Programmeren in de context van natuurkunde

python_education

HandiHow is bezig met het ontwikkelen van lesprogramma's voor Programmeren in de klas. Er is nu gestart met een lesprogramma, ontwikkeld voor de derde klas natuurkunde, op basis van de lesmethode Nova VWO.

Het is een lessenserie van 7 - 8 weken, waarbij er twee lessen zijn per week met de klas. Een theoretische les en een programmeer les.

Het onderwerp is "Kracht en beweging". De leerlingen gaan tegelijkertijd aan de slag met theoretische kennis over het onderwerp, en het verkrijgen van basisvaardigheden op het gebied van programmeren met Python.

In de Python oefeningen komen steeds natuurkundige problemen terug die reflecteren op het theoretische gedeelte. Aan het einde van de lessenserie zijn er opdrachten waarmee de leerling een cijfer kan halen voor het onderdeel programmeren.

Skilltree

Er wordt gebruik gemaakt van een skilltree voor zowel de onderdelen theorie als programmeren. Een skilltree maakt het mogelijk om te differentëren in de klas. De leerlingen houden daarmee de regie over hun progressie en de docent vinkt deze skills af telkens nadat de leerling een oefening goed heeft gedaan.

Het programmeren van natuurkundige modellen biedt veel mogelijkheden om betekenisvolle oefeningen te doen en tegelijkertijd ervaring met programmeren op te doen.

Deze skilltree "Kracht en Beweging" en alle opdrachten zijn volledig uitgewerkt door HandiHow en zijn van een uitdagend niveau. Alle programmeeropdrachten zijn ook uitgewerkt met een docentenhandleiding en er zijn presentaties die klassikaal worden gegeven.

HandiHow heeft daarnaast een skilltree webapplicatie ontwikkeld waarin iedere leerling zijn digitale skilltree heeft. De docent kan hiermee eenvoudig het overzicht bewaren over de klas en alle skills afvinken. Onze ervaring is dat leerlingen het werken met de skilltree erg leuk vinden en er enthousiast mee aan de slag gaan.

Skilltree webapplicatie
Skilltree kracht en beweging

Python omgeving

De leerlingen programmeren in zogenaamde Jupyter notebooks. Dit kan in een online omgeving, bijvoorbeeld Google Colaboratory. Ook worden er instructiebladen geschreven in Jupyter notebooks.

Het prettige van deze notebooks, is dat je steeds tekst blokken en code blokken kunt maken. Zodoende kun je de instructies of het commentaar in duidelijke tekst schrijven, en je hoeft hiervoor dus niet onduidelijke comments in de code te schrijven.

De code kun je uitvoeren door op de play knop te drukken. Je ziet dan het resultaat van de berekening. We maken gebruik van hulpmiddelen zoals Matplotlib om (x,t), (v, t) en (a,t) - diagrammen te maken.

Aan het einde van de lessenserie stappen we over van de Jupyter notebooks naar Glowscript. Dit is een online omgeving waarin de 3D simulatie tool VPython in verwerkt is. Hiermee kan de leerling gemakkelijk een bal maken, om bijvoorbeeld een planeet weer te geven.

VPython Simulatie

In een lagrangepunt kan een klein object zoals een ruimtestation een vaste relatieve positie behouden ten opzichte van twee hemellichamen. Deze positie is, afhankelijk van het geval, min of meer stabiel.

De code is geschreven in Python en maakt gebruik van de VPython library om de hemellichamen grafisch weer te geven in drie dimensies.

Er is hier een simulatie gedaan van de zon (geel) en Jupiter (blauw). Op de L4- en L5-punten van Jupiter bevinden zich van nature al groepen planetoïden die Trojanen genoemd worden. In maart 2003 waren er al 1560 bekend.

HandiHow dienstverlening

  • Uitvoering geschied door een lesbevoegde docent
  • Meeting van 1 dagdeel met de docent om het lesprogramma, de skilltree en alle opdrachten door te spreken
  • Personaliseren van het lesprogramma naar aanleiding van dit gesprek
  • Gratis gebruik van de Skilltree web applicatie gedurende het lesprogramma
  • Aanwezigheid tijdens de les programmeren: max. 1,5 klokuur per week op 1 dagdeel gedurende 8 weken
  • Doceren van het onderdeel programmeren met Python
  • Nakijken van alle programmeer opdrachten

 

Prijs op navraag

Bij locaties op een afstand van meer dan 30 km van Capelle aan den IJssel wordt een meerprijs gerekend.

Bij meerdere klassen tegelijk op dezelfde school in hetzelfde kwartaal kan een korting worden overeengekomen.