Higgs-onderzoek voor elfjarigen
In het Wetenschapsknooppunt Radboud Universiteit werken onderzoekers samen met pabostudenten en pabodocenten van de Hogeschool van Arnhem en Nijmegen, basisschoolleraren en docenten van de onderbouw van het voortgezet onderwijs.
Samen willen ze wetenschappelijke kennis toegankelijk maken voor scholieren tussen de 10 en 15. Geen onderwerp is te ingewikkeld om mee te nemen: hersenonderzoek, filosofie of zelfs deeltjesfysica. Hoewel de lesstof ontworpen is voor kinderen, biedt het ook een hoop plezier aan wetenschappers en docenten. En soms de nodige uitdaging.
“Het doel van deze inspiratiedag is om wetenschappelijke kennis toegankelijk te maken voor leraren. Maar we willen ze ook leren hoe ze die wetenschappelijke kennis kunnen overdragen aan hun leerlingen,” zegt Marieke Peeters, projectleider van het Wetenschapsknooppunt van de Radboud Universiteit.
Technologie in de Lerarenagenda
“De Lerarenagenda zegt dat Pabo’s meer aandacht aan wetenschap en technologie moeten besteden en dat wordt vanuit meerdere kanten gepust. Maar veel leraren zijn niet opgeleid met bèta-kennis of onderzoekvaardigheden. Hoe begeleid je kinderen als je zelf de Pabo hebt gedaan en zelden een onderzoek hebt uitgezet? Dan is er nog wel wat werk aan de winkel.”
Je ziet dat studenten van de academische Pabo op dit gebied een stuk verder zijn, want de kennis over de verschillende, vaak technische thema’s is niet de bottleneck, maar de onderzoekvaardigheden zelf. Ik hoop dat over een aantal jaar leraren zich steeds verder hebben ontwikkeld in de didactiek van het onderzoekend leren en dat wetenschap en technologie echt een deel van het lespakket is geworden,” vertelt Peeters.
‘Ik heb gewone-mensentaal geleerd’
Weinig interessanter dan groepen docenten die samen de leukste en nieuwste lesmaterialen testen. Ze zijn zo mogelijk nog enthousiaster dan hun leerlingen. Dobbelstenen, knikkers en hele knutselsets worden uit de kast getrokken om het ongrijpbare inzichtelijk te maken. Ook voor kinderen die nog geen les natuurkunde, biologie of filosofie hebben gehad.
“Toen ze me vroegen of ik wilde meewerken aan dit project dacht ik: het Higgsdeeltje uitleggen aan basisschoolleerlingen? Zullen we niet eerst eens beginnen bij het atoom?” vertelt natuurkundestudent Melissa van Beekveld.
Niet alleen leerlingen leren bij dit project, ook studenten en docenten die werken met de workshops. “Wiskunde is de taal van de natuurkunde, maar het duurt wel even voor je het spreekt. Hier leerde ik de meest ingewikkelde dingen van mijn studie uitteleggen in ‘gewone-mensentaal’,” zegt Van Beekveld.
Dobbelende deeltjesfysica
Een van de projectteams van het wetenschapsknooppunt Nijmegen maakt de legendarische zoektocht naar het Higgsdeeltje inzichtelijk voor scholieren die nog geen natuurkunde hebben gehad. Met deze speciaal ontworpen workshop wordt gedobbeld met 5 dobbelstenen, waarvan er één verzwaard is. De verzwaarde dobbelsteen komt 9 van de 10 keer op hetzelfde getal terecht. Als je dus vaak genoeg gooit zal er één getal duidelijk uitsteken.
Op het eerste gezicht lijkt dit nog geen hogere deeltjesfysica maar de overeenkomsten zijn sterk. Net als bij dobbelen weten kernfysici in CERN welke deeltjes er na een botsing gaan ontstaan, en hoe de grafiek er uit ziet. Als de bekende ‘Higgs bubble’ in de grafiek zit, weet je dat er Higgsdeeltjes ontstaan zijn. Net als dat je bij het dobbelen een piek ziet bij één van de zes getallen.
Hierboven de afwijking die duidt op de aanwezigheid van het Higgs-deeltje
Higgs onder een zwarte doos
Waar de dobbelopdracht nog goed te overzien is voor iedereen die een introductiecursus statistiek heeft gedaan, is de tweede opdracht een stuk pittiger voor de docenten. Ze moeten knikkers ze onder een ‘black box’ die op paaltjes staat doorrollen, om te testen wat voor een voorwerp verstopt is onder de doos. Kaatsen veel knikkers weg? Is het dus groot? Is het rond? Maakt het veel herrie? Is het een glas met zand? De kreten en vragen van de docenten worden steeds enthousiaster en luider, hoe langer de workshop doorgaat.
Deeltjes door de Large Hadron Collider schieten, of knikkers door een doos rollen, ook voor kinderen is de overeenkomst treffend. Beiden zijn binnen hun eigen niveau natuurkundige ontdekkingsreizigers op pad in terra incognita.
Waar de kinderen knikkers hebben, hadden de CERN-wetenschappers een ander palet aan onderzoeken om de eigenschappen van Higgs boven tafel te krijgen. Buigt het deeltje af als er sterke magneten op worden gericht, of waar geven de deeltjes hun energie af? Zo kwam men steeds meer te weten over het deeltje, net als de kinderen over het voorwerp onder de zwarte doos.
“Kinderen leren hier bovenal onderzoek doen, niet zozeer wat het Higgsdeeltje is en doet, bijna niemand snapt dat. Hoe zou je iets kunnen onderzoeken, hoe kan je iets te weten komen,” vertelt een van de betrokken leraren. “Het is fascinerend om te zien hoe ieder kind al op jonge leeftijd zijn of haar eigen voorkeuren heeft om onderzoek te doen.”
