44. De trapkogelbaan (AL) Activiteit In deze activiteit onderzoekt het kind de werking van de trapkogelbaan. Dit is een type knikkerbaan waar de knikkers, door te draaien aan een hendeltje, naar boven getild worden op een soort trap alvorens ze naar beneden rollen langs een glijbaantje. De treden lopen op in lengte en worden op en neer bewogen door een (kruk)as met daarop excentrisch geplaatste schijven. Door een lichte helling van de treden naar beneden komt de knikker steeds op de volgende trede terecht. De weg die de knikkers afleggen is een gesloten circuit. De activiteit bestaat uit twee delen. Eerst wordt het kind aan de hand van een aantal vragen gestimuleerd om te verklaren hoe de trapkogelbaan werkt. Het kind moet daarvoor goed kijken hoe de verschillende onderdelen met elkaar in verbinding staan. Vervolgens haalt de onderzoeker de treden eruit en vraagt aan het kind om de trapkogelbaan weer in elkaar te zetten. Materiaal De trapkogelbaan is verkrijgbaar via: website. Voor het onderzoek is de trapkogelbaan zodanig aangepast dat de treden er uit kunnen worden gehaald. Systemen Techniek systemen: - Inzicht in aandrijving en overbrenging - Ontwerpen en construeren Natuurkundige systemen: - Zwaartekracht - Kracht en beweging Mathematische systemen: - Ruimtelijk redeneren Verwante activiteiten - de knikkerbaan - de knikkerbaan quadrilla - de knikkerbaan cuboro - de knikkerbaan haba - de knikkerbaan marktplaats - de knikkerbaan xyloba - de jodelbaan - de hamers
Interventies van onderzoeker De trapkogelbaan staat op tafel. Heb je zoiets weleens gezien? Bekijk het maar eens goed. De onderzoeker laat de knikker zien en legt hem in het gootje. Dit hoort er ook bij. Wat denk je dat er met de knikker gebeurt als je aan het hendeltje draait? Wanneer het kind aan het hendeltje draait, vraagt de onderzoeker: Hoe komt het dat de knikker omhoog gaat? Wat zou er gebeuren als je de andere kant op draait? Wat zou er gebeuren als je vijf knikkers in het gootje legt? Gaan ze alle vijf meteen de volgende trede op? Reacties van kinderen De meeste kinderen hebben nog nooit een trapkogelbaan gezien. Veel kinderen zien het slingertje waar je aan kunt draaien en sommigen krijgen enig inzicht in de werking. Enkele kinderen kunnen de hele werking, zonder dat er aan de slinger gedraaid is, voorspellen. Veel kinderen denken dat de knikker omhoog gaat en willen dat ook meteen uitproberen. De onderzoeker stimuleert hen om eerst te vertellen wat er zal gaan gebeuren en om dat ook te verklaren. Sommige kinderen wijzen op de draaiende schijven en leggen uit dat de draaiende schijven de treden op en neer bewegen. Ze zien dat het draaien aan het hendeltje ervoor zorgt dat het asje ronddraait. De schijven die excentrisch vastzitten aan het asje draaien daardoor ook rond en tillen de staafjes om en om omhoog. Andere kinderen zeggen dat het komt doordat ze draaien aan het hendeltje, maar kunnen geen precieze verklaring geven. Sommige kinderen vermoeden dat de knikker dan via de trap naar beneden zal gaan. Andere kinderen vermoeden of zijn er zeker van dat de knikker dan ook omhoog gaat. Dat is lastig te voorspellen. Als je heel duidelijk op het op en neer gaan van de treden let, dan zie je dat de staafjes om en om omhoog en omlaag gaan. Daardoor kan de tweede knikker pas door het eerste staafje worden opgetild als de eerste knikker overgaat van het tweede naar het derde staafje. Hierdoor ontstaat de situatie dat er na elk staafje dat een knikker bevat een leeg staafje komt. Veel jonge kinderen hebben hier geen aandacht voor.
De onderzoeker keert het apparaat om waardoor alle staafjes eruit vallen. Kun jij het apparaat weer in elkaar zetten? Waar let je op als je de staafjes er weer indoet? Denk je dat hij het weer doet? Waar let je op? Hoe zou je het apparaat noemen? Hierbij is het belangrijk dat het kind goed gekeken heeft. De staafjes zijn opklimmend in lengte en ook de richting van het gootje in de staafjes is van belang. Sommige kinderen letten alleen op de lengte en helemaal niet op de richting van de gootjes waardoor het apparaat niet of maar voor een deel werkt. De onderzoeker moet misschien een beetje helpen bij het in elkaar zetten door de staafjes tegen te houden om te voorkomen dat ze steeds omvallen. Als het kind wil, mag het doorgaan met proberen om de trapkogelbaan weer helemaal goed te maken, maar het moet geen frustratie worden. Wanneer kinderen nog niet op de richting van de gootjes hadden gelet, zien ze soms bij het uitproberen dat dit een rol speelt. Dit leidt bij sommige kinderen tot een nieuw inzicht dat hen helpt om de trapkogelbaan te herstellen. Kinderen hebben veel originele namen bedacht, zoals knikkerorgel, knikkertrap, ballenroller, enzovoort.
Daan (3;1) en de trapkogelbaan Filmpje op website van TalentenKracht. Daan weet niet wat de trapkogelbaan voor een ding is en zegt tegen de onderzoeker: Jij doen, omdat hij nog niet goed weet wat hij ermee aan moet. Als de onderzoeker een knikker laat zien, lijkt hij de bedoeling te begrijpen. Hij helpt met zijn handen de knikker een paar treden omhoog en zegt dan, als hij de schijven ziet, op vragende toon: Draaien? De onderzoeker wijst hem op het slingertje en daar gaat de knikker naar boven. Als Daan gevraagd wordt wat er zal gebeuren als je de slinger de andere kant op draait, zegt hij wel naar boven, maar het is de vraag of hij dat helemaal begrepen heeft. Als alle vijf de knikkers in de baan komen, helpt hij de knikkers aanvankelijk met zijn handen. Hij legt alle treden vol. Maar als je gaat draaien, gaat de helft van de treden omhoog en de helft van de treden omlaag. De knikkers gaan dan om de beurt naar boven. De onderzoeker vraagt herhaaldelijk hoe dat allemaal komt. Daan blijft bij: Eerst naar boven en dan weer naar beneden. Als de onderzoeker vraagt hoe hij het doet, zegt hij: Draaien. Vervolgens legt hij uit hoe de wielen de treden op en neer bewegen. Als Daan de trapkogelbaan weer in elkaar moet zetten, denkt hij aan een trap. Hij is teleurgesteld over de positie van een van de middelste treden. Hij ziet dat er iets niet klopt, maar ziet geen kans om het allemaal weer in orde te brengen. Hier is ie pappot!, is zijn laatste commentaar.
Kim (7;0) en de trapkogelbaan Filmpje op website van TalentenKracht. Wat is dit voor iets?, vraagt de onderzoeker. Kim heeft geen idee. Wel ziet ze het draaiding zitten. Maar de onderzoeker houdt zijn hand ervoor en vraagt Kim wat er zou gebeuren als je eraan draait. De balletjes worden opgetild en dan gaan ze zo van wieee... hup... Maar hoe kun je nou balletjes optillen?, vraagt de onderzoeker. Dat komt door de houten blokjes die om de beurt op en neer bewogen worden door de ballen (schijven), legt Kim uit. Ook kan ze verklaren waarom de blokjes niet tegelijk naar boven en beneden gaan, namelijk omdat de schijven verschillende hoogtepunten hebben. Kim wijst precies aan welke blokjes bij elkaar horen. Om en om gaan de blokjes omhoog en omlaag. Dan mag Kim eindelijk draaien en er gebeurt precies wat ze voorspeld heeft. Ze heeft ook wel een naam voor het ding: Draaiorgel, nee knikkerorgel. Wat zou er gebeuren als je de andere kant op draait?, vraagt de onderzoeker. Nog steeds hetzelfde, want het gaat om de beurt, licht Kim toe. Als de onderzoeker vraagt of ze het knikkerorgel weer in elkaar kan zetten, denkt ze van wel. Ze let aanvankelijk wel op de lengte van de blokjes maar nog niet op ligging van de gootjes bovenin de blokjes.
Variaties Een variant op deze activiteit is: 45. De grote trapkogelbaan De grote trapkogelbaan (te bestellen via dezelfde website) werkt op een soortgelijke manier als de kleine, behalve dat de knikker bij deze trapkogelbaan eerst via treden naar beneden gaat alvorens hij een goot inrolt. Doordat het laatste blokje steeds een andere kant opklapt, gaat de knikker afwisselend de linker- of rechtergoot in. Dit biedt extra aanleiding voor gesprekken met kinderen. De grote trapkogelbaan kan in principe niet uit elkaar worden gehaald en leent zich dus alleen voor het eerste deel van de hierboven beschreven activiteit. Sarah (4;11) en de grote trapkogelbaan Sarah zegt dat ze zoiets nog nooit gezien heeft. Maar ik weet wel dat je dan zo doet, zegt ze terwijl ze de houten staven pakt en die omhoog beweegt. Dan vindt ze ook uit dat door te draaien aan de wieltjes, de staven omhoog gaan. De onderzoeker wijst Sarah erop dat er ook een draaiding aan de trapkogelbaan zit. Wat zou er nou gebeuren als je daar aan draait? Dan gaan de wieltjes draaien, legt Sarah uit. Ze voorspelt dat de knikker die op de staaf ligt dan van de baan af zal vallen. Wanneer ze gaat draaien en ontdekt dat de knikker omhoog gaat, is ze aangenaam verrast: Heej! Maar nadat ze een paar keer heeft gedraaid, heeft ze het door: Deze dingen (staven) gaan omhoog omdat ik draai, dan komen ze uiteindelijk hier en glijden ze er zo af.