Groep 3 & 4 Team van maximaal 4 leerlingen Lesbrief voor leerkracht Uitdaging Transporteer zo veel mogelijk water in bekertjes met een zelfgebouwde kabelbaan met vier gondels over een afstand van ten minste 4 meter, zonder te morsen. Inleiding Het thema van het Techniek Toernooi 2014 is Transport en Logistiek. In deze uitdaging staat het transport van water centraal. De leerlingen krijgen de opdracht om een kabelbaan te bouwen waarmee ze water in bekertjes over een afstand transporteren. 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 kabelbaan moet voldoen. Doelstellingen De leerlingen Ontdekken en onderzoeken hoe water getransporteerd kan worden via een kabelbaan. Experimenteren met het overbrengen van kracht. Experimenteren met het maken van een stabiele constructie. Presenteren hun ontwerp en demonstreren de werking ervan. Handige materialen Plastic bekertjes. Water. Twee tafels. Voor de kabelbaan: Pijlers, touw, wielen, katrol(len), materiaal voor de gondels. Het materiaal voor het maken van de kabelbaan en de gondels is vrij, maar er mogen geen kant-en-klare producten worden gebruikt. Het gebruik van elektriciteit of brandstof is niet toegestaan voor de aandrijving van de kabelbaan. 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). Zoek afbeeldingen en filmpjes over kabelbanen en hijskranen. Op www.techniektoernooi.nl vind je links naar geschikte filmpes voor groep 3 4. Verzamel de bovengenoemde materialen. 2
Sleutelwoorden Het contragewicht: Een contragewicht is een zwaar gewicht, dat bijvoorbeeld wordt gebruikt in een hijskraan. Het contragewicht zorgt ervoor dat de hijskraan niet voorover valt als er een zware last omhoog wordt gehesen. Het houdt de hijskraan in evenwicht. De gondel: Een gondel is een cabine/hokje van een kabelbaan of het schuitje van een luchtballon. De kabelbaan: Een kabelbaan is een transportmiddel waarbij bakken, gondels of stoeltjes die aan een kabel zijn bevestigd, worden verplaatst. De katrol: Een katrol is een draaiende schijf waar een touw overheen glijdt. Je kunt aan het touw trekken en zo dingen ophijsen. De pijler: Een pijler is een dikke pilaar die iets ondersteunt of steviger maakt. Bruggen steunen bijvoorbeeld op pijlers. De stabiliteit: Stabiliteit betekent dat iets stevig of sterk is, in evenwicht is of onwankelbaar, duurzaam. 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 De klotsende kabelbaan. Vraag aan de leerlingen of ze weten wat een kabelbaan is en waarvoor deze gebruikt wordt. Kunnen ze voorbeelden geven van kabelbanen? (in de speeltuin of het pretpark, op de skipiste, ) Maak samen een woordweb. Toon een filmpje over een kabelbaan (www.techniektoernooi.nl). Bespreek de sleutelwoorden met de leerlingen. Gebruik daarbij ook afbeeldingen. Zet twee tafeltjes op 4 meter afstand van elkaar en leg uit wat de bedoeling is: er moet water getransporteerd worden van het ene tafeltje naar het andere, via een kabelbaan. Analyseer het probleem en vul het woordweb aan. Herhaal hierbij de sleutelwoorden. Sluit de introductie af met de onderzoeksvraag: Hoe kan water getransporteerd worden over een afstand van vier meter (door de lucht)? Ontdek en onderzoek Plaats twee tafeltjes op een afstand van vier meter. Verdeel de klas in groepjes van maximaal vier leerlingen. Elk groepje gaat aan de slag met het vinden van een oplossing voor het probleem. Zij bedenken, ontdekken en onderzoeken hoe je water in bekertjes kunt transporteren van de ene tafel naar de andere. 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. 3
Denk hierbij aan vragen als: Hoe krijg je de opstelling stevig? Waar zet je de bekertjes water in? Op welke manier krijg je de gondel aan de overkant? Hoe zorg je ervoor dat er niet wordt gemorst? Welk materiaal hebben we 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 Het beste idee wordt uitgewerkt. Eerst maken de leerlingen een ontwerp (schets) van de installatie waarmee ze de bekertjes met water kunnen vervoeren. In hun ontwerp nemen ze de resultaten mee uit de ontdek- en onderzoekfase. Vervolgens werken ze de schets uit in een werkend prototype. De leerlingen testen de installatie, meten de resultaten, noteren hun waarnemingen en trekken conclusies. Ze verbeteren de installatie 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. 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? 4
Ga de uitdaging aan op het Techniek Toernooi! De wedstrijd Transporteer zo veel mogelijk water in bekertjes met een zelfgebouwde kabelbaan met vier gondels over een afstand van ten minste 4 meter, zonder te morsen. De opstelling Er is een vlak gebied waar de kabelbaan kan worden opgesteld. Er staan twee tafeltjes van ongeveer 60 x 60 cm en 75 cm hoog, één aan elk eind van de baan, om aan te werken en om de bekertjes water op te zetten. Er zijn voldoende plastic bekertjes en er is genoeg water. 4m 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 kabelbaan. 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 kabelbaan. 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, start de wedstrijd. De jury gaat naar de opstellingen. Op het moment dat het eerste bekertje met water gevuld wordt, gaat de tijd lopen. Het team transporteert zonder een reeds opgehangen gondel aan te raken, de bekertjes water naar de andere kant. Als een gondel aan de andere kant aankomt, wordt deze door het team van de kabelbaan getild, het bekertje water wordt uit de gondel gehaald en leeggegooid in een emmer. De teams krijgen 3 minuten om zoveel mogelijk water naar de andere kant te transporteren. Daarna bepaalt de jury hoeveel water er in de emmer zit. Het team dat het meeste water naar de overkant heeft getransporteerd, wint. Let op: alleen het water in de emmer wordt gemeten. 5
Wat heb je op school nodig? Zie bij Handige materialen in de lesbrief. Wat neemt de school mee naar de wedstrijd? De kabelbaan (in onderdelen). De presentatie. De organisatie zorgt voor Twee tafels van 60 x 60 cm op een vlakke ondergrond. Plastic bekertjes, water, een emmer. Wat mag wel en wat mag niet? Het materiaal voor de kabelbaan is vrij. Er mogen meerdere pijlers worden gebruikt. Tijdens de wedstrijd staan de leerlingen aan beide uiteinden van de kabelbaan. Er mogen geen kant-en-klare producten worden gebruikt. Er mag bijvoorbeeld geen emmer gebruikt worden om als gondel te dienen. Onderdelen van niet-professionele apparatuur is wel toegestaan. De kabel zelf mag niet van metaal zijn. De maximale diameter van de kabel bedraagt 1 cm. De afstand tussen de eerste en laatste pijler moet ten minste 4 meter zijn (maar in verband met de ruimte niet meer dan 6 meter). De gondels waarin de bekertjes staan, mogen niet langer zijn dan 20 cm. De gondels mogen tijdens het transport niet worden aangeraakt. Alle vier de gondels moeten de hele afstand tussen de eerste en laatste pijler afleggen. Een gondel moet bij aankomst bij de laatste pijler worden verwijderd om het mogelijk te maken de volgende gondel tot aan de laatste pijler te transporteren. 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 meet de tijd die het kost om de vier bekertjes in aparte gondels met de kabelbaan naar de andere kant te transporteren. De jury meet hoeveel water er over is in de bekertjes na transport. Voor het gemorste water worden strafseconden uitgedeeld, en wel 1 seconde voor iedere 10 milliliter. 1 milliliter = 0,001liter= 0,001dm³ = 1 cm³ (ook wel 1 cc, cubic centimetre, genoemd). In een plastic bekertje zit ruwweg 150 milliliter, oftewel 15 potentiële strafseconden. 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. 6
Wie wint? Het team dat gecorrigeerd met de strafseconden het snelst de vier bekertjes naar de andere kant transporteert, wint, mits naar het oordeel van de jury aan alle voorwaarden is voldaan. Er is een eerste, tweede en derde prijs. Het team dat de meest originele oplossing heeft bedacht, wordt beloond met de creativiteitsprijs. Per team kan maar één prijs worden gewonnen. Belangrijk De kabelbaan staat 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 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 7