Versnelling wijzigen

1. Voorbereiding

• Lees het materiaal voor de leerlingen in de EV3 Classroom-app goed door.
• Verzamel informatie over overbrengingen zodat leerlingen concepten als opschakelen en terugschakelen 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 voertuig met tandwielaandrijving 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 minstens drie keer uitvoeren voor de verschillende tandwielmechanismen en laat ze hun resultaten noteren.
• Zorg ervoor dat ze hun eigen tabellen kunnen maken.

5. Uitbreiden (10 min.)

• Laat je leerlingen onderzoeken wat het verband is tussen een overbrengingsverhouding en de afgelegde afstand en snelheid van een voertuig.
• 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.

Het is moeilijk om met een fiets bergop of tegen de wind in te rijden. Een goed tandwielsysteem is handig om het vermogen dat nodig is om in beweging te blijven aan te passen. Wanneer je op een vlakke ondergrond rijdt, begin je in een lagere versnelling en schakel je bij hogere snelheden over naar hogere versnellingen.

Begin een gesprek over schakelen tussen versnellingen door relevante vragen te stellen, zoals:

• Wat wordt er precies bedoeld met transmissie en tandwielvertraging?
• Waarom zit er om tandwielsystemen meestal een behuizing?
• Wat is het verband tussen de overbrengingsverhouding en de afgelegde afstand?
• In welke situaties is overschakelen naar een lagere versnelling wenselijk? In welke situaties is het dat niet?

Bouwinstructies

• Voertuig met tandwielaandrijving

Het model gebruiken
Plaats het voertuig minstens 10 cm van een muur en zorg ervoor dat de ultrasone sensor loodrecht op de muur gericht staat. Voer het programma uit en wacht totdat het EV3-pictogram op het beeldscherm wordt weergegeven. Druk op de middelste knop op de EV3-steen om de test uit te voeren. De beginafstand tot de muur wordt gemeten met de ultrasone sensor en de timer wordt gereset. De grote motor van het voertuig zal één rotatie maken waardoor het voertuig van de muur af zal bewegen. De afstand tot de muur en de verstreken tijd worden gemeten om de afgelegde afstand, de snelheid en de draaisnelheid te berekenen. De berekende waardes worden op het beeldscherm weergegeven en verdwijnen weer wanneer je op de middelste knop drukt voor een nieuwe test.

De ultrasone sensor gebruiken
De ultrasone sensor genereert geluidssignalen die een geluidskegel vormen waarin objecten kunnen worden gedetecteerd. Wanneer je met het experiment aan de slag gaat, moet je niet naast het voertuig gaan staan en mag je je niet binnen het meetbereik van de ultrasone sensor bevinden. Je kunt het best achter de ultrasone sensor gaan staan.

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

• De afgelegde afstand (in cm), de snelheid (in meters per seconde) en de draaisnelheid (in omwentelingen per seconde) worden op het beeldscherm weergegeven.
• Noteer in een tabel het experimentnummer, de overbrengingsverhouding, de afgelegde afstand, de snelheid en wat je verwacht dat zal gebeuren. Zorg ervoor dat er voldoende ruimte overblijft om nog andere waarnemingen te noteren.
• Voer het experiment minstens drie keer uit voor de verschillende tandwielmechanismen en gebruik de gemiddelde waardes om tot het meest betrouwbare resultaat te komen.
• Verwijs naar de afbeeldingen in het gedeelte 'Tip' voor meer informatie over het wijzigen van de tandwielmechanismen.

Programma

Vereenvoudig deze les door:

• Je leerlingen te helpen onderzoeken wat het verband is tussen de overbrengingsverhouding en de afgelegde afstand en snelheid van het voertuig
• Het aantal tandwielmechanismen dat je leerlingen moeten onderzoeken te verminderen

Maak deze les wat moeilijker door:

• Uit te leggen wat het belang is van gemiddelde waardes (zoals het verschil tussen het rekenkundig gemiddelde en de mediaan, gevoeligheid voor uitschieters) die kunnen worden gebruikt om meetfouten in een aantal experimenten gelijk te trekken
• Je leerlingen aan te moedigen een functie te bedenken die de afgelegde afstand kan voorspellen aan de hand van de overbrengingsverhouding
• Je leerlingen uit te dagen om manieren te bedenken waarop ze de nauwkeurigheid van hun experimenten kunnen verbeteren

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 kunnen beschrijven welke rol de overbrengingsverhouding speelt bij het voorspellen van het resultaat van hun experimenten.
• Leerlingen passen wiskundige concepten en/of processen toe om het verband tussen overbrengingsverhoudingen en de afgelegde afstand te bepalen.
• Leerlingen kunnen de procedures van de experimenten evalueren en onafhankelijke, afhankelijke en controlevariabelen identificeren.

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

• Brons: Ik heb de experimenten uitgevoerd, maar ik heb niet beschreven welke rol de overbrengingsverhouding speelt bij het voorspellen van het resultaat van het experiment.
• Zilver: Met een beetje hulp kan ik beschrijven welke rol de overbrengingsverhouding speelt bij het voorspellen van het resultaat van het experiment.
• Goud: Ik heb mijn kennis over de rol van de overbrengingsverhouding in experimenten gebruikt om te voorspellen welke overbrengingsverhouding ik moest gebruiken voor een voertuig dat zware ladingen moet vervoeren.
• Platina: Ik heb mijn kennis over de rol van de overbrengingsverhouding in experimenten gebruikt om te voorspellen welke overbrengingsverhouding ik moest gebruiken voor een voertuig dat zware ladingen moet vervoeren. Bovendien heb ik voorspeld welke overbrengingsverhouding je moet gebruiken om een snel voertuig te maken.

Laat de leerlingen voor de ontwikkeling van hun taalvaardigheid:

• Een kort verslag schrijven over de resultaten van hun experimenten en voorbeelden bedenken van situaties waarin op- of terugschakelen nuttig is
• 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)
• Transport (autotechniek)