Microschaalexperimenten
Microschaalexperimenten zijn - de naam zegt het al - experimenten op kleinere schaal dan tot voor kort gebruikelijk. Alhoewel veel mensen denken dat er hier sprake is van een recente innovatie, is het tegendeel waar. Reeds aan het eind van de 19e en het begin van deze eeuw was er sprake van miniaturisatie van experimenten. Dit heeft echter lang weinig invloed gehad. Pas sinds de 70-er jaren is er een opleving waarneembaar in het gebruik van microschaalexperimenten in het onderwijs. De aanzet hiertoe is voor een deel toe te schrijven aan de strenge aansprakelijkheidswetgeving in met name de V.S. en verder aan verscherpte milieuwetgeving en stijgende kosten voor de verwerking van chemisch afval.
Voor het verkleinen van de schaalgrootte kan een aantal argumenten worden aangevoerd. Ten eerste biedt schaalverkleining de mogelijkheid om experimenten te doen die op macroschaal te veel risico met zich mee brengen (een klein explosietje is nu eenmaal beduidend minder gevaarlijk dan een grote). Ten tweede kan er op microschaal gewerkt worden met duurdere chemicaliën. Verder is de hoeveelheid chemisch afval kleiner en is in die gevallen dat er mogelijk gevaarlijke stoffen vrijkomen, de kans op overschrijden van MAC-waarden in het lokaal beduidend kleiner. In de praktijk betekent dit dat meer experimenten buiten de zuurkast kunnen worden uitgevoerd en dus als leerlingproef beschikbaar komen.
Deze eigenschappen van microschaalexperimenten resulteren erin dat er I) andere experimenten mogelijk zijn dan voorheen, II) dat leerlingen zelfstandiger kunnen experimenteren, en III) de milieubelasting als gevolg van leerlingproeven kleiner kan zijn. Deze drie argumenten zijn dan ook de belangrijkste pijlers achter het microschaalproject (Nevens, Goedhart et al.)
Microschaal in de tweede fase
Met de invoering van de tweede fase hebben onderzoeksvaardigheden een belangrijkere rol gekregen in het examenprogramma voor scheikunde. Teneinde deze onderzoeksvaardigheden te kunnen ontwikkelen is het uiteraard noodzakelijk ervaring op te doen en via een gestage uitbouw van experimenten van kookboekpracticum te komen tot profielwerkstuk (Van Tilburg). Theoretisch kunnen microschaalexperimenten hierbij een grote rol spelen, omdat het materiaal zowel klassikaal als individueel te gebruiken is. Verder biedt het materiaal, doordat de risico’s beperkt zijn meer mogelijkheden voor zelfstandig werken. En tot slot zijn er op microschaal syntheses mogelijk die op macroschaal te gevaarlijk of te tijdrovend zouden zijn. Dit laatste biedt met name binnen het tweede fase onderwijs extra mogelijkheden, omdat leerlingen nu in staat gesteld worden zelf bepaalde syntheses uit te voeren en vervolgens hun producten nader te karakteriseren. Het is dan ook te verwachten dat in veel gevallen het materiaal voor microschaalexperimenten is aangeschaft met het oog op de naderende tweede fase. Verder is het aannemelijk dat, waar het de wensen van docenten betreft, uitbreidingen van het materiaal in het kader van het profielwerkstuk gewenst zijn.
De belangstellingspeiling
In Nederland zijn microschaalexperimenten enige jaren geleden ingevoerd in het wetenschappelijk onderwijs. Goede ervaringen daar waren de aanleiding voor het denken over het gebruik van microschaalexperimenten in het voortgezet onderwijs. Dit leidde tot een experiment bij een aantal scholen voor het voortgezet onderwijs in de omgeving van Amsterdam. De resultaten van deze pilot waren dusdanig bemoedigend dat er gedacht kon worden aan een landelijke introductie.
Alvorens echter over te gaan tot de verspreiding van kits voor microschaalexperimenten is er een belangstellingspeiling gehouden onder 163 scholen (Van den Bijtel, 1994). De resultaten hiervan worden hieronder kort weergegeven.
Van de ondervraagden gaf 83.4% aan belangstelling te hebben voor microschaalexperimenten. De indruk van de ondervraagde docenten was dat het materiaal niet bijzonder aantrekkelijk was voor leerlingen. Voor het overige zien docenten duidelijk de hierboven geschetste voordelen van microschaalexperimenten. Ten aanzien van de aanschaf van het materiaal blijken echter de financiële middelen een probleem te zijn. Het grootste deel van de ondervraagden (85%) had minder dan fl 2500,- ter beschikking voor aanschaf, terwijl 83,4% aangaf 10 of meer sets nodig te hebben, wat neerkomt op een investering van fl 5000,- of meer. Duidelijk werd dan ook dat de wens er wel lag bij docenten, maar dat de middelen ontbraken.
Het materiaal
Het materiaal zoals het er nu is, bestaat uit: een koffertje met microglaswerk, een leerlingen- en een docentenbundel en een verwarmingsapparaat. Verder ontvangen deelnemers nascholing, waarin docenten en/of TOA’s vertrouwd worden gemaakt met het materiaal.
De experimenten in de bundel richten zich momenteel op de organische chemie, waarbij naast karakterisering van organische stoffen ook de synthese van een aantal stoffen is opgenomen.
De voorschriften zoals die er nu zijn, zijn voor het overgrote deel gebaseerd op de twee meest gebruikte methodes in het scheikundeonderwijs aan HAVO en VWO, nl. "Chemie" en "Chemie Overal". De doelgroep voor het materiaal is de bovenbouw van HAVO en VWO.
De introductie
De landelijke introductie van microschaalkits is van start gegaan in juni 1997 en loopt tot op heden door. Publicitair wordt de introductie ondersteund door mailings, een eigen website, en diverse publicaties in onder andere NVOX. De introductie wordt extra ondersteund door zowel subsidie aan de stichting MicroC3hem, waardoor het materiaal tegen lage kosten kan worden aangeboden, alsmede door subsidie aan individuele scholen vanuit het bedrijfsleven. Bij de vergelijking van de feitelijke aanschaf in relatie tot de belangstellingspeiling dient er rekening gehouden te worden met het feit dat er ten tijde van de belangstellingspeiling nog geen subsidie- regelingen bekend waren. Inmiddels is het materiaal aan ca 250 scholen geleverd en dit aantal neemt nog steeds toe, mede doordat de subsidie periodeverruimd is. Verder heeft de stichting MicroC3hem een financieringsregeling opgezet teneinde ook scholen, waarvoor het moeilijker is de nodige middelen in een keer vrij te maken, de kans te bieden het materiaal aan te schaffen. Het gevolg hiervan is dat de penetratiegraad momenteel rond de 50 % ligt.
De onderzoeksvorm
Het onderzoek is uitgevoerd als een postenquête. Dit brengt het risico van een relatief lage respons met zich mee, maar gezien het feit dat microschaal relatief kort op de markt is in combinatie met het enthousiasme van de mensen met wie er in de aanloop naar dit onderzoek over gesproken is, is de verwachting dat de respons wat hoger zal uitvallen dan die voor een gemiddelde postenquête (30-40%) (Tromp & Rietmeijer, 1989). Het voordeel van de postenquête als onderzoeksvorm is dat de toch relatief grote groep van gebruikers in relatief korte tijd te bemonsteren is. Waarbij het nadeel van de geringere respons te ondervangen is door het inbouwen van een aantal controle vragen waarmee de representiviteit van de steekproef beoordeeld kan worden.
Doelstelling van het onderzoek
Het doel van dit onderzoek is meerledig. Allereerst zal er onderzocht worden met welke snelheid dit nieuwe materiaal ingang vindt in het onderwijs. Verder hopen we uitspraken te kunnen doen over de relatie tussen verwachtingen van nieuw materiaal en de feitelijke waardering. Voorts wordt er een inventarisatie gemaakt van de manier waarop het materiaal gebruikt wordt en deze inventarisatie zal worden bediscussieerd aan de hand van de ideeën van de ontwikkelaars. Tot slot willen we met dit onderzoek kijken of er nog specifieke wensen leven bij de gebruikers opdat er naar de ontwikkelaars van het materiaal aanbevelingen kunnen worden gedaan omtrent verbeteringen/aanpassingen c.q. uitbreidingen.
Voor meer informatie kunt u terecht bij:
Stichting MicroC3hem
Nieuwe Achtergracht 129
1018 WS Amsterdam
Telefoon: 020-5256583
Fax: 020-5256586
E-mail: micro@chem.uva.nl