4 vwo moduledagen

Een Arduino is een klein computertje dat in je handpalm past, maar heel krachtige toepassingen heeft. Dat komt omdat je er allerlei sensoren en motoren aan kunt koppelen, die je zelf kunt programmeren. Zowel hobbyisten als professionals gebruiken dit goedkope apparaatje daarom voor van alles: rijdende robotjes, oplossen van de rubik’s cube of het monitoren van trillingen bij een gevoelig experiment.  

In deze module ga je zelf aan de slag met Arduino: nadat je tijdens de eerste dag de basisvaardigheden geleerd hebt, ga je op dag twee de uitdaging aan om je eigen Arduino-project ontwerpen. De module is bedoeld voor iedereen; programmeer- en bouwervaring is niet nodig. Ook als je al wel ervaring hebt met programmeren en/of Arduino is er nog veel te leren!   

Onze hersenen zijn een wonder van de evolutie. Dankzij onze hersenen zijn we onder andere in staat om grote hoeveelheden prikkels en informatie uit onze omgeving op te nemen, te verwerken en er adequaat op te reageren. Dit kan omdat verschillende hersengebieden, ieder met hun eigen functie, met elkaar in verbinding staan en met elkaar communiceren. Al die verschillende hersenfuncties, die bepalen hoe je informatie verwerkt en hoe je reageert op zaken die je tegenkomt, vallen onder het begrip cognitie.

In deze module leer je meer over de hersenfuncties die onderdeel zijn van het begrip cognitie. Je krijgt colleges over het onderwerp, gaat aan de slag met een aantal opdrachten om de stof te verwerken, en als het ons weer lukt om te organiseren gaan we in het anatomisch museum van het UMC Utrecht kijken hoe de hersenen van mensen in elkaar zitten en/of doen we een snijpracticum met (dierlijke) hersenen.

Zure frisdranken tasten je gebit aan doordat ze het glazuur oplossen. Glazuur bestaat voor het merendeel uit hydroxyapatiet, een basische calciumverbinding, dit lost makkelijker op in een zuur milieu. Onderzoek naar hydoxyapatiet en dan met name naar het calcium in deze verbinding kan op verschillende manieren. Eén manier is via atomaire absorptie spectrometrie (AAS), een geavanceerde techniek die veel gebruikt wordt op laboratoria bij bedrijven en onderzoeksinstellingen, maar niet op een middelbare school te vinden is.

Op de eerste dag van deze module ga je je verdiepen in het onderwerp tanderosie en schrijf je een onderzoeksplan: Wat wil je onderzoeken en hoe? Ook verdiep je je in bovengenoemde techniek.

Op de tweede dag ga je aan de slag met je onderzoek met behulp van AAS en presenteer je de bevindingen door middel van een poster.

Al sinds de oudheid kijkt men naar de hemel, en proberen we te verklaren wat daarin allemaal zichtbaar is. Hoewel het heelal onvatbaar groot is en ontelbaar veel sterren en planeten bevat, kunnen we met vrij simpele observaties toch veel informatie daarover vergaren, en er veel over zeggen. In deze module kijk je naar hoe we door simpelweg goed te kijken naar de hemel bijvoorbeeld de banen van planeten nauwkeurig kunnen beschrijven, en construeer je zelf, net zoals de sterrenkundigen vroeger deden, hoe de baan van zowel de aarde als Mars in elkaar zit. Verder kijk je onder andere naar hoe we de massa’s van planeten en sterren kunnen bepalen terwijl we daar nog nooit in de buurt zijn geweest, hoe we kunnen zien dat het universum aan het uitzetten is, en hoe we zelfs planeten kunnen vinden in andere planetenstelsels (zogenaamde exoplaneten), waar wellicht buitenaards leven kan bestaan. Bij deze module hoort zowel een lezing van een universitair professor die gespecialiseerd is in zwarte gaten (waar we ook op in zullen gaan), en een bezoek aan Sonnenborgh, de sterrenwacht in Utrecht.

van caesarsleutels tot cybersecurity

Er zijn dingen die je alleen aan bepaalde mensen wilt laten weten; de rest van de wereld heeft daar niets mee te maken. Tegenwoordig geldt dat bijvoorbeeld voor je appjes en je communicatie met de bank, in het verleden was het ook erg relevant in geval van oorlogsverrichtingen: je wilt niet dat de instructies voor jouw legeronderdelen door de vijand gelezen kunnen worden.  

Cryptografie – de wiskunde achter het versleutelen van berichten – is daarom al heel lang een tak van de wiskunde die duidelijke toepassingen heeft. Tegelijkertijd gaat er interessante fundamentele wiskunde – bijvoorbeeld de wiskunde van priemgetallen – achter schuil.  

In deze module volgen we een deel van de geschiedenis van de cryptografie, met als hoogtepunt de Enigma-machine die de Duitsers gebruiken in de Tweede Wereldoorlog en de slimme manier waarop de geallieerden deze sterke code toch kunnen kraken. We eindigen met de wiskunde die gebruikt wordt om het internetverkeer van tegenwoordig te versleutelen. 

Moleculaire gastronomie is een heel breed begrip. In essentie is moleculair koken het bereiden van gerechten waarbij gebruik wordt gemaakt van chemische en fysische kennis, om de gerechten van de gewenste smaak, kleur en structuur te geven. In deze module wordt voornamelijk ingegaan op de consistentie (structuur) van voedsel. Hierbij komen de begrippen polair en apolair uitgebreid aan de orde, alsmede de moleculen die voornamelijk in voedsel voorkomen (water, vetten, koolhydraten en eiwitten) en de rol die zij spelen bij de consistentie. Er wordt diep ingegaan op de verschillende soorten dispersies (zoals emulsies en schuimen) en de stabiliteit hiervan. Verder wordt de geschiedenis van Moleculaire Gastronomie en enkele bekende Moleculair Gastronomen kort besproken en worden enkele fenomenen behandeld, zoals slow-cooking, mondgevoel en natuurlijk het maken van ijs met vloeibare stikstof. Behalve theorie (uitleg krijgen en opdrachten maken) is er ook tijd ingeruimd voor praktisch werk waarbij eigen inbreng toegejuicht wordt.

Je hoeft geen chef-kok te zijn voor deze module, maar enige affiniteit met (het bereiden van) eten wordt op prijs gesteld.

In een cel komen veel verschillende eiwitten voor. Eiwitten vormen het fundament van alle cellen. Ze zijn nodig voor de opbouw van de celstructuur, aanmaak van enzymen en bij het onderhoud van het spierstelsel.

In de voorbereidende opdracht ga je eiwitten op moleculair niveau bekijken. Je leert dan dat je een eiwit kunt vergelijken met een lange ketting met verschillende kralen. Deze lange ketting vouwt zich op een speciale manier op tot hele bijzondere vormen. 

Op de campusdagen doe je een  onderzoekje aan echte eiwitten. Kun je de in-elkaar-gevouwen eiwitmoleculen ook uitvouwen? En hoe merk je dat aan de eigenschappen van het eiwit? En kan het eiwit zich dan ook weer terugvouwen in de oorspronkelijke vorm? Hoe “weet” een eiwit eigenlijk hoe het zich moet opvouwen?

Ook bekijken we computermodellen van eiwitten: welke bijzondere structuren komen voor in verschillende eiwitten en hebben eiwitten met vergelijkbare functies ook vergelijkbare structuren? We bekijken membraaneiwitten, enzymen en een heel giftig eiwit.

Heel veel erfelijke ziekten worden veroorzaakt door eiwitten die niet goed zijn opgevouwen. Hoe komt dat eigenlijk? Wat gaat er dan mis met de vouwing?