WAT GAAN JULLIE DOEN?
Jullie ontwerpen een duikboot die eerst zinkt en vervolgens na 3 minuten weer boven komt drijven. Aan de hand van een aantal stappen doorlopen jullie de onderzoeks- en ontwerpcyclus. Onderzoeken en ontwerpen zijn verschillende werkwijzen. Onderzoeken is gericht op het vergroten van kennis door het doen van onderzoek (vraag: hoe zit dat?), terwijl bij ontwerpen het bedenken en maken van een product centraal staat (vraag: hoe maak ik iets?). Het eerste gedeelte van deze opdracht heeft betrekking op het doen van onderzoek. Jullie ervaren en leren welke eigenschappen bepalen of een voorwerp blijft drijven of zinkt en leren over welke materialen oplosbaar zijn in water. Vervolgens kunnen jullie in de ontwerpfase deze kennis en ervaring gebruiken bij het maken van jullie boot. De eerste twee stappen van het ontwerpproces worden dus ingevuld door het doorlopen van het onderzoeksproces.
WAT HEB JE NODIG?
• Verschillende voorwerpen met voldoende variatie in materiaal, vorm, gewicht en grootte. Denk aan bijvoorbeeld een tennisbal, knikker, kurk, steen, lood, paperclip, ballonnen, houtjes, pingpongbal, een bakje of beker.
• Verschillende knutselmaterialen om de boot te bouwen. Denk aan bijvoorbeeld een kurk, plastic koker, schaar, plakband, tape, lijm.
• Verschillende oplosbare substanties, zoals bijvoorbeeld suikerklontjes en snoepjes.
• Een doorzichtige bak met water met 25 cm waterhoogte (bijvoorbeeld kunststof opbergkrat, 58 x 38 x 31 cm, 45L).
• Een digitale camera, papier en ander materiaal voor het maken van het posterverslag van het onderzoeks- en ontwerpproces.
HIER GAAT HET OM
Jullie leren:
• kennis (inhoudelijk)
• welke eigenschappen bepalen of een voorwerp drijft of zinkt.
• welke materialen goed oplossen in water.
• specifieke / verdiepende kennis opdoen op het gebied van de eigen oplossing.
• algemene kennis opdoen van andere oplossingen (teams delen probleemstelling en oplossing met elkaar tijdens de finales).
• vaardigheden
• probleemoplossen: hoe maak ik een boot die zinkt en vervolgens weer bovenkomt?
• creatief denken: vanuit het probleem zoeken naar de juiste oplossing, doorgaan als een oplossing niet lukt.
• kritisch denken: zijn we tevreden met de oplossing? Kunnen we het nog beter?
• mediawijsheid: zoeken (online) naar kennis en deze op waarde beoordelen (bruikbaar, waarheid, relevantie voor eigen behoefte).
• communiceren: er wordt in een team gewerkt, samen komen tot de oplossing en delen van de oplossing met de groep en de jury (tijdens de finale).
• samenwerken: er wordt in teams gewerkt, iedereen heeft eigen kwaliteiten.
Kinderen leren die te zien en in te zetten. Leren van elkaar.
• zelfregulering: in het team de eigen rol vinden (en die een ander ook gunnen) en zelfstandig, met het team aan de slag te gaan en verantwoordelijkheid dragen voor hetgeen geleerd en gedaan is (en dit aan de jury kunnen uitleggen).
• hoe van een idee tot een ontwerp komen en een werkende opstelling bouwen op basis van een (eigen) ontwerp voor een duikboot.
VERKENNEN EN VRAGEN FORMULEREN
Hoe kan ik een voorwerp laten zinken en vervolgens weer laten drijven?
Verken de onderzoeksvraag (het probleem) en bedenken deelvragen.
Denk hierbij aan vragen als: Wat drijft en wat zinkt? Hoe komt het dat iets drijft? Hoe komt het dat iets zinkt? Wat moet er gebeuren met een voorwerp dat zinkt, om het weer op te laten stijgen naar het oppervlak?
Hebben jullie al ideeën en vermoedens? Verzamel ze allemaal. Stel onderling open vragen.
Het is niet erg als ideeën of vermoedens niet blijken te kloppen. Door te experimenteren doe je nieuwe kennis op. Ook van foute inschattingen kun je veel leren!
ONDERZOEK OPZETTEN EN UITVOEREN
Verdeel de klas in groepjes van 4. Elk groepje gaat aan de slag met het vinden van een oplossing voor de uitdaging een voorwerp te laten zinken, om vervolgens weer uit zich zelf na enige tijd naar boven te komen. Hierbij maken jullie gebruik van de achtergrondinformatie die in de introductiefase is aangeboden. Ga verder onderzoek te doen, bijvoorbeeld op internet. Bedenk zoveel mogelijk verschillende oplossingen.
CONCLUDEREN
Bespreek samen de bevindingen van de experimenten en het onderzoek. Wat gebeurde er tijdens de experimenten? Wat hebben jullie gezien? Kunnen jullie dat verklaren of uitleggen? Bespreek samen de verschillende oplossingen voor het laten zinken en na een poosje weer opstijgen van een voorwerp. Wat werkt? Wat zijn de voor- en nadelen van de verschillende oplossingen? Ieder groepje kiest daarna een eigen oplossing en
motiveert zijn keuze.
VERDIEPEN EN VERBREDEN
In deze fase kun je de kennis verdiepen en verbreden door middel van bijvoorbeeld filmfragmenten
En proefjes.
SLEUTELWOORDEN
Dichtheid
De dichtheid van een voorwerp is de massa (hoe veel het weegt) per volume (hoe groot het is).
Oplosbaarheid
Een eigenschap van een stof, namelijk de mate waarin een stof kan oplossen in een andere stof. Deze andere stof wordt het oplosmiddel genoemd.
Balasttanks
Een tank aan boord van de duikboot die is gevuld met lucht als de boot aan het wateroppervlak vaart en die volloopt met water als de boot onder water wil varen.
De wet van Archimedes
Als je een voorwerp onderdompelt in water stijgt het waterpeil. Hoe groter het voorwerp, hoe meer water het verplaatst. Het voorwerp in het water wordt door het water omhooggeduwd (opwaartse kracht). Deze kracht is even groot als het gewicht van de hoeveel water die het voorwerp heeft verplaatst.
Gewicht
De kracht die een voorwerp uitoefent op een ander voorwerp. Wanneer je aan een touw hangt dan oefen je gewicht uit op het touw. Maar jouw gewicht is niet altijd hetzelfde. Het hangt af van waar je bent.
Zwaartekracht
Alle voorwerpen worden aangetrokken door de aarde. Het ene voorwerp sterker dan het andere. Hoe zwaarder het voorwerp (hoe meer massa in kilogram of in gram), hoe sterker het wordt aangetrokken.
ONTWERP SCHETSEN tip!
Neem de eisen van de wedstrijd goed door voordat jullie beginnen met het bedenken van het ontwerp. Elk groepje gaat aan de slag met het bedenken van een oplossing binnen de eisen van de wedstrijd.
Jullie nemen hierbij de bevindingen uit de ontdek- en onderzoeksfase mee. Vervolgens maken jullie een ontwerp (schets) van de duikboot.
ONTWERP REALISEREN
Maak in groepjes een plan van aanpak voor het ontwerp van de duikboot. Welke materialen denken jullie nodig te hebben? Wat moet er allemaal gebeuren en hoe zouden ze taken kunnen verdelen?
Laat ieder groepje hun eigen onderzeeboot maken die na (ongeveer) 3 minuten weer boven water komt.
TESTEN EN BIJSTELLEN
Het is tijd om de onderzeeboten te testen! Noteer op het bord hoe lang iedere onderzeeboot onder water blijft alvorens deze weer boven komt drijven. Welke boot komt het dichtst bij de 3 minuten?
Hoe kunnen jullie de winnende onderzeeboot nog verder verbeteren?
Test of deze verbeteringen echt werken. Je kunt het testen en verbeteren herhalen tot je tevreden bent over het resultaat of totdat de tijd op is die er beschikbaar is natuurlijk.
WAT MAG WEL EN WAT MAG NIET ?
• De boot mag niet langer zijn dan 20 cm, niet breder dan 15 cm, en niet hoger dan 10 cm.
• Er is maar één poging mogelijk.
• De boot wordt op het wateroppervlak geplaatst en dan losgelaten. De boot mag niet ondergeduwd worden of boven het wateroppervlak losgelaten worden.
• De boot moet in zijn geheel onder water gaan, er mag niets meer boven het water uitsteken.
• Er mag voordat de boot in het water wordt gelaten niets aan het water worden toegevoegd.
• De boot mag nadat deze te water is gelaten niet meer worden aangeraakt met om het even wat, totdat de boot weer terug is aan het oppervlak en de jury de tijd heeft stopgezet.
• Anderen mogen leerlingen helpen met het klaar zetten van materialen, maar zij moeten zich daarna terugtrekken.
Dit project is een aangepaste vorm van
het Techniek Toernooi "De Dansende Duikboot"
van "Stichting Techniekpromotie"
HEEL VEEL SUCCES !!!