Ontwerpend leren Caleidoscoop
Inhoudsopgave Inleiding 3 Lesopzet 3 Lesplan 4 Stap 1. Probleem constateren 4 Stap 2. Verkennen 4 Stap 3. Ontwerp maken 6 Stap 4. Product maken 6 Stap 5. Testen en evalueren 6 Stap 6. Presenteren 7 Stap 7. Verdiepen/verbreden 7 Benodigdheden en toetsing 7 Benodigdheden en veiligheid 7 Verwerking/toetsing/beoordeling 8 Colofon 8 Bijlage 1. Achtergrondinformatie 9 Werking 9 Bijlage 2. Werkblad 1: Programma van Eisen 10 Bijlage 3. Werkblad 2: Oplossingen bedenken 11 Bijlage 4. Werkblad 3: Ontwerptekening 12 Onderzoekend leren - Een windmolen op school 2
Inleiding Deze lesbrief geeft een verdieping op de proef Caleidofoon uit de proevenwaaier Pret met Proeven. Het is een lessuggestie rondom de ontwerpopdracht: Maak een caleidoscoop die één voorwerp zowel 6 als 8 keer kan laten zien. Tip: Wil je de opdracht iets vereenvoudigen, voor een lagere groep bijvoorbeeld? Laat dat een caleidoscoop maken die het voorwerp 6 óf 8 keer weerspiegeld. Lesopzet Doelgroep groep 5 t/m 8 Tijd 90 minuten Concepten en contexten spiegels, licht, natuurkunde, speelgoed, patronen Leerdoelen Kinderen leren samenwerken, creatief en innovatief denken, presenteren, kritisch denken, probleem oplossen. (21st century skills). Samenvatting van de les Verkennen van het onderwerp met demonstratie van de Caleidofoon, in groepjes van 4 programma van eisen invullen, ontwerp maken, prototype bouwen en testen. Link naar de proef www.c3.nl/kids/caleidofoon Link naar de leerkrachtgids www.c3.nl/product/leerkrachtgids-ontwerpend-leren-snoep-enspeedboot Deze lesbrief volgt de methodiek van Ontwerpend leren zoals dat beschreven wordt in de leerkrachtgids Ontwerpend leren met chemie. Hij geeft sturing bij het ontwerpend leren en suggereert vragen die je als leerkracht kunt stellen over het onderwerp van deze proef. Tussen de vierkante haken [ ] suggesties voor mogelijke antwoorden. Onderzoekend leren - Een windmolen op school 3
Lesplan Stap 1. Probleem constateren In een caleidoscoop kun je prachtige figuren zien. Maar hoe werkt hij eigenlijk? [met spiegels] En hoe vaak kun je een voorwerp laten spiegelen? De leerlingen ontwerpen zelf een caleidoscoop om dit te ontdekken. Bekijk een echte caleidoscoop en voer zelf de proef Caleidofoon uit. Bespreek de volgende vragen: Wat is een caleidoscoop? [Een koker waar je door heen kunt kijken en mooie figuren/patronen ziet.] Uit welke onderdelen bestaat een caleidoscoop? [Een kijkgat, drie spiegelende oppervlakken, voorwerp en lichtbron.] Bespreek de opdracht: Maak een caleidoscoop die een voorwerp zowel 6 als 8 keer kan laten zien. Stap 2. Verkennen Bespreek met de leerlingen Om een caleidoscoop te kunnen ontwerpen, moet je eerst de werking van spiegels bestuderen. Hoe laat de kapper de achterkant van je hoofd zien nadat je haar geknipt is? [Met behulp van twee spiegels.] Ben je weleens in een spiegeldoolhof geweest? Wat zag je daar en hoe denk je dat dat kwam? [ik zag mezelf heel vaak en van verschillende kanten, dat komt door meerdere spiegels; ik zag mijzelf vervormd (dik, dun, scheef, etc.), dat komt doordat de spiegels niet vlak maar gebogen waren] De verschillende groepjes mogen nu zelf met spiegels spelen. Laat de leerlingen vervolgens onderstaand experiment uitvoeren, waarmee ze het verband ontdekken tussen de hoek die twee spiegels maken en het aantal keer dat het voorwerp gezien wordt. Experiment: werken met spiegels Benodigdheden: Twee spiegels Een voorwerp ter grootte van een legoblokje Figuur van de opstelling hiernaast Zet de twee spiegels op de aangegeven lijnen in het figuur. Zet ook het voorwerp op de aangegeven plek in het figuur. Wat zie je? Beweeg de buitenste randen van de spiegels in de richting van de pijlen naar elkaar toe, terwijl de spiegels elkaar in het midden blijven raken. Doe dit langzaam. Wat zie je gebeuren? Wat gebeurt er als je de spiegels recht tegenover elkaar zet? Onderzoekend leren - Een windmolen op school 4
Programma van eisen Voordat je een ontwerp maakt, bepaal je eerst aan de eisen waaraan het ontwerp moet voldoen. Het is belangrijk dat deze eisen meetbaar zijn. In de tabel hieronder staan enkele voorbeeldeisen. Laat de leerlingen werkblad 1 invullen. Daar schrijven ze achter elke eis hoe ze gaan meten of hun caleidoscoop ook echt voldoet aan de eis. # Wat is de eis? Hoe kun je dat testen? 1 [Het voorwerp moet 6 en 8 keer gezien worden] [Kijken en tellen door 3 personen] 2 [De caleidoscoop moet stevig zijn] [Schud de caleidoscoop gedurende 10 tellen, alles moet nog vast zitten] 3 [De caleidoscoop moet handzaam zijn] [3 kinderen kunnen elk de caleidoscoop in één hand vast houden] In deze stap kun je als leerkracht voor twee verschillende werkvormen kiezen. Bij de ene stuur jij de les, bij de ander geef je de leerlingen meer vrijheid en sturen zij mee. LESSITUATIE 1 LESSITUATIE 2 De opdracht is in beide gevallen hetzelfde: Maak een caleidoscoop die een voorwerp zowel 6 als 8 keer kan laten zien. De leerlingen kiezen zelf eisen waaraan het Jij stelt het programma van eisen vast. ontwerp moet voldoen. Daarna bedenken ze in Klassikaal bespreek je oplossingen voor elke eis groepjes oplossingen en bespreken ze hoe en bedenk je hoe getest kan worden of aan de getest kan worden of het ontwerp aan de eis eis voldaan is. voldoet. Mochten kinderen vastlopen kun je de volgende vragen stellen: Hoe gebruik je een caleidoscoop? Hoe kijk je er door? Welke functies heeft een caleidoscoop? Wat moet een caleidoscoop doen? Welke onderdelen zijn belangrijk? Wat moet er minstens in zitten? Hoe kan ik controleren of de caleidoscoop werkt? Voordat de kinderen doorgaan met het maken van de caleidoscoop, controleer je of hun eisen en testen haalbaar zijn. Oplossingen bedenken Om één of meer oplossingen voor elke eis te bedenken, gaan de leerlingen brainstormen. De volgende regels zijn van toepassing bij brainstormen: Alle ideeën zijn goed, niet gelijk oordelen Laat je groepsgenoten uitpraten Combineer ideeën Teken je ideeën Onderzoekend leren - Een windmolen op school 5
In de tabel hieronder staan enkele voorbeelden EIS OPLOSSINGEN 1 2 Verwisselbare spiegelformatie Veranderlijke hoek tussen de Het voorwerp moet 6 en 8 keer Voor 6x zo: [tekening] spiegels op deze manier: gezien worden Voor 8x zo: [tekening] [tekening] De caleidoscoop is stevig. Koker waar de spiegels inpassen. Karton om spiegels De caleidoscoop is handzaam Koker die goed vast te houden is met 1 of 2 handen Handvat maken aan de koker De spiegels worden aan elkaar De spiegels zitten aan elkaar De spiegels worden aan elkaar geplakt met plakband en vast geplakt met plakband verstevigd met satéprikkers Je kunt in de scoop kijken Een kant open laten Een kijkgat uit karton geknipt. Het voorwerp dat gespiegeld wordt, zit vast Met een touwtje zodat hij nog wel kan bewegen Vastplakken op of tussen transparant plasticfolie Stap 3. Ontwerp maken Om tot een ontwerp te komen moeten de leerlingen nu voor elke eis de beste oplossing kiezen. Deze oplossingen samen worden gecombineerd in één tekening (werkblad 3). Zo zien ze of de combinatie ook echt te realiseren is. Voordat de kinderen hun prototype gaan bouwen controleer je of hun ontwerp gemaakt kan worden. Klopt de constructie? Is al het materiaal aanwezig? Kan het binnen de gestelde tijd gemaakt worden? Als jij akkoord bent en de tekening te realiseren is, mogen de leerlingen naar stap 4 en het prototype gaan bouwen! Een prototype is de eerste versie van het product. Stap 4. Product maken De leerlingen bouwen het product aan de hand van hun schets. Tips: Om de spiegelingen goed te kunnen zien met zilverkarton of aluminiumfolie, is vooral een sterke lichtbron belangrijk. Versier de driehoekige caleidoscoop zodat hij er ook van buiten mooi uitziet. Stap 5. Testen en evalueren Nu het prototype af is, testen de leerlingen of het voldoet aan de eisen die ze eerder hebben gesteld. Is het niet gelukt om aan alle eisen te voldoen of werkt de caleidoscoop niet zoals bedoeld? Laat ze dan een plan maken om dat te verbeteren. Onderzoekend leren - Een windmolen op school 6
Stap 6. Presenteren In de leerkrachtgids staan ideeën voor een originele manier van presenteren. Stap 7. Verdiepen/verbreden Over de onderwerpen spiegels en licht is veel te vertellen en onderzoeken. Bekijk bijvoorbeeld je spiegelbeeld eens in een lepel. Of maak een periscoop. Kun je ook om een hoekje kijken? Hoe werkt een autospiegel? Benodigdheden en toetsing Benodigdheden en veiligheid Verkennen 3 smartphones Elastiekjes 1 of enkele caleidoscopen Algemeen, genoeg voor de hele klas Karton Spiegelkarton Transparant papier of plasticfolie Kleine voorwerpen met mooie kleuren (bijvoorbeeld knutseldiamantjes, glittersterretjes, etc.) Elastiekjes Satéprikkers Eventueel keukenrollen als stevig omhulsel en inpakpapier om de caleidoscoop mooi te maken Basis voor een caleidoscoop die 6x spiegelt: Per groepje 2 rechthoekige spiegels Voorwerp zoals legoblokje, strijkkraal of kraal Lijm Plakband Schaar Werkblad 1 en werkblad 2 Bij normaal gebruik zijn deze materialen veilig. Onderzoekend leren - Een windmolen op school 7
Verwerking/toetsing/beoordeling Beoordeel de voortgang van de leerlingen op de leerdoelen samenwerken, creatief en innovatief denken, presenteren, kritisch denken, probleem oplossen. Ook de mate waarin zij zich kunnen uitdrukken rondom dit onderwerp kan een beoordelingscriterium zijn Colofon Deze lesbrief Caleidoscoop is een uitgave van: Deze lesbrief is ontwikkeld door Juke Loman & Centrum JongerenCommunicatie Chemie. Uiteraard is door Centrum JongerenCommunicatie Chemie veel zorg aan deze lesbrief besteed. Centrum JongerenCommunicatie Chemie aanvaardt echter geen aansprakelijkheid voor schade die eventueel is ontstaan bij het geven van een experimenteermiddag. Voor deze lesbrief van Centrum JongerenCommunicatie Chemie geldt een Creative Commons Naamsvermelding-NietCommercieel 4.0 Internationaal licentie (zie http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/). Centrum JongerenCommunicatie Chemie, juni 2018 Onderzoekend leren - Een windmolen op school 8
Bijlage 1. Achtergrondinformatie Als je door een caleidoscoop kijkt zie je prachtige patronen, waar komen ze vandaan? De caleidoscoop is begin 19e eeuw ontdekt door een Schotse wetenschapper genaamd David Brewster. Hij deed onderzoek naar licht en gebruikte daarbij glazen platen. Terwijl hij aan het werk was, verbaasde hij zich over het patroon dat ontstond doordat het glas de kaars die hij gebruikte reflecteerde. Hij verdiepte zich hierin en zo ontstond het instrument wat hij caleidoscoop noemde. Het woord caleidoscoop komt uit het Grieks en betekend letterlijk mooie-vorm-kijker (kalos, eidos, scopos). Brewster bedacht het eigenlijk als filosofisch instrument voor kunstenaars, die geïnspireerd zouden raken door de mooie patronen. Maar het werd al snel populair speelgoed omdat niet alleen kunstenaars enthousiast waren. Werking Een caleidoscoop gebruikt ten minste twee spiegels in een buis die in een bepaalde hoek ten opzichte van elkaar staan. Aan de ene kant van de buis zit een kijkgat. Het andere eind dient als lichtbron en meestal zitten daar ook één of meerdere voorwerpen. Als je door het kijkgat kijkt, zie je het voorwerp aan de andere kant meerdere keren. Hoe vaak je het voorwerp ziet, hangt af van het aantal spiegels en de hoek waaronder de spiegels staan. De meeste caleidoscopen hebben drie spiegels. Om te begrijpen hoe een caleidoscoop werkt, gebruiken we in deze lesbrief eerst twee spiegels. Daarna maken we een caleidoscoop met drie spiegels. De hoek tussen twee spiegels bepaalt hoe vaak je het object kan zien. In de tabel hieronder staat hoe vaak je een voorwerp ziet onder de verschillende hoeken. Hoek Aantal malen dat je het voorwerp ziet 180 2 120 3 90 4 60 6 45 8 Er is niet altijd een symmetrisch plaatje te zien door de caleidoscoop. Vraag de leerlingen als hun caleidoscoop af is eens goed te kijken. Wanneer is het patroon recht en links gelijk? En is het dan ook boven en onder gelijk? Gebruik onderstaand plaatje eventueel om aan te geven wat je bedoelt met rechts/links en boven/onder van het patroon. Onderzoekend leren - Een windmolen op school 9
Bijlage 2. Werkblad 1: Programma van Eisen Leerling 1: Leerling 2: Leerling 3: Leerling 4: # Wat is de eis? Hoe kun je dat testen? 1 2 3 4 5 Onderzoekend leren - Een windmolen op school 10
Bijlage 3. Werkblad 2: Oplossingen bedenken Groepsnaam: Leerling 1: Leerling 2: Leerling 3: Leerling 4: Eis 1. Oplossingen 1 2 3 2. 3. 4. 5. Onderzoekend leren - Een windmolen op school 11
Bijlage 4. Werkblad 3: Ontwerptekening Groepsnaam: Leerling 1: Leerling 2: Leerling 3: Leerling 4: Teken hier je concept ontwerp: Onderzoekend leren - Een windmolen op school 12