LEGO® MINDSTORMS EV3 coreset

Van de helling af

Bouw een kantelplatform en gebruik deze in een experiment om de wrijvingscoëfficiënt van verschillende objecten vast te stellen.

45-90 min.
Gevorderd
Groep 8 tot het tweede jaar
Ondersteuning voor de leraar

Leerlingen:

  • Leren dat wrijving zich voordoet tussen verschillende objecten
  • Leren objecten te ordenen aan de hand van hun structurele eigenschappen

LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 basisset
EV3 Classroom-app
Verschillende testobjecten met verschillende soorten statische wrijving

Deze les maakt gebruik van de volgende besturingssystemen:
device_logo

21e Eeuwse vaardigheden: computational thinking

  • De leerlingen leren algoritmes en procedures gebruiken: het gebruiken van een serie geordende stappen om een probleem op te lossen of een bepaald doel te bereiken;
  • De leerlingen leren relevante informatie verzamelen via verschillende bronnen;
  • De leerlingen leren gegevens ordenen, analyseren, begrijpen en patronen vinden;
  • De leerlingen leren gegevens visualiseren op een passende manier die bijdraagt aan het oplossen van het probleem.

Kerndoelen PO en VO

  • De leerlingen leren onderzoek doen aan materialen en natuurkundige verschijnselen, zoals licht, geluid, elek¬triciteit, kracht, magnetisme en temperatuur (PO KD 42)
  • De leerlingen leren oplossingen voor technische problemen ontwerpen, deze uitvoeren en evalueren. (PO KD 45, VO KD 32, 33).
  • De leerlingern leren informele notaties, schematische voorstellingen, tabellen, grafieken en formules te gebruiken om greep te krijgen op verbanden tussen grootheden en variabelen (VO KD 25).

Lesson Plan

Lesplan

1. Voorbereiding

  • Lees het materiaal voor de leerlingen in de EV3 Classroom-app goed door.
  • Verzamel informatie over verschillende soorten wrijving en besteed extra aandacht aan statische frictie.
  • Zorg dat er voor ieder team verschillende testobjecten zijn met verschillende soorten statische frictie, zoals een LEGO® Technic balk, een gum en een stukje papier.

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 kantelplatform 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 objecten en laat ze hun resultaten noteren.
  • Zorg ervoor dat ze hun eigen tabellen kunnen maken.

5. Uitbreiden (10 min.)

  • Laat je leerlingen de objecten die ze hebben getest, ordenen aan de hand van hun structurele eigenschappen.
  • 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.

Start een gesprek

Wrijving is een veelvoorkomend verschijnsel. Als je je handen hard over elkaar wrijft, voel je de opgewekte warmte. Wrijfkrachten kunnen ook bewust worden aangewend. Zo zorgt het profiel van een schoenzool ervoor dat je niet uitglijdt op een gladde ondergrond. Bij schaatsen moet de wrijving juist zo laag mogelijk zijn, want dan glijden ze het best over het ijs. De kant van luciferdoosjes waar de lucifer langs wordt gehaald, is zo ontworpen dat de lucifer door de wrijving vlam vat.

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

  • Wat wordt er precies bedoeld met wrijving?
  • Welke technische apparaten maken gebruik van wrijving?
  • In welke situaties is wrijving wenselijk? En in welke situaties niet?
  • Hoe kun je wrijving verminderen?

Bouwtips

Bouwinstructies

De gyrosensor gebruiken
De gyrosensor mag niet bewegen wanneer je deze op de EV3-steen aansluit en tijdens het opstarten van de EV3-steen. Als de hoekmetingen van de gyrosensor veranderen terwijl de helling niet beweegt, moet je de sensor loskoppelen en vervolgens opnieuw aansluiten.

Het model gebruiken
Plaats het model op een stabiele en vlakke ondergrond. Als de ondergrond niet vlak is, zullen de hoeken en bijbehorende wrijvingscoëfficiënt incorrect zijn. Voer het programma uit en wacht totdat de tastsensor op het beeldscherm wordt weergegeven. Hierdoor wordt de helling gereset naar de beginpositie en kan het programma de juiste hoeken en wrijvingscoëfficiënten bepalen. Plaats het te onderzoeken object in het midden aan het einde van de helling. Druk op de tastsensor op Poort 1 om de test uit te voeren. De helling zal langzaam omhoog komen. Druk opnieuw op de tastsensor zodra het object begint te schuiven. Hierdoor wordt de test beëindigd. De hoek en de bijbehorende wrijvingscoëfficiënt worden op het beeldscherm weergegeven.

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

  • De hoek van de helling en de wrijvingscoëfficiënt worden op het beeldscherm weergegeven.
  • Noteer in een tabel het experimentnummer, de hoek en de wrijvingscoëfficiënt. Zorg ervoor dat er voldoende ruimte overblijft om nog andere waarnemingen te noteren.
  • Voer het experiment minstens drie keer uit voor ieder testobject en gebruik de gemiddelde waardes om tot het meest betrouwbare resultaat te komen.

Programmeertips

Programma

Differentiatie

Vereenvoudig deze les door:

  • Je leerlingen te helpen de testobjecten te ordenen aan de hand van hun structurele eigenschappen

Maak deze les wat moeilijker door:

  • Leerlingen kennis te laten maken met krachtcomponentdiagrammen, normale krachten en de manier waarop trigonometrische functies worden gebruikt voor het analyseren van verschijnselen op hellende vlakken
  • Leerlingen uit te dagen manieren te bedenken waarop ze de nauwkeurigheid van hun experimenten kunnen verbeteren

Evaluatiemogelijkheden

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 hebben hun waarnemingen geordend aan de hand van de structurele eigenschappen van de testobjecten.
  • Leerlingen hebben vastgesteld in welke mate de structurele eigenschappen (zoals vorm, samenstelling en oppervlaktekenmerken) invloed hadden op de wrijving van hun testmodel.
  • Leerlingen hebben de apparatuur en procedures die ze in hun experimenten hebben gebruikt, geëvalueerd en hebben sterke en zwakke kanten weten te identificeren.

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

  • Brons: Ik heb de experimenten uitgevoerd, maar heb mijn waarnemingen niet geordend aan de hand van de structurele eigenschappen van de testobjecten.
  • Zilver: Met een beetje hulp heb ik mijn waarnemingen weten te ordenen aan de hand van de structurele eigenschappen van de testobjecten.
  • Goud: Ik heb mijn waarnemingen geordend aan de hand van drie of meer structurele eigenschappen van de testobjecten.
  • Platina: Ik heb mijn waarnemingen geordend aan de hand van drie of meer structurele eigenschappen van de testobjecten. Bovendien heb ik een hypothese over de onderzochte objecten opgesteld die mijn waarnemingen kan verklaren.

Taaluitbreiding

Laat de leerlingen voor de ontwikkeling van hun taalvaardigheid:

  • Een kort verslag schrijven over de resultaten van hun experimenten en hoe deze in het echt kunnen worden toegepast
  • Een presentatie maken over de resultaten van hun experimenten en wat ze hebben geleerd

Opmerking: Hiermee wordt de les langer.

Carrièrelinks

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

  • Productie en techniek (machinetechnologie)
  • Wetenschap, technologie, techniek en wiskunde (wetenschap en wiskunde)
Ondersteuning voor de leraar

Leerlingen:

  • Leren dat wrijving zich voordoet tussen verschillende objecten
  • Leren objecten te ordenen aan de hand van hun structurele eigenschappen

LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 basisset
EV3 Classroom-app
Verschillende testobjecten met verschillende soorten statische wrijving

Deze les maakt gebruik van de volgende besturingssystemen:
device_logo

21e Eeuwse vaardigheden: computational thinking

  • De leerlingen leren algoritmes en procedures gebruiken: het gebruiken van een serie geordende stappen om een probleem op te lossen of een bepaald doel te bereiken;
  • De leerlingen leren relevante informatie verzamelen via verschillende bronnen;
  • De leerlingen leren gegevens ordenen, analyseren, begrijpen en patronen vinden;
  • De leerlingen leren gegevens visualiseren op een passende manier die bijdraagt aan het oplossen van het probleem.

Kerndoelen PO en VO

  • De leerlingen leren onderzoek doen aan materialen en natuurkundige verschijnselen, zoals licht, geluid, elek¬triciteit, kracht, magnetisme en temperatuur (PO KD 42)
  • De leerlingen leren oplossingen voor technische problemen ontwerpen, deze uitvoeren en evalueren. (PO KD 45, VO KD 32, 33).
  • De leerlingern leren informele notaties, schematische voorstellingen, tabellen, grafieken en formules te gebruiken om greep te krijgen op verbanden tussen grootheden en variabelen (VO KD 25).