-

De Bewegende Aarde, eeninterdisciplinaire NLT-moduleEenaardbeving in Pakistan,een vulkaanuitbarsting in Chili, een tsunami in Indonesie. Regelmatig

wordt de wereld opgeschrikt doordat de aarde beweegt.ln de natuurprofielen was er tot nu toe nog

weinig aandacht voor de bestudering van die bewegingen, hoewel ze een interessant

toepassingsgebied vormen voor natuurkunde, scheikunde en wiskunde. Maar nu is er de module DeBewegende Aarde.

. Marloes Kloosterboer-van Hoeve / Junior College Utrecht en Goois LyceumHans de Bresser / FaculteitGeowetenschappen, UniversiteitUtrechtTon van der Valk/ Junior College Utrecht en Fisme,UniversiteitUtrecht

De module, inhoud en didactiekDemoduleDeBewegendeAardebeschrijften verklaart de oorzaken en gevolgen vanbewegingen in de aarde: vulkaanuitbars-tingen, aardbevingen en de vorming vangebergten. De module is in juni 2008gecertificeerd voor het nieuwe betavakNatuur Leven en Technologie (NLT)in 5/6vwo. Elke school die dat wi! kan deze

module gebruiken. De module is ookinformatief voor docenten die bewegin-gen in de aarde als context in hun vak-lessen willen gebruiken.De module start met twee hoofdvragenwaarop de leerlingen aan het einde van demodule een antwoord kunnen geven:1. Welke bewegingen vinden plaats in de

aarde, en waardoor worden ze veroor-zaakt?

2. Welke gevolgen kunnen deze bewegin-gen hebben voor het aardoppervlak, deoceanen en de atmosfeer?

Ook de hoofdstukken en de paragrafenstarten met vragen die de leerlingen aanhet einde moeten beantwoorden.

am de hoofdvragen van de module tekunnen beantwoorden is inzicht nodig inde fysische en chemische processen dieoptreden bij plaatbewegingen, aardbevin-gen, vulkaanuitbarstingen en gebergte-vorming. Een belangrijk deel van die pro-cessen speelt zich af in het diepe binnen-ste van de aarde. Voor het bewijs vanplaatverschuivingen moet de leerling ietsweten van (paleo)magnetisme. Voorhetbeschrijven van plaatbewegingen is eenwiskundige beschrijving van bewegingenop een bol nodig. Bijaardbevingen komt

januari 2009

de natuurkunde van golfvoortplantingaan bod. Bijvulkaanuitbarstingen speeltde chemie van zwavel en chloor een roI.

Door dit interdisciplinaire karakter vraagtde module inzet van een team van docen-ten uit verschillende vakken.

Figuur I geeft een overzicht van geologi-sche verschijnselen en processen aan hetaardoppervlak en dieper in de aarde. Defiguur vat samen welke bewegingen inwelk hoofdstuk van de module besprokenworden. Door dit plaatje regelmatig terugte laten komen in de lessen kan de docent

de leerling laten weten welk deel van het

geheel aan de orde is en hoe dat met debeweging van platen samenhangt. Oakhet stellen en beantwoorden van de

hoofdstukvragen draagt eraan bij dat deleerlingen voortdurend weten waar zijmee bezig zijn en waar ze naartoe op wegzijn.

De module bestaat uit twee basishoofd-stukken en vier keuzehoofdstukken (zietabel I). Hoofdstuk I en 2zijn inleidenden introduceren het idee van de bewegin!van aardplaten. In hoofdstuk I komendrie werkwijzen aan bod die door de helemodule gebruiktworden:het gebruikvar

Figuur I. Dit schematischeplaatjevan eenstukaardkorstgeeftin eenoogopslagaan wat inDe BewegendeAarde besprokenwordt.Decijfersverwijzennaar dehoofdstukken.

1 +2

5

De opzet van de module

basishoofdstukken

Inleiding:atlas, gesteenten en dateren

2 Plaattektoniek

keuzehoofdstukken

3 Aardbevingen

4 Het binnenste van de aarde

5 Vulkanen

6 Gebergtevorming

de atlas en Google Earth, het karakterise-ren van gesteenten (sedimentair, meta-morf en stollingsgesteente) en het gebruikvan dateringsmethoden. Hoofdstuk 2geeft de algemene inleiding in de theorievan de plaattektoniek. Daarbij worden debewegingen van de platen niet alleenbeschreven, maar er wordt ook aan gere-kend. De keuzehoofdstukken gaan oververschijnselen die het gevolg zijn vanplaatbewegingen. Welke van de keuze-hoofdstukken worden gedaan, hangt afvan de voorkennis van de groep, beschik-bare tijd en de voorkeur van de docenten.Ook kan de keuze overgelaten wordenaan de leerlingen. Zij kunnen een hoofd-

Figuur 2. Stroomdiagram

van mogelijkeroutesdoorde module. De gestippelde

pijlen geven keuzemogelijk-heden aan.

voorbeelden van opdrachten

Rekenen aan radioactief verval.Dateren met de KIAr methode.

Het magneetveld in je woonplaats.Bepaling rotatiepool Atlantische Oceaan.

Lokalisatie aardbeving Nederland 1992.Tsunami: voortplantingsroute berekenen.Waarom S-golven niet door vloeibaremedia gaan.Voorspel de totale warmtestroom.Welke vluchtige stoffen ontsnappen er bijeen vulkaanuitbarsting?Bereken de pHvan regenwater na eenvulkaanuitbarsting.Gesteenten kunnen breken: experimentmet zandsteen.Gesteenten kunnen vloeien: demonstratiemet maoizena.

stuk zelfstandig bestuderen en er een pre-sentatie over geven. Figuur 2geeft moge-lijke routes aan in een stroomdiagram. Detoetsing kan op verschillende manierengebeuren, bijvoorbeeld door het beoorde-len van ingeleverde opgaven, door beoor-deling van de presentaties over keuze-onderwerpen en/of of door een proefwerkover de basishoofdstukken.

Het hoofdstuk GebergtevormingbijvoorbeeldWaar bewegende platen botsen, ontstaateen gebergte. Daarbij worden gesteentesvan grote diepte omhoog gedrukt en gaansedimenten van het oppervlak naar de

Hi Inleiding

H2 Plaattektoniek

,,,,, I, ,, ', ,, ,, ', ', :~---r----------------

1 I '

LLiHS Vulkanen

Afronding en Toetsingbijvoorbeeld door presentaties over keuzeonderzoeken

diepte. Tijdens deze processen worden degesteentes sterk vervormd. Deze deforma-tie kan snel of langzaam gaan, bij hoge ofjuist lage temperatuur en druk optreden,en geheel droog plaatsvinden of onderaanwezigheid van water. Een breed scalaaan fysische processen kan tot deformatieleiden, allen met hun karakteristiekestructuren op micro- tot kilometerschaal.Gebergtevorming is een zeer langzaamproces, maar goed kijken naar structurenin gedeformeerde gesteenten (in bijvoor-beeld de Alpen) geeft veel inzicht in deprocessen en omstandigheden vangebergtevorming. Door die waarnemin-gen vervolgens te vergelijken met deresultaten van laboratoriumexperimen-ten ontstaat een goed beeld van de rol diemateriaaleigenschappen spelen bijgebergtevorming.Het hoofdstuk Gebergtevormingbevatopdrachten waarin natuurlijke structurenworden bekeken, experimentele gegevensworden verwerkt en theoretische aspec-ten van deformatieprocessen wordendoorgerekend. Voor het bestuderen vannatuurlijke structuren worden foto'sgebruikt, inclusief opnames van natuur-stenen wandplaten uit gebouwen; zie alsvoorbeeld figuur 3.Proefjes met malzenaillustreren vervolgens de breek- en vloei-processen die ook bij de deformatie vangesteenten optreden (figuur 4).Uiteindelijk leidt dit tot het inzicht datprocessen op micro schaal essentieel zijnvoor het ontstaan van gebergten op kilo-meterschaal.

Figuur3.Plooien zichtbaar in natuurstenen

wandbekledinguit eenpandaandeOudeGrachtin Utrecht.

januan 200':1

Figuur 4.HansdeBresserlaat ziendat eenvloeibaarpapjemaizenabrokkeligwordt bij plotselingebeweging,netalsgesteenteonderhogedruk.Foto:SaskiaLelieveld.

- Ervaringen in de klasDe module werd oorspronkelijk als 'verrij-kings module' ontwikkeld voor het JuniorCollege Utrecht (JCU),een samenwer-kingsverband tussen de UniversiteitUtrecht en 26 partnerscholen uit de regioMidden Nederland voor onderwijs aangetalenteerde vwo-leerlingenI. Het werdgegeven in 6vwo door vijf medewerkersvan het Departement Aardwetenschappenvan de Universiteit Utrecht. De JCU-Ieer-lingen vonden de stof pittig, maar erginteressant. Op grond van deze ervaringenwerd een vereenvoudigde tweede versie

Docenten die de modulegetest hebben:

Wat ze goed vonden:variatie in opdrachten doordatkennis van verschillende vakken

gecombineerd wordt;

de bijgeleverde PowerPoints:

goede aanvulling en goed voor deinstructie;

het is goed om zo met elkaar (docen-

ten en leerlingen) in zo'n module teduiken.

Wat ze lastig vonden:

je moet het jezelf eigen maken;

volgend jaar zal het wel beter gaan;

voor leerlingen is het vreemd,

natuurkundig den ken bij aardrijks-

kunde; het lijkt wel of kennis op slotzit

januari 2009

Figuur 5.Eenleerlingbestudeerthetonderwerpgesteentevorminguit hetmoduleboek.Foto:SaskiaLelieveld.

gemaakt, die geschikt moest zijn voor hetyak NLTop reguliere vwo-scholen. Dieversie is op drie scholen beproefd, in hetkader van voorbereiding van het yak NLTin 5vwo (schooljaar 2007/08).De docen-ten hadden zich uitgebreid inhoudelijk endidactisch voorbereid, gebruikmakendvan de ervaringen op het JCu. De samen-werking met collega's was inspirerend.Op de s~holen was deze samenwerkingverschillend geregeld. Het meest ideaalwas een projectweek waarin vier vakdo-centen de hele module beschikbaar waren.

De leerlingen vonden het leuk om vanverschillende docent en les te krijgen. Demeeste leerlingen werden door het onder-werp gegrepen. De module leent zich zeergoed om zelfstandig te 'ploeteren met hetmateriaal'. Uit de evaluatie bleek dat ze de

module leuk vonden, actueel, uitdagend,afwisselend en zeker niet te gemakkelijk.Wat ze soms misten was structuur. Verderzagen ze soms het nut van al het reken-werk niet in.Aan de hand van deze ervaringen is eenlaatste revisie gedaan en het is dezegereviseerde versie die gecertificeerd is.

Inpassing in NLTen beschikbaarheidDe module past in domein C (Aarde enKlimaat) van het NLT-examenprogrammavoor vwo. Ook komen er veel vaardighe-den uit het domein A aan de orde. De

module is gemaakt voor 5/6 vwo, hij is 40studielasturen groot waarvan 20 a 24 klo-kuren contacttijd. Het NT-profiel bevat denodige kennis om aIle leerstof aan te kun-nen. Voor NG-Ieerlingen moeten keuzenworden gemaakt vanwege hun beperktewis- en natuurkundige kennis.

Het materiaal van deze NLT-module isbeschikbaar via de website www.betavak-

nlt.nl. Het m~tasteunpunt regio Utrecht(www.best-utrecht.nl) ondersteunt hetmateriaal.Er zijn PowerPoint presentaties, eendocentenhandleiding en evaluatierappor-ten beschikbaar. Ook als op uw school(nog) geen NLTwordt gegeven dan kanhet toch de moeite lonen het materiaal tebestuderen.

U kunt onderdelen emit in de klas gebmi-ken, bijvoorbeeld als toepassing vannatuurkundeleerstof. Meer informatie

kunt u krijgen bij de modulecoordinator,M.L.Kloosterboer-van Hoeve,MKloosterboer@gl.gsf.nl.

Noten1. Valk, A.E. van der, & Tromp, S. (2007).

Gemotiveerde leerlingen meer uitdagen.NVOX, 32(2), 84.

Vwo-Ieerlingen over demodule

Wat ze goed vonden:de combinatie van aardrijkskundemet de betavakken is leuk;

interessant om aan gebeurtenissenuit het verleden te rekenen, lastigmaar wel een uitdaging.

Wat ze lastig vonden:sommige opdrachten snap je pas alsde docent zegt wat je moet doen;veel formules die we nog nooit heb-ben gehad.

Wat ze geleerd hebben:Dat van die P- en S-golven. Ik hebnooit geweten hoe ze dat allemaalkonden berekenen.

Aardbevingen en vulkanen,je leerdeer mee rekenen en dat kon ik nogniet.