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.

Supergestroomlijnde haaienhuid, zaden vol haakjes die aan je kleding blijft hangen, wonden op je huid die vanzelf met een korstje dichtgroeien; het zijn oplossingen voor problemen in de natuur die in de loop van miljarden jaren zijn ontstaan. Wat niet goed werkte is nu grotendeels fossiel, wat wel werkte zie je als je nu naar buiten kijkt. Die oplossingen kan je afkijken en verwerken in nieuwe technieken die handig zijn voor menselijke problemen. Dit soort “bio-inspired innovations” lossen vaak een maatschappelijk probleem op een duurzame manier op. Bijvoorbeeld die haaienhuid verwerkt in extrasnelle zwempakken, klittenband geïnspireerd op de zaden vol haakjes en zelfhelende plastics die net als onze huid met een korstje dichtgroeien.  

Tijdens de module maak je kennis met ontwerp geïnspireerd door de natuur, ga je op bezoek bij een onderzoeksgroep, ga je speuren in de botanische tuinen én doe je in een groepje mee aan een ontwerp challenge, waarbij je principes uit de natuur gebruikt om een duurzame innovatie te ontwerpen. Hierbij kun je veel creativiteit kwijt!

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.

Bij origami denk je snel aan het vouwen van een kraanvogel of een bloem. Dat is inderdaad een bekend onderdeel van origami. Onder andere door het gebruik van software heeft origami inmiddels veel meer toepassingsmogelijkheden dan alleen het vouwen van papier. Denk bijvoorbeeld aan airbags in auto’s: die moeten zo compact mogelijk worden opgevouwen, maar op zó’n manier dat ze ook weer heel snel kunnen uitvouwen. Of het uitvouwen van een paneel van een satelliet: zo compact mogelijk tijdens het afschieten in de raket, en zo groot mogelijk in de baan om de aarde.

In deze module kijken we naar de wiskundige kant van origami: je gaat bewijzen dat alles wat we willen vouwen ook echt vouwbaar is. En je gaat leren hoe wiskunde je vervolgens kan helpen bij het ontwerp van vouwpatronen. Daarnaast kijken we naar origami als kunstvorm en origamitoepassingen binnen de techniek.

Natuurlijk kun je geen origami-module volgen zonder zelf te vouwen. Dit gaan we dus ook doen, en we gaan proberen zelf een nieuw origineel vouwfiguur te ontwerpen!

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.

Geneesmiddelen spelen een essentiële rol bij de behandeling van veel ziekten. Dagelijks profiteren miljoenen mensen op aarde van het brede scala aan medicijnen dat we kennen. Maar voordat een arts of apotheker een medicijn kan voorschrijven, is er een lang traject van ontwerpen en testen aan vooraf gegaan.

Eiwitten vervullen belangrijke functies in de cel en veranderingen in de bouw van deze eiwitten kunnen allerlei ziekten veroorzaken. Op de eerste dag leer je de over de bouw van eiwitten, waarna je vervolgens de rol van een bepaald eiwit op het ontstaan van AIDS, longkanker, tuberculose of griep bestudeert.

Tijdens de tweede dag krijg je een college over geneesmiddelenonderzoek van een universitair docent. Daarna krijg je de opdracht een bestaand medicijn voor de aandoening die je op dag 1 hebt bestudeerd te verbeteren. Je maakt hierbij gebruik van het modelleerprogramma Yasara dat eiwitten kan visualiseren in 3D. Aan het einde van dag presenteer je het voorstel tot verbetering aan de andere leerlingen.