Bergopwaarts

• Deze les staat in het teken van energieoverdracht. De leerlingen ontdekken dat een fietser energie nodig heeft om op een constante snelheid (i.e. constante kinetische energie) bergopwaarts te kunnen fietsen (i.e. om potentiële energie te krijgen). Voor deze les wordt een model van een elektrische fiets gebruikt. De energie wordt gegenereerd door een toename in het energieverbruik van de motor. In de praktijk wordt deze energie opgewekt wanneer de fietser zelf een extra inspanning levert.
• Gebruik verschillende materialen om de interesse van je leerlingen voor energieoverdracht te wekken.

Start een gesprek

Begin een gesprek door vragen te stellen over het onderwerp van de les. Enkele suggesties:

• Wat gebeurt er met je snelheid als je een heuvel opgaat?
• Wat voor soort energie krijg je als je bergopwaarts gaat?
• Wat moet je doen om op de fiets hellingopwaarts een constante snelheid te laten behouden?
• Waarom denk je dat dit het geval is?

Laat de leerlingen hierover nadenken en een hypothese opstellen.

• Laat de leerlingen een slimme fiets bouwen die het energieverbruik van de motor en de hoek van de helling kan registreren. Ze kunnen hun eigen model maken of de bouwinstructies in de app voor het model van de slimme fiets volgen.
• Laat de leerlingen hun modellen op een vlakke ondergrond testen met behulp van het voorgestelde programma in de SPIKE app.
• Laat ze de grafiek bestuderen en noteren wat hun opvalt:
  • Waarom zien de twee geplotte lijnen er zo uit?

• Laat de leerlingen het experiment herhalen op een helling, die ze zelf kunnen maken met behulp van de SPIKE Prime doos of een plank.
• Laat de leerlingen uitleggen hoe de motor van de slimme fiets voor extra energie zorgt zodat de fiets een constante snelheid aanhoudt.
• Laat ze het verband tussen het energieverbruik van de motor en de hellingshoek uitleggen.
• Laat ze de gegevens als CSV-bestand exporteren, zodat ze deze eventueel ook met andere software kunnen gebruiken.

• Als de leerlingen hun SPIKE Prime set nog hebben, laat je ze de opdrachten in de SPIKE app uitvoeren voor een praktijkgerichte uitbreiding op de les, bijvoorbeeld:
  • Daag de leerlingen uit om hun eigen routes te maken. Laat ze een route met een vlakke ondergrond, een oplopende en een aflopende helling maken.
  • Laat ze schetsen hoe de grafiek van het energieverbruik van de motor er volgens hen uit zal zien. Laat ze daarna hun route volgen met de fiets om te zien of ze gelijk hadden.
• Als de leerlingen hun set niet meer hebben, laat je ze hun uitvindersnotitieboekje verder invullen of geef je ze een van de onderstaande uitbreidingsopdrachten. De meeste uitbreidingsopdrachten kunnen worden uitgevoerd met de gegevens die de leerlingen tijdens de praktijksessies hebben verzameld
• Houd een bespreekmoment waarin de leerlingen van gedachten wisselen en de resultaten van dit experiment bespreken. Je bepaalt zelf welke methode of welk hulpmiddel je hiervoor het handigst vindt (bijvoorbeeld klassikaal of online).

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

Observatiechecklist leerkracht
Maak naar eigen inzicht een schaalverdeling, bijvoorbeeld:

• Gedeeltelijk uitgevoerd
• Volledig uitgevoerd
• Boven verwachting uitgevoerd

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

• De leerlingen kunnen een apparaat zo programmeren dat het gegevens op een lijngrafiek kan plotten.
• De leerlingen weten hoe ze de waarden in de lijngrafiek moeten interpreteren.
• De leerlingen kunnen het begrip energieoverdracht uitleggen en gebruiken daarbij de juiste termen.

Zelfevaluatie
Laat alle leerlingen een steen kiezen die volgens hen het best hun prestatie weergeeft.

• Blauw: Ik kan gegevens omzetten in een grafiek met behulp van het programma in de app.
• Geel: Ik kan mijn eigen lijngrafiek maken en de resultaten toelichten.
• Violet: Ik heb zelf nieuwe experimenten bedacht.

Evaluatie van de klasgenoten

Moedig de leerlingen aan om anderen feedback te geven door:

• de leerlingen elkaar een score te laten geven aan de hand van de schaal met gekleurde stenen hierboven.
• de leerlingen te vragen om constructieve feedback aan elkaar te geven, zodat ze hun eigen prestaties tijdens de volgende les kunnen verbeteren. Dit is een goed moment om hulpmiddelen voor videoconferencing of blogs in te zetten om zo in te spelen op gecombineerd leren.

Vereenvoudig deze les door:

• samen met de leerlingen te bespreken wat directe evenredigheid is.
• de leerlingen voorbeelden van directe evenredigheid uit het dagelijks te laten geven.

Maak deze les wat moeilijker door:

• de leerlingen hun eigen slimme fiets te laten bouwen
• de leerlingen uit te dagen om hun eigen wetenschappelijke protocollen op te stellen, en te bepalen welke waarde(n) ze gaan registreren en hoe ze dat gaan doen

Bouwtips

Programmeertips

Deze les dient te worden afgespeeld terwijl er verbinding is met de Hub via USB of Bluetooth. Tijdens de verbinding worden de gegevens die door de Hub worden verzameld rechtstreeks naar je apparaat gestreamd en in realtime op de lijngrafiek weergegeven.

Hoofdprogramma

Tips voor wetenschappelijke gegevens

Hieronder vind je een voorbeeld van de gegevens waarmee leerlingen tijdens dit experiment te maken kunnen krijgen.

Rekenuitbreiding

Ontwikkeling van de rekenvaardigheid:

• Zorg ervoor dat de leerlingen inzien dat de twee waarden die tijdens deze les in een grafiek zijn weergegeven, in een bepaalde tijd zijn geregistreerd (i.e. een hoek in een bepaalde tijd en het vermogen van de motor in een bepaalde tijd)
• Laat de leerlingen met de gegevens spelen om de grafiek met het vermogen van de motor over die van de hellingshoek te leggen en laat ze dit zowel handmatig als met een online hulpmiddel doen.

Noot: dit neemt extra tijd in beslag.

Taaluitbreiding

Ontwikkeling van de taalvaardigheid:

• Laat iedere leerling een wetenschappelijk artikel schrijven waarin ze, net als een echte wetenschapper, hun hypothese en conclusies noteren.
• Laat iedere leerling een krantenartikel over een nieuwe, baanbrekende wetenschappelijke ontdekking schrijven. Laat ze, net als een journalist, ook de wetenschappelijke bronnen vermelden.
• Geef voorbeelden van wetenschappelijke krantenartikelen en tijdschriften. Laat de leerlingen de twee artikelen met elkaar vergelijken en noteren wat hun opvalt.

Noot: dit neemt extra tijd in beslag.

Carrièrelinks

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

• Gezondheidswetenschappen
• Onderwijs en opleiding
• Wetenschap, technologie, techniek en wiskunde
• Transport, distributie en logistiek