Tijd voor squat jumps

• In deze les gaan de leerlingen aan de slag met potentiële energie. De vergelijking voor potentiële energie is E_p=mgh. De waarde van ‘g’ is bekend en ‘m’ kan worden berekend of geschat. De onbekende variabele in deze les is de hoogte van de sprong. Het is aan de leerlingen om deze hoogte te meten. Dit doen ze door de afstandsensor naar beneden te laten wijzen en tijdens hun sprong te meten wat de maximale afstand tot de grond is (zorg ervoor dat ze het experiment op een vlakke ondergrond uitvoeren). Op een later moment verkennen ze andere methoden om deze afstand met de versnellingssensor van de Hub te meten.

Start een gesprek

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

• Wat is potentiële energie?
• Hoe hoog kun je springen?
• Hoeveel (potentiële) energie is dat?

Laat de leerlingen hierover nadenken en een hypothese opstellen.

• Laat de leerlingen een kettlebell bouwen waarmee ze gegevens over een sprong kunnen registeren. Ze kunnen hun eigen model maken of de bouwinstructies in de app voor het kettlebellmodel volgen.
• Laat de leerlingen hun modellen testen met behulp van het voorgestelde programma.
• Zorg ervoor dat de leerlingen een gecontroleerde sprong maken en de kettlebell daarbij in een rechte lijn naar de vlakke ondergrond laten wijzen (laat ze het experiment niet op tapijt of een kleed uitvoeren).

• Geef de leerlingen wat tijd om hun programma aan te passen en te optimaliseren.
• Moedig ze aan om tijdens de experimenten zoveel mogelijk gegevens te verzamelen.
• 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
  • Laat ze met meer massa springen (bijvoorbeeld door een rugzak te dragen) en beschrijven hoeveel potentiële energie er is wanneer ze met en zonder rugzak springen.
• 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 informatie uitwisselen. 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 in eigen woorden uitleggen wat potentiële energie inhoudt en op nauwkeurige wijze het verband tussen massa en hoogte beschrijven.

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:

• de leerlingen het experiment alleen met de Hub te laten uitvoeren (en eventueel met de afstandsensor)
• de leerlingen het voorgestelde programma in de SPIKE app zo te laten aanpassen dat het bij hun model past.
  • De gegevens kunnen worden gebruikt om de versnellingswaarden te registreren, mits de Hub loodrecht op de grond staat

Maak deze les wat moeilijker door:

• de leerlingen andere manieren te laten bedenken om de hoogte van een sprong te bepalen:
  • Met de versnellingssensor van de Hub
  • Aan de hand van een video van hun sprong(en)
  • Door alleen tijd te gebruiken

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

Programma voor de oplossing

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:

• Laat de leerlingen de afstand tussen de onderkant van de kettlebell en de grond niet direct met de afstandsensor meten, maar laat ze de versnellingswaarden gebruiken om de hoogte van de sprong te bepalen.
• Laat de leerlingen met iedere methode (van het meten van de afstand tot het berekenen van de afstand aan de hand van de versnellingswaarden) de potentiële energie proberen vast te stellen en laat ze vervolgens beschrijven welke methode ze het lastigst of het meest efficiënt vonden, en waarom.

Noot: dit neemt extra tijd in beslag.

Taaluitbreiding

Ontwikkeling van de taalvaardigheid:

• Laat de leerlingen een verslag schrijven over wat er gebeurt als iemand springt. Laat ze onderzoek doen naar spierkracht en biomechanica, en het springvermogen van een mens vervolgens vergelijken met dat van verschillende dieren.
• Laat de leerlingen onderzoek doen naar een prototype van een robot die kan springen en vervolgens een verslag schrijven over hoe de robotontwikkelaars hebben geprobeerd spierimpulsen na te bootsen.

Noot: dit neemt extra tijd in beslag.

Carrièrelinks

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

• Paramedische beroepen
• Techniek & technologie