoel 2). Daarna gaan ze in het applet de ouderdom van een aantal objecten bepalen a.d.h.v. o.a. een vervalkromme. Daarbij moeten ze middels voorgaande kennis zelf bepalen welke instellingen ze nodig hebben (Leerdoel 4).
4. ‘Het einde van de expeditie’ is de afrondende pagina waar wordt gevraagd om koolstofdatering uit te leggen en wat de rol van C-14 en C-12 daarin is (Leerdoel 3).

De lesmodule is in ongeveer 3 lesuren af te ronden. De verschillende opdrachten en vragen die de leerlingen moeten invullen en de feedback die de docent daar achteraf opgeeft is gelijk een vorm van formatieve toetsing.

Begeleiding

Het applet werkt zowel op Windows als op IOS, maar het is belangrijk om aan te geven dat leerlingen Java moeten installeren. Dit is te vinden bij de volgende link onder het kopje ‘eisen gesteld aan de software’: https://phet.colorado.edu/nl/simulation/radioactive-dating-game. Indien leerlingen dit niet doen is er een grote kans dat het applet bij veel leerlingen niet zal werken. Daarbij verschijnt er dan een onduidelijke foutmelding waaruit niet duidelijk wordt dat Java geïnstalleerd moet worden.

De mate van sturing is door de docent zelf te bepalen. Als de leerlingen al iets over radioactieve vervalvergelijkingen hebben geleerd, is de module prima met weinig sturing te doen. Leerlingen zullen dan zelf onderzoekend bezig gaan met Binas, boek en wat ze al weten. Het is daarbij echter wel zaak om met name het toevalsproces en hoe koolstofdatering werkt (met C-12 en C-14) goed na te bespreken, veel leerlingen vonden dit met weinig sturing namelijk lastig. Verder hebben we er bij de voorbeeldvraag voor het berekenen van de leeftijd van een massagraf ervoor gezorgd dat leerlingen in de ILS de antwoorden per deelvraag kunnen inzien via een ingebouwde app, ook om de docent te ontzien.