Ontwerp en bouw een auto die verschillende soorten ladingen van een helling af naar beneden vervoert

Groep 3 & 4

Lesbrief voor leerkracht

Team van maximaal 4 leerlingen

Uitdaging

Ontwerp en bouw een auto die verschillende soorten ladingen van een helling af naar beneden vervoert.

Inleiding Het thema van het Techniek Toernooi 2014 is Transport en Logistiek. Deze uitdaging gaat over transport op wielen. De leerlingen bouwen een auto die verschillende soorten ladingen kan vervoeren. De assen en wielen moeten door de leerlingen zelf zijn gemaakt van ‘kosteloos materiaal’. De lengte en breedte van de helling staat van te voren niet vast. Bovendien zal er tijdens het Techniek Toernooi als extra uitdaging een vernauwing in het midden van de helling zitten. Na de helling moet de auto zo ver mogelijk doorrollen. Het team waarvan de auto mét lading de grootste afstand aflegt, wint. De lesbrief bevat alle informatie die je nodig hebt om de uitdaging in de klas aan te gaan. Achter deze lesbrief tref je aanwijzingen aan die van belang zijn voor deelname aan het Techniek Toernooi. Hier lees je onder andere aan welke voorwaarden de auto moet voldoen. Doelstellingen De leerlingen •• Ontdekken en onderzoeken hoe je een stevige verbinding tussen as en wielen maakt. •• Experimenteren met verschillende oplossingen voor een auto die met verschillende soorten ladingen zo ver mogelijk kan rollen. •• Ontdekken welke onderdelen van de auto van invloed zijn op het laten rollen. •• Presenteren hun ontwerp en demonstreren de werking ervan. Handige materialen •• Afbeelding van een auto. •• Speelgoedauto met een duidelijke as met wielen. •• Een houten plank als helling. •• Voor de auto: Vrije keuze van materialen. Er mogen geen kant-en-klare producten worden gebruikt. Bovendien moeten de assen en wielen gemaakt zijn van ‘kosteloos materiaal’. •• Voor de lading: Verschillende voorwerpen van verschillende grootte, gewicht en structuur. •• Voor de presentatie: Alles is toegestaan. Zorg bij de wedstrijd zelf voor presentatiemiddelen (fotoverslag, digitale presentatie etc.) maar houd er rekening mee dat er geen elektriciteit en internet beschikbaar zijn tijdens de wedstrijd. • Een digitale camera en ander materiaal voor het maken van het fotoverslag. Voorbereiding •• Lees de lesbrief en de achtergrondinformatie goed door. Je vindt de achtergrondinformatie, tips en antwoorden op veel gestelde vragen op www.techniektoernooi.nl. •• Verbreed en verdiep je kennis van de sleutelwoorden, bijvoorbeeld met behulp van informatie op internet (www.wikipedia.nl, www.encyclo.nl, www.google.nl, www.encyclopedoe.nl). •• Zoek afbeeldingen en filmpjes over transport op wielen. Op www.techniektoernooi.nl vind je links naar geschikte filmpjes voor groep 3-4. 2

•• Verzamel de bovengenoemde materialen. Sleutelwoorden •• De as: Een as is een staaf of balk waaromheen iets draait. •• De auto: Een auto is een vervoermiddel met vier wielen en een motor dat zich zelfstandig kan voortbewegen. •• De helling: Een helling is een schuin oplopend of aflopend vlak, zoals de zijkant van een berg of heuvel. •• De lading: De lading, dat zijn goederen die vervoerd worden in een voertuig (auto, boot, vrachtwagen, …). •• Rollen: Rollen is een manier om iets wat rond is (bal, wiel) te bewegen: door duwen met een ronddraaiende beweging vooruit laten bewegen. •• Het transport: Transport is het vervoeren van goederen van de ene plaats naar de andere. •• Het wiel: Een wiel is een ronde schijf die aan een as ronddraait. De wielen van een auto rijden over de grond. •• De zwaartekracht: Zwaartekracht is de aantrekkingskracht tussen de aarde en voorwerpen. Zwaartekracht zorgt ervoor dat voorwerpen niet zweven, maar blijven staan of op de grond vallen. Activiteiten op school Een techniekles bestaat uit verschillende fasen. De leerlingen maken kennis met de uitdaging (Introductie), verkennen/onderzoeken deze uitdaging en bedenken verschillende oplossingen (Ontdek en onderzoek), kiezen de beste oplossing, testen en verfijnen deze (Ontwerp, maak en test) en presenteren de oplossing (Presenteer). Onderstaande lesopbouw zorgt voor een gedegen voorbereiding op het Techniek Toernooi. Introductie •• Vertel dat de leerlingen gaan deelnemen aan het Techniek Toernooi met de uitdaging De rollende wagen. •• Vraag aan de leerlingen voorbeelden te noemen van transport op wielen. Laat filmpjes zien. Deze zijn onder andere te vinden op: www.techniektoernooi.nl. •• Bekijk een afbeelding van een auto. Wat zijn de belangrijkste onderdelen? Maak samen een woordweb rondom de auto. •• Bespreek de sleutelwoorden met de leerlingen. Demonstreer de werking van een as met wielen aan de hand van een speelgoedauto. •• Besteed speciale aandacht aan het begrip de zwaartekracht. Demonstreer de zwaartekracht door verschillende (lichte en zwaardere) voorwerpen te laten vallen. Alles valt naar beneden, naar de aarde (met een verschillende snelheid). •• Maak een helling van een houten plank. Laat er een speelgoedauto vanaf rijden. Bekijk wat er gebeurt (hoe rolt de auto, snelheid, richting, …). Analyseer het probleem en vul het woordweb aan. Herhaal hierbij de sleutelwoorden. •• Sluit de introductie af met de onderzoeksvraag: Hoe maak je een auto die een lading van een helling af kan vervoeren? Ontdek en onderzoek •• Verdeel de klas in groepjes van maximaal vier leerlingen. Elk groepje gaat aan de slag met het vinden van een oplossing voor het probleem. De leerlingen bedenken, ontdekken en onderzoeken hoe je zelf een auto kunt maken.

3

•• Verdeel in elke groep de rollen. De leerlingen denken allemaal na over de oplossingen. Om dit proces goed te laten verlopen, is het handig om te werken met de volgende rollen: › De voorzitter zorgt ervoor dat iedereen aan het woord komt. › De tijdbewaker bewaakt de tijd. › De verslaggever schrijft op wat er besproken wordt. › De fotograaf legt het proces van ontdekken en onderzoeken vast. •• De leerlingen verkennen de onderzoeksvraag (het probleem) en bedenken deelvragen. Denk hierbij aan vragen als: › Hoe laat je een wiel soepel draaien om een as? › Welk materiaal heb je daarbij nodig? › Hoe zorg je ervoor dat de auto recht de helling af rijdt? › Hoe maak je een auto stevig genoeg om allerlei ladingen te vervoeren? › Wat moet je doen om de auto zo ver mogelijk te laten rollen? •• De leerlingen bedenken een testopzet: Wat hebben ze allemaal nodig om de deelvragen te kunnen beantwoorden? Hoe wordt er eerlijk gemeten? Ze verzamelen de materialen en meetinstrumenten. •• De leerlingen bedenken verschillende oplossingen. In deze ‘aanrommel’ fase opperen ze ideeën, proberen deze uit en bespreken de voor- en nadelen. Ze doen voorspellingen en formuleren verwachtingen. Hierbij maken ze gebruik van de achtergrondinformatie die in de introductiefase is aangeboden. Stimuleer de leerlingen om verder onderzoek te doen, bijvoorbeeld op internet (zie www.techniektoernooi.nl voor een overzicht van geschikte websites). Ontwerp, maak en test •• Het beste idee wordt uitgewerkt. Eerst maken de leerlingen een ontwerp (schets) van de auto. In hun ontwerp nemen ze de resultaten mee uit de ontdek- en onderzoekfase. •• Vervolgens werken ze de schets uit in een werkend prototype. •• De leerlingen testen de auto, meten de resultaten, noteren hun waarnemingen en trekken conclusies. Ze verbeteren de auto indien nodig. Het is mogelijk dat er daarbij teruggegaan wordt naar de fase Ontdek en onderzoek. •• Zorg voor een aantal ladingen, verschillend in grootte en gewicht, en test of deze probleemloos vervoerd kunnen worden. •• Herhaal het testen en verbeteren net zo lang tot de meest ideale oplossing ontwikkeld is. Deze oplossing wordt gepresenteerd tijdens het Techniek Toernooi. Presenteer •• Tijdens alle fasen is door de verslaggever en de fotograaf vastgelegd wat er gebeurd is, wat er besproken is, waarom bepaalde ideeën wel of niet werkten. De leerlingen verwerken dit in een presentatie van maximaal 3 minuten. Deze presentatie kan verschillende vormen hebben, zowel digitaal (PowerPoint, Prezi, filmpje, digitaal fotoverslag, …) als op papier (poster, fotocollage, fotoboek, …). •• Let op, er is geen elektriciteit en internet beschikbaar tijdens de wedstrijd. Indien een computer nodig is voor de presentatie, moet het team zelf een opgeladen laptop meenemen naar de wedstrijddag. •• Gebruik deze presentatie als middel om terug te kijken op het proces. Tijdens het Techniek Toernooi gaat het om het inzicht geven in het proces van ontdekken, onderzoeken, ontwerpen en maken. In de klas kan ook aandacht worden besteed aan de samenwerking in de groepjes. •• Tip: tijdens het proces hebben de leerlingen vaak zeer rijke en inspirerende gesprekken. Verwerk mooie quotes en bijzondere leerervaringen in de presentatie en gebruik deze tijdens de reflectie op het proces. •• De presentatie kan tevens worden ingezet als middel om de leerstof te verdiepen. Hoe hebben echte wetenschappers en ontwerpers het probleem aangepakt?

4

Ga de uitdaging aan op het Techniek Toernooi! De wedstrijd Bouw een auto die met een lading een helling af rijdt en daarna zo lang mogelijk doorrolt. De opstelling •• De helling is een schuin opgestelde plank. De lengte, breedte en de hellingshoek staan van tevoren niet vast. In het midden van de helling is een vernauwing. Met een streep aan het begin van de helling wordt het startpunt aangegeven. •• De uitloop na de helling is een gladde vloer.

startlijn

Het verloop van de wedstrijd •• Bij binnenkomst gaat ieder team naar de tafel waar zijn teamnummer bij staat. Achter deze tafel wordt de laatste hand gelegd aan de auto. Eventueel tijdens de reis opgelopen schade kan in deze voorbereidingstijd hersteld worden. •• De tafel is ook bedoeld om het proces te presenteren aan de jury. De organisatie maakt een foto van de auto. •• Daarna moeten de leerlingen wachten tot de jury langskomt. Houd er rekening mee dat het laatste team ongeveer een half uur moet wachten. •• De jury komt langs om de presentatie te beoordelen. De presentatie mag niet langer duren dan 3 minuten. •• Wanneer alle teams zijn beoordeeld, worden de teams om de beurt uitgenodigd om naar de wedstrijdarena te komen. In de wedstrijdarena staan enkele opstellingen zoals hierboven beschreven. Er kunnen dus meerdere teams tegelijk deelnemen. Begeleiders zijn niet toegestaan in de wedstrijdarena, maar er is genoeg ruimte rondom de arena. •• Ieder team krijgt twee pogingen om de auto van de helling te laten rollen. •• De leerlingen krijgen van de jury een lading en plaatsen deze in hun auto. •• De leerlingen plaatsen de auto met de voorwielen op de startlijn en houden de auto vast. •• Op een teken van de jury wordt de auto losgelaten. •• De jury meet de afstand van het startpunt tot de plek waar de auto tot stilstand is gekomen. •• Het team waarvan de auto de grootste afstand heeft afgelegd, wint.

5

Wat heb je op school nodig? Zie bij Handige materialen in de lesbrief. Wat neemt de school mee naar de wedstrijd? •• De auto. •• De presentatie. De organisatie zorgt voor •• De helling. •• Een nog onbekende lading. Wat mag wel en wat mag niet? •• Bij de tweede poging mag dezelfde of een andere auto gebruikt worden. •• Er mogen geen kant-en-klare onderdelen worden gebruikt. •• De assen en wielen moeten van ‘kosteloos materiaal’ gemaakt zijn. Andere materialen zijn niet toegestaan. •• De auto mag niet langer zijn dan 30 cm en niet breder dan 20 cm. •• De auto mag na de start niet meer aangeraakt worden. •• De auto mag geen aandrijving hebben. •• Tijdens de wedstrijd mogen de leerlingen niet door hun begeleiders worden geholpen. •• Kijk voor meer informatie regelmatig op de website www.techniektoernooi.nl bij de rubriek Vraag & Antwoord. Wat doet de jury? Waar let de jury op? •• Is aan alle voorwaarden voldaan? Wat hebben de leerlingen zelf gedaan, en waarbij zijn ze geholpen door volwassenen? Hulp van volwassenen bij het ontwerpen en oefenen op school is niet verboden, maar als naar het oordeel van de jury de leerlingen te weinig eigen inbreng hebben gehad, zal een team niet voor een prijs in aanmerking komen. Houd daar rekening mee bij het ontwerp- en bouwproces. •• De jury zal het fotoverslag of de presentatie van de voorbereidingen op de wedstrijd in de beoordeling betrekken. Neem de presentatie dus mee naar de wedstrijd. De jury vindt het belangrijk om inzicht te krijgen in het proces van idee naar ontwerp naar uitvoering en gebruikt het verslag onder andere om de voorbereiding en de eigen inbreng van de leerlingen te beoordelen. Wie wint? •• Het team met de auto die de grootste afstand aflegt, wint, mits naar het oordeel van de jury aan alle voorwaarden is voldaan. Ieder team heeft twee pogingen. Er wordt gemeten vanaf de startlijn tot de achterkant van de auto. Het beste resultaat telt. Er zijn ook prijzen voor de tweede en derde plaats. Als onderweg de lading is verloren, wordt de afstand tot achterkant van de lading gemeten. Als de auto aan de zijkant de helling afrijdt, wordt de afstand tot dit punt gemeten. •• Het team dat de meest originele oplossing heeft bedacht, wordt beloond met de creativiteitsprijs. Per team kan maar één prijs worden gewonnen. Belangrijk! •• De locatie waar de auto’s van de hellingen rollen, staat in een ruimte waar meerdere teams zijn. Instrueer de leerlingen rekening te houden met de andere teams (sportiviteit!). •• De leerlingen moeten wachten tot de jury langskomt. Houd er rekening mee dat het laatste team ongeveer een half uur moet wachten. Bereid de leerlingen daarop voor en zorg voor iets waarmee ze zich kunnen

6

bezighouden gedurende de wachttijd zonder anderen te storen. •• Eventuele kleine wijzigingen in de regels en randvoorwaarden in de lesbrief worden gepubliceerd op de website van het Techniek Toernooi (www.techniektoernooi.nl) onder Vraag & Antwoord en eventueel per e-mail gecommuniceerd aan de teams die zich voor de desbetreffende uitdaging hebben aangemeld. •• Neem in geval van twijfel over de regels en voorwaarden contact op met de organisatie van het Techniek Toernooi ([email protected]). Voorkom teleurstellingen op de wedstrijddag!

Veel succes! Techniek Toernooi 2014

7