Eerste tandwiel

1. Voorbereiding

• Lees het materiaal voor de leerlingen in de EV3 Classroom-app goed door.
• Verzamel informatie over tandwielen zodat leerlingen concepten als overbrengingsverhoudingen, ingangs- en uitgangstandwielen en meelooptandwielen beter zullen begrijpen.

2. Activeren (5 min.)

• Maak gebruik van de ideeën in het deel Start een gesprek hieronder om je leerlingen te betrekken bij een gesprek over deze les.
• Verdeel je leerlingen in tweetallen.

3. Onderzoeken (20 min.)

• Laat ieder tweetal het tandwielmodel bouwen.
• Geef ze de tijd om het model te testen, zodat ze zeker weten dat het correct is gebouwd en werkt zoals verwacht.

4. Uitleggen (10 min.)

• Laat ieder team het experiment uitvoeren aan de hand van de verschillende overbrengingscombinaties en laat ze hun resultaten noteren.
• Zorg ervoor dat ze hun eigen tabellen kunnen maken.

5. Uitbreiden (10 min.)

• Laat leerlingen onderzoeken wat het verband is tussen de verschillende overbrengingscombinaties en het aantal rotaties en de draairichting.
• Laat ieder team de resultaten van hun experimenten kort samenvatten. * Zorg dat er ook nog tijd overblijft voor het opruimen.

6. Evalueren

• Geef elke leerling feedback over zijn of haar prestaties.
• Je kunt gebruikmaken van de evaluatierubrieken om dit proces te vereenvoudigen.

Tandwielen vind je overal! Eigenlijk is een tandwiel niets anders dan een wiel met tanden. Twee of meer tandwielen die in elkaar grijpen, kunnen gebruikt worden om krachten over te dragen, snelheid te verhogen of te verlagen, en de draairichting te veranderen.

Begin een gesprek over tandwielen door relevante vragen te stellen, zoals:

• Wat is een tandwiel?
• Welke machines hebben tandwielen?
• Wat gebeurt er met de draairichting wanneer twee tandwielen in elkaar grijpen?
• Wat is het verband tussen de overbrengingsverhouding en het aantal tanden van het wiel?

Bouwinstructies

• Tandwielmodel

Het model gebruiken
Plaats het model op een stabiele en vlakke ondergrond. Zorg ervoor dat zowel de versnellingswijzer als de referentiemotorwijzer omhoog wijzen. Voer het programma uit en tel het aantal rotaties dat de versnellingswijzer maakt. Allebei de motoren moeten precies één rotatie maken. De leerlingen passen vervolgens de tandwieloverbrenging van de rechtermotor aan en gebruiken de linkermotor als referentie.

Het experiment uitvoeren
Herinner je leerlingen tijdens het uitvoeren van de experimenten aan het volgende:

• Noteer in een tabel het experimentnummer, de overbrengingsverhouding, het aantal waargenomen rotaties, de draairichting, of je hebt opgeschakeld of teruggeschakeld en wat je verwacht dat zal gebeuren. Zorg ervoor dat er voldoende ruimte overblijft om nog andere waarnemingen te noteren.
• Voer het experiment uit en gebruik iedere keer een andere overbrengingsverhouding.

Programma

Vereenvoudig deze les door:

• Je leerlingen te helpen onderzoeken wat het verband is tussen de overbrengingsverhoudingen en het aantal rotaties en de draairichting van de versnellingswijzer
• Het aantal overbrengingsverhoudingen dat je leerlingen moeten onderzoeken te verminderen

Maak deze les wat moeilijker door:

• Je leerlingen aan te moedigen een functie te bedenken waarmee ze het aantal rotaties kunnen voorspellen op basis van de overbrengingsverhouding
• Je leerlingen uit te dagen het programma van de verschillende tandwieloverbrengingen aan te passen zodat de versnellingswijzer precies één rotatie maakt

Observatiechecklist docent
Maak naar eigen inzicht een schaalverdeling, bijvoorbeeld:

1. Gedeeltelijk uitgevoerd
2. Volledig uitgevoerd
3. Boven verwachting uitgevoerd

Gebruik de volgende criteria om de voortgang van je leerlingen te beoordelen:

• Leerlingen begrijpen op welke manier tandwielen de draairichting van het aangedreven wiel beïnvloeden.
• Leerlingen kunnen uitleggen wat het verband is tussen de overbrengingsverhouding en het aantal rotaties van het aangedreven wiel.
• Leerlingen kunnen de overbrengingsverhouding berekenen op basis op het aantal tanden van de tandwielen.

Zelfevaluatie
Laat alle leerlingen het niveau kiezen dat volgens hen het best hun prestatie weergeeft.

• Brons: Ik heb de experimenten uitgevoerd, maar ik heb de resultaten niet voorspeld aan de hand van de overbrengingsverhoudingen.
• Zilver: Met een beetje hulp heb ik de draairichting in de experimenten voorspeld aan de hand van de gebruikte overbrengingsverhoudingen.
• Goud: Ik heb aan de hand van mijn kennis van overbrengingsverhoudingen de draairichting en het aantal rotaties in de experimenten correct weten te voorspellen.
• Platina: Ik heb aan de hand van mijn kennis van overbrengingsverhoudingen de draairichting en het aantal rotaties in de experimenten correct weten te voorspellen. Bovendien heb ik de invloed op de snelheid en het draaimoment van het aangedreven wiel weten te voorspellen.

Laat de leerlingen voor de ontwikkeling van hun taalvaardigheid:

• Een kort verslag schrijven over de resultaten van hun experimenten en voorbeelden bedenken van machines die tandwielen hebben
• Een presentatie maken over de resultaten van hun experimenten en wat ze hebben geleerd

Opmerking: Hiermee wordt de les langer.

Leerlingen die deze les leuk vonden, zijn misschien geïnteresseerd in een van de studierichtingen:

• Productie en techniek (pre-engineering)
• Wetenschap, technologie, techniek en wiskunde (wetenschap en wiskunde)