Science Fair Projects

Onder deze titel leren Amerikaanse jongeren van primair tot hoger onderwijs zelf bedachte projecten vorm te geven. Dat moet volgens een vaststaand onderzoeksschema. Ze bedenken zelf een onderwerp uit de exacte hoek van astronomie tot zoölogie. Ze gaan aan de gang en sturen de resultaten naar een database, waar hun inzending per schoolvak, per onderwerp en moeilijkheidsgraad, alfabetisch gesorteerd voor andere leerlingen als lesmateriaal oproepbaar is. Voor onze leerlingen is er voor de exacte vakken en Engels in die database lesmateriaal te vinden. Maar ze leren meer, als ze, net als de Amerikaanse jongeren, zelf een onderwerp voor een project bedenken en opzetten volgens het stappenplan van David Morano van Mankato State University in Minnesota.

De ontwerpers van de website Science Fair Projects vinden dat ze een opdracht hebben, want onder het kopje our mission halen ze op de openingspagina http://www.all-science-fair-projects.com/ eerst wat herinneringen op aan de gebroeders Wright, die met hun zelf gefabriceerde vliegtuigje in 1903 de eerste vlucht maakten. Vervolgens richten ze zich tot de ouders van de schoolgaande jeugd: ‘Het verhaal van deze pioniers heeft ons geïnspireerd om deze website te bouwen. Daarmee helpen we u en uw kinderen bij het zoeken naar bruikbare ideeën voor experimenten. Uit ervaring weten we dat menigeen het nuttig vindt om te leren wat anderen al weten. Wij hopen oprecht dat de informatie op deze website ertoe bijdraagt om uw kind te inspireren en te begeleiden’.

De database
De ruim 500 projecten staan netjes per vak ingedeeld in een database. De zoekmachine biedt mogelijkheden om een project te kiezen op vak, op sleutelwoord, type en moeilijkheidsgraad. Bij elk vak kun je dan ook nog zoeken op categorie. Klik je op de knop Browse, dan krijg je voor elk vak ook de volgende onderverdeling te zien:

Biology Botany Human anatomy Human psychology Zoology

Chemistry Environmental Pollution Food Science Miscellaneous

Physics Astronomy Electricity Forces and Motion Heat (Thermodynamics) Miscellaneous

Earth Science Geology Meteorology Oceanography

Engineering Miscellaneous

Klik je bijvoorbeeld bij Earth Science op Meteorology, dan krijg je een pagina op het scherm, die er zo uitziet: 

project details  | Sort by title | Sort by difficulty Bookmark this page Describe how fog forms It's easy to simulate the formation of radiation fog. All you need are two bottles with a narrow enough neck that you can stick an ice cube into the mouth. Difficulty: Middle school Does the amount of moisture in the atmosphere vary from place to place? Relative humidity, combined with air temperature, can be used to estimate the actual amount of moisture in the atmosphere, sometimes referred to as precipitable water. Water vapor acts as a green house gas by trapping infrared radiation reflected from the earth. This explains why desert temperatures can become much lower at night, as there is little moisture in the air to trap the heat. Difficulty: High school Does the level of precipitation differ in various parts of the United States? We predicted that there would be different amounts of precipitation around the United States during a given month. Further, we felt that there would even be different amounts of precipitation in the different areas of Evanston and Skokie that we live in. Difficulty: Middle school Explain the different types of clouds and how they are formed The purpose of this module is to introduce a number of cloud classifications, different types of precipitation, and the mechanisms responsible for producing them. The Clouds and Precipitation module has been organized into the following sections: Difficulty: Middle school How are clouds formed? By following thexd steps, you will havecreated the conditions necessary for cloud formation: water vapor in the air, smoke particles for water to collect on, and cooling of the air by lowering the air pressure within a bottle. Difficulty: Elementary school How to make a tornado in a bottle At the centre of the tornado is a spinning column of air called a vortex. Some tornadoes even have more than one vortex. This project lets you see what a tornado’s vortex looks like. So grab some supplies, and let’s give it a spin! Difficulty: Middle school What does a barometer do? Make your own barometer to demonstrate how it can be used What is air pressure? Did you know you can make something that will measure air pressure? You can actually do a bit of weather predicting from a simple made-at-home piece of equipment. Difficulty: Elementary school What is the water cycle? Precipitation, evaporation, and transpiration are all terms that sound familiar, yet may not mean much to you. They are all part of the water cycle, a complex process that not only gives us water to drink, fish to eat, but also weather patterns that help grow our crops. Difficulty: Middle school Which affects evaporation the most.. air temperature, water temperature or wind speed? This experiment will show you how factors such as temperature, wind, and surface area affect the rate of evaporation. Difficulty: Elementary school Why is the sky blue? The blue color of the sky is due to Rayleigh scattering. As light moves through the atmosphere, most of the longer wavelengths pass straight through. Little of the red, orange and yellow light is affected by the air.

Leerlingen uit de bovenbouw met een behoorlijke receptieve woordenschat en enige voorkennis van de in de database opgenomen projecten, zullen niet al te veel moeite hebben met het begrijpen van de inhoud daarvan. Moeilijker zal het voor ze zijn om zelf een onderwerp voor een nog niet bestaand project te bedenken en vorm te geven. Om ze daarbij te helpen heeft David Morano van Mankato State University in Minnesota een gids geschreven met de titel Steps in doing an experimental science project. Daarin kunnen de leerlingen zien hoe ze een onderzoek van het begin tot het eind moeten aanpakken. Zijn werk is te vinden op het adres: http://www.isd77.k12.mn.us/resources/cf/SciProjIntro.html. 

Het stappenplan
David Morano beschrijft in zijn gids welke zeventien stadia de jonge onderzoekers moeten doorlopen. Onder deze titels geeft hij alle nodige details om elke stap succesvol af te ronden.  

1. wat vooraf gaat aan het experiment
2. verzamelen van informatie
3. geef een titel aan het project
4. geef het doel ervan aan
5. zoek naar variabelen
6. maak hypotheses
7. zet experimenten op om je hypotheses te testen
8. zoek materialen en benodigdheden
9. doe de experimenten en sla de gegevens daarvan op
10. noteer wat je hebt waargenomen
11. voer berekeningen uit
12. maak een samenvatting van de resultaten
13. trek je conclusies
14. wat kun je nog meer bij je conclusies betrekken?
15. probeer verwante vragen te beantwoorden
16. kan ik mijn resultaten vertrouwen?
17. wat te doen als mijn project niet werkt?

Het bestuderen van deze handleiding kan plaatsvinden in de lessen Engels als gewoon onderdeel van de taalverwerving.

Een voorbeeld
Het zoontje in de lagere schoolleeftijd van David Morano heeft een experiment uitgevoerd en hij heeft zijn vader toestemming gegeven om dit als voorbeeld van een experiment te bewerken en te publiceren. Het staat op dit adres: http://www.isd77.k12.mn.us/resources/cf/ExmSciProj.html. De titel luidt: The Effect of Salt on the Boiling Temperature of Water. De onderzoeksvraag luidt of het toevoegen van zout de temperatuur van water verhoogt of verlaagt. De resultaten van het experiment geven aan dat wat de onderzoeker als hypothese heeft geformuleerd, met onderstaand experiment blijkt te kloppen. 

Vader of zoon heeft dit resultaat ook nog mooi in een staafdiagram ondergebracht.

Science Buddies
Science Buddies http://www.sciencebuddies.org/ is een ondersteunende non profit organisatie, die de leerlingen helpt bij het opzetten van een Science Fair Project. Zij krijgen op verzoek mentoren en adviseurs tot hun beschikking. Met de Topic Selection Wizard kunnen leerlingen of studenten naar onderwerpen zoeken, die ze interessant vinden om er een project mee te starten. In een simpel in te vullen formulier kunnen ze kiezen voor de gewenste hulp on line bij het zoeken naar een onderwerp, het uitwerken van de onderzoeksvragen of het opzetten van het hele experiment. Onder de knop Teacher Resources vinden docenten heel wat informatie om hun leerlingen op weg te helpen en eventuele vragen van hun kant te beantwoorden.

Vakoverstijgend of buitenschools
De National Research Council in Amerika stelt dat de leerlingen in het klassikale onderwijs te weinig actief bezig zijn waardoor ze hun belangstelling voor de exacte vakken al snel verliezen en dat de Science Fair Projects een uitstekende vorm van actief leren zijn. Dit geldt natuurlijk ook voor ons land. Het grootste verschil met onze leerlingen is wel dat de Engelstalige kinderen alle voor hun project benodigde informatie in hun moedertaal van de websites halen en hun experiment in de eigen taal uitvoeren.
Bij ons heb je steeds twee vaklokalen nodig: dat van het exacte vak en Engels. De enige manier om de scheidingswand tussen de twee lokalen weg te nemen is door de docenten van de exacte vakken hun lessen in het Engels te laten geven, of daarvoor native speakers aan te stellen. Dit gebeurt al steeds vaker op scholen met tweetalig onderwijs. Scholen waar dit Engelstalig onderwijs nog niet mogelijk is, zouden het moeten zoeken in één of andere vorm van vakoverstijgend werken, waarbij de twee vakdocenten zijn betrokken. De docent van het betreffende exacte vak vaart er wel bij, want ook bij Engels zijn ze nog met zijn vak bezig. Voor de docent Engels maakt het niet uit of hij de input uit het leerboek haalt of vanaf Engelstalige websites van de Science Fair Projects. Wie het meest van deze samenwerking profiteren, zijn ongetwijfeld de leerlingen.
Wanneer om één of andere reden de docenten Engels en die van de exacte vakken de Science Fair Projects niet binnen kunnen halen in de roostergebonden lestijd, dan kan dat misschien wel als buitenschoolse activiteit, waaraan ook ouders kunnen meewerken. Dit is wel een noodoplossing, maar in ieder geval beter dan deze inspirerende actieve manier van leren buiten de deur te houden.

Biologie
Francine Behnen, docente Biologie en community manager van het vaklokaal Biologie van Kennisnet, heeft een aantal van de Science Fair Projecten voor haar vak bekeken. Haar bevindingen zijn dat het een leuk idee is, maar dat inhoudelijk er maar weinig echt bruikbaar is voor de lessen: 'Veel van de proeven die beschreven staan, zijn vrij algemeen op basisonderwijsniveau en worden op de meeste scholen wel gedaan. Sommige proeven zijn simpelweg onpraktisch: bloeddruk meten met een traditionele bloeddruk meter, terwijl er tegenwoordig goedkope en handige apparaatjes beschikbaar zijn die betrouwbaar kunnen meten! Verder vond ik er een gevaarlijke proef bij zitten: meisjes op dieet zetten en in de loop van een aantal dagen kijken hoe het reactievermogen van die meisjes verandert. Dat is niet een proef waar ik mijn leerlingen aan mee zou willen laten doen. De proeven die beschreven staan op de site van Mr Edwards vind ik wel goed. Via een link vanuit Science Fair kwam ik op de site van Mr Edwards. Daar staan proeven die leerlingen bedacht en uitgevoerd hebben waarbij de wetenschappelijke methode fatsoenlijk is gehanteerd. Deze proeven zijn ter inspiratie van leerlingen in het studiehuis nuttig. Er zijn veel proeven met planten beschikbaar, maar de uitwerking vind ik heel mager'.

Natuur- en Scheikunde
Op dezelfde manier is het voor docenten nuttig te weten wat hun vakcollega's, community managers van de vaklokalen voor Natuur- en Scheikunde van de Science Fair Projecten vinden. Ook hun bevindingen komen hier te staan.

Engels
De docenten Engels kunnen de input van de projecten als lesmateriaal gebruiken. Of ze dat willen en kunnen is echter de vraag die ook beantwoord moet worden.

↑

© John Daniëls