Een iPad in het scheikundeonderwijs

In januari 2010 presenteerde Apple de nieuwste gadget: de iPad. Deze tabletcomputer zou een brug moeten slaan tussen de moderne smartphones en de kleinste laptops. Weinig van de eigenschappen van de iPad zijn revolutionair of nieuw. Een tablet, multi-touch, het besturingssysteem, het bijbehorende winkelconcept, de vormgeving, al deze concepten bestonden al. Maar toch is dit de eerste tablet dat de markt een dreun gaf. De verkoop van netbooks stagneerde, bedrijven gaven een iPad weg bij de vreemdste producten (auto’s, kranten, opleidingen) en precies een jaar later volgenden veel concurrenten van Apple met een soortgelijk concept.

Maar hoe erg is de iPad nou een hebbedingetje? Al eerder schreven we over de Vrije Universiteit van Amsterdam die iPads aan scheikundestudenten zou uitdelen (hier). Ook gaven we al een kort overzicht van de handigste apps (programma’s) voor de iPad (hier en hier). We hebben er zelfs voor gezorgd dat de Scheikundejongens prima te gebruiken is vanaf iedere iPad en iPhone. Toegegeven, we vinden de ontwikkeling die Apple krap anderhalf jaar geleden gestart is, enorm spannend.

Wat is er nou zo speciaal aan de iPad, dat het zo’n succes maakt? Tabletcomputers (ook wel PDA’s of palmtops) zijn helemaal niet nieuw, sterker nog, Apple heeft in 1993 de Apple Newton uitgebracht, maar die was geen hit. De tweede vraag blijft nog steeds lastig: is een tabletcomputer een goed idee voor het scheikunde-bacheloronderwijs?

Een screenshot van het bureaublad van een iPad © Aldo Brinkman

Een tijd lang waren er eigenlijk maar twee duidelijke soorten computers: de desktop en de laptop. De ene stond altijd op (of onder) een tafel, de andere kon op je schoot. Sinds 1992 zijn er smartphones op de markt. Maar zo smart waren ze nou ook weer niet. Er kon vooral iets meer mee gedaan worden dan bellen en sms’en. Veel later, in 2001, kwam de eerste smartphone die op het web kon browsen op de markt. Nog maar een paar jaar geleden, in 2007, kwam de iPhone uit. Daarvoor waren smartphones meestal niet zulke hele fantastische apparaten om mee te browsen. Gelukkig werden langzaam aan de smartphones sneller, kregen ze meer geheugen en uiteindelijk, nu, durf ik te beweren dat smartphones volwaardige (doch erg kleine) computers zijn.

De desktop, de laptop en later de smartphone. Ondertussen zijn de kleinere laptops, de netbooks, even een klein hitje geweest. En nu neemt de tablet dat over. De tabletcomputer is jongvolwassen en het volgende valt me op: het verschil tussen al die soorten computers begint wat vaag te worden. Niet alleen omdat ik kan videobellen met m’n computer en surfen met m’n telefoon, maar ook de manier waarop producten eruit gaan zien. Desktops en laptops worden lichter en soms kleiner (vooral netbooks) en smartphones krijgen grotere schermem en meer rekenkracht. Er is nu bijna geen ruimte meer tussen al die producten: in alle opzichten lopen ze in elkaar over. Er zijn nu producten van iedere grootte, ieder gewicht, iedere snelheid, enzovoorts. Een continuüm van computer-vormfactors.

Waar het tegenwoordig op neerkomt, is dat er voor iedere taak een ander apparaat gekozen kan worden. Als ik op de bus wacht, gebruik ik m’n smartphone om te surfen, als ik op de bank een artikel lees, doe ik dat op een tablet en als ik serieus schoolwerk doe, zoals moleculaire simulaties, dan doe ik dat op m’n desktop. Vroeger deed ik veel van die dingen niet, ook omdat ik alleen een desktop had. Nu gebruik ik al die apparaten door elkaar.

Nu komen we op we op het belangrijke punt. Maar dat punt gaat eerst vooraf aan twee feiten: 1) iedere scheikundestudent moet in het bezit zijn van een laptop; en 2) na een middag inventariseren kan ik stellen dat iedere universiteit laptops aanraadt van ~1 k€. Mijn punt: is dat een goed idee?

Een niet helemaal onterechte aanname is, is dat duizend euro een heleboel geld is voor een student. En wat doet de gemiddelde scheikundestudent nou eenmaal op z’n laptop? E-mail, Internet, tekstverwerken voornamelijk. Daarnaast wat andere, gespecialiseerde programma’s zoals Mathematica, ChemDraw en af en toe wat Photoshop. Tot slot zijn er een hele reeks nicheprogramma’s met obscure namen als TiterDat, HSC for Windows, Gromacs en MOLDEN. Die eerste twee zijn alleen voor Windows beschikbaar, die laatste twee alleen voor Linux. Mijn stelling is dat meer dan de helft van die dingen, helemaal niet op een laptop horen.

Ik vind dat langdurig tekstverwerken op een laptop een slecht idee is, vooral om de houding die je aan moet nemen. Die is erg krampachtig en schreeuwt om RSI. Simulaties horen ook niet op een laptop. De processor in een laptop is óf te goedkoop en daardoor niet geschikt voor zware berekeningen, óf is heel duur, maar zou veel goedkoper in een desktop horen. De batterijduur van een laptop is overigens meestal nog steeds niet veel meer dan vijf uur, terwijl een werkdag toch minstens acht uur duurt.

Mijn voorstel is het volgende: ik vind dat een student veel beter een tablet van €500 én een desktop van €500 kan kopen, dan één laptop van 1 k€. Tablets moeten draagbaar zijn en hebben wel de batterijduur die je van een draagbaar apparaat mag verwachten. Verder zijn draagbare apparaten nog altijd niet bedoeld voor langdurig tekstverwerken. Die anti-RSI cursus aan het begin van de studie is wel heel lief bedoeld, maar op een laptop werken blijft gewoon aanklooien.

Dan nog het maar-met-een-iPad-kan-ik-niet-alles-argument. Na een jaar testen kan ik jullie verzekeren: maak je niet druk. Het enige dat nog niet echt lekker door wil zetten, is de hoeveelheid studieboeken die legaal te lezen zijn op een iPad. Minder legaal is er een heleboel mogelijk. Verder is browsen, mailen, presentaties maken en geven en tekstverwerken allemaal goed te doen. Zelfs LaTeX en Linux zijn vanaf een iPad (met Internetverbinding) verrassend goed te doen.

Tot slot: in hoeverre worden iPad nu al gebruikt? Stel je voor, het apparaat is nog maar anderhalf jaar uit, en nu zijn er al massa’s serieuze voorbeelden. Vorig jaar begon de VU, de bibliotheek van de Universiteit Utrecht (extra info) doet een test, onderwijskunde aan de UU doet een test en in onderstaand filmpje is te zien hoe een middelbare school in Rotterdam voorop loopt.

Nu heb ik hier wel m’n mening gegeven, maar wat vinden jullie nou? Is de iPad (ofwel, een tabletcomputer in het algemeen) een goed idee in het scheikundeonderwijs? Docenten, studenten, scholieren, experts: laat het hieronder weten in de commentaren.

 

Maak een groene vlam

Wanneer iets brandt, zie je meestal een blauwe of gele vlam, afhankelijk van of de verbranding volledig is, of niet. Dat kun je mooi zien met een Bunsenbrander: draai je de luchttoevoer open, dan verandert de kleur van de vlam van geel naar blauw. Maar heb je wel eens groen vuur gezien? Bekijk het onderstaande filmpje.

In het filmpje wordt boorzuur (H3BO3) gemengd met een soort anti-vries en daarna aangestoken. De anti-vries bestaat voor het overgrote deel uit methanol (CH3OH), wat brandt met een blauwe vlam. Boorzuur is niet brandbaar. Hoe wordt de groene kleur dan veroorzaakt?

Wanneer booratomen in een vlam terechtkomen, gaan ze licht uitzenden, net als andere metaalatomen. Dit wordt vlamkleuring genoemd. Hiervan wordt niet alleen in vuurwerk gebruik gemaakt, maar bijvoorbeeld ook in de chemische analyse (AAS en AES). Boorzuur op zichzelf is helaas niet vluchtig genoeg om in de methanol-vlam terecht te komen: het heeft een kookpunt van 300 °C. Boorzuur reageert echter wel met methanol tot trimethylboraat, zoals je kunt zien in bovenstaande reactievergelijking. Dit trimethylboraat heeft een kookpunt van ongeveer 68 °C en verdampt dus wél door de warmte van de vlam. Eenmaal in de vlam valt het molecuul uit elkaar, waarna de booratomen hun karakteristieke groene kleur licht uitzenden. Het boor reageert uiteindelijk tot booroxide.

Groen vuur door vlamkleuring van boor. © Mark Vis

De reactie tussen methanol en boorzuur is een soort veresteringsreactie, zoals die ook kan optreden tussen alcoholen en organische zuren. Wanneer je hetzelfde probeert met boorzuur en ethanol, treedt de reactie (vrijwel) niet op. De vlam is dan niet groen, maar gewoon blauw.

Je kunt dit experiment ook thuis of op school uitvoeren. Boorzuur, methanol en ethanol zijn verkrijgbaar bij de betere apotheek of drogist. In plaats van ethanol kun je ook spiritus gebruiken, wat voor het grootste deel uit ethanol bestaat. Let op: methanol en boorzuur zijn giftig. Werk in een goed geventileerde ruimte, bij voorkeur in de zuurkast, en houd brandbare materialen uit de buurt. Ontsteek het mengsel in een vuurvast schaaltje, bijvoorbeeld het metalen omhulsel van een waxinelichtje. We zien uit naar de foto’s van jullie groene vlammen.

Met dank aan de Scholieren Quiz Chemie “SQuiz” voor het idee voor dit experiment.

Proefjes voor het basisonderwijs

In 2004 is op initiatief van Het Grote Wetenschappelijke Opperhoofd Robbert Dijkgraaf, de website proefjes.nl opgericht. Op deze website zijn eenvoudige experimenten te vinden voor kinderen vanaf 8 jaar. De proefjes laten de leerlingen op een leuke manier kennis maken met natuurkunde, scheikunde en biologie. Voor de proefjes zijn over het algemeen geen bijzondere materialen nodig en de proefjes zijn kind-veilig.

De proefjes zijn ingedeeld rond thema’s, zoals lucht, vuur, water en elektriciteit. Ook zijn bijvoorbeeld alle scheikunde-gerelateerde proefjes terug te vinden via scheikunde.proefjes.nl. Leerkrachten uit het basisonderwijs kunnen voor hun leerlingen kant-en-klare werkboeken downloaden. Verder zijn er op de site ook filmpjes te vinden die in samenwerking met de VPRO zijn gemaakt. Helaas is voor het bekijken van die filmpjes RealPlayer nodig, wat toch een beetje uit de tijd is geraakt. Misschien kunnen de makers de filmpjes ook op YouTube zetten? Wel zo eenvoudig.

Op de site staan een boel leuke proefjes. Een aantal van mijn favorieten zijn:

Er staan nog veel meer leuke proefjes op de site, dus neem vooral een kijkje.

Homeopatie werkt niet

Homeopathie is een ‘alternatieve geneeswijze’. Dat betekent dat de theorie van de homeopathie geen onderdeel uitmaakt van de moderne wetenschap. We weten dat homeopathie niet werkt en niet deugt als theorie.

In de homeopathie worden geneesmiddelen opgelost en daarna verdund. Door op een bepaalde manier te verdunnen, zou de werkzaamheid toenemen, naar mate er meer verdund wordt. Dit gaat natuurlijk direct in tegen de regel in de geneeskunde en farmacie, waarin werkzaamheid en giftigheid juist positief afhangen van de concentratie: hoe geconcentreerder het geneesmiddel, hoe werkzamer het wordt. Na een te hoge concentratie is de werking te sterk, worden de bijwerkingen te sterk en maakt dat het giftig. In de homeopathie worden geneesmiddelen juist meer werkzaam naarmate ze meer verdund worden.

Een andere tegenstelling in de homeopathie heeft ook te maken met verdunningen. Er zou namelijk oneindig vaak verdund kunnen worden. Een zuiver geneesmiddel wordt de (moeder)tinctuur genoemd, die verdund kan worden tot meer werkzame verdunningen. Tien maal verdunnen wordt ook wel D1 genoemd, honderd maal verdunnen D2, et cetera. D60 is de meest gebruikelijke verdunning die goed genoeg werkt voor de meeste toepassingen. Dat betekent dat 1 op de 1060 moleculen in de (hypothetisch perfecte) oplossing, de originele tinctuur is. Vergelijk: in 1 liter water zitten 1025 moleculen. Helaas zijn er op aarde veel en veel minder moleculen dan dat, dus de kans dat je in je homeopathisch verdunde D60-medicijn werkzame stof zal vinden is nul.

Een laatste tegenstelling tussen homeopathie en de moderne wetenschap die ik wil noemen, is de kijk op het lichaam. In de wetenschap wordt het lichaam gezien als een verzameling chemische reacties. Dat zijn allemaal kleine mechanismes die op elkaar inspelen en ziekte is op die manier een defect in een van de mechanismen. In de homeopathie daarentegen is ziekte een verstoring in de levenskracht van een mens of dier. Zo’n verstoring wordt nooit veroorzaakt door iets van buitenaf, zoals bacteriën of virussen, maar door een negatieve state-of-mind. Die verstoring moet niet hersteld worden door een tegengestelde kracht uit te oefenen, maar moet verholpen worden door juist een gelijke kracht uit te oefenen. Een medicijn tegen malaria zou dezelfde symptomen moeten geven op een gezond persoon, als malaria zelf.

Nu wil ik een heel belangrijk punt maken: homeopathie werkt niet. Dat betekent niet dat homeopathische medicijnen geen effect hebben, maar dat de theorie niet deugt en niet uitlegt hoe ziekte en genezing werkt.

Een tinctuur of een homeopathisch verdund medicijn — dat wil zeggen dat er geen werkzame moleculen in het medicijn zitten — kán wel een resultaat hebben. Dit resultaat wordt toegeschreven aan het placebo-effect. Dit is een zuiver psychologische effect dat sterk wordt bepaald door de culturele achtergrond van de patiënt. Het beeld van de patiënt over de werking van een medicijn is sterk verantwoordelijk voor het daadwerkelijke effect van het medicijn. Het placebo-effect is niet hetzelfde als homeopathie, omdat het een goed bewezen theorie is, die wél onderdeel is van de moderne wetenschap. Helaas wordt het nog maar matig begrepen, omdat er erg veel factoren meespelen in de psychologie, maar dat betekent niet dat het niet waar is. In het onderstaande Engelstalige filmpje hieronder kun je meer leren over de rare resultaten van het placebo-effect.

Nogmaals: homeopathie is een theorie die niet waar is — dat wil zeggen, geen onderdeel is van de wetenschap — en de positieve resultaten van homeopathische medicijnen zijn niet sterker dan het placebo-effect.

IYC 2011: ongetemde wetenschap

Over het Internationale Jaar van de Chemie (IYC 2011) hebben we al het één en ander geschreven. We hadden zelf een ideetje voor een feestje, maar dat lijkt ’m niet te worden. We kwamen tenenkrommende promo tegen. In het laatstgenoemde stukje schreven we dat Aldo en ik allebei naar het buitenland gaan voor een stage en zouden kijken hoe het daar gesteld was met het IYC 2011.

Inmiddels is het dus zo ver: Aldo zit sinds begin maart in Cambridge (Engeland) en ik sinds begin april in Göteborg (Zweden). Gister stuitte ik als kemi pojkar op de eerste Zweedse IYC-promo. Naast een waslijst aan regionale activiteiten, heeft ook elke maand een chemisch thema gekregen.

Elke maand wordt bij zo’n thema door het Zweedse Untamed Science een video gemaakt die iets uitlegt over de relevantie van scheikunde. De filmpjes worden gemaakt in samenwerking met de twee universiteiten van Göteborg (de Chalmers Technische Universiteit en de Universiteit van Göteborg), het Universeum (een soort Zweedse versie van NEMO) en een aantal bedrijven zoals AkzoNobel. De doelgroep van de filmpjes omvat basisschoolleerlingen en middelbare scholieren. Bekijk hieronder een promofilmpje.

Inmiddels zijn er vier filmpjes verschenen, over Kunst & Cultuur, Mode, Klimaat & Energie, en de Chemische Industrie. Alle filmpjes zijn zowel in het Engels als in het Zweeds beschikbaar. Hieronder zie je de Engelse versie van het februari-filmpje over mode. (Voor de liefhebbers: bekijk de Zweedse versie en zoek de verschillen.)

Deze filmpjes spreken toch veel meer aan dan het Nederlandse IYC-promofilmpje? Ze zien er érg gelikt uit, hebben inhoud en veronderstellen geen voorkennis, dus ze zijn voor iedereen toegankelijk. Daarbij zetten ze scheikunde ook nog eens in een goed daglicht door te laten zien waar het allemaal nuttig voor is. Kortom, dat soort filmpjes moeten wij ook hebben als promo.

Bekijk alle filmpjes op de speciale IYC-site van Untamed Science, op hun YouTube-kanaal of abonneer je heel retro op de Podcast.