Leerkrachtgids Ontwerpend leren met chemie Voorbeeldlessen voor groep 5 t/m 8 over snoep ontwerpen en een speedboot maken
In deze gids vind je handvatten voor het toepassen van de didactiek van ontwerpend leren met chemie. Hoe zet je een les op waarin leerlingen met behulp van chemie een product ontwerpen? Waar moet je aan denken? En wat leren je leerlingen ervan? In deze gids staan twee uitgewerkte voorbeeldlessen. En je hoeft echt geen chemische achtergrond te hebben om deze lessen tot een succes te maken!
Inhoudsopgave Chemie • Overal chemie! • Ook op de basisschool
2
Ontwerpend leren • Wat is ontwerpend leren? • Denk aan je leerdoelen • Taal en rekenen zijn nodig voor ontwerpen
3
Een goede voorbereiding is het halve werk • Keuze uit twee lessituaties • Voorbereiding stap voor stap • Werkbladen • Veiligheid
4
Voorbeeldles 1: snoep ontwerpen Voorbeeldles 2: speedboot maken
5 13
Overal chemie! Jij en je leerlingen komen elke dag in aanraking met chemie. Iedere ochtend in de badkamer bijvoorbeeld. Shampoo, tandpasta, haargel en crèmes zijn allemaal resultaten van chemische mengprocessen. Maar ook je telefoon, een waterafstotende jas en chocopasta worden gemaakt met behulp van chemie. Dit zijn maar enkele voorbeelden. Bijna alles wat je om je heen ziet, is gemaakt met chemie. En voor elk product is eerst een ontwerp gemaakt. In deze gids zijn twee aansprekende voorbeelden uitgewerkt, maar allerlei onderwerpen uit het dagelijks leven lenen zich voor het stimuleren van een ontwerpende houding.
Ook op de basisschool Door kinderen op jonge leeftijd kennis te laten maken met chemie, begrijpen ze meer van de wereld om hen heen. Chemie biedt talloze mogelijkheden voor leerlingen om zelf aan de slag te gaan. Denk bijvoorbeeld aan verf of klei maken, een raket ontwerpen en afschieten, verschillende soorten chocolade onderzoeken of een shampoofabriek opzetten. Ook kleuters kunnen al eenvoudige proeven doen, zoals water kleuren met M&M’s of de kleuren in stiften onderzoeken. Dit kan met huis-, tuin- en keukenmaterialen. Ze leren over de producten die ze dagelijks gebruiken en ontwikkelen hun ontwerp- en onderzoeksvaardigheden.
2 .
Wat is ontwerpend leren? Iedereen loopt wel eens tegen een probleem aan. Een probleem betekent niet altijd moeilijkheden, maar kan ook een verandering in omstandigheden zijn. Het vraagt dan om een nieuw ontwerp, en dat kunnen leerlingen (vaak) zelf maken. Ontwerpend leren is een middel om kinderen een probleemoplossende houding aan te leren. Het proces van ontwerpend leren is een cyclus die je (steeds opnieuw) doorloopt. De meest simpele vorm ervan is ‘trial and error’. Je maakt iets, test het en verbetert het. Dat test en verbeter je weer, en zo ga je door tot je een goed product hebt. Deze basis is uit te breiden naar bewuster ontwerpen waarbij je een programma van eisen maakt en het ontwerp evalueert. Deze uitgebreide cyclus kun je opdelen in zeven stappen:
1.Probleem constateren
2.Verkennen
Het vertrekpunt is een probleem of situatie waarvoor een oplossing wordt gezocht.
De leerlingen verkennen dit probleem door na te gaan wat ze er van weten. Vervolgens denken ze na over een ontwerp voor het product dat dit probleem kan oplossen. Aan welke eisen moet het product voldoen? Bij elke eis bedenken de leerlingen verschillende oplossingen.
7.Verdiepen/verbreden
3.Ontwerp maken
Tot slot brengt de leerkracht verbreding of verdieping aan. Bijvoorbeeld: is je product of ontwerp ook in andere situaties te gebruiken? Als de verdieping leidt tot een nieuwe vraag of nieuw probleem waarvoor een oplossing nodig is, dan beginnen de leerlingen opnieuw met de ontwerpcyclus.
De leerlingen kiezen de beste oplossingen en combineren deze tot een ontwerp voor het product.
4.Product maken Aan de hand van het ontwerp gaan de leerlingen het product maken.
6.Presenteren De leerlingen verwerken hun bevindingen en presenteren deze.
5.Testen en evalueren Tijd om te testen. Doet het product wat het moet doen? Voldoet het aan alle eisen? Hoe zou het product verbeterd kunnen worden?
Gebaseerd op: Van Graft, M. & Kemmers, P. (2007), Den Haag; Stichting Platform Bèta Techniek.
Denk aan je leerdoelen Voor elke proef met ontwerpend leren kun je de stappen invullen. De ene keer ligt de nadruk op de verkenningsfase, bijvoorbeeld bij het snoep maken. Een andere keer ligt de nadruk op het maken en testen van het product, zoals bij de speedboot. Daardoor kunnen de leerdoelen per proef verschillen. Het is niet erg als het ontworpen product niet meteen doet wat het moet doen. Vraag dan wat de leerlingen ervan hebben geleerd en wat er verbeterd moet worden aan het ontwerp. Daarnaast zijn tijdens het ontwerpproces vast veel vaardigheden gebruikt: misschien is het samenwerken wel heel goed gegaan.
Taal en rekenen zijn nodig voor ontwerpen Koppel ook taal- en rekendoelen voor je leerlingen aan je les ontwerpend leren. Taal: Het verkennen van het probleem en het verwerken van het ontwerp of product in een presentatie geven de mogelijkheid om extra aandacht aan taal te besteden. De leerlingen moeten duidelijk verwoorden wat ze hebben gedaan, zodat anderen het begrijpen. Dit biedt kansen om hun woordenschat te vergroten en hun spelling te oefenen. Bij het verbreden en verdiepen wordt begrijpend lezen geoefend. Rekenen: Bij proeven is vaak een basisrecept gegeven. Bij het ontwerpen maken leerlingen een variatie op dit recept. Door de aantallen en hoeveelheden te veranderen, moeten leerlingen berekenen wat dat betekent voor het recept. Ook afmeten en verhoudingen komen hierbij aan bod.
3
Een goede voorbereiding is het halve werk Deze gids is zo geschreven, dat je het format van de lessen ook kunt gebruiken voor andere ontwerpopdrachten met chemie. Met de ideeën en tips uit deze gids kun je je les zo inrichten dat het past bij de leerdoelen die jij met je klas wilt behalen. In deze gids zijn twee lessen uitgewerkt. De eerste gaat over snoep maken. In de tweede les ontwerpen je leerlingen een speedboot met een chemische aandrijving. Met beide lessen kun je direct van start in de klas.
Keuze uit twee lessituaties Wanneer je leerlingen stimuleert een ontwerpende houding te ontwikkelen, heb je als leerkracht meer de rol van coach dan die van kennisoverdrager of controleur. Omdat elke klas anders is en niet iedereen evenveel ervaring heeft met ontwerpend leren, onderscheiden we twee lessituaties. De leerdoelen die je bereikt, hangen af van de lessituatie die je kiest.
Lessituatie 1
Lessituatie 2
Jij hebt controle over het ontwerpen. Tijdens het verkennen doe je eventueel een demonstratieproef. Jij bepaalt het programma van eisen. Samen met de leerlingen bedenk je klassikaal oplossingen om aan deze eisen te voldoen. Uit de oplossingen die de leerlingen noemen, wordt klassikaal de beste gekozen. De producten die de leerlingen in groepjes maken verschillen niet of nauwelijks van elkaar.
Je laat de leerlingen meer bepalen. Je stimuleert de leerlingen om binnen een kader hun eigen programma van eisen te formuleren. Ook oplossingen om aan deze eisen te voldoen, bedenken ze zelf. Vervolgens kiezen ze zelf de beste oplossingen. Je stuurt de leerlingen vooral door vragen te stellen. De groepjes leerlingen kunnen verschillende producten maken.
Leerdoelen in lessituatie 1
Aanvullende leerdoelen voor lessituatie 2
Leerlingen leren: • gestructureerd een ontwerp maken • oplossingen bedenken voor gestelde eisen • samenwerken tijdens het proces • hun ervaringen vastleggen en overbrengen • creatief en innovatief omgaan met mogelijke oplossingen
Leerlingen leren: • kritisch nadenken over hun eigen plan • het formuleren van een programma van eisen
Voorbereiding stap voor stap
Tip Kijk voor meer informatie over Ontwerpend leren in de klas op www.C3.nl/kids/ ontwerpend-leren
1) Lees je goed in op ontwerpend leren en kies je mate van sturen: lessituatie 1 of 2. 2) Kies een les uit deze gids (snoep maken of de speedboot) en lees de gehele lesbeschrijving goed door. Of kies een andere proef en vul hiervoor de stappen van de ontwerpcyclus in. Formuleer vragen en opdrachten bij elke stap (zie de voorbeeldlessen). 3) Ontwerp en maak het product zelf van tevoren. Zo krijg je een beeld van wat de leerlingen gaan doen en ervaren. 4) Maak een factsheet als je denkt dat het nodig is (zie de factsheet ‘Zelf snoep maken’). Dit kan de leerlingen houvast geven tijdens het ontwerpen en maken. 5) Lessituatie 1: formuleer een programma van eisen waar het ontwerp van de leerlingen aan moet voldoen en vul deze eisen in op het werkblad ‘Ontwerpen’. 6) Lessituatie 2: kies een of twee basiseisen en vul ze in op het werkblad ‘Ontwerpen’. De leerlingen vullen deze eisen zelf aan. 7) Lessituatie 1: bereid de demonstratieproef voor (als die er is). Probeer de proef van tevoren even uit. 8) Zorg voor de benodigde materialen en zet ze klaar. Vergeet de werkbladen niet!
Werkbladen Voor een les ontwerpend leren kun je enkele werkbladen gebruiken: 1. Werkblad ‘Ontwerpen’. 2. Het recept, ofwel een beschrijving van de proef. Kies je een proef van onze website? Dan kun je het stripje gebruiken. 3. Eventueel een factsheet met aanvullende informatie. Voorbeelden van deze werkbladen zijn te downloaden op Tip http://onderwijsmiddelen.C3.nl/leerkrachtgids-ontwerpen Kijk op www.C3.nl/kids voor
Veiligheid • De materialen in C3 proeven zijn bij normaal gebruik veilig. • Laat de leerlingen na afloop van de proef goed hun handen wassen. • Mocht er iets in de ogen komen, spoel dan goed uit met water.
4
leuke, duidelijke proeven die geschikt zijn voor ontwerpen met chemie.
Voorbeeldles 1: Snoep ontwerpen In deze les maken de leerlingen snoep op basis van gelatine en vruchtensap. Voor wie Kerndoelen Vaardigheden Tijd Leerdoel Hoe maak je snoep? Context
Voorbereiding Handige link
Groep 5 t/m groep 8 26, 33, 42, 44, 45 en 55 Samenwerken, presenteren, kritisch denken, communiceren en creatief en innovatief denken (vallen onder 21st century skills). 120 tot 240 minuten, inclusief wachttijd. Afhankelijk van de lessituatie en jouw invulling van de les. Leerlingen leren hoe ze snoep moeten ontwerpen. Het ontwerpproces staat daarbij centraal. De leerlingen maken een soort winegums met gelatine en vruchtensap. Je kunt kiezen uit diksap of sap van verse vruchten. In de uitwerking van deze les is gekozen voor de context gezondheid – van teveel suikers word je dik en suiker is slecht voor je tanden. Maar je kunt deze les ook plaatsen in een andere context: Duurzaamheid – de productie van suikers kost veel energie dus als we minder suiker gebruiken, is het milieuvriendelijker; Economie/Business – Hoe breng je het snoep op de markt? Maak een reclameposter/verpakking (in stap 6. Presenteren). Maak zelf gelatinegel voor de leerlingen. Het recept staat in de factsheet ‘Zelf snoep maken’. Let op: het stevig worden in de koelkast duurt een uur. Zie verder pagina 4. Alle aanvullende informatie en werkbladen bij deze les vind je op http://onderwijsmiddelen.C3.nl/leerkrachtgids-ontwerpen
Lesplan Lessituatie 1
Lessituatie 2
1. Probleem oplossen 5 min
5 min
2. Verkennen 15 min
45 min
3. Ontwerp maken 15 min
De leerlingen verkennen wat ze weten over snoepjes en bekijken en voelen gelatine, zowel blaadjes als de gel. Vervolgens maken ze een programma van eisen waar hun snoepje aan moet voldoen en bedenken ze voor elke eis één of meer oplossingen. Ze kiezen de beste oplossingen, die worden gecombineerd tot een ontwerp(recept) voor hun snoepjes.
In 30 minuten maken ze de snoepjes, daarna moeten de snoepjes een uur in de koelkast om stevig te worden. Tijdens de wachttijd kunnen de leerlingen alvast aan hun presentatie werken.
30+60 min
5. Testen en evalueren 15-30 min
Snoepen is ongezond. Dat horen kinderen vaak. In snoep zitten veel toegevoegde suikers en die hoeveelheid suikers is inderdaad niet gezond. Is het mogelijk om een gezonder en lekker snoepje te maken op basis van groente of fruit? Zo’n snoepje gaan de leerlingen zelf ontwerpen! Het snoepje moet natuurlijk wel aan een aantal eisen voldoen.
15 min
4. Product maken 30+60 min
Activiteit
Nu volgt het testen. Is het snoepje lekker geworden? Voldoet het aan alle eisen? Hoe zouden ze het recept kunnen verbeteren?
15-30 min
6. Presenteren
De leerlingen verwerken hun recept en de testresultaten in een presentatie.
Afhankelijk van opdracht 7. Verdiepen Afhankelijk van opdracht
De leerlingen bedenken oplossingen voor vragen die dieper ingaan op de materie of deze verbreden. Verdiepen: Hoe komt het dat bij de ene soort fruit de gelatine een stevig geheel vormt en bij een andere soort niet? Wat zijn E-nummers eigenlijk? Is er verschil tussen E-nummers en natuurlijke geur- en smaakstoffen? Verbreden: Waarvoor zou je gelatine nog meer kunnen gebruiken?
5
Benodigdheden Materialen per groepje (3 of 4 leerlingen)
Materialen voor de hele klas
• Kom met water voor het weken van gelatineblaadjes • Schaaltje dat in de magnetron mag • Eetlepel • IJsblokjesvorm • 3 blaadjes gelatine • Boterhamzakje met etiket
• Magnetron • Koelkast/diepvries met ruimte voor 10 ijsblokjesvormen • Gootsteen • Handzeep om handen te wassen • Evt. fototoestel • Evt. versiering om de snoepjes extra mooi te maken • Evt. poedersuiker • Bij vers fruit: Snijplanken, staafmixer, theezeefjes • en vorken om sap te maken.
• Vers vruchtensap: • Diksap: • • 2 stuks fruit, genoeg voor • • 2 eetlepels diksap • • 3 eetlepels sap, zie achtergrond• • 2 eetlepels water • • informatie op pagina 12 • • 2 extra kommetjes/bekers • • om sap te zeven • Documenten: • Werkblad ‘Snoep ontwerpen’ • Recept snoep maken met diksap of recept snoep maken met vruchtensap • Factsheet ‘Zelf snoep maken’
Tip Alle bestanden die je nodig hebt bij deze les, vind je op http://onderwijsmiddelen.C3.nl/ leerkrachtgids-ontwerpen
Rolbeschrijving De uitdaging is om een lekker snoepje te maken op basis van groente of fruit. Lessituatie 1
Lessituatie 2
• Je maakt van tevoren gelatinegel om te laten zien en • voelen wat gelatine is. • Jij bepaalt wat het programma van eisen is. Kies twee • of drie eisen uit de lijst hieronder en vul deze in op het • werkblad ‘Snoep ontwerpen’ onder de twee basiseisen: • het snoepje is lekker en smaakt naar groente of fruit. • Je kunt natuurlijk ook jeeigen ideeën toevoegen. • Bespreek klassikaal mogelijke oplossingen bij elke eis. • Beslis vervolgens met zijn allen welke oplossingen het • beste zijn. Zo maken jullie het ontwerp(recept) voor de • snoepjes. • Alle groepjes maken hetzelfde snoepje. Je kunt wel elk • groepje een andere groente of fruit (of diksap) geven. • Het snoepje wordt binnen het groepje getest. • Als er nog snoep over is, kunnen de groepjes bij elkaar • gaan proeven.
• De leerlingen maken kennis met gelatine door zelf gel • te maken. • Ze formuleren zelf hun programma van eisen • (aanvullend bij de twee basiseisen) en bedenken • daarna mogelijke oplossingen. • Elk groepje kiest zelf bij elke eis de beste oplossing • en maakt daarmee het ontwerp, ofwel het recept voor • de snoepjes. • Je weet van tevoren dus niet precies hoe het ontwerp • van de leerlingen eruit ziet. • Daarna maken de leerlingen hun eigen snoepjes. • De groepjes bedenken zelf hoe ze hun snoepje testen. • Met de hele klas testen kan ook. Welk groepje heeft • het lekkerste snoepje gemaakt?
Afhankelijk van jouw opdracht presenteren de leerlingen hun snoep of verdiepen zij zich verder in de inhoud.
Voorbeelden van eisen Kies uit de volgende eisen: • Het snoepje bevat geen toegevoegde suiker. • De kleur van het snoepje is gelijk verdeeld. • Als je het snoepje indrukt, veert het weer • terug in zijn oude vorm. • Het snoepje voelt glad aan.
6
Tip 2 Tip 1 Wil je geen geklieder met vers fruit in de klas? Kies dan voor snoepjes met diksap. Deze zijn makkelijker te maken. Zorg voor verschillende smaken of merken.
Als je kiest voor vruchtensap uit vers fruit, vraag dan 1 of 2 ouders om te helpen. Zij kunnen assisteren waar nodig is, bijvoorbeeld bij het begeleiden van het staafmixen. Vooral in groep 5 en 6 is dit heel handig.
1. Probleem constateren Wat is het probleem en waarom is dat een probleem? Start Snoepen is ongezond. Dat horen kinderen vaak. In snoep zitten veel toegevoegde suikers en die hoeveelheid suikers is inderdaad niet gezond. Is het mogelijk om een gezonder en toch lekker snoepje te maken van groente of fruit? Zo’n snoepje gaan de leerlingen zelf ontwerpen!
Vragen aan de leerlingen Ga uit van de antwoorden van de leerlingen. Tussen de haakjes staan suggesties. • Wie eet er graag snoepjes? • Eten jullie veel snoep? Mag dat van je ouders? • Waarom zijn snoepjes niet gezond? [je wordt dik van veel suiker, het is slecht voor je tanden] • Wat is wel gezond en toch ook snoep? [gedroogd fruit, suikervrij snoep, met alleen natuurlijke ingrediënten] • Bestaan er ook gezonde snoepjes? Hoe maak je die? [met sap uit verse groenten en fruit] • Wie ontwerpt de snoepjes? Hoe ze eruitzien, hoe ze smaken en hoe ze gemaakt worden. • [Voedingsmiddelentechnoloog/snoepontwerper] • Waar maken ze de snoepjes? [fabriek] Tip
De opdracht Vandaag zijn de leerlingen voedingsmiddelentechnoloog/snoepontwerper! Zet de opdracht op het (smart)bord: Ontwerp een lekker snoepje met de smaak van fruit (of groente).
2. Verkennen
Neem de verpakking van winegums mee. Wat zit er in deze snoepjes? Laat ze ruiken, observeren en de verpakking lezen. Vraag naar hun waarnemingen. Je kunt leerlingen beter eerst hun eigen snoep laten proeven voordat ze de winegums proeven. Het zelfgemaakte snoep is waarschijnlijk minder zoet dan de snoepjes uit de winkel en zullen ze daarom misschien minder lekker vinden.
Aan welke eisen moet het ontwerp voldoen? Verkenning Laat de leerlingen het onderwerp ‘gezonde snoepjes maken’ zo breed mogelijk ontdekken. Stel daartoe de volgende vragen: • Wat betekent ‘gezond’? • Waar worden snoepjes van gemaakt? • Hoe zou je zelf gezond snoep kunnen maken? • Wat zit er in zelfgemaakt snoep? • Wat bedoelen we met ‘gezond’? [zonder suiker/zonder kleur- en smaakstoffen/ met vitaminen?]
Wat moet je weten om zelf snoep te maken? Bespreek klassikaal de verschillende ingrediënten van de snoepjes die ze straks zelf gaan maken (gelatine, water, groente/fruit en eventueel suiker). • Welke functie heeft elk ingrediënt? • Waarmee kun je gezonde snoepjes maken? [Sap uit groente en fruit. Diksap kan ook!] • Welk ingrediënt zorgt voor een stevige bite? [Gelatine] Deel de factsheet ‘Zelf snoep maken’ uit zodat de leerlingen alle achtergrondinformatie hebben die nodig is voor het ontwerpen van snoep. Ook het basisrecept voor het maken van een gelatinegel staat erop. Deel de gelatinegel uit die jij hebt klaargemaakt en geef elk groepje ook alvast de 3 blaadjes gelatine die ze straks nodig hebben. Vertel hoe je de gel hebt gemaakt. Vraag de leerlingen wat ze zien en voelen. Wat is het verschil tussen de gelatinegel en de blaadjes gelatine?
7
Programma van eisen Bespreek wat een programma van eisen is: waar moet het snoepje aan voldoen? Deel het werkblad ‘Snoep ontwerpen’ uit en bespreek een eis die al ingevuld is op het werkblad zodat de leerlingen begrijpen wat er van hen verwacht wordt. Leg uit hoe een programma van eisen wordt gebruikt om tot een ontwerp te komen. Formuleer een eis, bedenk mogelijke oplossingen, kies de beste oplossing. Hoe kun je testen of aan elke eis voldaan is?
Lessituatie 1
Lessituatie 2
• Deel het werkblad ‘Snoep ontwerpen’ uit met het ingevulde • programma van eisen (zie het lijstje met eisen op pagina 6). • Bespreek elke eis; snappen de leerlingen wat er mee • bedoeld wordt? • Bespreek klassikaal mogelijke oplossingen bij elke eis. • Voor elke eis moeten ze er minstens twee bedenken. • Bespreek ook per eis hoe getest wordt of aan de eis • voldaan is. • Beslis vervolgens met zijn allen welke oplossingen het • beste zijn. Zo maken jullie het ontwerp(recept) voor • de snoepjes.
• Deel het werkblad ‘Snoep ontwerpen’ uit. • Twee eisen zijn gegeven. • De leerlingen mogen nu met hun groepjes zelf • formuleren aan welke twee of drie andere eisen • hun snoepje moet voldoen. Daarbij bedenken ze • mogelijke oplossingen. Voor elke eis moeten ze er • minstens twee bedenken. Ook vullen ze in hoe ze • kunnen testen of elke eis voldaan is.
Regels bij oplossingen bedenken/brainstormen 1. Kritiek is verboden. 2. Bedenk en roep je idee zo gauw je iets bedacht hebt. 3. Geef iedereen de kans een idee te noemen. 4. Bouw voort op ideeën van anderen. 5. Probeer zoveel mogelijk gedachten te spuien die met de ideeën 4. verbonden zijn. Elk groepje kiest een ‘opschrijver’ die alle ideeën noteert. Wil je extra tijd besteden aan de brainstorm? Meer informatie over brainstormen in de klas vind je in de aanvullende informatie te downloaden op http://onderwijsmiddelen.C3.nl/leerkrachtgids-ontwerpen.
3. Ontwerp maken Hoe ga je jóuw product maken? Stimuleer creativiteit Stimuleer de leerlingen om echt een eigen ontwerp te maken, denk aan andere vormen, verschillende kleuren, etc. Door verschillende soorten fruit te combineren bijvoorbeeld. Een rozijntje toevoegen kan ook. Of de snoepjes aan de buitenkant versieren. Stel vragen om ze aan te moedigen creatief te denken, bijvoorbeeld: • Wat maakt jouw snoep bijzonder? • Hoe ziet jouw snoep eruit? • Waar smaakt het naar, wat zit er in? • Hoe maak je het aller-lekkerste fruitsnoep? Geef positieve feedback aan leerlingen die met nieuwe ideeën komen.
8
Lessituatie 1
Lessituatie 2
Bespreek klassikaal per eis wat de beste oplossing is.
De groepjes kiezen zelf wat de beste oplossing is voor elke eis.
Oplossingen selecteren De leerlingen bekijken het werkblad dat zij ingevuld hebben. Bij elke eis kiezen zij in hun ogen de beste oplossing. De beste oplossing is goed te maken en te testen en voldoet aan de eis. Op basis van alle beste oplossingen bij elkaar, maken zij het recept voor hun snoepjes. Deel een van de recepten uit. Er zijn twee verschillende recepten, één voor snoepjes met vers fruit en één voor snoepjes met diksap. Jouw rol als leerkracht is om bij elk groepje na te gaan of alle benodigdheden (voldoende) aanwezig zijn in de klas. Controleer ook of de recepten kloppen; staan de stappen in de juiste volgorde? (Zie het basisrecept in een van de recepten). Als het recept niet helemaal klopt, stel dan een kritische vraag zodat de leerlingen zelf met een alternatief komen. Geef duidelijk aan hoeveel gelatineblaadjes elk groepje krijgt. De benodigde hoeveelheden van de andere ingrediënten zijn hier afhankelijk van. Het basisrecept is gebaseerd op 3 gelatineblaadjes. Door het aantal gelatineblaadjes dat elk groepje krijgt te veranderen, moeten leerlingen het recept aanpassen. Laat ze in dit geval zelf berekenen wat de nieuwe hoeveelheid vruchtensap is.
4. Product maken Maak het! Voordat ze aan de slag gaan, loop jij hun ontwerp(recept) stap voor stap door. Wijs de materialen aan en benoem de regels als het nodig is. Voorbeeldregel: gebruik een staafmixer alleen onder toezicht van een volwassene.
Vragen aan de leerlingen Stel de volgende vragen aan de leerlingen tijdens het maken van het product. Zo kunnen ze alvast nadenken over de test (hoe controleer ik dat aan elke eis wordt voldaan?) en de evaluatie. • Wat zien jullie gebeuren tijdens het maken van je recept? • Hebben jullie precies volgens het recept gewerkt of is dat niet gelukt? Waarom wel/niet? • Wat is je eerste indruk van het snoepje? • Vind je het leuk om deze snoepjes te maken? • Wat heb je geleerd? LET OP: • De snoepjes moeten minstens een uur opstijven in de koelkast. • Als je ze in een vriesvak zet, dan is een half uur voldoende. • Voel even aan de snoepjes of ze inderdaad stevig zijn, voordat je ze uitdeelt. • Zorg dat de leerlingen hygiënisch werken. Laat leerlingen voor en na het • maken van de snoepjes hun handen grondig wassen.
Tip Betrek alle leerlingen bij de uitvoering door ze binnen het groepje een eigen rol/verantwoordelijkheid te geven. Bijvoorbeeld: Wie leest het recept voor? Wie meet de juiste hoeveelheden af? Wie observeert?
9
5. Testen en evalueren Voldoet het ontwerp aan de eisen? Bereid de test voor. Leg de werkbladen ‘Snoep ontwerpen’ klaar om verder in te vullen. Controleer of de snoepjes stevig geworden zijn. Als ze stevig zijn, zet ze dan klaar, maar deel ze nog niet uit. Bespreek eerst kort wat belangrijk is tijdens het testen (proeven). Proef rustig en goed. Neem eerst een klein hapje en houd het even in je mond. • Wat proef je? • Hoe voelt het in je mond? • Is het lekker? Neem daarna nog een hap. • Smaakt deze hap hetzelfde? Laat de leerlingen dan pas de tabel op het werkblad invullen. Lessituatie 1
Lessituatie 2
De leerlingen testen het snoepje met hun eigen groepje. Wat er over is, kun je laten proeven aan de rest van de klas. Welk snoepje voldoet het beste aan de eisen?
Leerlingen bedenken zelf hoe en wat ze testen. Dit kan in de groep zijn, klassikaal kan ook. Voldoen de snoepjes van andere groepjes aan de eisen van jouw groepje? Welk snoepje is het lekkerst?
Vragen na het testen: • Hebben de snoepjes van de groepjes dezelfde smaak? • Waarom voldoet het snoepje wel of niet aan de eisen? • Voldoen de snoepjes van de andere groepjes aan de eisen van jouw groepje? Bespreek de testresultaten klassikaal. Laat elk groepje vertellen of het snoepje aan hun eisen voldoet. Je kunt de leerlingen ook een nieuw ontwerp(recept) laten maken en dat laten uitvoeren. Op deze manier doorlopen de leerlingen de ontwerpcyclus nog een keer en voldoen de snoepjes mogelijk beter aan de eisen. Realiseer je wel dat dit extra tijd kost. Je kunt van de snoeples een project van meerdere dagen maken.
6. Presenteren Wat heb je gemaakt en hoe heb je het gemaakt? Het product is klaar na stap 5. Hoe je als leerkracht stap 6 invult, is afhankelijk van wat je wilt bereiken met de leerlingen. Deze stap biedt je de mogelijkheid om de leerlingen hun ervaring te laten verwerken door een presentatie van het ontwerp te maken. Dat kan zo uitgebreid als je wilt. Stimuleer de leerlingen om creatief te zijn. Ze kunnen al met hun presentatie beginnen tijdens de wachttijd in stap 4.
Voorbeelden van presentatievormen: • Receptenboekje • Poster of muurkrant • Presentatie in Powerpoint of Prezi • Recept voor in de schoolkrant • Verkoopposter • Verpakking voor je snoepjes
10
Vraag de leerlingen om (een deel van) de volgende vragen in hun presentatie te verwerken: • Wat was het probleem? • Wat heb je ontworpen? • Welke stappen heb je doorlopen tijdens het ontwerpen? • Aan welke eisen moest het ontwerp voldoen? • Hoe heb je de snoepjes gemaakt? • Wat was er bijzonder aan jouw ontwerp? • Voldeden jullie snoepjes aan de eisen? • Hoe heb je getest of het snoepje aan de eisen voldeed? • Wat zijn de resultaten van de test? • Hoe zou je het ontwerp kunnen verbeteren? • Waarom is dit snoepje gezonder dan de meeste snoepjes die je in de winkel koopt? Stel ook enkele reflectievragen: • Wat weet je nu dat je eerst niet wist? • Hoe vond je het om een snoepje te ontwerpen? • Wat heb je gedaan wat je nog niet eerder deed? • Als je nog een snoepje zou mogen maken, wat zou je dan anders doen? • Wat vond je moeilijk? • Wat heb je geleerd?
7.Verdieping: Waarvoor kun je het ontwerp nog meer gebruiken?
Tip Je kunt ook stap 7 doorlopen voordat de leerlingen presenteren. De leerlingen denken dan eerst na over een aangepast ontwerp waardoor de presentaties meer diepgang krijgen.
Hoe je deze stap invult is afhankelijk van jouw doelen als de leerkracht en van de behoeften van de leerlingen. Voorbeelden van verdiepende/verbredende vragen/onderwerpen: • Hoe zou je op een makkelijke manier heel veel snoepjes kunnen maken? • Hoe zorg je dat alle snoepjes gelijk zijn? • Zou je in meer producten suiker kunnen vervangen door vruchtensap? • Geef meer informatie over de theoretische achtergrond. • Zou je voedingsmiddelentechnoloog/snoepontwerper willen worden? Waarom wel/niet? • Hoe zou je een blauw snoepje met aardbeiensmaak maken? • Ik heb hier een zure mat: hoe kun je die gezonder maken? • Wat zijn E-nummers, smaak- en kleurstoffen eigenlijk? • Is het snoepje echt ‘gezond’? Wat wordt bedoeld met ‘gezond’? • Heeft de snelheid van het opstijven (koelkast of diepvries) effect op de kwaliteit van het snoepje? • Wat is het beste snoepje van de klas? Hoe bepaal je dat? Waarom is dat het beste snoepje? [Veel mensen vinden hem lekker, er zit • veel groente/fruit in]
Tip Kijk het filmpje over de snoepfabriek van Het Klokhuis. http://www.npo.nl/het-klokhuis/04-01-2011/NPS_1173498.
11
Achtergrondinformatie bij snoep ontwerpen Wat gebeurt er? In snoepjes zoals winegums zit een verdikkingsmiddel om ervoor te zorgen dat de snoepjes stevig worden. In de meeste snoepjes wordt gelatine als verdikkingsmiddel gebruikt. Gelatine bestaat uit lange, onzichtbare draden (polymeren). Deze draden zijn heel dun: ongeveer 1 miljoenste van een millimeter! Bij het mengen van gelatine met het warme vruchtensap binden deze draden aan elkaar. Daardoor ontstaat er een netwerk van holtes en kanalen. Het sap blijft zitten in de ruimtes. Na het afkoelen is de gelatine met het sap een gel.
SAP • KLEURSTOFDEELTJES • WATERDEELTJES • SMAAKDEELTJES
GELATINE DRADEN
Geloofsovertuiging, vegetarisme en allergieën Gelatine wordt gemaakt van varkenshuiden en –botten. Sommige kinderen mogen dit niet eten. Op onze website vind je een recept met agar-agar, een verdikkingsmiddel dat gemaakt wordt van zeewier. Evenals een recept met poedergelatine, afkomstig van runderen. Hiervoor heb je wel wat extra materialen nodig in de klas. Pas op met het gebruik van fruit, sommige kinderen zijn allergisch voor bepaalde vruchten.
Diksap Diksap bevat alleen suikers die van nature aanwezig zijn in fruit. Daarom voldoet het aan de eis ‘gezond’. Je kunt het ook gebruiken in combinatie met vers fruit om het snoep iets zoeter te maken.
Ananas en kiwi Sommige verse vruchten zoals ananas, kiwi, mango en papaja bevatten het enzym protease. Protease breekt de eiwitten in gelatine af. Daardoor verdwijnt het gevormde gelatinenetwerk en worden de snoepjes met deze verse vruchten niet stevig. Verhit je de vruchten voor gebruik, dan worden de enzymen inactief gemaakt en worden de snoepjes wel stevig als ze afgekoeld zijn. Blikfruit kun je daarom wel gebruiken. Maar is dat wel gezond? Zie ook het proefje: Pudding? op www.C3.nl/kids/pudding.
Houdbaarheid Zelfgemaakte snoepjes zijn 1 dag houdbaar in de koelkast.
De snoepjes zijn niet stevig geworden. Hoe kan dat? Stel, je haalt de snoepjes uit de koeling en ze zijn niet stevig geworden. Dit kan verschillende oorzaken hebben: • De koeltijd was te kort of de koeling was niet koud genoeg. • De gelatine is niet goed door het sap gemengd. • De verhouding gelatine/sap was niet goed. Dat wil zeggen dat er te weinig gelatine of te veel sap gebruikt is. • Sommige soorten fruit kunnen geen gel vormen (zie hierboven ‘ananas en kiwi’). Vraag ook aan de leerlingen waarom zij denken dat hun snoep niet stevig is. Zie http://onderwijsmiddelen.C3.nl/leerkrachtgids-ontwerpen voor meer achtergrondinformatie over: • Suikers: gezondheid en milieu • E-nummers, kleur- en smaakstoffen • Gelatine • Groente en fruit • Onderzoek koppelen aan snoep maken
12
Voorbeeldles II: Speedboot maken In de zomer zie je ze op het water; boten in alle soorten en maten. Zeilboten, motorjachten, sloepjes en natuurlijk speedboten. Vandaag gaan de leerlingen zelf een speedboot ontwerpen en maken. De belangrijkste eis is dat hij vooruit vaart. Hoe dan? Door een chemische reactie! Welk bootje gaat het snelst? Welke vaart het verst? Kunnen ze ook een bocht om? Maak er een wedstrijd van. Voor wie Kerndoelen Vaardigheden Tijd Leerdoel Hoe maak je een speedboot? Thema Voorbereiding Handige link
Lessituatie 1
Lessituatie 2
1. Probleem constateren 5 min
5 min
2. Verkennen 30 min
45 min
3. Ontwerp maken 15 min
15 min
4. Product maken 15 min
15 min
5. Testen en evalueren 15 min
15 min
6. Presenteren Afhankelijk van opdracht 7. Verdiepen
Tip Alle bestanden die je nodig hebt bij deze les, vind je op http://onderwijsmiddelen.C3.nl/ leerkrachtgids-ontwerpen
Groep 5 t/m groep 8 26, 33, 42, 44, 45 en 55 Samenwerken, presenteren, kritisch denken, communiceren en creatief en innovatief denken. Lessituatie 2: 60-90 minuten Lessituatie 1: 50-60 minuten Leerlingen leren een speedboot met chemische aandrijving ontwerpen. Daarbij gaat het vooral om het doorlopen van het proces. De leerlingen maken een speedboot van een plastic flesje. Door een reactie van bakpoeder met azijn vaart het bootje vooruit. Water, beweging en transport. Tip Zorg voor een ruime waterbak, badkuip of sloot zodat de Dit is een leuke les voor bootjes kunnen varen. Zie verder pagina 4. in de zomer. Buiten in een slootje Alle aanvullende informatie en werkbladen bij deze of een waterbak. les vind je op http://onderwijsmiddelen.C3.nl/leerkrachtgids-ontwerpen
Activiteit Een wedstrijd! In groepjes van 3 of 4 gaan leerlingen een speedboot ontwerpen. De boten worden aangedreven door een chemische reactie. De opdracht luidt: ontwerp een speedboot die het verst komt. De speedboot moet natuurlijk wel aan een paar eisen voldoen. De leerlingen verkennen wat ze weten over de reactie van bakpoeder met azijn en hoe je die reactie kunt gebruiken als aandrijving voor een bootje. Je kunt in de klas met een demonstratieproef laten zien wat er gebeurt als je bakpoeder en een azijn bij elkaar doet. Zie www.C3.nl/kids/ ballonnetje-oplaten. Daarna gaan leerlingen aan de slag met een programma van eisen. Aan welke eisen moet hun speedboot voldoen? Ze bedenken voor elke eis een of meerdere oplossingen. De leerlingen kiezen bij elke eis de beste oplossingen, die worden gecombineerd tot een ontwerp voor speedboot. Het ontwerp bestaat uit twee delen: de chemische reactie en de ‘boot’. Laat ze voor de chemische reactie kiezen uit verschillende zuren en poeders: • Bakpoeder of zuiveringszout. • Natuurazijn of huishoudazijn. Teken de ‘boot’ op het werkblad ‘Ontwerptekening speedboot’. Met het ontwerp maken de leerlingen hun eigen speedboot. LET OP: de bakpoeder nog niet bij de azijn doen. Tijdens het maken kunnen de leerlingen al uitproberen of de boot blijft drijven en of hij goed waterdicht is. De leerlingen gaan hun speedboot testen. Doet de speedboot wat hij moet doen? Voldoet hij aan alle eisen? Hoe kunnen de leerlingen het ontwerp verbeteren? Het experiment kan enkele keren herhaald worden met verbeteringen aan het ontwerp. Laat de leerlingen het flesje tussendoor goed omspoelen! De leerlingen verwerken hun ontwerp en testresultaten in een presentatie. Denk bijvoorbeeld aan een reclameposter om hun boot te verkopen. Het is ook leuk om een video van de race te maken en van commentaar te voorzien. Waarvoor zou je deze aandrijving nog meer kunnen gebruiken? Zou je er een raket mee kunnen lanceren?
Afhankelijk van opdracht
13
Bereid de les goed voor (zie algemene voorbereiding op pagina 4 in de leerkrachtgids).
Demonstratieproef www.C3.nl/kids/ballonnetje-oplaten Benodigdheden: leeg flesje, kleine ballon, trechter, zuiveringszout, schoonmaakazijn 1. Vul een flesje voor ¼ met schoonmaakazijn. 2. Vul de ballon met een eetlepel zuiveringszout. 3. Trek de ballon helemaal over het flesje. 4. Hou de ballon snel omhoog. Kijk wat er gebeurt.
Tip Plak een gewichtje (bijv. knikkers) onder het flesje zodat het rietje goed in het water steekt.
Benodigdheden voor de speedboot Per groepje (3 of 4 leerlingen) • Schaar of punaise • Plastic flesje ½ liter • Theelepel • Rol toiletpapier • Rietje • Bolletje klei, ter grootte van een knikker • 5 Knikkers, grindsteentjes of een andere • verzwaring voor het bootje • Trechter • Werkblad ‘Ontwerpen’ • Werkblad ‘Ontwerptekening speedboot’
Voor de klas • 10 gram zuiveringszout per groepje {en extra als groepjes • het vaker willen doen}. • 16 gram bakpoeder per groepje {en extra als groepjes • het vaker willen doen}. • 140 ml huishoudazijn per groepje {en extra als groepjes het • vaker willen doen}. • 280 ml natuurazijn per groepje {en extra als groepjes het • vaker willen doen}. • Plakband of tape • Teflontape • Weegschaal • Waterbak/sloot/badkuip van minimaal 1,5 m lang.
Voorbeelden van eisen Kies eisen uit onderstaande lijst. Zelf aanvullingen bedenken kan natuurlijk ook. • De boot blijft drijven. • De boot gaat vooruit. • De boot moet een afstand kunnen afleggen van 1 meter. • De boot moet een legopoppetje kunnen dragen.
Vragen die je kunt stellen • Vaart het bootje verder als je meer azijn gebruikt? Blijft de boot dan nog wel drijven? • Is het handig om de dop aan de voor- of aan de achterkant te doen? • Hoe vaart de boot het snelst? • Hoe zorg je dat de boot niet scheefzakt? • Waarom blijven boten rechtop drijven en vallen ze niet om? • Hoe kun je de aandrijving verbeteren? • Gaat het bootje sneller/komt het verder met natuurazijn of huishoudazijn?
Tip Leuke vervolgles: raketles ruimtevaart in de lucht http://www.ruimtevaartindeklas.nl/ lespakketten/brandstof-voorde-raket
Tip Je kunt de azijn ook via een stukje pvc-buis en een ballon in het flesje laten lopen.
Hoe maak je een speedboot? De basis. • Maak een gaatje in het flesje en steek daar het rietje doorheen. Bedenk van • tevoren wat een goede plek is! Om een gaatje in het dopje te maken heb je een • (hand) boortje nodig. Maak het gaatje rondom het rietje goed dicht met klei of tape • zodat daar geen lucht kan ontsnappen. • TIP: teflontape is luchtdicht en kun je ook goed gebruiken om het gat rond • het rietje goed dicht te maken. • Neem drie of vier velletjes toiletpapier en leg er 10 gram bakpoeder op. Vouw dit op. • Doe het opgerolde toiletpapier in het flesje. • Vul een kwart van het flesje met azijn en doe snel het dopje op de fles of gebruik hiervoor een ballon (zie de tip hierboven). • Leg het flesje in het water en … daar gaat je boot!
14
Achtergrondinformatie bij speedboot maken Wat gebeurt er? Als een rijsmiddel zoals bakpoeder (natriumbicarbonaat) in aanraking komt met azijn treedt er een chemische reactie op: natriumbicarbonaat + azijnzuur → water + natriumacetaat (opgelost) + koolstofdioxide. Uit een vaste stof (bakpoeder) en een vloeistof (azijn) ontstaat een gas (koolstofdioxide). Een gas neemt veel meer ruimte in dan een vaste stof of een vloeistof. In de fles is er niet genoeg ruimte voor het gas. Daardoor wordt het gas door het rietje uit het flesje geduwd. De kracht waarmee dit gebeurt zorgt ervoor dat het bootje gaat varen. Alle gebruikte stoffen kunnen door de gootsteen worden gespoeld.
Varieer!
Tip
De leerlingen kunnen hun eigen variaties op de chemische reactie bedenken. Denk bijvoorbeeld aan de volgende aanpassingen: • Vertraag de reactie door meer keukenpapier om • het bakpoeder te wikkelen. • Gebruik verschillende soorten zuur (zie hieronder). • Gebruik verschillende soorten bakpoeder (zie hieronder).
Geef een extra opdracht mee, bijvoorbeeld: maak een boot die de bocht om gaat of een bootje dat rondjes vaart. Of welk bootje vaart het verst in bijvoorbeeld 15 seconden?
Handig om te weten Verhouding azijn/bakpoeder
Ander poeder gebruiken
Andere azijn gebruiken
De reactie tussen het bakpoeder en de azijn stopt op het moment dat een van de twee ingrediënten op is. In deze proef is de optimale verhouding: ongeveer 140 ml schoonmaakazijn en 16 gram bakpoeder (1 zakje). Van natuurazijn moet je twee keer zoveel gebruiken op 16 gram bakpoeder.
Schoonmaaksoda is net zoals bakpoeder een vorm van carbonaat en reageert met azijn tot koolstofdioxide. Van soda heb je echter meer scheppen nodig om de boot net zo ver te laten varen als met bakpoeder. Let op! Gebruik een theelepel om de soda in de boot te scheppen.
Schoonmaakazijn bevat 8% azijnzuur. Natuurazijn bevat 4,5 – 5% azijnzuur. Hierdoor heb je meer natuurazijn dan schoonmaakazijn nodig om het bootje net zo ver te laten varen.
Kijk op www.C3.nl/kids voor nog meer leuke proeven voor Ontwerpend Leren. Bijvoorbeeld: • Hovercraft (www.C3.nl/kids/hovercraft) • Verf maken (www.C3.nl/kids/verf-maken-een-eitje) • Klei maken (www.C3.nl/kids/deegklei)
Colofon Deze leerkrachtgids ‘Ontwerpend leren met chemie’ is een uitgave van:
Ontwikkeling: Vormgeving:
Juke Loman & Stichting C3 Ori Ginale, Marc de Boer
Voor deze gids van Stichting C3 geldt een Creative Commons Naamsvermelding-Niet Commercieel 4.0 Internationaal licentie (zie http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/) Uiteraard heeft Stichting C3 deze gids met veel zorg ontwikkeld. Stichting C3 aanvaardt echt geen aansprakelijkheid voor schade die eventueel ontstaat bij het geven van een les ontwerpend leren met chemie. © Stichting C3, september 2015
15
Checklist voor een les ontwerpend leren met chemie Heb je: r Een thema voor de les gekozen? r Prikkelende vragen bedacht om het probleem te verkennen? r De proef uitgeprobeerd? r Een keuze gemaakt tussen lessituatie 1 en 2? r Bedacht wat de ontwerpopdracht is? r Lessituatie 1
r Het programma van eisen opgesteld?
r Lessituatie 2
r Een deel van het programma van eisen opgesteld?
r Gekeken op www.C3.nl/kids/veiligheid voor tips? r De benodigdheden voor het uitvoeren van de ontwerpopdracht verzameld? r Voldoende werkbladen afgedrukt? r Proevenwaaiers om uit te delen aangevraagd op http://onderwijsmiddelen.C3.nl? Veel plezier en succes met je les ontwerpend leren met chemie!
De materialen van Stichting C3 Alles wat Stichting C3 ontwikkelt voor kinderen in de basisschoolleeftijd draagt het logo van Expedition Chemistry en is te vinden op www.C3.nl/kids. Hier vinden kinderen proeven, feiten en weetjes over chemie en tips voor het geven van een spreekbeurt over chemie. Voor iedereen die een les of activiteit over chemie wil organiseren voor kinderen in de basisschoolleeftijd is er de website http://onderwijsmiddelen.C3.nl Hier vind je alle materialen van Stichting C3 zoals proevenwaaiers, lessuggesties, kinderpagina’s en nog veel meer.
