Techniek: Bouwen van een huis 1. Eindtermen Eindtermen Wereldoriëntatie LO 2.4 De leerlingen kunnen van een bestaande constructie en van een constructie die ze zelf willen maken, zeggen aan welke eisen ze moeten voldoen. 2.5 De leerlingen kunnen materialenkennis en kennis van constructie- en bewegingsprincipes aanwenden bij het plannen en maken van een eigen constructie. 2.6 De leerlingen kunnen aan de hand van een al dan niet zelfgemaakte, eenvoudige werktekening of handleiding het geschikte materiaal en gereedschap kiezen en daarmee de constructieactiviteit stap voor stap juist en veilig uitvoeren. 2.7 De leerlingen kunnen bij het monteren/demonteren van een constructie hun materialenkennis en hun kennis van constructieen bewegingsprincipes functioneel toepassen. 2.8 De leerlingen kunnen eigen werkwijzen vergelijken met andere werkwijzen en een oordeel geven daarover. 2.9 De leerlingen brengen waardering op voor eenvoudige, inventieve technieken en voor esthetische aspecten van technische constructies en voorwerpen. 2.10 De leerlingen tonen zich bereid nauwkeurig en veilig te werken, geen materiaal te verkwisten en zorg te dragen voor hun gereedschap. 2. Doelgroepen 1 2 3 4 5 6 SO
3. Mogelijke lesdoelstellingen 1. Een oplossing kunnen bedenken voor een eenvoudig technisch probleem. 2. Ruimtelijk inzicht hebben en dit kunnen gebruiken voor het ontwerpen van ruimtelijke structuren. 3. Met behulp van profielen gebouwen kunnen maken. 4. Uit stevige stroken papier L-profielen kunnen maken. 5. Kunnen verwoorden dat vormen (profielen) een materiaal steviger kunnen maken. 6. Een aantal bouwkundige principes kunnen toepassen, zoals: bouwen van breed naar smal gebruik maken van de stabiele driehoeksstructuur in verband bouwen 7. Een verantwoorde keuze kunnen maken wat betreft materiaal en werktuigen. 8. Op een passende manier gebruik kunnen maken van de aangeboden werktuigen (lijmpistool, nietmachine, boor, schaar, hobbymes, priem). 9. Waardering hebben voor het wonder van techniek, echter vanuit een besef dat zijzelf ook deelnemen aan het creëren van techniek. 10. Kunnen reflecteren over de eigen werkwijze en tips formuleren voor de volgende constructie. 11. Hun eigen ontwerp kunnen vergelijken met dat van anderen en met de reële situatie. Hierbij kunnen analyseren wat de plusen minpunten zijn van de verschillende ontwerpen. 12. Een eenvoudig voorontwerp kunnen maken voor het maken van een watertoren. 13. Kunnen aangeven wat de eisen zijn die gesteld worden aan een watertoren. 14. Op een doelgerichte en nauwgezette manier een ontwerp kunnen uitvoeren. 4. Activiteit De leerlingen leren in het eerste leerjaar een huis bouwen voor Willem. In het tweede leerjaar komt daarbij de moeilijkheid dat het huis passend moet zijn voor de badkuip (zie betreffende les). 2
Meten wordt dan noodzakelijk. Vanaf het derde leerjaar kunnen watertorens en flatgebouwen gemaakt worden. Bij jonge kinderen gaan we meteen aan de slag. Bij de oudere kinderen wordt eerst een voorontwerp van een watertoren gemaakt. Daarna gaan de leerlingen zelfstandig aan de slag en bouwen ze samen hun zelf ontworpen gebouw. Ze kiezen daarbij op welke manier ze de verschillende onderdelen gaan hechten en welk materiaal ze gebruiken. Ze stellen een werkplan op en kiezen de te gebruiken werktuigen. Na het bouwen worden de verschillende modellen getest. De kinderen bekijken elkaars werk en geven plus- en minpunten aan van het eigen werk en het werk van anderen. 5. Didactische raadgevingen Het is wonderbaarlijk om te zien hoe kinderen telkens opnieuw meer kunnen dan we zouden verwachten. We willen met deze les mee de aanzet geven tot een nieuw soort van technieklessen in Vlaanderen. Onze mosterd halen we o.a. bij Technica10 in Nederland. Het basisidee is dat een techniekles meer moet zijn dan een knutselles. Het maken van een gebouw volgens een op voorhand (door de leerkracht) uitgeschreven stappenplan heeft zeker ook zijn waarde. Kinderen leren er een plan volgen, zoals volwassenen dat later doen bij het bouwen van een Ikeakast. Toch zijn wij (en met ons de wetgever) van oordeel dat een techniekles meer moet zijn dan dat. Dit betekent concreet dat kinderen voor een probleem gesteld worden en zelf een oplossing voor dit probleem moeten zoeken. De leerkracht speelt hierin een actieve, ondersteunende rol. De leerkracht toont de kinderen hoe we op de juiste manier met werktuigen moeten omgaan. Daarnaast kan de leerkracht ondersteuning bieden in het ontleden van het probleem. De leerkracht kan de kinderen op problemen wijzen in hun ontwerp als ze even vastlopen. Het proces wordt echter duidelijk gestuurd door het kind. Het kind maakt eerst een voorontwerp en gaat dat vervolgens uitwerken. Bij jonge kinderen gaat men beter meteen aan de slag. Bij de oudere kinderen zijn de problemen complexer en wordt deze planningsfase belangrijker. In deze les kiest de leerkracht het te gebruiken materiaal voor het maken van het huis en het flatgebouw. Voor het maken van de watertoren maakt het kind deze keuze. Het kind kiest zelf met welke materialen het aan de slag gaat en van welk gereedschap het gebruik maakt. Het kind zal hierbij met problemen en fouten in het eigen ontwerp geconfronteerd worden. Uit deze fouten zullen kinderen echter veel leren. Het eindproduct is dan ook niet van groot belang. Het proces is in dit type van lessen veel belangrijker dan het eindproduct. Deze les is eigenlijk een drieledige les waarbij voor elke leeftijdscategorie een activiteit is voorzien. U kan in deze les ook de leerlijn zien die opgebouwd kan worden in een basisschool. Het is aangewezen om zoveel mogelijk materiaal te verzamelen. De aanblik van de verschillende materialen helpt de kinderen in het ontwerpen van een gepaste oplossing voor het gesteld pro- 3
bleem. Alle soorten afval zijn bruikbaar: blikjes, wc-rollen, petflessen, brikverpakkingen, kurken, deksels, yoghurtpotjes, satéstokjes, piepschuim, golfkarton, ballonnen, botervlootjes,... Het is prettig als men kan beschikken over 1 vast technieklokaal per basisschool waar men al het materiaal blijvend kan laten. Als men niet over zo n lokaal beschikt, kan men het materiaal opbergen in grote opbergboxen. Ten slotte is het belangrijk over de nodige, veilige werktuigen te beschikken. Priemen, figuurzagen, scharen, hobbymessen, nietmachines, kniptangen, plooitangen, hamers, plakband en lijmpistolen maken uw technieklokaal tot een kweekvijver van ingenieurs. Het is zeer belangrijk dat u eerst op voorhand ook eens aan de slag gaat. Op die manier wordt u geconfronteerd met dezelfde problemen als deze waarmee ook uw leerlingen te maken krijgen. 6. Achtergrondinformatie a. Profielen In bouwkundige constructies wordt volop gebruik gemaakt van profielen. We kunnen een van een metaalplaat (of papierstrook) een stevigere structuur maken door ze in een bepaalde vorm te gaan buigen. Die vormen noemen we profielen. We kennen verschillende profielen, zoals het I-, H-, L-,T- en U-profiel. Daarnaast kennen we ook de driehoeks-, vierhoeks- en buisprofielen. Het voordeel van profielen is dat men veel minder materiaal nodig heeft dan wanneer men gebruik maakt van massieve constructie-elementen. Op die manier wordt de constructie heel wat lichter en goedkoper. Doordat het profiel zelf een kleine massa heeft, kan het een grote last dragen. Profielen zijn dus zelfs steviger dan een massieve balk. Holle buizen zijn net zo stevig als volle: de trek- en buigkrachten bevinden zich immers hoofdzakelijk aan de buitenkant en we mogen dus het materiaal inwendig weglaten (denk maar aan de holle beenderen bij vogels). b. Bouwkundige principe Er komen in deze lessenreeks een aantal bouwkundige principes naar voren. Een van die bouwkundige principes is het gebruik van profielen. Andere bouwkundige principes die aan bod komen: 4
Constructies zijn steviger als we een brede basis hebben en een smalle top. Dit kunnen we al zien aan de allereerste grote bouwwerken van mensen (denken we maar aan de piramides of de tempels van de Maya s en de Inca s), maar ook in de natuur (termietenheuvels, mierenhopen). Driehoeken en bogen maken constructies steviger. Vierhoeken zijn zeer beweeglijke structuren die echter slecht kunnen tegen ietwat zijdelingse druk. Een driehoek is een veel vormvastere structuur. Als je immers drukt op een van de hoekpunten van een driehoek, dan worden de 2 zijden die deze hoek vormen samengeperst. ` De andere zijde wordt daardoor uitgerekt. Deze druk- en trekkrachten heffen elkaar op en de driehoek behoudt zijn vorm. Het gebruik van driehoeken zien we heel mooi bij spoorwegbruggen, de Eifeltoren en tal van andere stalen constructies. Ook bogen worden al eeuwen gebruikt; denken we maar aan de rondbogen en spitsbogen in de Romaanse, respectievelijk Gotische bouwkunst. Bogen zorgen voor een spreiding van de druk en leiden deze ten slotte af naar hun steunpunten. Waar een horizontale, stalen balk in het midden zou doorbuigen, zal de boog de druk spreiden en zijn vorm behouden. Vooral bij materialen die slecht tegen rek kunnen, maar goed tegen druk wordt gebruik gemaakt van bogen. Bij bogen ontstaan immers drukkrachten. Als we bouwstenen in verband plaatsen, worden bouwwerken steviger. Denken we hierbij aan een bakstenen muur. 7. Benodigdheden Zoals aangegeven in de didactische richtlijnen is het aan te raden om zoveel mogelijk verschillende materialen aan te bieden. De hieronder aangegeven benodigdheden zijn dan ook een minimumaanbod. Stevige kartonnen stroken (eventueel voorgesneden met een breedte van 4 cm). Nietmachine 5
Lijm(pistool) Stiften of verf Plakband Scharen 8. Werkwijze WEET Men kan het bouwen van het huis al eens uitvoeren in het eerste leerjaar. Het bouwen van een watertoren en een flat is dan verdieping in het volgend jaar. Men kan vanzelfsprekend het bouwen van een huis als instap gebruiken en daarna de hogere gebouwen construeren. We bouwen een huis WEET DOE Het is heel belangrijk dat kinderen zelfstandig tot bepaalde inzichten komen. We vertrekken steeds van een probleemstelling waarop kinderen een antwoord moeten vinden. Aangezien we er vanuit gaan dat deze les gegeven wordt in het eerste studiejaar, wordt ervoor gekozen om niet eerst een ontwerp te maken. Bij jonge kinderen is het maken van een ontwerp moeilijker, omdat het abstract denken nog ontwikkeld moet worden. Snijd op voorhand het stevig papier (dat u bij een drukkerij kan halen als papierafval) in stroken van zo n 4 cm dik. Geef elk kind 1 papierstrook. ZEG Onderwijsleergesprek: We bouwen vandaag een huis voor Willem. Het enige wat we gaan gebruiken, zijn papierstroken en lijm. Het huis moet natuurlijk stevig zijn. Hoe kan je van deze papierstrook een steunelement maken dat stevig is? Probeer het steunelement uit deze papierstrook zo stevig te maken, dat je het licht ermee kan doven door op een lichtschakelaar te drukken. 6
WEET Kinderen zullen vrij snel komen tot een profiel. Ze zullen het strookje oprollen (buisprofiel) of vouwen (L-profiel). ZEG Wat jullie nu gemaakt hebben, noemen we een profiel. Jullie hebben door het geven van een bepaald vorm aan de papierstrook de stevigheid veranderd. We gaan gebruik maken van 1 welbepaald profiel voor het bouwen van ons huis: het L-profiel. Ik zie dat leerling x een L-profiel gemaakt heeft. Leg eens uit, leerling x, hoe heb je het L-profiel gemaakt? (Kom tot: ik heb de papierstrook in de lengte gevouwen). TIP Eventueel kan men ter ondersteuning eerst de kinderen eens laten spelen met KNEX of andere bouwdozen om zo het ruimtelijk inzicht te stimuleren. Men kan ook enkele kubusvormige of balkvormige voorwerpen in de klas leggen (kartonnen dozen, een houten rek, een brikverpakking, ). WEET Eerst kan men beginnen met het maken van twee vierkanten. Vervolgens kan men deze vierkanten met elkaar verbinden om op die manier een kubus te bekomen. ZEG Jullie hebben nu een mooie kubus. We hebben natuurlijk een dak nodig op ons huis. Probeer maar eens een dak te maken. Je kan er eventueel een schouw op plaatsen. 7
WEET Een dak wordt eigenlijk gevormd door een halve kubus. De schouw is een kubus waaruit we een stuk snijden. ZEG Nu hebben jullie een mooi skelet gebouwd van een huis. Jullie mogen er nu de zijwanden in plaatsen. Laat wel 1 wand open, zodat we er de badkuip van Willem in kunnen plaatsen. Maak in de tegenoverstaande wand een gat voor de kraan. Ten slotte mogen jullie het huis afwerken (ramen, deuren, ) en versieren. TIP Het versieren van een huis kan aanzet geven tot lessen in verband met elektriciteit, bijvoorbeeld als de kinderen verlichting willen in hun huis. Het maken van een huis kan ook de aanzet zijn tot de theorie van verhoudingen en breuken. Als ervoor geopteerd wordt om een huis op schaal na te bouwen, bestaat de mogelijkheid om vanuit deze techniekles een wiskundeles op te bouwen. TIP Maak één groot huis waarin de waterleiding kan gedemonstreerd worden. Dit is een huis waarin de badkuip van Willem gemakkelijk geplaatst kan worden (grootte van een schoendoos). We zouden een heel groot huis kunnen maken (uit een kartonnen doos), waarin men verschillende kamers maakt (badkamer, keuken, ). We kunnen daarin leidingen leggen naar alle kamers en het water met een groter type pomp naar alle kamers pompen. Vanuit de verschillende plaatsen waar water gebruikt wordt, kan men vervolgens afvoerleidingen leggen die het vuile water naar de riolering voeren. ZEG Jullie hebben nu een mooi huis ontworpen. Je hebt tijdens het bouwen echter een aantal problemen moeten oplossen. Je huis ziet er misschien wel anders uit dan dat je dacht. Heb je nog andere werktuigen gebruikt dan de werktuigen die je dacht nodig te hebben? Wat zou je de volgende keer anders doen? Ik ben zeer benieuwd om het allemaal te lezen! Je mag het allemaal neerschrijven op je Ik ontwierp -blaadje. 8
ZEG Jullie hebben allemaal een mooi huis ontworpen. Je hebt tijdens het bouwen wel al eens een kijkje genomen bij andere kinderen of overlegd met medeleerlingen, maar waarschijnlijk heb je nog niet van iedereen het huis gezien. Je mag nu eens gaan kijken bij de andere kinderen. Kijk maar eens of ze een ander huis dan dat van jou gebouwd hebben. Wat is er anders? Je mag hen ook vragen stellen. Wat zou je hen kunnen vragen? (Kom tot: welke problemen heb jij gehad?;hoe heb je ze opgelost?; hoe heb je dit vastgemaakt?; waarom heb je dit zo gedaan?; waarmee heb je? ; waarvan is dit gemaakt?, ) Je kan hem/haar ook eens vertellen wat je van zijn/ haar huis vindt. Is het mooi? Vind je het een goed ontwerp? Wat vind je goed gevonden? Zie je iets dat je eventueel anders zou opgelost hebben? Heb je een tip voor hem/haar? Je kan eventueel daarna op je Ik ontwierp -blaadjes nog enkele dingen opschrijven die je geleerd hebt door te kijken naar andere ontwerpen. 9
Ik ontwierp... Naam: Nr: Klas: Datum: Ik heb een...gemaakt Gebruikt materiaal: Zo ziet het resultaat eruit: Gebruikte werktuigen:
Wat doe ik de volgende keer anders? Opmerkingen van de leerkracht: