Groep 5 & 6 Team van maximaal 4 leerlingen Lesbrief voor leerkracht Uitdaging Lanceer een raket met behulp van een chemische reactie tussen bakpoeder en azijn. Inleiding Het thema van het Techniek Toernooi 2014 is Transport en Logistiek. In deze uitdaging wordt er met een chemische reactie een raket gelanceerd. Als lanceerinstallatie wordt een petfles gebruikt. Het is de bedoeling om de raket zo precies mogelijk af te schieten en een doel te raken op 7 meter afstand. 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 raket en de lanceerinstallatie moeten voldoen. Doelstellingen De leerlingen Ontdekken dat je met een chemische reactie een raket kunt lanceren. Onderzoeken welke verhouding bakpoeder/azijn het beste resultaat op levert met betrekking tot de chemische reactie. Onderzoeken welke vorm de raket moet hebben voor een stabiele vlucht. Presenteren hun ontwerp en demonstreren de werking ervan. Handige materialen Petfles. Ballon. Bakpoeder. Azijn. Veiligheidsbrillen en eventueel kleding die vuil mag worden. Voor de raket: Het materiaal voor het maken van de raket is vrij, let er wel op dat de raket geen scherpe punten heeft. 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). 2 2
Zoek afbeeldingen en filmpjes over het lanceren van een raket. Op www.techniektoernooi.nl vind je links naar geschikte filmpjes voor groep 5-6. Verzamel de bovengenoemde materialen. Sleutelwoorden Het azijn: Azijn is een vloeistof die zuur smaakt. Azijn ontstaat wanneer gegiste producten verzuren door de juiste bacteriën. Het is chemisch gezien een oplossing van 4 tot 15% azijnzuur met geur- en smaakstoffen. Het bakpoeder: Bakpoeder is een chemisch middel dat aan deeg wordt toegevoegd om het te laten rijzen. De chemie: Chemie is een tak van de wetenschap die zich bezighoudt met de samenstelling en eigenschappen van stoffen. De chemische reactie: Een chemische reactie is een proces waarbij stoffen veranderen, bijvoorbeeld doordat ze met elkaar in contact komen. De raket: Een raket is een voertuig dat heel snel door de ruimte kan vliegen. Hij gaat de lucht in door gas dat in brand vliegt. De raket wordt voortgedreven door een reactiemotor met brandstoffen. Eigenlijk is de zure raket geen echte raket omdat de brandstof niet wordt meegenomen, maar achterblijft in de lanceerinstallatie. De PET fles: Een PET fles (petfles) is een plastic fles, die gemaakt wordt van PolyEtheenTereftalaat (PET) en met name gebruikt wordt voor frisdrank. Zuur: Zuur is een chemische verbinding. De menselijke smaak kan veel zure stoffen herkennen, bijvoorbeeld citroenzuur en azijnzuur. Zuur staat tegenover basisch (zepig). Beide reageren met elkaar. 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 Zure raket. Vraag aan de leerlingen wat een raket is, en waar deze voor gebruikt worden. Wat hebben we daaraan in het dagelijks leven? Toon een filmpje over de lancering van een raket (www.techniektoernooi.nl). Bespreek het begrip chemische reactie. Wat weten de leerlingen hier al van? Noem voorbeelden van verschillende reacties. Hoe kun je dit gebruiken om een raket aan te drijven? Maak samen een woordweb. Bespreek de sleutelwoorden met de leerlingen. Laat de leerlingen een beetje azijn proeven en ruiken om de begrippen het azijn en zuur uit te leggen. Vul een petfles met een beetje bakpoeder. Voeg hier azijn aan toe en sluit de fles af met een ballon. Wat gebeurt er? Sluit de introductie af met de onderzoeksvraag: Hoe kun je de chemische reactie van bakpoeder en azijn gebruiken om een raket te lanceren? 3 3
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 een raket kunt lanceren en hoe deze zo precies mogelijk het doel kan raken. 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: Welke vorm heeft de raket nodig voor een stabiele vlucht? Welk materiaal heb je nodig? Hoe kun je met de lanceerinstallatie bepalen waar de raket heen gaat? Hoeveel azijn en bakpoeder heb je nodig? 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 Ieder groepje werkt het beste idee uit. Eerst maken de leerlingen een ontwerp (schets) van de raket en van de lanceerinstallatie. In hun ontwerp nemen ze de resultaten mee uit de ontdek- en onderzoekfase. Vervolgens werken ze de schets uit in een werkend prototype. Neem voor het testen de ruimte. Richt de raket nooit op anderen en draag een veiligheidsbril (en kleren die vuil mogen worden). De leerlingen testen de raketten, meten de resultaten, noteren hun waarnemingen en trekken conclusies. Ze verbeteren de lanceerinstallatie en raket indien nodig. Het is mogelijk dat er daarbij teruggegaan wordt naar de fase Ontdek en onderzoek. 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. 4 4
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? 5 5
Ga de uitdaging aan op het Techniek Toernooi! De wedstrijd Bouw een raket en maak van een petfles een lanceerinrichting. Gebruik bakpoeder en azijn om de raket te lanceren en het doel te raken op 7 meter afstand. De opstelling Het lanceerplatform is ongeveer 20 cm hoog. Op 7 meter van het lanceerplatform, op de grond, bevindt zich het middelpunt van een schietschijf. 20cm 7m 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 raketten en lanceerinstallatie. 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 opstelling. 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 het lanceerplatform 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. Het team plaatst de lanceerinstallatie op het lanceerplatform. Ieder team mag drie raketten lanceren. Gebruik voor iedere raket een schone petfles. Nadat azijn en bakpoeder zijn samengevoegd en de raket is opgesteld, mogen de lanceerinstallatie en de raket niet meer aangeraakt worden. De raket moet zo dicht mogelijk bij het middelpunt van de schietschijf de grond raken. Het maakt niet uit als de raket daarna nog doorrolt. De jury meet de afstand tussen de plek waar de raket neerkomt tot het middelpunt van de schietschijf. Het team met de beste score wint. Wat heb je op school nodig? Zie bij Handige materialen in de lesbrief. 6
Wat neemt de school mee naar de wedstrijd? De raketten. De lanceerinstallatie. Voor iedere poging een schone petfles. De presentatie. De organisatie zorgt voor Het lanceerplatform. De schietschijf. Veiligheidsbrillen. Wat mag wel en wat mag niet? De raket moet worden gelanceerd door de chemische reactie van bakpoeder en azijn. De lanceerinrichting moet een petfles zijn. De raket moet minimaal 15 cm lang zijn. De raket mag geen scherpe punten hebben. De fles mag niet opengeknipt worden. Het bakpoeder/azijn mengsel blijft na de lancering achter in de fles. 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? De jury meet de afstand tussen de plek waar de raket neerkomt tot het middelpunt van de schietschijf. De twee beste resultaten worden bij elkaar opgeteld. Het team met de beste score wint. Er zijn ook prijzen voor de tweede en derde plaats. Het team dat de meest originele oplossing heeft bedacht, wordt beloond met de creativiteitsprijs. Per team kan maar één prijs worden gewonnen. Belangrijk! De installaties worden opgesteld 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 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 6 7
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 (techniek@techniektoernooi.nl). Voorkom teleurstellingen op de wedstrijddag! Veel succes! Techniek Toernooi 2014 6 8