← Back to CoursesStemExpert
StemExpert
Voor de docent
StemExpert · Brecht Corbeel · schoolium.me
StemExpert
Voor de docent
Voor de docent

Lesplanning en gebruik

Per hoofdstuk: het aantal lestijden als richtwaarde, het aantal bladen en opdrachten per trede, en wat je moet klaarzetten. Handboek, werkboek en oplossingen bestaan per niveau ook als PDF.

Werkwijze

Hoe StemExpert in de klas werkt

  • Handboek = de leerstof. Het bevat geen opdrachten, wel uitgewerkte voorbeelden (hoe een expert het oplost), proeven om te demonstreren en verbanden met andere leerlijnen.
  • Werkboek = de oefenstof, per hoofdstuk in drie treden. Laat iedereen de trede oefenen maken; toepassen is de norm; uitdagen is differentiatie naar boven en voorbereiding op het volgende niveau.
  • StemExpert-schaal 1–9 over de niveaus heen: F 1–4, I 3–7, E 6–9. Een leerling die de opdrachten van schaal 4 in Fundamental vlot maakt, is klaar voor Intermediate.
  • Habitat: de habitat-opdrachten in het werkboek zijn bouwstenen voor het integratieproject aan het eind van elk niveau. Bewaar ze in een portfolio.
  • Oplossingen staan op aparte pagina's en in een aparte PDF.
F
Lesplanning

Fundamental

± 239 lestijden
nrhoofdstuklestijdenbladenopdrachten (oef · toep · uitd)materiaal
F1Wat is STEM?5154 · 6 · 4oplossingenbezemsteel of lange houten lat (ongeveer 1,2 m), lat van 30 cm, stopwatch of gsm met stopwatch, fiets (of een foto ervan) om samen te ontleden, portfoliomap voor het Habitat-project
F2Onderzoeken: van vraag tot besluit6135 · 5 · 5oplossingenpapier (80 g/m²), schaar, lat, paperclips (bouwplaat papieren helikopter), meetlint, stopwatch, tuinkerszaad, bakjes, watten of potgrond (groeiproef), ijsblokjes, kleine platen van metaal, hout en kunststof (opdracht 2.14)
F3Meten: grootheden en eenheden7196 · 7 · 4oplossingenlatten van 30 cm, rolmeter, schuifmaten (analoog met nonius, eventueel een digitale), keukenweegschaal en labobalans (0,1 g of 0,01 g), maatcilinders van 10, 100 en 250 mL, thermometers (alcohol en digitaal), stopwatches, pak printpapier (80 g/m²), euromunten (10 cent, 1 euro, 2 euro), rijst, lege PET-fles van 1,5 L, watervaste stift
F4Tabellen, grafieken en verbanden7166 · 6 · 4oplossingenmillimeterpapier, potlood, lat, gradenboog, zes ronde voorwerpen (munt, blikje, mok, bloempot, bord, emmerdeksel), stroken papier of een naaimeter, plastic bekertjes die in elkaar passen (opdracht 4.12), thermometer, mok met heet water of thee (opdracht 4.16), eventueel een rekenblad op de computer
F5Veilig werken in labo en werkplaats5175 · 6 · 4oplossingenveiligheidsbrillen, labojassen, nitrilhandschoenen, lege verpakkingen met etiketten (ontstopper, allesreiniger, alcohol, spuitbus), lijmpistool en een thermometer met draadsonde (thermokoppel) voor de proef, soldeerstation met houder en afzuiging (demonstratie), EHBO-koffer en het plan van het lokaal (nooduitgang, blusmiddelen)
F6Het deeltjesmodel6165 · 5 · 4oplossingentwee bekerglazen, koud water en warm water (hooguit 60 °C), voedingskleurstof, thermometers, stopwatch, glazen fles met een ballon (opdracht 6.8), glas met ijswater en een weegschaal (opdracht 6.9), eventueel een ring-en-bol-toestel (demonstratie uitzetten)
F7Massa, volume en dichtheid6155 · 6 · 4oplossingenbalans (0,1 g) en maatcilinders van 10, 100 en 250 mL, overloopvat (of een beker met een tuitje), blokjes van aluminium, ijzer, koper en hout; stenen; een kaars; kurk, water, olijfolie, keukenzout, verse eieren, honing en zonnebloemolie (dichtheidstoren), rietjes en boetseerklei (opdracht 7.11), aluminiumfolie en knikkers (opdracht 7.15)
F8Zuivere stoffen en mengsels6175 · 6 · 4oplossingen9 V-batterij, led met een weerstand van 470 Ω, twee koperdraadjes of potloodstiften, multimeter, gedemineraliseerd water, kraanwater, keukenzout, suiker, azijn, laserpointer (klasse 2) of een smalle zaklamp, melk, vijf witte poeders (opdracht 8.6): keukenzout, suiker, bloem, zuiveringszout, krijtpoeder, theelichtje, oude eetlepel, veiligheidsbril, bokaal, touwtje, 250 g suiker (opdracht 8.15)
F9Mengsels scheiden6165 · 6 · 4oplossingenfiltreerpapier, trechters, erlenmeyers, statieven, roerstaafjes, indampschaal, driepoot, gaasje, brander (of kookplaatje), destillatieopstelling met Liebigkoeler (demonstratie door de leraar), zwarte viltstiften (op waterbasis), stroken filtreerpapier of koffiefilter, potlood, zand, keukenzout, ijzervijlsel, magneet in een plastic zakje, grind, zand, watten, actieve kool, PET-flessen (opdracht 9.11)
F10Materialen en hun eigenschappen6144 · 6 · 5oplossingenstroken van 20 × 3 mm, 25 cm lang: staal, aluminium, koper, grenen, PVC, acryl, polycarbonaat, lijmklem, lat, gewichtjes (100 g), led-tester uit hoofdstuk 8, ijsblokjes, krasset: vingernagel, koperen munt, stalen spijker, glazen tegeltje (randen afgeplakt), spijkers, verzinkte spijkers, zout, olie, potjes (opdracht 10.7), gips, jute of glasvezelmat (opdracht 10.13)
F11Krachten7206 · 6 · 4oplossingenkrachtmeters (veerunsters) van 1 N, 5 N, 10 N en 50 N, haakgewichten van 50 g en 100 g, statief met klem, schroefveren, elastiekjes, meetlat met millimeterverdeling, houten blok met haakje, schuurpapier, ronde potloden, keukenweegschaal, zakje van 2 kg (bv. rijst), karton, paperclips en een kokertje (opdracht 11.10)
F12Hefbomen en mechanismen7195 · 6 · 5oplossingenhefboomlat met gaatjes om de 5 cm, op een statief, haakgewichten van 100 g, krachtmeters 5 N en 10 N, katrollen (vast en los), touw, statief, tandwielen, riemschijven en elastiekjes (bv. een bouwpakket), een fiets met versnellingen, gereedschap: schaar, tang, notenkraker, pincet, flesopener
F13Constructies: sterk en stabiel7165 · 5 · 4oplossingenspons of blok schuimrubber met streepjes, meccano- of kartonnen stroken met splitpennen, A4-papier (80 g/m²), plakband, twee stapels boeken, bekertje, zand, keukenweegschaal, karton, schaar, punaise, touwtje met een gewichtje (schietlood), rietjes en plakband (opdracht 13.12), stukjes profiel om rond te laten gaan: I, U, L, koker
F14Beweging en snelheid6155 · 6 · 5oplossingenmeetlint van 20 m of 30 m, krijt of plakband om te markeren, stopwatches (of smartphones), één per meetpunt, speelgoedauto op batterijen of een loopwagentje, knikkers en een gordijnrail of U-profiel (opdracht 14.13), twee lichtsluizen met teller of een microcontroller (optioneel), doorzichtige slang (8 mm), trechter, voedingskleurstof
F15Energie: vormen en omzettingen6176 · 7 · 4oplossingentwee gelijke plastic flessen van 0,5 L met schroefdop, 600 g droog zand, digitale thermometer (0,1 °C), ovenwanten, stuiterballen (tennisbal, pingpongbal, rubberen bal), meetlat van 2 m, smartphone die filmt, speelgoed voor energieketens: opwindautootje, zaklamp met slinger, zonnecel met motortje, ruitjespapier en lat (Sankey-diagrammen), voedingsetiketten van snacks
F16Warmte en temperatuur7185 · 7 · 4oplossingen5 gelijke glazen potten (250 mL) met deksel, isolatiemateriaal (aluminiumfolie, krant, noppenfolie, wol, piepschuim), waterkoker, maatbeker, thermometers of temperatuursensoren (0,1 °C), stopwatch, 3 lege drankblikjes (zwart en wit geverfd, en een in aluminiumfolie), lamp van 100 W of zonlicht, metalen en houten lepel, bekerglas, kaliumpermanganaat of voedingskleurstof (stroming zichtbaar maken), glazen potten met deksel en huishoudfolie (opdracht 16.14), ijsblokjes en dozen (opdracht 16.16)
F17Energie uit zon, wind en water7195 · 7 · 4oplossingenklein zonnepaneel (bv. 6 V, 1 à 2 W) met snoertjes, multimeter (ingesteld door de docent), lamp van 100 W of zon, gradenboog, zwarte tuinslang van 10 m, emmer, thermometer, trechter (opdracht 17.14), ventilator, klein windmolentje met een motortje als generator (opdracht 17.15), rekenmachine; eventueel de website van PVGIS (Europese Commissie) om zelf opbrengsten op te zoeken
F18De elektrische kring6165 · 6 · 4oplossingenplatte batterij van 4,5 V, lampjes van 3,5 V met fitting, led met voorschakelweerstand, snoertjes met krokodillenklemmen, testvoorwerpen: paperclip, aluminiumfolie, munt, potlood, gum, plastic lat, stukje hout, glas; bekertjes met kraanwater, gedestilleerd water en zout water, 2 wisselschakelaars, 2 schakelaars, drukknop, zoemer, docentdemo: regelbare voeding met stroombegrenzing, fijne staalwol, tegel als ondergrond, lampje van 6 V
F19Spanning, stroom en weerstand6115 · 5 · 4oplossingenmultimeter (2 per groep), regelbare voeding 0-12 V of 1 tot 6 AA-batterijen in een houder, weerstanden 100 Ω en 220 Ω, gloeilampje 6 V / 0,5 A met fitting, snoertjes met krokodillenklemmen, potlood 6B, papier (voor opdracht 14)
F20Serie- en parallelschakeling6165 · 6 · 5oplossingenregelbare voeding (0-12 V) of 4 AA-batterijen in een houder, 3 lampjes van 6 V / 0,1 A met fitting, weerstanden van 100 Ω en 220 Ω (en enkele van 1 kΩ), 2 multimeters, snoertjes met krokodillenklemmen, schakelaars
F21Elektrisch vermogen en energie6165 · 6 · 4oplossingenenergiemeter (tussenstekker voor het stopcontact), bureaulamp met een halogeenlamp en een ledlamp, laptoplader, printer of beamer in stand-by, voor opdracht 21.6: voeding van 12 V, gloeilampje van 12 V, ledlampje van 12 V, 2 multimeters, luxmeter of smartphone met een lichtmeter-app, rekenmachine; een (geanonimiseerde) energiefactuur
F22Computationeel denken6165 · 6 · 4oplossingenruitjespapier, potloden en een schermpje (map of boek) per duo, een spel kaarten of 10 genummerde kaartjes per groep, grote vellen papier of een bord voor stroomdiagrammen
F23Programmeren met blokken7165 · 6 · 4oplossingencomputer of tablet met Scratch 3 (online op scratch.mit.edu of de offline-app), eventueel een BBC micro:bit met MakeCode (makecode.microbit.org)
F24De microcontroller8185 · 6 · 4oplossingenArduino Uno R3 (of compatibel bord) met USB-kabel, per duo, breadboard en een set breadboardkabeltjes, rode, oranje (gele) en groene led (5 mm), weerstanden 220 Ω (en 1 kΩ, 10 kΩ), drukknop (tactile switch, 4 pootjes), multimeter, computer met de Arduino IDE of mBlock; eventueel een BBC micro:bit met MakeCode
F25Sensoren en automatisch regelen8165 · 7 · 4oplossingenArduino Uno met USB-kabel, breadboard, kabeltjes, temperatuursensor TMP36, LDR en weerstand 10 kΩ, capacitieve bodemvochtsensor (v1.2 of gelijkaardig), relaismodule 5 V met één kanaal, kleine servo (bv. SG90), referentiethermometer, bekers met ijswater, kraanwater en warm water, potgrond, twee bakjes, maatbeker
F26Cellen en organismen7186 · 6 · 4oplossingenlichtmicroscopen (oculair 10×, objectieven 4×, 10×, 40×), objectglaasjes, dekglaasjes, pincet, prepareernaald, filtreerpapier, ui, waterpest (Elodea), jodiumoplossing (lugol), methyleenblauw, wattenstaafjes of houten spateltjes, desinfectiemiddel, doorzichtige nagellak en plakband (nagellakafdruk), bladeren van planten uit de meetkas, slootwater of water uit een bloemenvaas
F27Planten: fotosynthese en groei8175 · 7 · 4oplossingenbonte bladeren (bv. pelargonium of coleus) en een plant die 2 dagen in het donker stond, aluminiumfolie, paperclips, ethanol (brandalcohol), jodiumoplossing, waterkoker, bekerglazen, pincet, petrischalen, vaseline, vier gelijke bladeren, een balans tot 0,01 g, tuinkerszaad, bakjes, watten, een doos, potje met deksel, netpotje, kleikorrels, voedingsoplossing, slaplantje (Kratky-pot), waterpest, ledlamp, natriumwaterstofcarbonaat (opdracht 27.14)
F28Ecosystemen en kringlopen7175 · 6 · 5oplossingenproefbuizen met stop, broomthymolblauw, rietjes, waterpest, aluminiumfolie, een ledlamp, een grote glazen pot of fles met deksel, kiezels, potgrond, kleine plantjes, mos (flessentuin), potjes met vochtige potgrond, stukjes appel, papier, blad, karton en plastic, een balans (afbraakproef), zoekkaarten of een app om bodemdiertjes te herkennen
F29Het lichaam als systeem7196 · 6 · 4oplossingenstopwatch of klok met secondewijzer, springtouw of een trede, kalkwater (verzadigde calciumhydroxide-oplossing), rietjes, proefbuizen, fietspompje, eventueel een CO₂-meter, voedingsetiketten van ontbijtgranen, dranken en snacks, rekenmachine
F30De ontwerpcyclus6195 · 7 · 4oplossingenper groep: 4 vellen A4-papier (80 g/m²), 50 cm plakband, schaar, lat, lasten van ongeveer 1 kg (pakken suiker of rijst, of boeken) en een keukenweegschaal, karton, satéprikkers en lijm voor snelle schetsmodellen, post-its en stiften voor de brainstorm, Habitat-portfolio (programma van eisen, versie 1)
F31Technisch tekenen7195 · 6 · 5oplossingenpotlood HB en 2B, gom, lat en geodriehoek, ruitjespapier en isometrisch rasterpapier (of het raster uit het werkboek), schuifmaat en rolmeter, 10 kubusjes per duo (Multilink, LEGO-blokjes of suikerklontjes) en een map als scherm, enkele eenvoudige voorwerpen om op te meten (gum, USB-stick, houten blokje met gat)
F32Van idee tot object: CAD en 3D-printen7195 · 7 · 4oplossingencomputer met internet en een CAD-programma in de browser (bv. Tinkercad), een slicer (bv. Cura of PrusaSlicer), 3D-printer met PLA (en PETG voor de definitieve houder), spatel, tang om supports weg te nemen, schuifmaat, een metalen pen van 5,00 mm (bv. de schacht van een boor van 5 mm), keukenweegschaal (0,1 g), TMP36-sensor, schroef M4 × 30 met moer en nylon ring, indien beschikbaar: lasersnijder met afzuiging, multiplex van 3 mm
F33Integratieproject: de meetkas30248 · 14 · 6oplossingenalles uit de stuklijst en de kostenraming (handboek, fase 2), ijzerzaag of verstekzaag voor aluminium, kolomboor, boren Ø 4,5, vijl, bankschroef, cutter en metalen lat, soldeerbout met loodvrij tin, krimpkous, lasklemmen, striptang, multimeter (per team), veerunster tot 50 N, rolmeter, schuifmaat, referentiethermometer, keukenweegschaal (1 g), maatbeker 1 L, laptop met de Arduino-software en een USB-kabel, 3D-printer met licht PETG (hoeksteun, SH-1, SH-2), veiligheidsbrillen, snijbestendige handschoenen, EHBO-koffer, per team een ringmap: het Habitat-portfolio
I
Lesplanning

Intermediate

± 386 lestijden
nrhoofdstuklestijdenbladenopdrachten (oef · toep · uitd)materiaal
I1Meetfouten en nauwkeurigheid7185 · 6 · 4oplossingenstatief, touw van ongeveer 1 m en een slingergewicht, stopwatch of smartphone, rolmeter, lat en schuifmaat, maatcilinder 100 mL, maatbeker 1 L, twee of drie thermometers of temperatuursensoren, bekerglas met ijswater, rekenmachine met statistiekfunctie of een rekenblad, pak printpapier (500 bladen)
I2Experimenten ontwerpen en rapporteren7145 · 5 · 4oplossingenpetrischalen met filtreerpapier, tuinkerszaadjes, keukenzout, maatcilinder, balans, gebonden schrift met genummerde bladzijden als labojournaal, A4-papier, schaar, paperclips (papieren helikopter), stopwatch, rolmeter, computer met internettoegang (bronnen zoeken)
I3Verbanden in data8184 · 6 · 4oplossingenbalans en maatcilinder, bekerglas, een vloeistof (bv. zout water), veer, statief, massastukken, lat, smartphone met een app die de lichtsensor uitleest (bv. phyphox), klein lampje, rolmeter, slinger (statief, touw, kogel), stopwatch, computer met een rekenblad; Python (voor wie wil)
I4Functies als modellen9185 · 6 · 4oplossingengrafische rekenmachine of computer met een rekenblad, Python met numpy (voor wie wil), pvc-goot of kabelgoot van ongeveer 1,2 m, knikker, plakband, rolmeter, smartphone met camera (video met tijdstempel), statief of houder, millimeterpapier
I5Groei en verval: exponentiële modellen9185 · 7 · 4oplossingenrekenmachine met log- en ln-toets, 100 dobbelstenen (of muntstukken) per groep, bak, beker, waterkoker, digitale thermometer of temperatuursensor, Python (voor de simulatie), enkelvoudig logaritmisch papier (of een rekenblad met logaritmische as)
I6Goniometrie en vectoren10225 · 7 · 4oplossingenrekenmachine (in de stand DEG), geodriehoek of gradenboog, ruitjespapier, rechte stok of bezemsteel van 1,00 m, schietlood of waterpas, rolmeter, zonnige dag, plank, kist of blok, krachtmeter (voor de kracht op een helling), smartphone met hellingmeter-app (optioneel), Python (voor de zonnestand)
I7Beweging beschrijven10205 · 7 · 5oplossingenplank of goot van ongeveer 1,5 m, een karretje met lichte wielen, blokjes om de plank schuin te zetten, ultrasone afstandssensor HC-SR04 met Arduino, of een smartphone die filmt (videoanalyse), meetlint, stopwatch, lat van 50 cm (reactielat), millimeterpapier, computer met Python
I8De wetten van Newton10215 · 7 · 5oplossingendynamometers (5 N en 10 N), houten blok met haakje en een paar massa's van 200 g, plank die je schuin kan zetten, gradenboog of hellingmeter-app, smartphone met een app die de versnellingsmeter uitleest (bijvoorbeeld phyphox), koffiefilters, meetlint, stopwatch, computer met Python
I9Arbeid, energie en vermogen10195 · 7 · 5oplossingentrap met minstens 12 treden, rolmeter, stopwatch, personenweegschaal, stuiterbal of tennisbal, meetlat van 2 m, smartphone die filmt, slinger (massa aan een touw van 1 m), gradenboog, optioneel: 12 V-dompelpomp, maatemmer, slang, voeding met stroommeter, computer met Python
I10Moment en evenwicht10226 · 7 · 5oplossingenmoersleutel, eventueel een momentsleutel, meetlat van 1 m (of plank), twee blokjes, twee keukenweegschalen, massa van 500 g, stevig karton, schaar, punaise, touwtje met een klein gewichtje (schietlood), geodriehoek, boeken, dominostenen of houten blokken (stapelopdracht), stokjes, touw en kleine voorwerpen (mobiel), computer met Python
I11Druk en hydraulica10236 · 7 · 5oplossingenbaksteen of houten blok, zand of schuimrubber, hoge maatcilinder, drukdoos (trechter met ballonvlies), U-buis met gekleurd water, slangetje, dynamometer van 5 N, steen of metalen blok aan een touwtje, beker, keukenweegschaal, zout, twee injectiespuiten van verschillende diameter verbonden met een slangetje (hydraulica), smartphone met een barometer (bijvoorbeeld de app phyphox), een trappenhal, optioneel: druksensor MPX5010 en een microcontroller, computer met Python
I12Atomen en het periodiek systeem8215 · 6 · 4oplossingenperiodiek systeem aan de muur of op papier, bunsenbrander of gasbrander, veiligheidsbril, houten satéprikkers, een nacht geweekt in gedemineraliseerd water, natriumchloride, kaliumchloride, calciumchloride, lithiumchloride, kopersulfaat (in petrischaaltjes), blauw kobaltglas, computer met Python
I13Chemische bindingen en stofeigenschappen9215 · 6 · 4oplossingenkeukenzout, kristalsuiker, kaarsvet (paraffine), koperdraad, zand; spatels, horlogeglaasjes, kookplaat of verwarmingsplaat, aluminium bakje, geleidingstester (9 V-batterij, led, weerstand) of multimeter, zonnebloemolie, gedemineraliseerd water, reageerbuizen, EC-meter met temperatuurcompensatie, ijkvloeistof 1,413 mS/cm, molecuulbouwdoos, computer met Python
I14Reacties en stoichiometrie10225 · 6 · 4oplossingenweegschaal tot op 0,01 g, PET-fles van 1,5 L met dop, klein reageerbuisje, natriumwaterstofcarbonaat (bakpoeder), azijn (5 %), citroenzuur, droge gist, waterstofperoxide 3 %, twee bekers in een isolerende houder, thermometer of temperatuursensor, veiligheidsbril, molecuulbouwdoos, computer met Python
I15Zuren, basen en pH10235 · 8 · 3oplossingenrode kool, heet water, zeef, 8 doorzichtige bekertjes, pH-papier, azijn, citroensap, spuitwater, melk, bakpoeder, soda, zeep, veiligheidsbril, handschoenen, buret (50 mL) met statief, volumepipet 25 mL met pipetteerballon, erlenmeyers, trechter, natronloog 0,100 mol/L, zoutzuur 0,100 mol/L, fenolftaleïne en broomthymolblauw, pH-meter of pH-module met microcontroller, bufferoplossingen pH 4,00, 7,00 en 10,00, computer met Python
I16Redox en batterijen10215 · 8 · 3oplossingenzinkplaatjes, koperplaatjes, ijzeren spijkers, schuurpapier, kopersulfaatoplossing en zinksulfaatoplossing (1 mol/L), kaliumnitraatoplossing, filterpapier (zoutbrug), bekerglazen, multimeter, snoeren met krokodillenklemmen, led, citroenen of aardappelen, NiMH-cellen, weerstanden (2 Ω, 5 W), eventueel een batterijtester, veiligheidsbril, handschoenen, computer met Python; Arduino met stroomsensor (optioneel)
I17Polymeren en composieten9195 · 7 · 4oplossingengeprinte teststaafjes (80 × 10 × 2 mm) in PLA, PETG en ABS of ASA, waterkoker, bekerglazen van 600 mL, thermometer, tang, hittebestendige handschoenen, voorwerpen met recyclagecodes (flessen, potjes, folie, doppen), melk, azijn, zeef, keukenpapier (opdracht 17.12), stukjes glasvezel-, koolstofvezel- en vlasvezelcomposiet (indien beschikbaar), computer met Python
I18Warmte berekenen8225 · 6 · 5oplossingentwee piepschuimbekers die in elkaar passen, met deksel (calorimeter), roerder, temperatuursensor of digitale thermometer (0,1 °C), stopwatch, balans (0,1 g), aluminium en koperen blokje (± 250 g) aan een draad, kookpot of waterkoker, dompelaar of vermogensweerstand op 12 V, voeding, twee multimeters (opdracht 18.15), ijsblokjes, maatbeker, keukenpapier, computer met Python
I19Warmtetransport en isolatie8195 · 6 · 5oplossingenisolatiedoos van EPS (30 mm dik, binnen 30 × 30 × 30 cm) met deksel, vermogensweerstand 22 Ω / 10 W, voeding 12 V, twee multimeters, twee temperatuursensoren (0,1 °C), eventueel een datalogger (hoofdstuk 30), stalen van isolatiematerialen en een stuk dubbel glas (bouwmarkt), computer met Python, optioneel: warmtecamera of warmtecamera-opzetstuk voor een smartphone
I20Zonne-energie dimensioneren9215 · 7 · 4oplossingenklein zonnepaneel (bv. 10 Wp, 36 cellen), potentiometer 1 kΩ / 5 W of een set vermogensweerstanden, twee multimeters, snoeren met krokodillenklemmen, zonlicht (of een halogeenlamp van 500 W), gradenboog, optioneel: stralingsmeter (pyranometer) of een smartphone-app voor de lichtsterkte, computer met Python en internet (PVGIS, re.jrc.ec.europa.eu)
I21De wetten van Kirchhoff8195 · 7 · 5oplossingenregelbare voeding of 9 V-batterij, weerstanden 1,0 kΩ, 2,2 kΩ en 3,3 kΩ (en 100 Ω, 220 Ω, 470 Ω), breadboard en draadjes, 2 of 3 multimeters, computer met Python en numpy
I22De spanningsdeler en sensoren8205 · 7 · 5oplossingenmicrocontroller (Arduino Uno) met USB-kabel, LDR (GL5528), NTC 10 kΩ (B = 3950 K), potentiometer 10 kΩ, weerstanden 1,0 kΩ en 10 kΩ, multimeter, luxmeter (of een smartphone-app als ruwe referentie), referentiethermometer, bekers met ijswater en warm water, breadboard en draadjes
I23Halfgeleiders: diode, led en transistor9225 · 7 · 5oplossingensiliciumdioden (1N4007, 1N4148), leds (rood, geel, groen, blauw, wit, eventueel IR en UV), weerstanden (150 Ω tot 10 kΩ), potentiometer, regelbare voeding of batterijen, twee multimeters, laagspanningstransformator 12 V~ (of signaalgenerator) en eventueel een oscilloscoop, npn-transistor PN2222A, n-MOSFET IRLZ44N, relaismodule 5 V, klein 12 V-pompje of motortje, microcontroller (Arduino Uno), breadboard en draadjes
I24Condensatoren en de RC-tijd8216 · 6 · 6oplossingenelco's 100 µF en 1000 µF (25 V), keramische condensatoren 100 nF en 1 µF, eventueel een supercondensator 1 F / 5,5 V, weerstanden van 1 kΩ tot 100 kΩ, Arduino Uno, breadboard en draadjes, een drukknop, Schmitt-trigger 74HC14, multimeter, eventueel een oscilloscoop, laagspanningstransformator 12 V~ en een diode 1N4007 (voor het afvlakken)
I25Van analoog naar digitaal8196 · 6 · 4oplossingenArduino Uno (of Mega), breadboard, draadjes, weerstanden 220 Ω en 10 kΩ, elco 10 µF, potentiometer 10 kΩ, led, eventueel een ledstrip van 12 V met een logic-level MOSFET (IRLZ44N) en een 12 V-voeding, multimeter, eventueel een oscilloscoop, TMP36-temperatuursensor
I26Motoren en actuatoren9186 · 7 · 4oplossingenkompas, dikke draad en een voeding die kort 3 à 5 A levert, U-magneet of twee neodymiummagneten op een stalen U, keukenweegschaal (0,01 g), statief met klem, relaismodule 5 V, klein gelijkstroommotortje 3-6 V, servo SG90, stappenmotor met driver (A4988 of ULN2003), H-brugmodule, Arduino, multimeter
I27Python: de basis8266 · 7 · 4oplossingencomputer met Python 3.12 of nieuwer (python.org), een editor: Thonny, IDLE (zit bij Python) of VS Code, papier voor voorspellingen en trace-tabellen
I28Functies, lijsten en data in Python9245 · 6 · 5oplossingencomputer met Python 3.12 of nieuwer en matplotlib (installeren met pip install matplotlib), het bestand klimaatmodule_week.csv (download bij het codeblad in dit hoofdstuk), een thermometer (of een temperatuursensor) voor de proef, een teksteditor of een rekenblad
I29Microcontrollers programmeren in C++9235 · 7 · 4oplossingenArduino Mega 2560 (of Uno voor de kleine proeven) met USB-kabel en de Arduino-IDE, breadboard, drukknop, led met 220 Ω, LDR met 1 kΩ, draadjes, SHT31-breakout (I²C), voor wie de klimaatmodule bouwt, de schetsen van dit hoofdstuk (knop Download bij elk codeblok)
I30Datalogging en communicatie10295 · 7 · 4oplossingenArduino Mega 2560 (of Uno) met USB-kabel, SHT31-breakout (I²C), DS3231-klokmoduletje met knoopcel, microSD-kaartmodule (met 3,3 V-regelaar en niveauomzetter) en een microSD-kaart (FAT32), computer met Python 3, pyserial en matplotlib, de schetsen en programma's van dit hoofdstuk (knop Download)
I31Regelsystemen8215 · 7 · 4oplossingenArduino met temperatuursensor (TMP36 of DS18B20), logic-level MOSFET (IRLZ44N), 220 Ω en 10 kΩ, lampje 12 V / 10 W met fitting (of vermogensweerstand 15 Ω / 10 W), 12 V-voeding, schoenendoos met deksel, computer met Python
I32Toestandsmachines8175 · 7 · 4oplossingenArduino, breadboard, 5 leds (rood, oranje, groen, rood, groen) met 220 Ω, een extra led 'wacht', drukknop, computer met Python
I33Een mobiele robot9185 · 7 · 4oplossingenrobotchassis met twee motortjes met tandwielkast en een zwenkwiel, Arduino Uno en motordriver TB6612FNG, drie reflectiesensoren (TCRT5000) met 220 Ω en 10 kΩ, ultrasone afstandssensor HC-SR04, zwarte isolatietape (19 mm) op een lichte vloer, stopwatch, meetlint, computer met Python
I34Enzymen en stofwisseling9225 · 7 · 5oplossingenrauwe aardappel (of verse lever, in een afgesloten bakje), dunschiller of mesje, kurkboor, waterstofperoxide 3 % (apotheek), afwasmiddel, acht maatcilinders van 50 mL, liniaal, stopwatch, waterbaden: ijswater, kraanwater, 30, 40, 50, 60 en 70 °C (waterkoker en thermometer), filtreerpapier en perforator (drijvende schijfjes), buffers of azijn en natriumwaterstofcarbonaat, veiligheidsbril, handschoenen voor de lever, computer met Python
I35Micro-organismen en biotechnologie10245 · 7 · 4oplossingensteriele petrischalen met voedingsagar (kant-en-klaar), steriele wattenstaafjes, plakband, watervaste stift, ethanol 70 %, zeep, snelkookpan of autoclaaf (voor de leerkracht), droge bakkersgist, glucose (druivensuiker), erlenmeyers of flesjes, ballonnen, touwtje en lintmeter, volle melk, natuuryoghurt, thermosfles of yoghurtmaker, pH-meter of pH-papier, microscoop, preparaat van gist (optioneel), computer met Python
I36Hydroponie en voedselproductie10215 · 7 · 4oplossingenvier ondoorzichtige potten van 4 L met deksel en netpotje (Kratky), kleikorrels of steenwolblokjes, slaplantjes van ongeveer twee weken, voedingszouten of stamoplossingen A en B (hoofdstuk 13), regenwater, EC-meter en pH-meter (geijkt), maatbeker, keukenweegschaal, computer met Python
I37Parametrisch ontwerpen10225 · 7 · 4oplossingencomputer met Python 3 en OpenSCAD of FreeCAD (gratis), 3D-printer met PETG, schuifmaat, proefstrook met klikvingers (proefstrook.scad bij het proefblad), zelftappende schroeven M3 × 10, een wartel M12
I38Duurzaam ontwerpen9185 · 6 · 5oplossingencomputer met Python 3, een oud toestel om te demonteren (inkjetprinter, speelgoed, radio; geen magnetron, geen beeldbuis, geen toestel met een ingebouwde lithiumbatterij), schroevendraaiers, tang, bakjes, keukenweegschaal
I39Data visualiseren en eerste stappen in AI10235 · 6 · 5oplossingencomputer met Python 3 en matplotlib, logboek.py en maak_testdata.py uit hoofdstuk 30, slap.csv en week_uur.csv (bij de codebladen), de datalogger van hoofdstuk 30 voor de proef
I40Integratieproject: de klimaatmodule36288 · 13 · 7oplossingenspoor A: de kweekruimte met rek, panelen en batterijen; spoor B: tafelopstelling (zie blad 'Het project'), Arduino Mega 2560 in regelkast RK-1, SHT31 in sensorkast SK-1, DS3231, twee INA226, SD-kaart, NFT-goot van 2,4 m, pomp 12 V, reservoir met vlotter, MPX5010, NTC, pH- en EC-module, bufferoplossingen pH 7,00 en 4,00, EC-ijkvloeistof 1,413 mS/cm, stamoplossingen A en B, pH-min (0,50 mol/L), bril en handschoenen, multimeter, stroomtang, PAR-meter of luxmeter, anemometer, maatbeker 2 L en stopwatch, laptop met de Arduino-software, Python 3 met matplotlib, en de code van hoofdstuk 29 tot 32 en 39, per team een portfolio (map of gedeelde map): logboek, programma van eisen, berekeningen, code, logbestanden, rapport
E
Lesplanning

Expert

± 638 lestijden
nrhoofdstuklestijdenbladenopdrachten (oef · toep · uitd)materiaal
E1Afgeleiden: verandering meten12255 · 8 · 4oplossingencomputer met Python 3 (numpy en matplotlib zijn handig, niet nodig), optioneel: temperatuursensor met datalogger (de meetkas of een lokaal dat opwarmt), optioneel: ultrasone afstandssensor en een karretje op een helling
E2Optimaliseren10194 · 8 · 4oplossingencomputer met Python 3, optioneel: een blikje, een schuifmaat en een keukenweegschaal, optioneel: een klein zonnepaneel met een regelbare weerstand (of elektronische last) en twee multimeters
E3Integralen: ophopen12195 · 6 · 4oplossingencomputer met Python 3, optioneel: de logger van de module (vermogen van de MPPT-regelaar) of een USB-vermogensmeter, optioneel: een elastisch koord, een krachtmeter en een lat (opdracht 3.7)
E4Differentiaalvergelijkingen en simulatie12215 · 6 · 5oplossingencomputer met Python 3 en numpy (matplotlib om zelf grafieken te maken), optioneel: een beker heet water, een thermometer of temperatuursensor en een stopwatch, optioneel: Arduino, 10 kΩ en een elco van 100 µF (de meting van hoofdstuk 24 van I)
E5Vectoren en matrices12226 · 8 · 4oplossingencomputer met Python 3 en numpy, ruitjespapier en een geodriehoek, optioneel: breadboard, weerstanden van 1 kΩ en 2 kΩ, een 9 V-batterij en een multimeter (de brug narekenen)
E6Statistiek en meetonzekerheid12286 · 6 · 5oplossingencomputer met Python 3, numpy en scipy (matplotlib voor eigen grafieken), optioneel: Arduino met een NTC-deler en een thermosfles met water (de proef), optioneel: stopwatch, maatbeker, weegschaal
E7Sinusoïden, complexe getallen en fasoren12266 · 7 · 5oplossingencomputer met Python 3 en numpy, twee smartphones met een app die een zuivere toon maakt (de proef), optioneel een microfoon-app of Audacity, optioneel: functiegenerator en oscilloscoop, of een Arduino en een laagspanningsbron (nooit het net zelf)
E8Beweging in twee dimensies11206 · 8 · 4oplossingencomputer met Python 3 en numpy (matplotlib om zelf grafieken te maken), voor de proef: goot of helling, knikker (Ø 16 mm), lichtpoort met timer of een smartphone met slow motion, carbonpapier, meetlint, optioneel: videoanalyseprogramma (bv. Tracker, gratis) en een tennisbal
E9Impuls en botsingen11216 · 7 · 4oplossingencomputer met Python 3 en numpy (matplotlib om zelf grafieken te maken), voor de proef: rail met twee karretjes, magneten, klittenband, een veertje, extra massa's, twee bewegingssensoren of een smartphone voor videoanalyse, weegschaal, optioneel: krachtplaat of krachtsensor met datalogger, waterraket met pomp en lanceerbasis (buiten, met veiligheidsbril)
E10Rotatie11206 · 7 · 4oplossingencomputer met Python 3 en numpy, voor de proeven: draaischijf of fietswiel op een as met een touwtje en een valgewicht, blokjes, stopwatch, meetlint; een plank als helling, knikker, houten cilinder, PVC-buis, blikken soep en bonen, optioneel: draaistoel met twee halters, fietswiel met handvatten
E11Trillingen en resonantie11186 · 6 · 4oplossingencomputer met Python 3 en numpy, voor de proeven: schroefveren, massa's van 50 tot 250 g, statief, meetlat, stopwatch of een smartphone met een app die de versnellingsmeter uitleest, touw en een slingergewicht, gradenboog; een meetlat die om een uiteinde kan slingeren
E12Sterkteleer12207 · 6 · 4oplossingencomputer met Python 3 en numpy, voor de proef: een houten lat (±12 × 45 mm, 1,3 m), twee steunen, gewichten tot 5 kg, schuifmaat of meetklok, optioneel: spaghetti, een keukenweegschaal, lijm; staaltjes aluminium en staal om te buigen
E13Vakwerken en constructieanalyse11146 · 6 · 4oplossingencomputer met Python 3 en numpy, voor het labo: ijsstokjes of satéstokjes, houtlijm of een lijmpistool, touw, een emmer met zand of water, een bagageweger, voor het menselijke model: twee stoelen, twee bezemstelen, een stevig touw, een bagageweger
E14Gassen en de gaswetten11216 · 6 · 5oplossingenspuit van 60 mL, kort slangetje en een absolute druksensor (bv. MPX5700AP) op een Arduino, of een manometer, blikken beker of glas, ijsblokjes, water, een roerstaafje, een thermometer (±0,5 °C) en een SHT31 of hygrometer, computer met Python 3 en numpy
E15De hoofdwetten van de thermodynamica12206 · 7 · 5oplossingenkartonnen of PVC-buis van 1,0 m met twee stoppen, 1 kg loodhagel, thermometer (±0,1 °C) of een temperatuursensor, eventueel: vuurspuit (pneumatisch aansteken) om adiabatisch samenpersen te tonen, computer met Python 3 en numpy
E16Warmtepompen en koelen12206 · 7 · 4oplossingeneen kleine koelkast of koelbox met compressor, een energiemeter voor het stopcontact, 5 à 6 L water in flessen, twee thermometers of temperatuursensoren, computer met Python 3 en numpy
E17Warmteoverdracht kwantitatief12234 · 4 · 4oplossingentemperatuurloggers, laagspanningsverwarming met vermogensmeter, water in afgesloten geïsoleerd vat, Python met numpy
E18Stroming van vloeistoffen en gassen11224 · 4 · 4oplossingen12 V-dompelpomp, slangen en maatbak, gezekerde laagspanningsvoeding, manometer, Python
E19Elektrische en magnetische velden, inductie12287 · 8 · 4oplossingencomputer met Python 3 en numpy, spoel met 300 tot 600 windingen, neodymiummagneet (bv. Ø 10 × 10 mm), kartonnen of pvc-buis als geleider, oscilloscoop of meetinterface (USB-scoop, schoolmeetsysteem of een Arduino met een offset van 2,5 V), optioneel: koperen en aluminium buis (±1 m) voor de valbuis, een Hall-sensormodule, een kompas
E20Wisselstroom12246 · 8 · 4oplossingencomputer met Python 3 en numpy, functiegenerator (sinus, tot ±50 kHz) en tweekanaalsoscilloscoop, spoel ±10 mH, condensator 100 nF (folie), weerstand 10 Ω, breadboard en snoeren, optioneel: echte-effectieve-waardemeter en een goedkope multimeter om te vergelijken (alleen aan een veilige laagspanning)
E21Filters en signaalverwerking11204 · 4 · 4oplossingenR/C-componenten, laagspanningsfunctiegenerator, oscilloscoop, Python met numpy
E22Operationele versterkers11204 · 4 · 4oplossingenweerstanden, laagspanningsopamp/comparator, instrumentatieversterker, 5 kg-weegcel, referentiegewichten, multimeter, Python
E23Digitale logica11194 · 4 · 4oplossingenlaagspanningslogica-IC's, pullweerstanden, logic analyzer, Python, fabrikantdocumentatie veiligheidsmodule
E24Vermogenselektronica en elektrische machines12244 · 4 · 4oplossingenPython, databladen van PV, lader en motordriver, bestaande beveiligde laagspanningsbuckmodule voor demonstratie
E25Thermochemie en reactiesnelheid12224 · 4 · 4oplossingenPython, thermometer, balans, bruistabletten en water, thermochemische tabellen
E26Chemisch evenwicht12234 · 4 · 4oplossingenPython, geijkte pH-meter, kleine docentbereide bufferproef, nutriëntenrecept en veiligheidsinformatie
E27Elektrochemie: batterijen, brandstofcellen en elektrolyse13244 · 4 · 4oplossingenPython, batterij- en converterdatasheets, docentbegeleide commerciële PEM-onderwijsset, multimeter/logger
E28Materiaalkunde13244 · 4 · 4oplossingenPython, materiaal-/gradedatasheets, veilige proefstroken, meetklok of liniaal, lage gewichten
E29DNA, genen en eiwitten13244 · 4 · 4oplossingenPython, codontabel, docentgekozen fruitextractie, temperatuurlog en plantproefgegevens
E30Biotechnologie en genetische technieken14244 · 4 · 4oplossingenPython, synthetische assaygegevens, bekende DNA-onderwijsset of gelanalogen, controle-/monsterplan
E31Bioprocestechniek15254 · 4 · 4oplossingenPython met NumPy/SciPy, synthetische groeidata, bekende microalgen-onderwijsset, licht-/temperatuur-/optische meetopstelling
E32Ecologische modellen15224 · 4 · 4oplossingenPython met NumPy, e04-reservoirwaarden, bron- en scenarioregister, optioneel een goedgekeurde kweekproef met licht- en voedingsstofmetingen
E33Het lichaam als regelsysteem18314 · 5 · 5oplossingenPython met NumPy, uitsluitend synthetische ECG/PPG-data voor de rekenproef, bron- en kwaliteitsregister, eventueel een elektrische of optische fantoomopstelling zonder aansluiting op mensen
E34Algoritmen en complexiteit10163 · 3 · 3oplossingencomputer met Python, papier met een gewogen graaf, logreeks van Habitat
E35Objectgericht programmeren en softwareontwerp11203 · 3 · 3oplossingencomputer met Python en git, klimaat.ino v5 als ontwerpvoorbeeld
E36Numerieke methoden en wetenschappelijk rekenen12153 · 3 · 3oplossingenPython met NumPy en SciPy, twee temperatuurreeksen en bekend warmtevermogen
E37Embedded systemen en IoT12173 · 4 · 4oplossingenArduino met laagspanningspulsgenerator, gateway met wifi, lokale MQTT-testbroker, computer met Python
E38Dynamische systemen modelleren11153 · 3 · 3oplossingenPython met NumPy en SciPy, sensorreeks van een bekende vermogensstap
E39PID-regeling10133 · 4 · 4oplossingencomputer met Python (numpy, matplotlib), Arduino met TMP36 of NTC, kleine verwarmer (bv. vermogensweerstand 10 Ω / 10 W op 12 V) met MOSFET, ventilatortje als storing, optioneel: SSR en lamp als verwarming
E40Sensorfusie en schatten12173 · 4 · 3oplossingenPython met NumPy, twee co-located temperatuurprobes, optioneel IMU op laagspanningsbord
E41Van data naar model: regressie12163 · 3 · 3oplossingenPython met NumPy, daglog met herkomst en kwaliteit
E42Classificatie en clustering13193 · 4 · 4oplossingenPython met NumPy, geannoteerde plantwaarnemingen met groep, tijd en referentie
E43Neurale netwerken14173 · 4 · 3oplossingenPython met NumPy, rekenblad voor kettingregel, PV-modeldata met herkomst
E44AI verantwoord inzetten12213 · 4 · 3oplossingeneen vastgelegde AI-taak en gegevensinventaris, Python met NumPy, primaire bronnen met peildatum
E45Systems engineering en het V-model12193 · 3 · 3oplossingeneisenregister en interfacebeschrijving, Python, stationconfiguratie en testscenario's
E46Betrouwbaarheid en risico13203 · 3 · 4oplossingenarchitectuur/interfacekaart, Python met NumPy, veilig afgebakende storingopstelling
E47Duurzaamheid en levenscyclusanalyse14203 · 4 · 4oplossingenonderdelenlijst en vervangingshistorie, Python met NumPy, energieprofiel en bronregister, productverklaringen waar beschikbaar
E48Technisch communiceren en projectmanagement14233 · 4 · 4oplossingenPython met NumPy, eisen- en bronregister, versiebeheer, rapportredacteur, tijdmeter voor repetitie
E49Integratieproject: het brein van het station55518 · 10 · 9oplossingenComputer met Python 3.13.1 en NumPy 2.4.0, Het volledige E49-downloadpakket, Veilige software-/hardwareadapters alleen voor afzonderlijk bevoegde lesproeven, Rapport- en traceermatrix; eerdere Habitat-fiches