1+1 ≠ 2!
DOCENTEN-HANDLEIDING
Type: Aanleeropdracht Stappen in het ontwerp-proces: 2 t/m 4 en 7 Tijdsbesteding: 1 à 2 lesuren
Lijst van benodigde materialen, hulpmiddelen en voorzieningen Voor deze aanleeropdracht is de beschikbaarheid van een computer met het programma Excel nodig. Het bijgesloten model draait onder dit programma.
Inleiding In deze opdracht zien leerlingen dat het resultaat van een ontwerpproces geen product hoeft te zijn, maar dat het resultaat ook een model kan zijn. Na het doorlopen van deze opdracht hebben de leerlingen ervaren dat ook iets abstracts als een computermodel volgens een ontwerpproces tot stand komt. In deze aanleeropdracht doorlopen de leerlingen de volgende stappen van het ontwerpproces: [Zie ‘ABC voor ontwerpers’ m.b.t. onderdeel Ontwerpcyclus] 2. 3. 4. 7
Opstellen van een Programma van Eisen Bepalen van de (deel)functie(s) van het model Bedenken van uitwerkingen om deze deelfuncties te realiseren Evaluatie: Het testen van het ontwerp Conclusies trekken uit de resultaten van het testen en het bedenken van verbeteringen van het ontwerp.
De in kaders aangegeven vragen dienen als leidraad voor de leerlingen en moeten beantwoord worden op het antwoordvel.
Ontwerplogboek Indien uw leerlingen het onderwerp van deze aanleeropdracht aangrijpen als onderwerp voor het profielwerkstuk wordt aangeraden om hen tijdens het technisch ontwerpen een logboek bij te laten houden. Dit is onder meer van belang vanwege begeleidings- en beoordelingsaspecten. Zie hiervoor het ontwerplogboek van de Stichting leerplanontwikkeling (SLO); dit ontwerplogboek bevat onder andere richtlijnen voor de beoordeling van het ontwerpproces. Uiteraard kunt u tijdens deze aanleeropdracht uw leerlingen reeds met (elementen van) het ontwerplogboek laten oefenen.
Ontwerpopdracht [Zie ‘ABC voor ontwerpers’ m.b.t. onderdeel Ontwerpopdracht] De ontwerpopdracht luidt als volgt: Bepaal de eisen voor een model waarmee de afbraak van alcohol in het lichaam voorspeld kan worden en voer voor dit probleem een simulatie uit.
Programma van eisen [Zie ‘ABC voor ontwerpers’ m.b.t. onderdeel Programma van Eisen] Het is met name van belang te wijzen op de toetsbaarheid van de eisen. “het model mag niet te moeilijk zijn” is dus geen goed geformuleerde eis, maar “het model moet werken met Excel, vanaf versie 7.0” is wel goed geformuleerd. Enkele voorbeelden van eisen die de leerlingen moeten kunnen verzinnen zijn: • Het moet duidelijk zijn waar welke parameter ingevoerd moet worden • Als er iets foutief of niet ingevuld is moet hierover een melding verschijnen • Het concentratieverloop moet een grafiek zijn
Functie [Zie ‘ABC voor ontwerpers’ m.b.t. onderdeel Functies] De functie van het model is het berekenen en weergeven van het concentratieverloop van alcohol in je lichaam voor een ingevoerde concentratie. Voorbeelden van twee deelfuncties m.b.t. de invoer van gegevens voor het computerprogramma zijn: • Ervoor zorgen dat alle nodige invoergegevens voor het model ingevoerd zijn • Ervoor zorgen dat alle gegevens op de juiste manier ingevoerd zijn De drie deelfuncties m.b.t de inhoud van het model zijn: • • •
Berekenen van de opnamesnelheid, verdelingssnelheid en afbraaksnelheid van de alcohol Met deze gegevens berekenen wat de alcoholconcentratie is op een bepaald moment in het lichaam De waarde van de berekende alcoholconcentratie uitvoeren naar het beeldscherm
Uitwerkingen [Zie ‘ABC voor ontwerpers’ m.b.t. Ideeëntabel] Uitwerkingen voor de twee deelfuncties m.b.t. de invoer van gegevens zijn nogal divers. Enkele elementen ervan: •
Ervoor zorgen dat alle nodige invoergegevens voor het model ingevoerd zijn - het geven van een foutmelding als een parameter vergeten is - het gebruiken van invulvelden
•
Ervoor zorgen dat alle gegevens op de juiste manier ingevoerd zijn - het geven van een foutmelding als een gegeven / parameter verkeerd is ingevoerd - er kunnen slechts waarden tussen een maximale en minimale waarde ingevoerd worden - er kunnen alleen getallen ingevoerd worden
De uitwerking voor de deelfunctie m.b.t. de inhoud is gegeven. De vragen bij deze formule zijn bedoeld om de leerling inzicht te geven in de werking van de formule. Daarnaast wordt uitgelegd hoe een iteratief rekenproces werkt. Het computerprogramma werkt eveneens volgens een iteratief rekenproces.
Evaluatie [Zie ‘ABC voor ontwerpers’ m.b.t. onderdeel Ontwerp testen en evalueren] Testen van het model [Zie bijgevoegd computerprogramma ‘Dranktest’] Met het gegeven computerprogramma kunnen de leerlingen zelf aan de slag. Ze gaan m.b.v. de gegeven vragen onderzoeken welk rekenmodel / formule achter het computerprogramma zit en komen erachter dat dit niet overeenkomt met de gegeven formule. Ze ontdekken dat Kenzym in dit computerprogramma verwaarloosd is. Voor alcohol is de waarde van Kenzym zo klein dat deze verwaarlozing bij niet al te lage concentraties geoorloofd is. Bij stoffen zoals paracetamol is de waarde van Kenzym te hoog om te verwaarlozen. Daarom werkt het gegeven model niet om de afbraak van paracetamol te simuleren. Bij verwaarlozing van Kenzym verandert de formule voor de afbraaksnelheid, deze wordt dan als volgt:
v = vmax Verbeteren van het ontwerp van het model M.b.v. de vragen moeten de leerlingen in staat zijn om verbeteringen van het model te bedenken. Om het concentratieverloop van paracetamol te berekenen moet bijvoorbeeld de gebruikte formule aangepast worden. De waarde van Kenzym en vmax zijn anders voor paracetamol dan voor alcohol. Mogelijke verbeteringen voor wat betreft het model voor het berekenen van het concentratieverloop van alcohol zijn bijvoorbeeld in de formule betrekken of de drinker een man of vrouw is.
Hints voor leerlingen Mochten de leerlingen vast komen te zitten in een van de deelstappen van deze aanleeropdracht, dan volgen hier enkele hints om ze weer op gang te krijgen. Programma van eisen: Als de leerlingen hier niet uit komen, kunnen ze het beste beginnen om vragen, zoals hier onderstaand, te beantwoorden. Met de antwoorden op deze vragen moeten ze in staat zijn eisen te bedenken. • •
Wat maakt een computerprogramma makkelijk te bedienen of juist moeilijk? Wat gebeurt er als je een foute handeling verricht bij gebruik van een computerprogramma?
Functie Vragen voor de twee deelfuncties m.b.t. de invoer van gegevens: • Kun je een berekening uitvoeren als je niet alle gegevens beschikbaar hebt? • Kun je een berekening uitvoeren met gegevens die als letters ingevoerd zijn i.p.v. als getallen? Vragen voor de drie deelfuncties m.b.t. de inhoud van het model: • Welke berekeningen zou jij zelf moeten uitvoeren om de concentratie alcohol in je lichaam te berekenen? • Welke verschillende berekeningen moet het programma dus doen om tot een resultaat te komen?
Informatie op internet Over farmacokinetiek is op internet erg veel informatie te vinden. Ditwordt echter al gauw erg specifiek. Enkele waardevolle sites staan hieronder vermeld. http://www.australianprescriber.com is de website van een medisch tijdschrift. Via de zoekoptie kun je bij de artikelen uit de reeks “pharmacokinetics made easy” komen. Een erg inzichtelijk werk over de formules achter medicijnafbraak. Veel (gratis) voorbeeldmodellen en software over medicijnafbraak is te vinden op de volgende sites: http://www.med.umich.edu/biochem/enzresources/software.htm http://www.rxkinetics.com/free.html http://anesthesia.stanford.edu/pkpd/HTML%20Web%20pages/pkpd.htm Hierbij moet wel worden opgemerkt dat veel modellen specifiek zijn ontworpen voor één enkel medicijn. Meestal zijn deze programma’s ook bedoeld voor het berekenen van intraveneuze toedieningspatronen (via infuus) en zijn derhalve niet toepasbaar op oraal ingenomen medicijnen. Zie de vraagbaak bij de leerlingenhandleiding voor meer verwijzingen naar informatie op internet (o.a. over de functie en werking van de lever).
Ondersteuning Indien u in uw onderwijspraktijk tijdens het inzetten van deze aanleermodule tegen onvolkomenheden aanloopt, dan kunt u hieromtrent contact opnemen met Techniek 15+ in Regio Zuid, zie hiervoor: www.techniek15plus.nl (klik op ‘Vraagbaak’ en vervolgens op ‘Expert Zuid’; vul daarna het elektronische vragenformulier in) Deze aanleermodule zal vervolgens herzien worden indien één en ander hiertoe aanleiding geeft. De meest actuele versie van deze aanleermodule kunt u vinden op www.techniek15plus.nl.
Indien enkele leerlingen van u het onderwerp van deze aanleeropdracht aangrijpen als uitgangspunt voor hun profielwerkstuk kunnen u en uw leerlingen, bijvoorbeeld als ondersteuning gewenst is bij het maken van het technisch ontwerp, via de genoemde vraagbaak op www.techniek15plus.nl met Techniek 15+ Regio Zuid contact opnemen. Techniek 15+ kan in principe ondersteuning bieden in het geval dat: • leerlingen naar literatuur willen zoeken in de bibliotheken van Techniek 15+ Regio Zuid • leerlingen over hun onderwerp vragen willen stellen aan een deskundige • leerlingen experimenten willen uitvoeren die op school niet mogelijk zijn Het is geen doelstelling om voor leerlingen een plan van aanpak, ontwerpopdracht, programma van eisen, enzovoorts op te zetten. Leerlingen kunnen derhalve Techniek 15+ Regio Zuid benaderen in het geval van een concrete vraag of probleem met betrekking tot hun ontwerp.
Verantwoording Vraagbaak / Informatie op internet http://www.howstuffworks.com/category.htm?cat=Drug http://www.howstuffworks.com/brain.htm http://www.ilimburg.nl/jongereninfo/vip/drugs.html http://www.trimbos.nl/drugslyn/index-dil.html http://medicijn.pagina.nl/ http://www.ziekenhuis.nl/medicijngids/ http://www.consumed.nl/ http://drugs.pagina.nl/ http://www.howstuffworks.com/cell10.htm http://www.cmbi.kun.nl/wetche/vwo/enzymen/ http://www.australianprescriber.com http://www.boomer.org/c/p1/Ch03/Ch0301.html http://www.summitpk.com/pksolutions/pksolutions.htm http://www.gezondheidsnet.nl/display.php?categoryID=978 http://mediatheek.thinkquest.nl/~kl061/homeostase/lever.htm http://www.vitaminstore.nl/advies/bibliotheek.cfm?ContentID=25 http://www.lijfsportenmiddelen.nl/nieuws2.htm
Afbeeldingen Afbeelding van doosje met pillen: www.clin-pharmacol-germany.de/ images/PILLEN.JPG Afbeelding van mannetje in de header: www.cg-raad.nl/organisatie/ mjp3.html
Ofschoon iedere poging is ondernomen om de volgens auteurswet rechthebbenden van het in deze module opgenomen illustratiemateriaal te traceren, is dit in enkele gevallen niet mogelijk gebleken. In het onderhavige geval verzoekt de uitgever rechthebbende contact met hem op te nemen. Gezien het niet-commerciële karakter van deze module is bij het gebruik van de afbeeldingen ervan uit gegaan dat de houder van het copyright geen bezwaren tegen het gebruik van de afbeeldingen zal hebben.
Testen van het model Computerprogramma ‘Dranktest’, Bosboom, faculteit Biomedische Technologie, Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven, 2002 Ontwerplogboek Ontwerplogboek, Huub Huijs, Jos Smits, Stichting leerplanontwikkeling (SLO), Enschede, 2000
Met dank aan Auteurs Klijn, Floor, TU.e, faculteit Biomedische Technologie, Eindhoven Ridder, Ronny de, TU/e, faculteit Scheikundige Technologie, Eindhoven Extern deskundigen Vader, prof. dr.ir. Huib, klinisch chemicus, Máxima Medisch Centrum, Eindhoven en Veldhoven Vader, drs. Christian, ziekenhuisapotheker i.o., Catharina Ziekenhuis, Eindhoven Klankbordgroep Althuizen, ir. Mariken, TU/e, faculteit Biomedische Technologie, Eindhoven Bosboom, dr.ir. Mariëlle, TU/e, faculteit Biomedische Technologie, Eindhoven Dassen, drs. Math, Pleincollege Van Maerlant, Eindhoven Ceiler, dr.ir. Debbie, Sint Maartencollege, Maastricht en TU/e, Biomedische Technologie Dekkers, drs. Frits, Fontys Hogescholen, Aansluitingscentrum, Eindhoven Graat, ing. Ab, Fontys Hogescholen, Toegepaste Natuurwetenschappen, Eindhoven Heeswijk, drs. Tom van, Dr. Knippenbergcollege, Helmond Heijnen, Lambert (SLO) Lieshout, ir. Jac van, Pius X College, Bladel Nijman, ir. Cisca, Lorentz Casimir Lyceum, Eindhoven Osch, ir. Arno van, SG Were Di, Valkenswaard Suos, drs. Conrad (projectleider), TU/e, Onderwijs Service Centrum, Eindhoven
.
