Licht - warmte - klank (hand-out Jan van Gils 19 april 2018)

In het college natuurkunde gaat Jan in op de waarneming van licht, warmte en klank met proeven en begripsvorming. Hij vraagt de deelnemers om het waarnemingsproces van licht, warmte en klank ervarend te beschrijven en onder woorden brengen wat je doet.
 
Onderstaand de hand-out bij dit college en meer over de toepassing hiervan in het natuurkunde onderwijs. 

Warmte - klank - elektriciteit - Jan van Gils

Warmte

Warmte als ervaring of warmte als modelbeschrijving staan heel ver van elkaar vandaan. Rudolf Steiner wijdde er een hele cursus aan voor de eerste vrijeschoolleerkrachten. Hiermee maakte hij een begin met een natuurkunde die niet alleen het abstracte voorstellen aanspreekt maar waar de mens zich ook voelend, denkend en willend mee kan verbinden. Een natuurkunde die recht doet aan de holistische samenhang in de natuur maar ook aan de mens en de totale wereld.

Een aantal fenomenen zal vragend onderzocht worden op een open en ontvankelijke wijze vergelijkbaar met hoe je een collega wil leren kennen. Die wil je ook niet onderbrengen in een voorstellingsmodel en dan zijn gedrag van daaruit verklaren.

Als eerste gaan we gezamenlijk een brandende kaars waarnemen en beschrijven. We zullen zien welke vragen en gedachten - die ‘in close connection’ met de waarnemingen blijven - hieraan willen opvlammen. Mogelijk komen we ook toe aan 'de vier oer-fenomenen van warmte',  die het hele scala van warmteverschijnselen omvatten.

Elektriciteit

Historisch is elektriciteit heel lang een verborgen fenomeen gebleven. Pas na 1800 kreeg elektriciteit, door de ontdekking van het galvanische element en later door de uitvinding van de dynamo, een belangrijke rol in de ontwikkeling van wetenschap en techniek.

De gesloten elektrische kring was en is een raadselachtige fenomeen. Dit verklaren met het begrip stroming geeft een soort geruststelling. De wereld samenvatten in modellen is de dominante methodiek waar bijvoorbeeld Michael Faraday zich altijd tegen verzet heeft. Hij wilde de samenhang van natuurkrachten doorgronden door ze niet als afgeleiden te zien van een microwereld, maar als primaire natuurkrachten. Voor hem was warmte niet een gevolg van verborgen vibrerende deeltjes en magnetisme geen gevolg van bewegende elektriciteit, maar waren dit fenomenen op zichzelf die hij in hun eigenheid wilde leren kennen. Hij was een fenomenoloog bij uitstek. Voor het grote publiek hield hij lezingen waar hij aan de hand van proeven de samenhang wilde tonen.

In dit blok gaan we met behulp van de fenomenologische methodiek elektriciteit en magnetisme in hun samenhang en gebarentaal leren kennen. Een rationele proevenreeks zal de leidraad zijn.

Klank

De klankervaring gaat direct samen met een uiterlijke waarneming van harmonische bewegingen. Volgens John Locke en later ook de zintuigfysiologen, zetelt de klankervaring alleen in de mens, “tussen de oren” en niet in de (buiten)wereld. In de wereld en in het lichaam – dat daar deel van uitmaakt – bestaat er alleen trilling. Klankervaring zou pas optreden in de hersenen. De overgang tussen deze beide is echter niet aan te wijzen of te onderzoeken.

Door met de klas van begin af aan de klankervaring en de beweging-in-de-wereld als twee zeer nauw samenhangende fenomenen te beschrijven voorkom je deze eenzijdige benadering. Mijn aandacht en mijn wil om te horen en te luisteren maken even krachtig deel uit van de wereld als de uiterlijke, afstandelijke waarneming van trillende - veelal harmonische - bewegingen. In trilling komen kan door aanstoten, aanblazen of aanstrijken: door slag-, blaas- en snaarinstrumenten.

Een logische vervolgvraag is: waar komt de klank, de toon dan vandaan? Hier laten zich vele historische verhalen mee verbinden, zoals de sferenharmonie van Pythagoras en het boek Harmonices Mundi van Kepler. Ook Mahler schreef in een brief over zijn achtste symfonie ‘Stelt u zich voor, dat het universum begint te klinken. Dan zijn het geen menselijke stemmen meer, maar planeten en zonnen die om elkaar heen draaien.”

In dit blok willen we meer duidelijkheid krijgen over hoe de klank en de eerder besproken warmte, elektriciteit en magnetisme zich verhouden tot de vier elementen en de ethersoorten.

 

 

 

Warmte in het leerplan

De VPC-uitgave Natuurkunde

1.      Leerplan op basis van de ontwikkelingsfasen

Mijn ervaringen als docent natuurkunde zijn beschreven in de VPC-uitgave Natuurkunde klas negen vrijeschoolleerplan, waarin ook de leerstof naar de Steiner-indeling van het leerplan is verwoord. Dit boek is te downloaden via Natuurkunde klas 9  

2.      Pedagogie en mensbeeld, groei naar volwassenheid

Naast kundige docent, ben je ook pedagoog en leerplanontwikkelaar. Dat is langzaam aan common sense geworden. Elke leraar voelt van tijd tot tijd in zich de behoefte opkomen: 'Waarom doe ik eigenlijk wat, wanneer en hoe?'

  • Waarom?         - het eigenlijke pedagogische motief
  • Wat?                - de leerstofinhoud
  • Wanneer?        - het ontwikkelingspsychologische aspect
  • Hoe?                - de didactiek.

Het natuurlijke volwassenwordingsproces duurt 21 jaar. Het is globaal te verdelen in drie fasen (3 x 7 jaar). Driemaal wordt, op een steeds hoger niveau, een proces doorlopen:

  • Dat  voert van een uit de wilspool opstijgende drang tot begrijpen,
  • via een sterk gevoelsmatige rijpings- en stabiliseringsfase,
  • tot een door het denken gericht handelen.

'Nun kann natürlich in unsere Schule das eigentliche Geistesleben nur dadurch hineinkommen, dass sich unsere Lehrerschaft eben aus Anthroposophen zusammensetzt. Dadurch, nicht durch das Lehren der Anthroposophie - unsere Schule darf eben nicht Weltanschauungsschule sein -, aber durch die ganze Art und Weise, wie sich unsere Lehrer verhalten, durch dasjenige, was sie in ihrer Seele tragen, wird wie durch seelische lmponderabilien das Geistig-Seelische in unsere Schule hineingetragen.‘

Rudolf Steiner in 'Menschenerkenntniss und Unterrichtsgestaltung' GA 302, 4e voordracht, Stuttgart 15 juni 1921 (Menskunde en opvoeding, uitgeverij Pentagon).

3.      Methodiek, zie:

 H.3 Fenomenologie en het onderwijs

‘Make a chain of phenomena which are in close connection with each other.’: vindt binnen de veelheid aan fenomenen het oerfenomeen dat aan het begin staat van de hele reeks. 

 

4. Lesinhouden, zie: H.4 Warmteleer

De vier elementen - aarde, water, lucht en vuur - als elementaire krachten.

Kaars- en vlamfenomenen.

Vier warmtefenomenen:

  • Warmtecapaciteit
  • Straling
  • Uitzetting.
  • Geleiding

De fenomenologische methodiek start altijd met waarnemen, met datgene wat in de wereld ‘gegeven’ is als natuurlijk fenomeen of als proef. Meten, wegen en tellen alsmede hulpmiddelen behoren tot deze stap.

De fenomenologische weg leid tot begrip, inzicht en doorzicht en mogelijk zijn daarbij nieuwe begrippen nodig.

Aan de hand van de kaars en de vlam zullen we op weg gaan naar fenomenologische inzichten.

Een paradigma van de huidige methodiek is: ‘alles zit er al in’. Zoals elektriciteit in de stof, warmte als beweging van kleinste entiteiten enzovoort. Wanneer we deze paradigma’s tijdelijk parkeren, wat voor inzichten kunnen zich dan uitspreken?