Maandag 28 april 2025¶
Aan het begin van de dag werd ik warm ontvangen door Freek en de collega’s. De verwachtingen van de stage zijn uitgesproken en er zijn werk afspraken gemaakt. De opzet van deze stage is om aan de Jupiter notebooks te werken, en te ontdekken hoe onderwijs op de universiteit werkt. Aangezien Freek werkzaam is bij zowel Technische Natuurkunde als Science Education kan ik breed leren over natuurkundig onderwijs.
¶
Ik heb de literatuur ‘Abrahams & Millar, 2008: Does Practical Work Really Work?’ bestudeerd. Hierin is niet retorisch maar echt praktisch onderzoek gedaan naar practica. Wat mij het meeste heeft geïnspireerd is de denkwijze bij het ontwerp van practica. Wat wil je dat de studenten leren, wat moeten ze daarvoor praktisch uitvoeren. En hoe zorg je ervoor dat ze uitvoeren wat jij wil en ook leren wat jij wil. Er zijn voorbeelden gegeven waar het in de kennis overdracht tijdens een practica fout kan gaan. Exclusief figuren en tabellen was deze literatuur 23 pagina’s. Ik merkte dat ik toch soms een engels woordje moest opzoeken en het lang lezen veel concentratie vergt. Deze moeite kan mogelijk naar mate van tijd verbeterd worden. Ik heb een samenvatting voor mijzelf geschreven en punten opgesteld welke inzichten ik kan meenemen voor mijn werkzaamheden.
¶
Ik heb alle benodigde software geïnstalleerd en mij ingelezen in Jupiter notebooks. In het gegeven template stonden oefeningen waarmee ik een goed basis voor mijzelf heb gecreëerd. Omdat het voor mij idee veel lijkt op een HTML website maken ging het programeren mij toch goed af en had ik hier heel veel plezier in. Tijdens het maken van de books is het leuk om ook na te denken wat je allemaal wel niet extra kan.
¶
Na het maken van de books heb ik met Freek de dag besproken. Ik heb het ontzettend naar mijn zin gehad. Ik denk dat dit komt omdat ik iets doe wat ik oprecht leuk vind en mijzelf aan het ontwikkelen ben. Wat we ook hebben meegenomen is dat bijvoorbeeld een stukje literatuur lezen of de basis leren programmeren gouw tijd kost. En we soms taken in ons hoofd sneller denken uit te kunnen voeren dan in de praktijk.
Dinsdag 29 april 2025¶
Vandaag was ik begonnen aan de proef ‘Atwood en Newton de tweede’. Dit experiment gaat over een karretje op een luchtkussenbaan dat wordt versneld door een massa bevestigd aan het karretje via een draadje dat loopt over een lichtlopend katrol. Mijn doel vandaag was om meetdata te verzamelen en hiermee uitvoering, resultaten en conclusie mee te maken. Er waren drie verschillende soorten metingen aan mij voorgesteld voor het bepalen van de versnelling bij een zelf gekozen massa; directe bepaling met een pocket voyager, op een gekozen afstand een tijd bepalen m.b.v een stopwatch en op een gekozen afstand de snelheid beepalen m.b.v. een Lichtsluis.
¶
Door het meten van de massa van de kar kon ik de accelaratie metingen/ bepalingen verifieren m.b.v. de theorie. Bij het aanpakken van de proef merkte ik dat ik klem liep. Het verkrijgen van juiste meetdata ging niet zo direct als verwacht. De pocket voyager gaf bij een laag gewicht alleen maar ruis, dit kwam omdat de nauwkeurigheid was in 0,05g. De lichtsluis gaf ook foutieve data omdat het touw heen en weer schudde. Enige waar ik goed mee uitkwam was met de stopwatch. Op een gegeven moment werd de stopwatch tijd te onnauwkeurig door de reactie tijd maar gaf de lichtsluis wel correcte data omdat het touw voldoende gespannen was. Daar heb ik de meting mee afgerond. Bij het hoogste gewicht heb ik nog een kijkje genomen op de pocket voyager. Die meet een verwachting maar de versnelling is nog steeds significant te klein en het ziet er nog steeds als een ruisend signaal uit. Het bereik van de opstelling gaat niet samen met het gewenst bereik van de pocket voyager. Dit inzicht wordt nog besproken met de stage begeleider. Het was voor mij een teleurstelling dat het meten zo slecht is gegaan terwijl ik eigenlijk best wel wat ervaring heb met meten en kennis hierover. Mijn aanpak was simpelweg onhandig dat ik automatische piloot dingen ging doen die ook niet voor het eindresultaat hebben meegeholpen. De volgende keer ga ik bij een nieuwe meetopstelling de grenzen van het bereik van de opstelling achterhalen en ook kijken in welk bereik de meetapperatuur wel en niet nauwkeurig werkt. Als ik een algemeen beeld heb kan ik ook goed oordelen met de inzichten wat het handigst is voor het meten. Nu heb ik de kennis van ‘Abrahams & Millar, 2008: Does Practical Work Really Work?’ echt in de praktijk gezien. In mijn schoenen kon ook een leerling staan, die klem loopt door de foute dingen te meten. Het is dus van wereldbelang om didactisch bij een proef echt na te denken hoe je de leerling dus deze proef goed laat aanpakken en laat nadenken over waarom je niet op automatische piloot moet gaan meten.
¶
Ik heb eerst een snel meetrapport in Word geschreven om voor mijzelf een overzicht te maken in een voor mij bekend programma. Bij de data analyse en fit ben ik goed uitgekomen in het coderen en in de verkregen resultaten. Dit was een gebroken fit. Ik was ook geinteresseerd in een fit die de data liniariseert, dit gaf niet de gewenste fit parameters. Dit wordt nog besproken met de werkplekbegeleider. Wat ik in Word heb gemaakt is mij gelukt om in een jupyter book te maken. Freek vind het er goed uitzien maar ik zie nog ruimte voor verbetering. Er zitten in de pagina blokken met code, eenheden in de formule staan nog cursief, subscript lukt niet overal, de gegevens voor de data analyse zijn apart uitgetypt i.p.v. dat ze uit de tabel zijn gehaald. Dit zie ik als een mooie to do voor morgen.
¶
Al met al voelt het alsof ik vandaag niet veel heb bereikt maar in het reflecteer moment heb ik wel meer begrip gedaan wat mij in de toekomst mogelijk weer tijd bespaart.
Woensdag 30 april 2025¶
Vandaag heb ik weer aan Atwood gezeten en geëxperimenteerd met de tweede variant. Dit ging zeer vlot en was hier behendig mee. Ik heb een data analyse gedaan en gezien dat ik met de meet resulaten zeer nauwkeurig de versnelling heb kunnen bepalen. Wanneer ik deze resulataten ging vergelijken met de eenpuntsmeting merkte ik een aanzienlijke afwijking. Hierdoor werdt duidelijk dat er een niet te verwaarlozen onnauwkeurigheid speelt in de eenpuntsmeting. Ik ging dit nader onderzoeken en maakte een analyse uit de s(t) diagrammen van totaal 6 verschillende gewichten. Omdat de onnauwkeurigheid vrij laag is zou je verwachten dat de gebroken functie fit nu nog nauwkeuriger parameters zou moeten bepalen. IK kreeg met de nauwkeurige waarden van a uit de s(t) juist een nog onnauwkeurigere bepaling in. Ik denk dat er mischien een benadering zit in het model en mogelijk wrijvong een rol speelt. In desmos heb ik een simulatie gemaakt die het voor leerlingen intuïtief makkelijk zou kunnen maken om met een slider op parameter a van te slepen tot de beste waarde die de curve het meest de data punten laat fitten.
¶
Ik heb gemerkt dat ik nog te veel in word bijhoud en in anaconda schrijf. Ik wil mijzelf morgen dwingen om op Jupiter notebook aan de slag te gaan zodat Freek ook al mijn werk mee kan kijken in GitHub.
Donderdag 1 mei 2025¶
Vandaag starte ik de dag met het bespreken van mijn meetresulateten. Freek gaf de tip dat de valversnelling niet als fitparameter moest worden ingezet maar als constante alvast moest worden worden ingesteld. Tegen verwachting werdt de grafiek met 1 parameter minder juist nauwkeuriger. We hebben nog meer besproken over data analyse en hoe je dat kan aanpakken. Ik ging op gevoel bijvoorbeeld zoeken naar een mogelijkse offset in het s(t) model. Hij heeft mij uitgelecht dat je het controleren van het model beter kan doen door het residu van de fit te analyseren. Ook in de code van de analyse zaten nog verbeter punten. Ondanks dat het met eenheid analyse geen doorreken fouten zou opleveren als ik de antwoorden in grammene zou berekenen is het voor netheid toch de bedoeling om je antwoorden altijd in SI-eenheden te presenteren. Voor het zoveel mogelijk leesbaar houden van de grafiek is het van belang om je grenzen van x en y-as in te stellen op (ongeveer) 0,95 van je minimale waarde en 1,05 van je maximale waarde. Je functie is goed als het residu (data - fit) zoveel mogelijk op 0 ligt. als dit constant erboven ligt zou je een offset parameter in je model moeten verwerken.
¶
Na deze bespreking woonde ik een gesprek met een extern universitair docent bij die geintresseerd was in de jupyter books en heb ik voor mijzelf opgefrist waar je het voor kan gebruiken, waarvoor het handig is, en diverse voorbeelden gezien wat je er allemaal mee kan. Ook heeft de TU delft op de website een open source gegeven aan textbooks die online zijn geplaatst waar ik weer inspiratie uit kan halen. Een collega in de werkkamere heb ik mee gesproken die origineel in het amerikaanse universitaire onderwijs werkt. Wat haar werk bijzonder maakt is dat zei op een minder exculsieve universiteit onderzoek doet naar hoe studenten samen kunnen werken in een textbook en comments en highlights kunnen achterlaten en van elkaar zo kunnen leren. Aangezien heel veel onderzoek daar wordt gedaan op bijvoorbeeld een MIT of een Ohio university waar top studenten zitten is haar onderzoek relevant of het ook toepasselijk is voor studenten een breder scala studenten, zowel top studenten als minder presterende studenten zitten aan die universiteit samen.
¶
Bij het opnieuw analyseren van de data heb ik de valversnelling genomen als constante wat al opvallend een nauwkeurigere bepaling gaf van m_1. Bij het analyseren van het resedu zag ik een meer systematische dan willekeurige vorm in de grafiek de laatste 2 massa. Dit verklaarde ook de hogere onnauwkeurigheid in de coeficienten en dat ze uitschoten in de a(m_2) grafiek. bij het opnieuw meten was het residu herstelt en weer een willekeurig patroon. De onzekerheid in de a was hetzelfde als bij de andere grafieken en de punten lagen op de curve fit. Het mooiste waar ik dus vandaag achter ben gekomen is hoe het kan zijn dat data op de trend oogt te liggen, maar met residu analyse je kan achterhalen of er in die kleine afwijking toch een patroon verstopt zit. Zo kan je uitschieters en systematische fouten snel herkennnen.
¶
Vrijdag 2 mei 2025¶
Literatuur gelezen over practica. Volgens “Hodson, 1990: A critical look at practical work in school science” volgen veel leerlingen recepten, waardoor begrip van wat ze doen achterwegen gaat. Practica wordt meestal ontworpen met als doel het ondersteunen van theorie, ontwikkelen van vaardigheden of opwekken van interesse. Maar dit gaat fout omdat er meestal geen didactisch plan achter zit. De voorkennis ontbreekt meestal, dit heeft effect op het conceptuele begrip. Ook spelen procesvaardigheden zoals observatie meten en analyseren en de wetenschappelijke redenering zoals hypothese testen, conclusie en het kritisch denken een grote rol. De standaard wetenschappelijke methode geeft ook een verkeerd beeld, het werkt in de realiteit minder lineair wat ook terug zou moeten komen in een practicum.
¶
“Pols, Dekkers & vd Berg, 2024: Practicum, wat hebben we (ervan) geleerd?” stelt dat de vijf hoofdoelen van een practica het verdiepen van theorie is, het ontwikkelen van onderzoeksvaardigheden, het leren omgaan met meetinstrumenten, het motiveren van leerlinge en betekenis van experimentele wetenschap laten zien. Per practicum is het belangrijk om maar één naar te laten komen om verwarring te voorkomen. Verschillend pracitica vraagt verschillende aanpak; Begripspracticum, onderzoekspracticum, instrumentpracticum die ook niet door elkaar moeten worden gehaald. “Pols, 2024: The scientific graphic organizer for lab work” leert dat