Lesmateriaal bij workshop onderzoekend leren geïnspireerd op sterrenkunde WTA 22 april 2015

Transcriptie

1 Lesmateriaal bij workshop onderzoekend leren geïnspireerd op sterrenkunde WTA 22 april 2015 Dit document bevat de volgende inspiratiebronnen: Info over onderzoeks- en ontwerpcyclus pagina 2 Onderzoeken en ontwerpen van ballonraketten pagina 3 Onderzoeken en ontwerpen van een zonne-oven pagina 5 Ontwerp je eigen aliën pagina 6 Onderzoek de minicopter pagina 7 Formulier voor zelfevaluatie zoals gebruikt op CBS Oud Zandbergen pagina 8 Als los document beschikbaar: Techniek in de ruimte, door mij geschreven voor Esero in 2013 met daarin onderzoek naar de isolerende werking van materialen en ontwerp van een robotarm. Onderzoekend leren met sterrenkunde als inspiratiebron Karin Heesakkers WTA april

2 Info over onderzoeks en ontwerpcyclus Er zijn verschillende varianten van de onderzoekscyclus en de ontwerpcyclus in omloop. Degene die ik gebruik is in de vorm van een waslijn (PPT) te downloaden vanaf onder lesmaterialen. Deze waslijn is een groeidocument en wordt telkens weer verbeterd aan de hand van jullie tips. Ook na deze workshop zal ik weer een aangevulde versie op de site plaatsen. Per stap in de cyclus staan hier de do s en dont s op, en hulpvragen die je aan de leerlingen kunt stellen om betere resultaten uit deze stap te verkrijgen. Zo ziet de waslijn eruit (kijk voor de nieuwste aanvullingen op de site): etcetera, waarbij ook aandacht voor zaken als: Onderzoekend leren met sterrenkunde als inspiratiebron Karin Heesakkers WTA april

3 Onderzoeken en ontwerpen van ballonraketten Vandaag doen wij ervaring op met het onderzoeken en ontwerpen van ballonraketten. Je kunt de leerlingen een volledige onderzoeks of ontwerpcyclus laten doorlopen, maar je kunt ook één stap er eens uitlichten en die diepgaander oefenen. Hier wat voorbeelden bij verschillende stappen in de cycli. Onderzoekscyclus - stap 1 - goede vraag Er zijn allerlei onderzoeksvragen te bedenken bij ballonraketten, bijvoorbeeld: o o o Hoe gaat een ballonraket zo snel mogelijk? Hoe gaat een ballonraket zo ver mogelijk? Hoe gaat een ballonraket zo hoog mogelijk? Let op dat de leerlingen niet iets zeggen als: hoe doet de raket het het best. Het woordje best levert allerlei verschillende interpretaties. Bekijk elk woord van je onderzoeksvraag en check of dat duidelijk is. Check ook of je vraag haalbaar en meetbaar is. Onderzoekscyclus - stap 2 - hypothese Stukje uit boek 'Sterren in de klas' over de hypothese: Om een onderzoek te kunnen doen, moet je stellingen (hypotheses) bedenken. Stellingen zijn mogelijke antwoorden op je vraag. Als je geen enkel mogelijk antwoord op jouw vraag weet te bedenken, valt er niets te onderzoeken. Wees niet bang dat jouw antwoord straks niet waar blijkt te zijn. Het is juist heel belangrijk om te ontdekken dat sommige dingen, waar we heel erg van overtuigd zijn, onjuist kunnen zijn. Kijk maar naar [Maanpraatjes?]. Hier hebben heel veel wetenschappers hard gewerkt om aan te tonen dat een aantal stellingen over de maan complete onzin zijn. Je bent een goede onderzoeker, als je creatieve antwoorden durft te bedenken en als je ze via de goede methode weet te onderzoeken. De ene keer was je creatieve idee waar, de andere keer niet. Je leert er in beide gevallen van. In [Wat bepaalt de doorsnede en diepte van een meteorietkrater?] geef ik voorbeelden van stellingen. Zie je dat de stellingen zo eenvoudig mogelijk gehouden zijn? Je zou ook een soort combinatiestelling kunnen maken, bijvoorbeeld: 'de snelheid, grootte en zwaarte van de meteoriet bepalen de inslagkrater. Dan is het echter veel moeilijker om straks eerlijke proeven te bedenken om de stelling te testen. Door de verschillende eigenschappen van de meteoriet in aparte stellingen te benoemen, maak je je onderzoek overzichtelijker. Onderzoekend leren met sterrenkunde als inspiratiebron Karin Heesakkers WTA april

4 Verder is een goede hypothese, net als een goede vraagstelling, zo precies mogelijk. Als je bijvoorbeeld spreekt over een grotere krater, bedoel je dan dieper, breder, allebei of nog wat anders? Opdracht: bedenk stellingen (hypotheses) die een mogelijk antwoord zijn op de door jullie gekozen vraag. Wees zo creatief mogelijk. Ontwerpcyclus - stap 3 - maken Maak de raket die hieronder op het plaatje staat. Tijdens het maken horen leerlingen goed op te schrijven in hun logboek waar ze tegenaan lopen. Die gegevens zijn nodig om in de volgende cyclus verbeteringen te bedenken. Ontwerpcyclus - stap 4 - testen Stukje uit boek 'Sterren in de klas' over testen: Ook in de testfase kan er teleurstelling optreden. Wordt je eitje niet gaar bij [Hoe maak ik een zonneoven?]? Is er een klein onderzoekje nodig om te snappen wat er aan de hand is? Zo kan het handig zijn om de rol van zwarte onderdelen en reflecterende onderdelen eens goed te onderzoeken, zodat je beide onderdelen op de meest optimale manier in je ontwerp kunt verwerken. Probeer oorzaken te vinden en aanpassingen te bedenken voor wat er niet werkt, noteer ook welke dingen juist heel handig werken en vooral behouden moeten blijven in een volgende ronde. Opdracht: test de raket die je zojuist gemaakt hebt. Welke vragen zou je stellen aan leerlingen om hun testactiviteiten diepgaander te maken? Onderzoekend leren met sterrenkunde als inspiratiebron Karin Heesakkers WTA april

5 Onderzoeken en ontwerpen van een zonne-oven Eerst een onderzoekje doen naar de werking van zwart papier, aluminiumfolie en plastic. Onderzoek de isolatiewaarde bijvoorbeeld door met alle materialen een gesloten beker heet water vast te houden. Onderzoek welk materiaal de meeste warmte opneemt door ze naast elkaar in de zon te leggen en te voelen welke het heetst wordt. Ontdekken de leerlingen dat aluminiumfolie niet isoleert maar warmte geleidt? Dat zwart papier juist heel heet wordt? Dat warme lucht op wil stijgen, en dat je dat tegen kunt houden met plastic? Kunnen ze nu dan een goede zonne-oven ontwerpen? De juiste materialen op handige plekken toepassen. Ook als ze iets onlogisch willen doen zou ik ze hun gang laten gaan. Als ze goed onderzoek doen ontdekken ze dat het nog niet optimaal functioneert en ervaren ze waarom onderzoeken en ontwerpen in een cyclus plaatsvinden. Hier zie je enkele ovens die op Oud Zandbergen zijn ontworpen: Onderzoekend leren met sterrenkunde als inspiratiebron Karin Heesakkers WTA april

6 Ontwerp een aliën Coriolis is een stormachtige planeet die beschreven wordt door Gerben Hellinga in het boek 'Coriolos de stormplaneet'. Na het voorlezen van een paar stukjes en een korte toelichting kunnen de leerlingen een alien ontwerpen die in deze stormen kan leven. Eerst een programma van eisen opstellen, en dan een ontwerp maken dat daarbij aansluit. Zoiets kan ook gedaan worden met andere boeken, bijvoorbeeld met 'Torenhoog en Mijlenbreed' van Tonke Dragt. Ook kunnen kinderen wezens bedenken die op de planeten uit ons zonnestelsel zouden kunnen wonen. Wat verandert er aan vorm en functionaliteit als je geen vast oppervlak hebt, een veel hogere of lagere zwaartekracht, veel meer of veel minder zonlicht, geen lucht om geluiden voort te planten, etc. Hier wat voorbeelden van CBS Oud Zandbergen: Onderzoekend leren met sterrenkunde als inspiratiebron Karin Heesakkers WTA april

7 Onderzoek de minicopter Onderzoekscyclus - stap 1 - goede vraag Welke helikopter blijft het langst in de lucht? Onderzoekscyclus - stap 2 - hypothesen Een helikopter met langere vleugels blijft langer in de lucht. Een helikopter van lichter papier blijft langer in de lucht. Een helikopter met een kleinere paperclip blijft langer in de lucht Onderzoekscyclus - stap 3 - bedenk proeven Een leerling heeft de volgende proeven bedacht: Ik maak een helikopter van licht papier met lange vleugels en een kleine paperclip, en ik maak een helikopter van zwaar papier met korte vleugels en een grote paperclip, en dan kijk ik welke het langst in de lucht blijft. Stukje uit boek 'Sterren in de klas' over proeven bedenken: Een goede proef is herhaalbaar en eerlijk. Als de telefoon gaat en ik vraag je te raden wie er belt, dan heb je het misschien goed. Mag ik dan concluderen dat jij altijd kunt voorspellen wie er belt? Dat is niet erg realistisch. Maar wat als je het tien keer achter elkaar goed hebt? Zo werkt het ook met een proef. Als iets één keer gebeurt, dan kan het toeval zijn. Pas als je een proef een aantal keren hebt herhaald, weet je hoe vaak je hetzelfde resultaat vindt. En andere mensen geloven het antwoord vaak pas, als ze zelf de proef ook kunnen herhalen. Hoe zorg je ervoor dat een proef herhaalbaar is? Door heel nauwkeurig op te schrijven hoe je de proef uitvoert. Je moet het zo opschrijven, dat een ander het precies na kan doen. Laat als oefening kinderen eerst hun eigen proeven bedenken en opschrijven. Maak nu tweetallen en ruil de beschrijving. Als de ander precies weet wat zij moet doen, en het ook uitvoert zoals de bedenker het bedoelde, dan heeft het kind het goed opgeschreven. Zo moet je bij de proeven van [Wat bepaalt de doorsnede en diepte van een meteorietkrater?] opschrijven hoe groot en zwaar de steen is waar je mee test, en hoe en vanaf welke hoogte je de steen laat vallen. Een proef is eerlijk als je zeker bent van wat je meet. Als je de steen in de zandbak laat vallen, krijgt hij alleen snelheid door de zwaartekracht. Dat kun je bij elke val eerlijk met elkaar vergelijken. Als je de steen in de zandbak gooit, geef je met je eigen kracht een beginsnelheid aan de steen. En je weet niet of je dat elke keer precies hetzelfde doet. En al helemaal niet of twee kinderen dat met evenveel kracht doen. Zo'n meting is niet eerlijk. Ook als je meerdere variabelen hebt, weet je niet welke variabele het resultaat beïnvloedt. Zoals in het voorbeeld van de pingpongbal en de basketbal bij de meteorietkraters. Opdracht: verbeter de bedachte proeven, test en evalueer ze. Welke vragen kun je elkaar stellen om te zorgen dat je eerlijke proeven bedenkt? Onderzoekend leren met sterrenkunde als inspiratiebron Karin Heesakkers WTA april

8 Hoe heb ik het gedaan? Vaardigheid Matig Voldoende Goed Geef jezelf een tip voor de volgende keer (een duidelijke tip, niet beter doen maar wat je beter kan doen) Opstellen duidelijke onderzoeksvraag Bedenken van proeven Waarnemen wat er gebeurt Metingen uitvoeren Vastleggen wat ik heb gezien Gegevens ordenen (tabellen, grafieken) In logboek ALLES bijhouden (ook wat er mislukte en waarom) Een logisch verhaal maken van de resultaten Zoeken naar andere verklaringen dan ik al bedacht had Kritisch denken Redeneren (oorzaakgevolg, probleemoplossing, als-dan) Nauwkeurig werken Vasthoudend zijn, doorzetten Onderzoekend leren met sterrenkunde als inspiratiebron Karin Heesakkers WTA april