De Shovel Na het derde leerjaar beheersen de meeste leerlingen de basisvaardigheden van de metaaltechniek. Ook bezitten de leerlingen veel ICT-vaardigheden op het gebied van automatisering, ontwerp en fabricage van het product. Met dit project willen we de vaardigheden op elk gebied verdiepen en willen we de samenwerking onderling bevorderen. Ook willen we de leerlingen laten ervaren dat er veel samenhang is tussen de losse delen en dat het geheel meer is dan de som der delen. Verder willen we de leerlingen laten ervaren dat wiskunde, natuurkunde en de talen onmisbaar zijn in de moderne techniek en dat de intergratie van de vakken prettig is. In dit project is het Probleem Gestuurd Onderwijs (PGO) en Beroepstaak Gestuurd Leren (BGL) de rode draad in het geheel. In het begin zal er veel gestuurd en gecoacht worden, maar de eigen verantwoordelijkheid en zelfstandigheid zal naarmate het project vordert toenemen. In onderstaand figuur is globaal aangegeven welke werkplekken, vakken en vaardigheden in het project “De Shovel” geïntegreerd zijn.
Metaal van A–Z Taalondersteuning
Autosketch 2-D tekenprogramma Ontwerpen
ArtCut & Masterplott Design
AlphaCam & Remote CNC-techniek
Word Werkvoorbereiding Planning Overleg Plaatwerken Uitslagen Buigen en knippen Zetten
Inventor 3-D tekenprogramma Ontwerpen Wiskunde Bijv. O=p x D Opp = p x r2
Lastechnieken MIG-MAG-lassen TIG-lassen Hard-solderen Autogeen-lassen
Natuurkunde F=pxO M=Fxl Nederlands Teksten in: MVA Word
Excel Calculatie Kostprijs Formules
Engels Teksten in: Inventor ArtCut
Vakleer Materialenkennis Gereedschappen
Frezen & Boren
Draaien Inwendig Uitwendig
In de volgende paragrafen kunt u lezen waarom we gebruik maken van de verschillende werkplekken en wat deze werkplekken inhouden. Ook willen we enkele voorbeelden geven van intergratie van de AVO-vakken in de techniek en hoe het een en ander in onze ogen gerealiseerd kan worden.
Metaal van A – Z De meeste zaken die je in de techniek tegenkomt kun je vinden in het programma Metaal van A – Z. In dit programma worden aan de hand van gesproken woord, filmpjes, afbeeldingen met teksten en kleine toetsen vaardigheden, vakleer en vaktaal behandelt. Voordat een leerling een handeling zelf moet uitvoeren kan hij eerst bekijken hoe een vakman deze handeling uitvoert. Taalzwakke en leerlingen met dyslexie hebben grote steun aan dit programma. Elke leerling kan zich op zijn eigen manier goed voorbereiden op de zaken die gedaan moeten worden. In een speciale studiewijzer staat precies vermeldt welk onderwerp bij welk product bekeken moet worden. Door dit programma zullen leerlingen zelfstandiger problemen oplossen en aanpakken en heeft de docent meer tijd om zich met andere organisatorische problemen bezig te houden. Tevens heeft de docent meer tijd om “zwakkere” leerlingen te begeleiden.
Multimediale Vaktaal assistent ( MVA) De MVA is een instrument dat vakoverstijgend is, de leerling stimuleert tot zelfstandig leren en de docent ontlast van herhaalde vragen naar vaktermen. Wat is vaktaal voor de techniek? • een website met verklaringen voor vaktermen uit de metaal, installatie en elektro techniek • bij elke methode te gebruiken • multimediaal: kort & bondige teksten met illustraties, zonodig met bewegende beelden • speciaal voor taalzwakke leerlingen o BB, LWOO, LWT, praktijkonderwijs, niveau 1 leerlingen MBO • meer dan 3000 relevante woorden
Demonstratie: kijk op www.vaktaal.net
Autosketch Autosketch is een eenvoudig te begrijpen CAD-programma dat voor onze leerlingen voldoet, hiermee kunnen ze de meest geavanceerde tekeningen ontwerpen en deze later produceren. Het is niet onze bedoeling om van onze leerlingen CAD tekenaars te maken maar om ze op een speelse manier het inzicht te verschaffen van, aanzichten in het platte vlak, naar de isometrische tekening en het eindproduct. Verder krijgen de leerlingen op een snelle manier inzicht in de opbouw van een product en gaan ze tijdens het tekenen/ontwerpen van het product al nadenken over de manier van fabricage. Ook maken de leerlingen ontwerpen in Autosketch die ze vervolgens op een CNC-machine produceren. We moeten hierbij denken aan: ● naamplaatje geproduceerd op de graveermachine de Isel ● freeswerkstuk geproduceerd op de Emco VMC-100
Ontwerp maken met het CAD programma Autosketch.
Het ontwerp opslaan op een USB-memory-stick.
Het CAD ontwerp (DWG-file) omzetten in een ANC-file met het programma AlphaCam. De ANC-file herbenoemen in een NCP-file met het programma Windows XP. De NCP-file laden in het programma Remote.
Met het programma Remote het NCP- programma uitvoeren op de graveermachine de Isel.
Sportfiguren getekend met Autosketch en geproduceerd op de Isel.
De Isel
ArtCut & Masterplott Als de leerlingen de Shovel geproduceerd hebben willen ze het uiterlijk ook een eigen tintje geven. Sommige leerlingen nemen de Shovel mee naar huis en spuiten of verven het geheel. Wij hebben gedacht om een techniek te introduceren die leerlingen een bredere kijk geeft op techniek buiten metaaltechniek. Met het software programma ArtCut en de snijplotter Masterplott gaan we dit realiseren. Het principe van CAD-CAM is bekend bij onze leerlingen, ze hebben namelijk gewerkt met de Isel en de Emco machines. We willen onze leerlingen laten ervaren dat je dit geleerde in een andere context van de samenleving kan toepassen, dat je met een kleine verandering tot een heel ander product komt en dat je dan in een heel andere werkomgeving zit. Op veel plaatsen in het dagelijks leven komen we producten tegen die met een snijplotter gerealiseerd zijn. We denken hierbij aan alle mogelijke vormen van reclame:
Bedrijfsmatig • • • • • •
autobelettering gevelreclame vervaardigen van stickers speciale acties op binnenkant van winkelruiten beurs presentaties en evenementen aandacht vestigen op te verkopen artikelen
Alle mogelijke vormen van bewegwijzering: • • • •
omleidingborden interne bedrijfsbelettering naambordjes en naamplaatjes waarschuwingsborden
Markering: • •
identificeren van machines veiligheidsstickers
Thuis Een aantal toepassingen voor hobby en thuis: • • • •
maken van sjablonen voor spuiten of verven decoreren van kinderkamer of babykamer met stripfiguren etc. decoreren van speelgoed, fietsen, skateboards, surfplanken, snowboards etc. maken van eigen naambordjes, huisnummers etc.
Onze leerlingen ontwerpen voor de Shovel hun eigen beletteringen en logo’s om ze vervolgen met de snijplotter in kunststof folie te produceren. Ook maken de leerlingen dankbaar gebruik van Internet.
Miljoenen mensen hebben al eens een ontwerp gemaakt en dit op internet gezet. De leerlingen kunnen dus handig gebruik maken van deze ontwerpen door ze te downloaden en vervolgens aan te passen . Hieronder zie je enkele voorbeelden van ontwerpen:
Een logo van Burger King
Zo maar een logo
Verschillende ontwerpen van logo’s en teksten
Door naar de voorbeelden van anderen te kijken zullen de eigen ontwerpen in kwaliteit toenemen en zal de ontwerp creativiteit van de leerlingen in niveau stijgen. Verder hopen we dat het blikveld van de leerlingen, door ze verschillende technieken buiten de metaaltechniek aan te bieden, ruimer wordt.
Samenwerken en werkverdeling In het project moeten de leerlingen in groepjes van drie tot vier werken. Elke leerling maak zijn eigen Shovel, maar ze maken wel onderling werkafspraken. Als we het werkstuk van de Shovel bekijken dan zien we dat er vier wielen geproduceerd moeten worden, als een groep uit 3 leerlingen bestaat dan moeten er in totaal dus 4 x 3 = 12 wielen geproduceerd worden. Een leerling die bijvoorbeeld goed kan lassen zal de productie van de wielen op zich nemen. Leerling 1 zal 1 wiel maken, leerling 2 zal 1 wiel maken en leerling 3 zal de productie van de resterende 10 wielen op zich nemen. Op deze manier moeten alle werkzaamheden die voorkomen in de Shovel gepland worden. De planning moet gemaakt worden in het programma Excel. Verder zullen de leerlingen zich onderling moeten helpen bij de werkzaamheden die voorkomen. Een voorbeeldje: Onderdeel Wielen Cilinders draaien Cilinders frezen Motorkap buigen Motorkap TIGlassen
Aantal 12 9 9 3 9
Leerling 1 1 wiel 1 cilinder 7 cilinders 1 motorkap 1 lasnaad
Leerling 2 1 wiel 7 cilinders 1 cilinder 1 motorkap 1 lasnaad
Leerling 3 10 wielen 1 cilinder 1 cilinder 1 motorkap 7 lasnaden
De kader leerlingen zullen ook nog een kostprijsberekening van de gehele Shovel in het Excel programma moeten maken
Werkvoorbereiding in Word De kader leerlingen moeten van verschillende onderdelen van de Shovel een werkvoorbereiding maken. Ze moeten dan stap voor stap op papier zetten hoe het product gemaakt dient te worden. Bij deze teksten moeten natuurlijk ook tekeningen en afbeeldingen komen om het geheel duidelijker te maken. De tekeningen worden gemaakt met Autosketch en Inventor. De afbeeldingen worden ter plaatse gemaakt met de digitale camera van de afdeling en vervolgens worden de afbeeldingen bewerkt met het programma Paint Shop Pro. De foto’s en tekeningen kunnen later ook gebruikt worden als ze het werkstuk moeten presenteren. De presentatie moet gemaakt worden met het programma Powerpoint.
Productie van het werkstuk Het systeem van werken in onze afdeling is al op verschillende plekken beschreven, dit willen we op deze plaats dus niet meer doen. Wel willen we vermelden dat alle basishandelingen in het werkstuk voorkomen en dat verdieping en complexiteit toenemen. De manier van productie is voorgeschreven, ook liggen de afmetingen van de meeste onderdelen vast. De leerling heeft hierin dus weinig vrijheid. In het volgende project zal deze vrijheid er wel zijn. Maar het leek ons op dit moment niet erg zinvol om de leerlingen in dit stadium al te veel ontwerp vrijheid te geven. Om tot een behoorlijk eindproduct te komen zal eerst het een en ander geleerd dienen te worden, vervolgens kun je de touwtje laten vieren om ze vervolgens los te laten.
Het 3-D tekenpakket Inventor In het HBO en MBO is de overstap van het ontwerpen in 2D naar 3D al geruime tijd gemaakt. De denkwijze van het ontwerpen is hierdoor drastisch verandert, als we een ontwerp maken met bijvoorbeeld het programma Autocad dan is het uitgangspunt de aanzichten in een 2D tekening. Van hieruit gaan we verder met ontwerpen en er ontstaat een ruimtelijk ontwerp, dus een 3D tekening. In de tekenprogramma’s Solidworks, Pro-engineer, Inventor en andere 3D ontwerp programma’s gaan we uit van een 3D model. Dit 3D model gaan we als het ware elektronisch boetseren, we plakken er wat bij, we halen er weer iets af en zo ontstaat het 3D product. Als het 3D ontwerp klaar is hebben we in een paar tellen de 2D tekeningen met bemating. Het ontwerpen gaat een stuk eenvoudiger omdat je het ruimtelijk ontwerp ziet groeien. In een 2D tekening is dit veel complexer. Voor een groot deel van onze leerlingen is het zien van een ruimtelijk figuur aan de hand van aanzichten bijna niet te behapstukken. Het ontwerpen in Inventor gaat ze een stuk beter af. De stap die ze vervolgens moeten nemen van 3D naar 2D en daarna naar de productie van het ontwerp maken ze zonder veel moeite. Hieronder enkele elektronisch geboetseerde ontwerpen die leerlingen uit het derde leerjaar zonder problemen zelfstandig in 1½ les ontwerpen.
De tekening van de aanzichten met maten maken ze vervolgens in enkele minuten.
Ook de afbeelding van de Shovel is met Inventor ontworpen. De leerlingen moeten in dit project verschillende onderdelen van de shovel in Inventor ontwerpen.
Dit ontwerpen lukt natuurlijk niet meteen, eerst zullen ze de werkplek Inventor moeten doorlopen. De leerling ziet dus dat hij zijn kennis eerst op een hoger peil moet brengen voordat hij tot een oplossing kan komen. Deze structuur is in het hele project aanwezig. (PGO) en (BGL)
Integratie van wiskunde, natuurkunde, Engels en Nederlands Dit stuk is geschreven door de docenten H. Becker en W. van Zon, dus dit is onze gedachte over integratie, hier zijn dus geen rechten/verplichtingen aan verbonden. Hopelijk worden we niet afgeschoten! Er is al veel gesproken over integratie van de AVO-vakken in de technische vakken. In eerste instantie zou dit op beperkte schaal moeten gebeuren om mislukking te voorkomen, waarom is voor velen niet duidelijk. De vragen die vele stellen luiden: hoe, waar, wanneer gaan we het doen en hoeveel lessen gaat deze integratie ons kosten. Wie gaat het doen. Wat is de meerwaarde van integratie. Zo zijn er nog vele vragen te bedenken. Er zijn natuurlijk ook vragen te bedenken waarom we het niet moeten doen. Om nu de voordelen of nadelen op te sommen heeft volgens ons geen enkele zin. Wij zijn er in ieder geval van overtuigd dat gedeeltelijke integratie van de AVO-vakken in de technische vakken voor onze leerlingen een zeer goede zaak zou zijn. We willen dan ook een voorzet op maat geven door lesstof voor wiskunde, natuurkunde, Engels en Nederlands te ontwikkelen voor het project “De Shovel” . Vervolgens willen we aangeven hoe de integratie organisatorisch tot stand zou kunnen komen. Het is dan aan anderen om de voorzet in te koppen en vervolgens meer bruikbare voorzetten te geven zodat we de wedstrijd kunnen winnen.
De rest volgt spoedig.
