Concepten

Om een veilige laadplek te kunnen ontwikkelen, gaan we vier relevante fysische concepten onderzoeken. De inzichten die hieruit voorkomen nemen we telkens mee naar ons designboek en ontwerp.

 

Ontwerp

Wanneer zuurstof, brandstof en warmte onderling reageren kan brand ontstaan.

 

brand

Het gevaar is groot wanneer we onze smartphone onveilig opladen of gebruiken. We gaan op onderzoek en bekijken hoe de afzonderlijke elementen een invloed hebben. ​

Welke conclusies kunnen we maken voor ons ontwerp?

 

de branddriehoek

 

Methode

Onderzoek A: OPGEBRAND

  • Leerlingen vullen een bord met wat limonade met prik, hierin zetten ze een brandend kaarsje.​

  • De leerlingen zetten nu een glas over de brandende kaars. Na een tijdje dooft de kaars. De zuurstof die in het glas zit wordt eerst nog opgebruikt maar eens al deze zuurstof verdwenen is, gaat de kaars uit. ​

  • De leerlingen nemen waar en trekken conclusies​

    • We kunnen dus vuur doven door de zuurstof weg te nemen 

Onderzoek B: Kunnen we blussen met CO2?

  • De leerlingen mengen het bakpoeder en het azijn in een beker. Dit zorgt voor een chemische reactie waarbij koolzuur ontstaat. ​

  • De leerlingen strijken een lucifer aan en steken het kaarsje aan. Daarna steken deze lucifer in een kop. Ze merken op dat de lucifer dooft (er is namelijk geen brandstof meer).​

  • Vervolgens gieten de leerlingen het gas over de kaars. Ze nemen waar dat de kaars zal doven.

Klasgesprek

  • Klassikaal worden de proeven en de vaststellingen kort besproken​

  • Welke conclusies kunnen we trekken met betrekking tot brand?​

  • Welke lessen nemen we mee naar ons ontwerp? 

Organisatie

  • Iedere groep maakt één opdracht  + terugkoppeling achteraf​

  • Groepjes maken elke opdracht en/of schuiven door per opdracht (10' per opdracht)​

  • Eindbespreking en terugkoppeling in functie van een gekozen werkvorm​

Materiaal​

  • Onderzoek A​

    • diep bord​

    • limonade zonder prik​

    • theelichtje​

    • glas​

    • Lucifers​

  • Onderzoek B​

    • glas​

    • theelichtje​

    • lucifers​

    • leeg kopje​

    • theelepel bakpoeder​

    • 4 eetlepels azijn​

Groepsvormen​

  • Maak groepjes van 3 tot 4 leerlingen afhankelijk van de klasgrootte​

Doelen

De leerlingen:

  • formuleren voor een technisch probleem een onderzoeksvraag aan de hand van aangereikte criteria: 
    Beheersingsniveau: Toepassen​

  • formuleren een hypothese in functie van een onderzoeksvraag aan de hand van aangereikte criteria. 
    Beheersingsniveau: Toepassen​

  • verzamelen bij een onderzoeksvraag gegevens aan de hand van een waarneming volgens een gegeven werkwijze.
    Beheersingsniveau: Toepassen​

  • trekken conclusies op basis van waarnemingen​
    Beheersingsniveau: Analyseren​

  • toetsen een gestelde hypothese af aan de resultaten van metingen, waarnemingen en experimenten. 
    Beheersingsniveau: Toepassen​

  • formuleren bij een technisch probleem een antwoord op een onderzoeksvraag.
    Beheersingsniveau: Toepassen​

  • beargumenteren keuzes die ze maken om een technologisch of STEMprobleem op te lossen. 
    Beheersingsniveau: Evalueren​

  • onderzoeken elektrische en fysische eigenschappen van materialen en grondstoffen in functie van een technisch proces. 
    Beheersingsniveau: Analyseren

Downloads

Leerlingenfiche - Brand216.2 KB
Lesfiche brand word141.42 KB
Lesfiche brand pdf172.12 KB

Ontwerp

Wanneer we onze smartphone opladen komt er warmte vrij. Deze warmte kan problemen geven in onveilige situaties. ​

warmte

 

We vertrekken vanuit de context en eigen leefwereld van de leerlingen. Aan de hand van de verschillende activiteiten krijgen de leerlingen inzicht in het begrip ‘warmte’, de verschillende materialensoorten en de geleiding ervan. We staan stil bij de gevaren die slechte warmtegeleiders met zich meebrengen. ​

​We trekken conclusies en nemen dit mee naar het ontwerp. 

geleiding

 

Methode

Start

  • We koppelen terug naar de leefwereld van jongeren en kijken waar ze hun smartphone opladen. We staan stil bij de materiaalsoorten waarmee het toestel in contact komt.​

  • De leerkracht kan al eens doorvragen op ‘waarom’ deze plaatsen onveilig kunnen zijn.​

  • We gaan vervolgens op onderzoek

Onderzoek A: Ijsblokjes

  • De leerlingen volgen het stappenplan en gaan op onderzoek.​

  • Ze nemen waar wat er gebeurt met de ijsblokjes en proberen hieruit conclusies te trekken

Onderzoek B: Welk materiaal is warmer?

  • De leerlingen voelen eerst aan de materialen en noteren welke materialen voor hen warm of koud zijn.​

  • Vervolgens gaan ze aan de hand van een thermometer de eigenlijke temperatuur vaststellen​

  • Ze schrijven hun bevinding neer en trekken conclusies

Onderzoek C: Welk materiaal is veiliger?

De leerlingen onderzoeken in groep welke materialen veilig zijn. Ze gebruiken de begrippen warme en koude materialen die ze uit proeven A & B reeds leerden kennen.​

  • De leerlingen laten de soldeerbout warm worden​

  • Ze gaan ondertussen na of het voorwerp warm of koud is ​

  • De warme soldeerbout wordt tegen de verschillende materialen gehouden​

  • Wat stellen we vast?​

  • Geleidt het materiaal de warmte goed?​

De leerkracht kan de waarneming uit onderzoek A,B en C samenbrengen en begeleiding om tot inzicht te komen welk materiaal geschikt zou zijn voor het ontwerp van een SmartStemBox.

Onderzoek D: Thermografie

Aan de hand van een warmtecamera kunnen we klassikaal of in groep de waarnemingen en conclusies uit onderzoek A, B en C gaan visualiseren. 

Klasreflectie

  • Bespreek de onderzoekjes en de waarnemingen.

  • Welke conclusies kunnen we trekken en wat nemen we mee naar het ontwerp? ​

Organisatie

Organisatie​

  • Leerlingen onderzoeken de opdrachten in groep​

  • Ze enkele opdrachten maken of de volledige reeks afwerken (in functie van tijd)​

  • Klasreflectie ​

Materiaal

Je kunt de leerlingen enkele recyclagematerialen laten meenemen van thuis uit​​

  • Onderzoek A: IJSBLOKJES​

    • 2 ijsblokjes​

    • Stukje hout​

    • Stukje aluminium of ander soort metaal​

  • Onderzoek B: Welk materiaal is warmer?​

    • Verschillende materiaal soorten (hout, metaal, plastic, glas, steen, textiel, wol, papier, … )​

    • Thermometer​

  • Onderzoek C: Veilige Materiaalsoorten​

    • Verschillende materiaal soorten (hout, metaal, plastic, glas, steen, textiel, wol, papier, … )​

    • Soldeerbout​

  • Onderzoek D:  Thermografie​

    • Verschillende materiaal soorten (hout, metaal, plastic, glas, steen, textiel, wol, papier, … )​

    • Thermografische Camera​

​Groeperingsvorm​

  • De leerlingen werken in groepjes van 3 à 4 leerlingen 

Doelen

De leerlingen:

  • formuleren een hypothese in functie van een onderzoeksvraag aan de hand van aangereikte criteria.  
    Beheersingsniveau: Toepassen​

  • verzamelen bij een onderzoeksvraag gegevens aan de hand van een waarneming, een meting of een experiment volgens een gegeven werkwijze. 
    Beheersingsniveau: Toepassen​

  • trekken conclusies op basis van waarnemingen, tekeningen, schema’s, grafieken, tabellen en diagrammen. ​
    Beheersingsniveau: Analyseren​

  • toetsen een gestelde hypothese af aan de resultaten van metingen, waarnemingen en experimenten. 
    Beheersingsniveau: Toepassen​

  • formuleren bij een technisch probleem een antwoord op een onderzoeksvraag. 
    Beheersingsniveau: Toepassen​

  • onderzoeken mechanische, elektrische, fysische, magnetische en technologische eigenschappen van materialen en grondstoffen in functie van een technisch proces.  ​
    Beheersingsniveau: Analyseren

Ontwerp

Energie kan niet uit het niets ontstaan of zomaar verdwijnen. Energie kan enkel omgezet worden van de ene vorm naar de andere. Dit principe noemen we energieomzetting. We gebruiken onze smartphone constant en dit voor verschillende doeleinden (zaklamp, gps, social media, ..).

geleiding

 

Bij het gebruik vinden heel wat energieomzettingen plaats. Sommige zijn gewenst, anderen niet. Het onveilig opladen of gebruiken van onze smartphone ligt steeds vaker aan de basis van woningbranden.​

Welke lessen trekken we uit energieomzettingen en wat nemen we mee naar het ontwerp?

energieomzetting

 

Methode

Klasgesprek

Bij aanvang van de les staan we klassikaal stil bij het begrip Energieomzetting. We zoeken enkele voorbeelden van omzettingen en proberen verschillende energievormen af te leiden. De leerkracht faciliteert het klasgesprek en daagt de leerlingen uit met enkele voorbeelden

Onderzoek A: TIkTokfilmpje

De leerlingen gaan op onderzoek naar energieomzettingen die plaatsvinden wanneer ze een TikTokfilmpje maken. 

Onderzoek B: Warmte visualiseren

  • We visualiseren dat wanneer chemische energie wordt omgezet naar elektrische energie, dit resulteert in warmte. ​

  • We gebruiken hiervoor kauwgompapier en/of staalwol. ​

  • Sta als leerkracht stil bij de reden waarom dit zo snel ontvlamt​

  • Leg de link met het concept Brand 

Reflectie

  • Bespreek de conclusies met de leerlingen​

  • Koppel terug naar de infofiche en visualiseer oververhitting aan de hand van het Youtube-filmpje

Organisatie

Materiaal​

  • Onderzoek B: Warmte visualiseren​

    • Verpakkingsfolie Hollywood kauwgom of gelijkaardig​

    • Schaar​

    • Volle AA batterij​

    • Staalwol ​

    • Beschermingsmiddelen​

​Groeperingsvorm​

  • Verdeel de leerlingen in groepjes van 3 à 4 leerlingen 

Doelen

De leerlingen:

  • formuleren een hypothese in functie van een onderzoeksvraag aan de hand van aangereikte criteria.  
    Beheersingsniveau: Toepassen​
     
  • verzamelen bij een onderzoeksvraag gegevens aan de hand van een waarneming, een meting of een experiment volgens een gegeven werkwijze. 
    Beheersingsniveau: Toepassen​
     
  • trekken conclusies op basis van waarnemingen, tekeningen, schema’s, grafieken, tabellen en diagrammen. ​
    Beheersingsniveau: Analyseren​
     
  • toetsen een gestelde hypothese af aan de resultaten van metingen, waarnemingen en experimenten. 
    Beheersingsniveau: Toepassen​
     
  • formuleren bij een technisch probleem een antwoord op een onderzoeksvraag.
    Beheersingsniveau: Toepassen​
     
  • beargumenteren keuzes die ze maken om een technologisch of STEMprobleem op te lossen. 
    Beheersingsniveau: Evalueren​
     
  • leiden energieomzettingen af in een technisch systeem, deelsystemen en onderdelen en benoemen geleverde nuttige en niet-nuttige energie. Verschillende energieomzettingen komen aan bod. ​
    Beheersingsniveau: Analyseren​
     
  • stellen vast en drukken uit dat technische systemen  nuttig, duurzaam  , gevaarlijk en/of schadelijk kunnen zijn voor zichzelf, anderen, natuur of milieu
    Beheersingsniveau: Analyseren

Ontwerp

Om onze smartphone te doen werken, moet het toestel elektriciteit krijgen. Deze elektriciteit zit opgeslagen in de batterij, die we een stroombron noemen. Zonder deze batterij kunnen we de gsm niet inschakelen, geen whatsappberichten of mailtjes lezen, niet op Instagram zitten of met spelletjes spelen.

rustig opladen



We onderzoeken enkele elektrische begrippen!​

De leerlingen komen tot inzicht dat een batterij een enorm krachtige batterij is. Door verschillende stroombronnen in serie en in parallel schakelen verhoog je de spanning en de stroom. 

De conclusies nemen we mee naar het ontwerp. 

 

realisatie

 

Methode

10

Welke functies kan je niet missen op jouw gsm? ​

  • De leerlingen staan even stil bij de verschillende functies van de gsm. Ze proberen te formuleren welke functies voor hen belangrijk zijn.  ​

  • Indien je dit wenst, kan je leerlingen dit laten verwoorden aan elkaar of klassikaal. Bepaalde functies kunnen voor andere leerlingen onbekend zijn. ​

  • We komen tot inzicht dat al deze toepassingen veel energie vragen en er heel wat stroomkringen aanwezig zijn in de gsm. Er vinden bovendien verschillende energieomzettingen plaats;  je kan hier verwijzen naar de inzichten die al verworven zijn. ​

Onderzoek A: Elektrische kring

Herkennen de leerlingen de verschillende onderdelen van een elektrische kring? We passen het toe op de smartphone van de leerlingen en staan stil bij wanneer het toestel werkt en waar het gevaar schuilt.

Onderzoek B: LEDlampje

  • De leerlingen hebben als doel het led lampje te laten branden, ze gebruiken hier twee batterijen voor. Het lampje heeft een spanning van 2,5 V dus één AA batterij zal te weinig zijn. ​

  • Verschillende groepjes zullen wellicht verschillende oplossingsmogelijkheden hebben. Vanhier uit zal het de bedoeling zijn om het verschil tussen serie en parallelschakeling te beredeneren. ​

  • Het is aan de leerkracht om hier in te schatten of er extra input en uitleg nodig is, of net meer uitdaging. 

Onderzoek C: Sterkte batterij

  • Bij deze opdracht willen we de kracht van de batterij ook visueel en concreet voor leerlingen maken. ​
    ​

  • Dit doen we door verder in te gaan op het vermogen van de batterij. We vergelijken een IPhone 7 en een zaklamp die elk één uur werken. 

Uitbreidingsopdracht

Hier kunnen leerlingen die sneller gewerkt hebben of nood hebben aan een uitbreidingsopdracht een presentatie maken met de informatie die ze op de website van Bebat gevonden hebben. 

Reflectie

We brengen de inzichten samen en trekken conclusies in functie van ons ontwerp.​

Organisatie

Materiaal​

  • Onderzoek B: LEDlampje​

    • Een lampje (led 2,5 V en een gloeilampje)​

    • 2 AA batterijtjes​

    • Enkele geleiders​

    • Fiche serie en parallelschakeling​

  • Onderzoek C: Sterkte batterij​

    • Knipblad batterijen​

    • Steekkaart van de gsm-batterij en de AA-batterij​

    • Schaar​

    • 1 AA-batterij​

    • Weegschaal​

​Groeperingsvorm​

  • Verdeel de leerlingen in groepjes van 3 à 4 leerlingen

Doelen

De leerlingen:

  • verzamelen bij een onderzoeksvraag gegevens aan de hand van een waarneming, een meting of een experiment volgens een gegeven werkwijze.​
    Beheersingsniveau:

  • trekken conclusies op basis van waarnemingen, tekeningen en schema’s.
    Beheersingsniveau:​

  • bepalen criteria waaraan een technisch systeem moet voldoen​.
    Beheersingsniveau:

  • gebruiken juiste grootheden en courante eenheden van energie in een concrete context​
    Beheersingsniveau:

  • onderzoeken elektrische eigenschappen van materialen en grondstoffen in functie van een ontwerp​
    Beheersingsniveau:

  • leiden energieomzettingen af in een smartphone en benoemen geleverde nuttige en niet-nuttige energie.
    Beheersingsniveau:

  • realiseren een elektrische stroomkring en vergelijken die met de schematische voorstelling.​
    Beheersingsniveau:

  • vergelijken het concept van een serie- en parallelschakeling in een smartphone.
    ​​​​​​​​​​​​​​Beheersingsniveau: