DE ELEKTRONISCHE DOBBELSTEEN DOCENTENHANDLEIDING versiie 2.1, maart 2011
Dit is een uitgave van: Philips Human Resources Benelux / Jet-Net Gebouw VB-12 Postbus 80003 5600 JZ Eindhoven Uitgave: versie 2, maart 2011 Koninklijke Philips N.V. 2011, All rights reserved. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.
DOCENTENHANDLEIDING BIJ DE ELEKTRONISCHE DOBBELSTEEN OPBOUW PROJECT Het leerlingenmateriaal bestaat uit een algemeen deel en vijf keuzemodules, allemaal gebonden in één boekje. De verschillende delen zijn duidelijk herkenbaar aan de voettekst. Het algemene deel bestaat uit vier onderdelen: 1. de geschiedenis van de dobbelsteen; 2. de onderdelen van de elektronische dobbelsteen; 3. het bouwen van de elektronische dobbelsteen (practicum); 4. het testen van de elektronische dobbelsteen. De onderdelen 1, 2 en 4 van het algemene deel zullen bij elkaar ongeveer één lesuur in beslag nemen. De tijd die onderdeel 3 (het practicum) in beslag neemt, is afhankelijk van hoe u deze opdracht omkleedt. Zo kunt u ervoor kiezen om de leerlingen ook een behuizing te laten ontwerpen en bouwen.zie hiervoor verderop in deze handleiding. Er zijn vijf keuzemodules: 1. Uitleg van de onderdelen; 2. Het lezen van de kleurcodering van weerstanden; 3a. Hoe de elektronische dobbelsteen werkt I; 3b. Hoe de elektronische dobbelsteen werkt II; 4. Solderen Er is voor keuzemodules gekozen, omdat het techniek-onderwijs op scholen nogal kan verschillen. Door zelf een keuze te maken uit de verschillende modules, kunt u ervoor zorgen dat het project zoveel mogelijk aansluit bij uw eigen lessen. In keuzemodule 1 gaan we in op de verschillende onderdelen waaruit de elektronische dobbelsteen bestaat. Dit is een algemene uitleg, er worden verder geen vragen over gesteld. Het doorlezen en begrijpen van de tekst van deze module zal leerlingen ongeveer 10 minuten kosten. 1
Keuzemodule 2 gaat over het lezen van de kleurcodering van weerstanden. De module geeft inzicht in een snelle methode van getallencodering op kleine onderdelen (vergelijk bijvoorbeeld de barcode die uitsluitend elektronisch uitleesbaar is). Aan het eind van deze module volgen drie vragen. Het doorlopen van deze module zal de leerlingen ongeveer een half lesuur kosten. U kunt een keuze maken uit keuzemodule 3a of keuzemodule 3b. Het is van belang dat u één van deze twee modules in ieder geval in uw lessen behandelt. Leerlingen weten anders niet waarom en hoe de elektronische dobbelsteen werkt. Keuzemodule 3a legt de werking van de verschillende onderdelen van de elektronische dobbelsteen uit aan de hand van een systeembord. U kunt leerlingen op de computer met een simulatie van een systeembord laten werken (zie hiervoor de website http://www.sools.nl en klik door op software/systeembord om deze simulatie te downloaden). Natuurlijk kunt u er ook voor kiezen om een echt systeembord te gebruiken. De vragen die in deze module gesteld worden, zijn te maken met behulp van het digitale systeembord. Het doorwerken van deze module zal leerlingen ongeveer één lesuur kosten. In keuzemodule 3b wordt de werking van de elektronische dobbelsteen aan de hand van tekst uitgelegd. Tussen de tekst door worden vragen gesteld, zodat leerlingen zich de tekst eigen kunnen maken. Er wordt een uitstapje gemaakt naar binaire getallen. Het doorwerken van deze module zal leerlingen ongeveer één lesuur kosten. In keuzemodule 4 wordt ingegaan op de techniek van het solderen. DE UITVOERING VAN HET PROJECT De verschillende onderdelen kunnen bijvoorbeeld in de volgende volgorde worden uitgevoerd (de keuzemodules staan tussen haakjes): - Geschiedenis van de dobbelsteen; - De onderdelen van je dobbelsteen; (- Uitleg van de onderdelen van je dobbelsteen (keuzemodule 1);) (- Het lezen van de kleurcodering van weerstanden (keuzemodule 2);) - Hoe de elektronische dobbelsteen werkt (keuzemodule 3a of keuzemodule 3b); 2
- Het bouwen van je dobbelsteen (eventueel in combinatie met keuzemodule 4); - Het testen van je dobbelsteen. Voor de organisatie in de klas is het wellicht handig om de volgorde van de onderdelen te variëren bij verschillende leerlingen. Zo kan bijvoorbeeld voorkomen worden dat alle leerlingen tegelijkertijd met het practicumgedeelte bezig zijn. HET SOLDEREN Het is aan te raden de leerlingen in een eerdere les kennis te laten maken met de techniek van solderen voor zij aan het bouwen van de dobbelsteen beginnen. De volgende zaken zijn van belang voor een goed verloop van het solderen: - Zorg voor afzuiging van vrijkomende soldeerdampen; - Gebruik soldeerbouten van 25 Watt met een spitse punt; - Gebruik harskernsoldeertin met een diameter van 0,7 mm; - Gebruik een derde handje om printplaat of elektronische onderdelen vast te houden; - Gebruik een tinzuiger om overtollig tin op te zuigen en gaatjes opnieuw open te zuigen; - Wijs leerlingen er bij het solderen van de chipspootjes op dat ze niet te veel soldeer gebruiken om te voorkomen dat de pootjes aan elkaar vast gesoldeerd worden; - Gebruik kleine zijkniptangetjes voor het afknippen van te lange pootjes. Een aantal onderdelen zijn gevoelig voor de stroomrichting en kunnen, indien ze door de leerling verkeerd worden geplaatst, beschadigen. Wij adviseren daarom om de batterijen pas na het controleren van het werkstuk uit te delen. HET WERKSTUK U kunt ervoor kiezen de leerlingen de elektronica in een werkstuk te laten inbouwen, zoals in de foto s op de voorpagina. De printplaat heeft een breuklijn tussen het gedeelte waar de LED s zitten en de andere componenten. In het werkstuk kunnen de leerlingen hier gebruik van maken. Let u er dan wel op dat de leerlingen de printplaat eerst breken en daarna pas gaan solderen. 3
Voor het monteren van (delen van) de printplaat in een werkstuk van hout kunnen zogenaamde afstandsbusjes worden gebruikt. Met kruiskopbolschroefjes (maat 2,5 x 13) kan de printplaat via printplaatgaatjes en afstandsbusjes op hout worden vastgeschroefd. Voor het bevestigen op kunststof kan contactlijm worden gebruikt. BLOKSCHEMA VAN DE ELEKTRONISCHE DOBBELSTEEN pulsgenerator pulsenteller 1-6 LED s o o o o o o o vingerschakelaar Functioneel bestaat de elektronica van de dobbelsteen uit drie onderdelen. Een schakeling (pulsgenerator) genereert in hoog tempo spanningpulsjes; deze pulsjes worden vervolgens in een elektronische teller geteld. Deze teller telt van 1 tot 6, begint weer bij 1, enzovoort (de waarde van de dobbelsteen). De stand van de teller (1-6) wordt in binaire vorm doorgegeven aan de 7 LED s: de display unit. Als de teller met de finger touch -knop wordt gestopt, wordt de stand helder en permanent weergegeven op de LED s. Als de dobbelsteen vrij loopt gaan de LED s door de snelheid van de pulsgenerator zeer snel aan-uit en is niet te volgen welke stand wordt aangegeven. DE BEOORDELING VAN HET PROJECT Dit project bestaat uit een schriftelijk gedeelte en een practicumgedeelte. Voor de beoordeling van het schriftelijke gedeelte vindt u het correctievoorschrift in deze docentenhandleiding. Op grond van het aantal gescoorde punten kunt u zelf een cijfer bepalen. Voor de beoordeling van het practicumgedeelte (het maken van de schakelaar en de elektronische dobbelsteen) zijn geen aanwijzingen gegeven. Omdat de invulling van het practicum per docent zeer zal verschillen, kunt u zelf het beste het werk van de leerling beoordelen. Voor het uiteindelijke resultaat van een leerling op dit project kunt u het cijfer op het schriftelijk gedeelte en het practicumgedeelte bijvoorbeeld middelen. 4
DEKKING De les is gebaseerd op Besluit Kerndoelen Voortgezet Onderwijs van 17 september 2010. Zie artikel 11b WVO, kerndoel 33: De leerling leert door onderzoek kennis te verwerven over voor hem relevante technische producten en systemen, leert deze kennis naar waarde te schatten en op planmatige wijze een technisch product te ontwerpen en te maken. Uitgaande van de kerndoelen basisvorming 1998-2003, levert het project een bijdrage aan de volgende algemene onderwijsdoelen van de basisvorming: 2.3 Informatie in verschillende gegevensbestanden opzoeken, selecteren, verzamelen en ordenen; 2.6 Doelmatig en veilig omgaan met materialen, gereedschappen en apparatuur. Daarnaast dekt het project de volgende kerndoelen: Domein B: Technische producten en systemen 5. De leerlingen kunnen van technische producten of systemen de gebruikte materialen en de materiaaleigenschappen onderscheiden en een relatie leggen tussen functionaliteit, bewerking en vormgeving. Domein C: Ontwerpen en maken van producten 16. De leerlingen kunnen een product volgens een eigen ontwerp bouwen; 17. De leerlingen kunnen metingen uitvoeren en gegevens van werktekeningen overbrengen op materialen; 18. De leerlingen kunnen handelingen correct, veilig en milieubewust uitvoeren op het gebied van verspanen, vervormen, verbinden en samenstellen, waarbij van hout en/of kunststof en of textiel en/of metaal gebruik wordt gemaakt. 5
ALGEMEEN DEEL, CORRECTIEVOORSCHRIFT 1 maximumscore 1 in Irak 2 maximumscore 1 2750 + het huidige jaartal 3 maximumscore 2 4 x 4 x 4 x 4 1 dit zijn 256 mogelijkheden 1 4 maximumscore 2 voor een schets van een correcte schakelaar 5 maximumscore 1 ongeveer 100 keer (of meer) 6 maximumscore 2 voor een juist ingevulde tabel bij de elektronische dobbelsteen 1 voor een juist ingevulde tabel bij de gewone dobbelsteen 1 7 maximumscore 2 een juiste conclusie uitgaande van de tabel 1 een juiste uitleg bij deze conclusie 1 8 maximumscore 3 voorbeelden van voordelen: - een elektronische dobbelsteen kan niet ver weg rollen; - voor een elektronische dobbelsteen heb je minder ruimte nodig; - met een elektronische dobbelsteen kun je ook in het donker spelen; - de worp is niet te beïnvloeden door de manier van gooien; - een elektronische dobbelsteen maakt geen geluid. voor elk juist voordeel 1 punt toekennen 6
KEUZEMODULE 2: HET LEZEN VAN DE KLEURCODERING VAN WEERSTANDEN 1 maximumscore 2 weerstand A: 20 000 Ω (of 20 kω) 1 weerstand B: 420 Ω 1 2 maximumscore 6 de tolerantie van weerstand A is 5% 1 de waarde van weerstand A mag 0,05 x 20 000 = 1000 Ω afwijken 1 de waarde van weerstand A ligt tussen 19 000 Ω en 21 000 Ω 1 de tolerantie van weerstand B is 10% 1 de waarde van weerstand B mag 0,10 x 420 = 42 Ω afwijken 1 de waarde van weerstand B ligt tussen 378 Ω en 462 Ω 1 Opmerking Wanneer de waarde van de weerstanden bij opgave 1 verkeerd berekend zijn, met deze waarden verder rekenen bij opgave 2. 3 maximumscore 4 weerstand van 100 kω: bruin, zwart, geel, goud 2 weerstand van 560 Ω: groen, blauw, bruin, goud 2 Opmerking Voor elke foute kleurband in een weerstand 1 scorepunt aftrekken tot een maximum van 2 scorepunten. 7
KEUZEMODULE 3a: HOE DE ELEKTRONISCHE DOBBELSTEEN WERKT 1 maximumscore 1 als je op de drukschakelaar drukt, gaat het lampje branden 2 maximumscore 1 het lampje gaat sneller en langzamer knipperen 3 maximumscore 1 elke keer dat je drukt, telt de pulsenteller één tel 4 maximumscore 1 de pulsenteller begint te tellen in de frequentie van de pulsgenerator 5 maximumscore 2 de pulsenteller begint te tellen in de frequentie van de pulsgenerator 1 de pulsenteller stopt met tellen als je de drukschakelaar loslaat 1 6 maximumscore 2 1 één tel duurt 1111 seconden 1 één tel duurt 9 x 10-4 seconden (of 0,0009 seconden) 1 7 maximumscore 3 de 1-uitgang wordt verbonden met 1 lampje 1 de 2-uitgang wordt verbonden met 2 lampjes 1 de 4-uitgang wordt verbonden met 4 lampjes 1 8
KEUZEMODULE 3b: HOE DE ELEKTRONISCHE DOBBELSTEEN WERKT 1 maximumscore 2 1 het lampje brandt 1111 seconden 1 het lampje brandt 9 x 10-4 seconden (of 0,0009 seconden) 1 2 maximumscore 2 1111 keer telt de pulsenteller tot 6 6 1 dit is 185 keer 1 3 maximumscore 4 01010 komt overeen met 10 1 10001 komt overeen met 17 1 01111 komt overeen met 15 1 11111 komt overeen met 31 1 4 maximumscore 5 1 komt overeen met 001 1 2 komt overeen met 010 1 3 komt overeen met 011 1 4 komt overeen met 100 1 5 komt overeen met 101 1 5 maximumscore 2 H5 H4 H3 H7 H2 H6 H1 Opmerking Voor elk foutief ingekleurd lichtje 1 scorepunt aftrekken met een maximum van 2 scorepunten. 9
Jet-Net, het Jongeren en Technologie Netwerk Nederland, is een samenwerking tussen bedrijven, onderwijs en overheid. Doel is havo/vwo-leerlingen een reëel beeld te geven van bèta en technologie en hen te interesseren voor een bètatechnische vervolgopleiding. 10