Op heterdaad betrapt. wiskunde aardrijkskunde biologie techniek. 1 e graad secundair onderwijs

Op heterdaad betrapt wiskunde • aardrijkskunde • biologie

•

techniek

1e graad secundair onderwijs

Het educatief pakket ‘TOP SECRET’ is een actie binnen het actieplan Wetenschapscommunicatie, een initiatief van de Vlaamse Overheid. Het educatief pakket ‘TOP SECRET’ werd gerealiseerd door Technopolis®, het Vlaamse doe-centrum voor wetenschap en technologie in Mechelen. Met Technopolis® brengt F.T.I vzw in opdracht van de Vlaamse Regering wetenschap en technologie dichter bij de mens. Voor meer informatie over het actieplan Wetenschapscommunicatie: www.ewi-vlaanderen.be/actieplan Wees altijd voorzichtig! Technopolis® kan niet verantwoordelijk gesteld worden voor gebeurlijke schade of ongevallen tijdens het uitvoeren van de experimenten. Flanders Technology International vzw-2010- alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden gereproduceerd zonder voorafgaandelijke schriftelijke toestemming van de uitgever. Verantwoordelijke uitgever: Erik Jacquemyn, Technologielaan, 2800 Mechelen.

Voorwoord Kruip in de huid van een spion en ontdek hoe je inbrekers kan betrappen door allerlei gesofistikeerde beveiligingssystemen. Aan de hand van dit educatief pakket ontdek je zelf hoe wetenschap en technologie op verbazingwekkende wijze toegepast worden in de spionagewereld. Dit educatief pakket is bedoeld voor de eerste graad van het secundair onderwijs. Het laat toe om op een speelse manier, met laagdrempelige proefjes en doe-opdrachten een aantal wetenschappelijke en technologische onderwerpen op een leuke manier in de klas te behandelen. Leerkrachten vinden in elke bundel een heleboel handige lestips en heel wat achtergrondinformatie. Achteraan dit educatief pakket staat een overzicht van de eindtermen die het lespakket mee kan helpen realiseren (geldig vanaf september 2010). Naast dit deel Beveiligen, dat zich specifiek op de les techniek richt, bestaat het pakket nog uit de onderdelen Cryptografie, Lokaliseren en Identificeren, voor de vakken wiskunde, aardrijkskunde en biologie (natuurwetenschappen). Met behulp van het educatief pakket ‘TOP SECRET’, wordt het leven en werk van een spion ontmaskerd. De leerlingen worden ondergedompeld in de wereld van de spionage en contraspionage. Met behulp van deze vier bundels uit het educatieve pakket, kruipen de ze zelf in de huid van een echte spion.

Technopolis® • TOP SECRET >Voorwoord

We wensen jou en je leerlingen veel spionageplezier!

3

INHOUD Voorwoord

3

1. Wiskunde 1.1. Cryptografie 2. Aardrijkskunde 2.1. Het noorden kwijt 2.2. Een uitweg in je hoofd 3. Biologie 3.1. En de dader is … een kiwi 3.2. Wanneer is de moord gepleegd? 3.3 Verraden door je vingers 3.4. De laatste slok 3.5. Wie is er hier geweest? 4. Techniek 4.1. Op heterdaad betrapt 4.2. Leerkrachtenfiche

4

5 6 13

>4.

Techniek - Beveiligen

5

Op heterdaad betrapt Doe het zelf! Een kluis

Waar is dat goed voor? De kluis TERVUREN - Dieven hebben zondag hun tanden stukgebeten op een kluis. De inbrekers maakten handig gebruik van een openstaand raam om binnen te dringen in een woning. Terwijl de bewoner in zijn tuin zat, probeerden de dieven een kluis eerst te openen en daarna te stelen. Ze gooiden de zware kluis zelfs van de trap. Uiteindelijk vertrokken de daders met lege handen. (bmk) (Uit: Het Nieuwsblad, 7 augustus 2007)

Technopolis® • TOP SECRET >4. Techniek >> Op heterdaad betrapt

Uit dit krantenartikel blijkt dat het niet zo eenvoudig is om een kluis te kraken. Zo’n kluis wordt ook wel een brandkast genoemd. Bij het horen van het woord ‘brandkast’ denk je onvermijdelijk aan brand. Een brandkast dient om geld, belangrijke papieren, backups van digitale gegevens en tal van andere zaken te beschermen tegen brand. Maar in de meeste gevallen is een brandkast of kluis ook bedoeld als bescherming tegen diefstal.

Waaraan moet een goede kluis voldoen? x Moeilijk mee te nemen. Het meenemen van een kluis wordt bemoeilijkt door ze in te metselen of zwaar te maken. Sommige kluizen zijn helemaal in een gebouw geïntegreerd, bv. bij banken. x Moeilijk te openen. Het openen van een kluis wordt bemoeilijkt door gebruik te maken van een tijdslot, een cijferslot, een sleutelslot of een combinatie van de verschillende soorten sloten. x Gedurende langere tijd bestand zijn tegen hoge temperaturen. x Ook binnenin moet de temperatuur een zekere tijd voldoende laag blijven zodat geld, documenten, cd-roms, enzovoort, niet smelten of opbranden. Ben jij ook benieuwd hoe een kluis in elkaar steekt? De beste manier om dat te weten te komen, is er zelf eentje bouwen. Aan de slag dan maar …

Handen uit de mouwen Wat heb je nodig? x x x x x

6

Schuimplaat 5 mm dik Meetlat Potlood Viltstift Snijmat

x x x x x

Passer Plakband Hobbymes Schaar Lijm

x Houten satépen x Stalen meetlat x Drinkrietje

x Twee keer drie schuimplaatschijfjes met de volgende diameters: 2, 4 en 8 cm

werkwijze

Start onderdelenlijst

Onderdelen controleren

V Onderdelenlijst Aantal Omschrijving 1 Schuimplaat 5 mm dik 2 Schuimplaatschijfje Ø 2 2 Schuimplaatschijfje Ø 4 2 Schuimplaatschijfje Ø 8 1 Houten satépen 1 Drinkrietje

Nr. 1 2 3 4 5 6

breekmes

Snijd uit schuimplaat (nr. 1) een vierkant van 25 x 25 cm als bodem breekmes

Snijd 2 rechthoeken van 25 x 12 cm (voor- en achterkant) en 2 rechthoeken van 24 x 12 cm (linker- en rechterkant) lijm

Lijm de zijkanten op de bodem vast tot een open doos breekmes


Snijd nog een vierkant van 25 x 25 cm als deksel. beoordelen

Snijden en lijmen onderdelen doos.

A

7

A schaar

Maak in het deksel, op de middellijn, op 6 cm van een zijde, een gaatje waarin een rietje vrij kan draaien. plakband

Maak de tegenoverliggende zijde met plakband aan de doos vast, zodat het deksel open en dicht kan. satépen en/of schaar

Met een satépen maak je in het midden van de kleinste (nr. 2) en de grootste schijven (nr. 4) een gaatje. Opgepast!


In de kleinste schijven moet een rietje los passen, in de andere strak. Mes

In de rand van één grote schijf (nr. 4) maak je een vierkante insnijding van 8 mm.

B

8

B stift

Op de grote schijf zonder insnijding (nr. 4) schrijf je de cijfers 0 tot 9.

Schuif deze draaischijf (nr. 4) over een stukje drinkriet (nr. 6) van 2,5 cm dat door het deksel gaat. Schuif op het rietje, aan de onderkant van het deksel een kleine schijf (nr. 2) en de grote schijf met insnijding beoordelen

Draaien de grote schijven samen? schaar/satépen Technopolis® • TOP SECRET >4. Techniek >> Op heterdaad betrapt

Maak ook in het midden van de middelgrote schijven (nr. 3) een gaatje, zodat de satépen (nr. 5) er strak in past. stift, mes

Op de ene schrijf je eveneens 0 tot 9, in de andere maak je een vierkante uitsnijding van 8 mm.

C 9

C Plaats een stukje satépen (nr. 5) van 3,5 cm in het gaatje van het schijfje met cijfers (nr. 2)

Plaats deze onderdelen in het rietje (nr. 4) en monteer onderaan het schijfje met insnijding. mes

Snijd uit schuimplaat een pal.

35 5 5

23

20

10

lijm


Lijm die in het midden van de doosrand aan de kant van de schijven, zodat de pal het deksel raakt als het gesloten is.

10

Om de combinatie in te stellen laat je de twee inkepingen overeenkomen met een cijfer. Duid op het deksel de plaats van de pal aan met een pijl.

D

43

Ook goed om te weten Wil je meer weten over kluizen, surf dan naar de site van het programma ‘Het klokhuis’ www.hetklokhuis. nl . In een van de afleveringen van dit programma www.hetklokhuis.nl/tv-uitzendingen/0/0/Kluis (klik bij ‘Wetenschap en techniek’ op ‘Meer’ (2x), klik dan op ‘Kluis’) zie je hoe kluizen gefabriceerd worden, hoe het zit met de beveiliging enzovoort.

D Draai de schijven zodat de gekozen combinatie op één lijn ligt met die pijl.

Alles over kluizen …

De binnenkant van de kluis wordt verstevigd met allerlei speciale materialen, zoals roestvrij staal waar geen snijbrander doorheen komt of een plaatje mangaan dat ondoordringbaar is voor iedere boor.

Sluit het deksel en draai aan de schijven om ze te vergrendelen.

Bovendien wordt de binnenkant ook nog verstevigd met supersterk en speciaal beton. Elke kluis heeft een alarmsysteem, bijvoorbeeld een trildetector of trilcontact.

Laat iemand anders proberen de combinatie te raden en het slot te openen.

Stop

1


Een trildetector of trilcontact is een melder die een mechanische trilling omzet naar een elektrische spanning. De geringste beweging van het trilelement zorgt ervoor dat het eerste metalen plaatje (1) contact maakt met een tweede metalen plaatje (2). Deze metalen plaatjes kun je zien als een schakelaar. Wanneer beide plaatjes elkaar raken wordt de stroomkring gesloten en horen we het geluid van het alarm.

2

Instelschroef

11

Deze melders kunnen gemonteerd worden op kluizen, muren, vloeren, daken en kozijnen. Het trilcontact is vooral geschikt om geplaatst te worden in beveiligingssystemen. Het treedt in werking wanneer het voorwerp trillingen ervaart die kunnen wijzen op een poging tot inbraak. De trillingsgevoeligheid is instelbaar en dient heel nauwkeurig afgesteld te worden. Als de kluis op slot zit en een inbreker haalt de scharnieren eraf, kan de deur er nog niet uitgetild worden. Wanneer de kluis op slot gedraaid wordt, komen er van alle kanten pennen naar buiten die ervoor zorgen dat de deur muurvast zit. Verder zit er in sommige kluisdeuren een glasplaatje. Als een inbreker met een thermische lans, snijbrander of boor probeert om het slot stuk te maken, gaat het glasplaatje stuk. Dan schiet er een touwtje los en komt er een pennetje omhoog dat ervoor zorgt dat de kluis muurvast zit. De kluis kan dan nooit meer op een normale manier geopend worden.

Technopolis® • TOP SECRET >4. Techniek >> Op heterrdaad betrapt

Tegenwoordig hebben veel brandkasten een elektronisch slot. Met een elektronisch slot is het soms nog moeilijker om de kluis te openen. Er kunnen bijvoorbeeld meer codes nodig zijn om de kluis te openen. Of er kan ingesteld worden dat de kluis alleen overdag kan geopend worden. Een vertraging op de kluis zetten, is ook een mogelijkheid. Bij een vertraging van een halfuur bijvoorbeeld gaat de kluis pas open dertig minuten nadat de code is ingevoerd. Een dief heeft natuurlijk geen halfuur de tijd om te wachten! Een mechanisch slot heeft drie wielen. Ieder wiel kun je instellen op 100 nummers. In ieder wiel zit een opening. Op het ogenblik dat alle gaten op één lijn staan, kan er een balletje invallen waardoor je het slot kunt opendraaien. Sommige kluizen werken met een ‘biometrisch’ identificatiesysteem. Dat controleert je vingerafdruk, het patroon van je iris, de klank van je stem of een andere typerende eigenschap van je lichaam. Zo vermijd je

12

dat je de code vergeet of de sleutel kwijtraakt en je de kluis niet meer kunt openen. Kluizen kunnen ook beschikken over een dubbel systeem: een cijferslot en een cilinderslot.

Leerkrachtenfiche

1. Het is belangrijk dat je de leerlingen van bij het

begin enthousiast kunt maken voor wat gaat komen. Via krantenartikels, verhalen, enzovoort, kun je, zonder al te veel uitleg te geven, al wat interesse opwekken. Daarna kun je de leerlingen wat meer concrete informatie geven: wat gaan we doen, hoe gaan we te werk, wat is het doel, enzovoort.

2. In techniek willen we zoveel mogelijk verschil-

lende componenten aan bod laten komen: x het cognitieve, de kennisoverdracht …; x de vaardigheden: denkend handelen en handelend denken; x ICT: informatie- en communicatietechnologie.

3. Als je samen met de leerlingen de proef ‘Een kluis’

wilt uitvoeren, beschikken de leerlingen best over de nodige informatie i.v.m. brandkasten en het beveiligen van brandkasten. Laat de leerlingen op het internet zoeken naar: x beveiligingssystemen in het algemeen; x het doel van een brandkast; x gebruikte materialen bij een brandkast; x veiligheidssystemen bij een brandkast; x soorten brandkasten; x de fabricatie van brandkasten; x …

Er zijn ook cd-roms zoals Kijk, zo werkt het waar de leerlingen informatie kunnen vinden.

Het is belangrijk om:

x slechts enkele sites op te geven. De veelheid aan informatie die te vinden is op het internet, maakt het voor de leerlingen moeilijker om de gevraagde informatie binnen een aanvaardbare tijd terug te vinden;

x de sites vooraf grondig te bekijken en enkele gerichte vragen op te stellen; x vooraf af te spreken met de leerlingen hoeveel tijd ze krijgen voor de opdracht.

Nuttige links:

x Op de site www.hetklokhuis.nl/klokhuisstreams/welcome.cfm klik je op meer onder de rubriek Wetenschap en techniek. Bij het trefwoord ‘Kluis’ vind je een uitzending over de fabricatie, de beveiliging … van de kluis. Een echte aanrader! x www.schooltv.nl/beeldbank, Onder de rubriek ‘Voortgezet onderwijs’, kies je het vak ‘Techniek’ en het onderdeel ‘Medische technologie’. Daar vind je iets over ‘Persoonsidentificatie’ (derde item). Je kunt de internetopdracht ook als huistaak opgeven.

Achtergrondinformatie Informatietechnologie

Het thema van de kluis kan uitstekend gelinkt worden aan de thema’s Beslissen met poorten en Sturingen.

Technopolis® • TOP SECRET >4. Techniek >> Leerkrachtenfiche

Didactische tips

Omdat de programmatie van de zelfontworpen kluis eerder beperkt is, kun je een simulatie uitvoeren op bv. de ‘blauwe panelen’. Je kunt de leerlingen onder meer codes laten programmeren om het relais (de deur) van de brandkast te openen. Via die simulaties krijgen de leerlingen inzicht in de werking van de elektronica van de kluis en wordt het thema ‘sturingen’ al heel wat concreter.

13

Didactische panelen

E.S.I.T. of Educatieve Set Informatie Technologie verduidelijkt en illustreert procesbesturing. De panelen zijn beschermd d.m.v. platen in plexiglas. Stevige contactbussen maken het mogelijk de borden onderling te verbinden. De panelen kunnen zowel met 6 volt transformatoren en als blokbatterij gebruikt worden. 1. Decision module (beslissingsmodule) AND, OR en NOT De beslissingsmodule dient om de logische functies ‘and’, ‘or’ en ‘not’ aan te leren. Er zijn 4 verschillende ingangen, de ingangsituatie kan volgens een gekozen logische functie verwerkt worden, het eindresultaat wordt kenbaar gemaakt.

4-bit. De ingave van gegevens kan gebeuren door 4 schakelaars, de countermodule of een pc.

Oefeningen 1. Een voorbeeld met de beslissingsmodule

• Opgave: De brandkast mag enkel overdag opengaan. • Oplossing: - Invoerorganen: Druktoets en Lichtsensor - Uitvoerorgaan: Relais • Ontleden van het probleem: Als D=1 EN L=1 dan R = 1 • Blokschema


2. Counter module (tellermodule) De tellermodule illustreert het binair tellen. De binaire informatie wordt zichtbaar gemaakt door 4 leds en deze informatie wordt doorgegeven naar een 7 segment display waarop de waarde afgelezen wordt.

14

D AND

R

L • Resultaat: De kluis zal enkel ontgrendeld worden (R = 1) als de druktoets (D=1) overdag (L = 1) zal ingedrukt worden. 2. Een voorbeeld met de beslissingsmodule en de

3. Memory module (geheugenmodule) De geheugenmodule verduidelijkt de werking van een elektronisch geheugen. De geheugencapaciteit is totaal 32 bytes of 32 geheugenlocaties voor

tellermodule • Opgave: De kluis kan enkel door vier personen geopend worden. Elk van die vier personen heeft een individuele code (= 1 nummer) De codes zijn 6, 7, 14 en 15. Het doorlopen van de nummers gebeurt m.b.v. de druktoets die verbonden is met de telleringang.

• Oplossing - Invoerorganen: Druktoets - Uitvoerorgaan: Relais - Ontleden van het probleem: Als TU4=1 EN TU2=1 dan R = 1 • Blokschema

RI

D

TI

8

4

2

zijflanken

3. Een voorbeeld met de beslissingsmodule, de tel-

lermodule en de geheugenmodule • Opgave: De kluis kan enkel door vier personen geopend worden. Elk van die vier personen heeft een individuele code (= 1 nummer) De codes zijn 6, 7, 14 en 15. Het instellen van de nummers gebeurt hier door middel van de schuifschakelaars op het invoergedeelte van de geheugeneenheid. • Oplossing - Invoerorganen: schakelaars geheugeninvoer - Uitvoerorgaan: Relais - Ontleden van het probleem: Als GU4=1 EN GU2=1 dan R = 1 • Blokschema

8

4

2

deur

bodemplaat

deurtje met magneetschakelaar

• Resultaat: De kluis zal enkel ontgrendeld worden (R = 1) als op de display van de tellermodule het getal 6, 7, 14 of 15 verschijnt. Dit komt omdat enkel in dat geval TU4 EN TU2 een 1-signaal geven.

SI

plexiglas

R

1

AND

Wanneer je als leerkracht beschikt over externe in- en uitvoerorganen (deurtje, trilcontact, glasbreukmelder) dan wordt het voor de leerling nog wat levensechter.

R

1

• Resultaat: De kluis zal enkel ontgrendeld worden (R = 1) als op de display van de geheugenmodule het getal 6, 7, 14 of 15 verschijnt. Dit kan enkel als iemand het juiste getal in het geheugen invoert. Enkel in dat geval geven GU4 EN GU2 een 1-signaal waardoor het relais een 1-signaal ontvangt.

trilcontact

glasbreukmelder

Eindtermen Dit educatief pakket kan gebruikt worden om de volgende eindtermen te bereiken:

Kerncomponenten van techniek

De leerlingen kunnen 1 verschillende onderdelen en deelsystemen in een technisch systeem onderzoeken: de functies en de relaties ertussen toelichten; 5 in concrete voorbeelden de stappen van het cyclisch technisch proces aanduiden: probleemstelling onderzoeken, ontwerpen, maken, in gebruik nemen, evalueren; 6 in concrete voorbeelden uit techniek het nut, aantonen van de gebruikte hulpmiddelen zoals gereedschappen, machines, grondstoffen, materialen, energie, informatie, menselijke inzet, geldmiddelen, tijd; 9 met concrete voorbeelden uit techniek de rol illustreren van sturingen en regelsystemen in technische systemen; 10 technische systemen, het technisch proces, hulpmiddelen en keuzen herkennen in verschillende toepassingsgebieden uit de wereld van techniek waaronder energie, informatie en communicatie, constructie, transport en biochemie.


AND

Techniek als menselijke activiteit

De leerlingen kunnen 11 vanuit een behoefte een technisch probleem definiëren na onderzoek van de relevante vereisten;

15

13 een gegeven of eigen ontwerp planmatig uitvoeren met oog voor vereisten van kwaliteit, veiligheid, ergonomie en milieu; 16 de opeenvolgende stappen van het technisch proces doorlopen om een eenvoudig technisch systeem te realiseren; 17 hulpmiddelen kiezen en inzetten in functie van het doel en het gebruik.

Techniek en samenleving


21 in concrete voorbeelden aantonen dat technische systemen ontworpen en gemaakt zijn om aan sociale en culturele behoeften te voldoen; 24 in concrete voorbeelden aangeven dat wetenschappen de keuzen binnen het technisch proces beïnvloeden.

16

Met dank aan: x x x

Johan Van Hevel: tekst en foto’s Corbis Belgium: foto’s p. 1, 5 Sint-Martinusinstituut (illustratie p. 11)

Technopolis®, waar experimenteren fun is! Fietsen op een kabel op 5 meter hoogte? Zelf een vliegtuig aan de grond zetten? In een superzeepbel staan? Een dutje doen op een spijkerbed? … Je kunt het zo gek niet bedenken of je beleeft het in Technopolis®, het Vlaamse doe-centrum voor wetenschap en technologie.

Technopolis® is geen gewoon museum, maar een doe-centrum, waar je je uitleeft in meer dan 280 experimenten.

Kinderen tussen 4 en 8 jaar kunnen zich uitleven in het Kinder-doe-centrum, waar 90 bijkomende interactieve opstellingen werden aangebracht op kindermaat en aangepast aan hun leefwereld. En in de Doe-tuin kun je zelfs in openlucht experimenteren.

Je mag hier overal je neus insteken: je voelt, probeert en experimenteert zelf. Zo begrijp je de dingen beter en

sneller en leer je op een toffe en spannende manier iets bij over wetenschap en technologie. Je zult merken dat wetenschap allesbehalve saai is!

Spannende shows en toffe demo’s maken je bezoek aan Technopolis® extra leuk. Edutainers, Technopolis®

medewerkers, laten je tijdens zo’n show of demo op een leuke manier kennismaken met wetenschap. Zo kun je

bijvoorbeeld je haren rechtop laten zetten aan de Van de Graaff-generator. Niet met gel of haarlak maar … met elektriciteit! Regelmatig staan er nieuwe shows en demo’s op het programma.

Technopolis® trekt er ook regelmatig op uit! Kinderhappenings, beurzen, evenementen voor het grote publiek ... Afhankelijk van het soort evenement, zijn we aanwezig met een stand, een wetenschappelijke doe-hoek, opstellingen met experimenten, de TechnoVelo® of de wetenschapstruck MysteriX® .

Voor scholen heeft Technopolis® een uitgebreid educatief aanbod. Educatieve pakketten en werkboekjes, educatieve parcours, wetenschapstheater, een wetenschapstruck … Leerkrachten uit zowel het basis- als het secundair

onderwijs gebruiken het educatief materiaal van Technopolis® om de wetenschappelijke of technologische lessen aantrekkelijker te maken. Op www.technopolis.be vind je gratis downloadbaar educatief materiaal en meer informatie over het educatieve aanbod van Technopolis®.

Wil je nog meer experimenteren? Neem dan een kijkje op www.experimenteer.be. Je vindt er heel wat leuke

proefjes die je thuis of in de klas zelf kunt doen.

Meer info? Surf: www.technopolis.be of bel: 015 / 34 20 00. Technopolis®, Technologielaan, 2800 Mechelen

Op heterdaad betrapt. wiskunde aardrijkskunde biologie techniek. 1 e graad secundair onderwijs

Recommend Documents