WeDo 2.0 coreset

Stevige structuren

Met behulp van een aardbevingssimulator die met LEGO-stenen is gebouwd onderzoeken welke kenmerken van een gebouw dit bestand zouden maken tegen een aardbeving.

120+ min.
Gevorderd
Groep 5-7
robust-structures-project-image

Voorbereiding

30 min.

• Lees de algemene voorbereiding in het hoofdstuk Organisatie in de klas.
• Lees de projectbeschrijving zodat je goed weet wat je moet doen.
• Bepaal hoe je dit project wilt introduceren: Gebruik het filmpje dat beschikbaar is in de WeDo 2.0-software of gebruik het materiaal van jouw keuze.
• Bepaal het eindproduct van dit project, d.w.z. de parameters die moeten worden gepresenteerd en vastgelegd.
• Zorg ervoor dat het met de tijdsplanning mogelijk is om aan de verwachtingen te voldoen.

Onderzoeksfase

30-60 min.

robust-structures-thumbnail

De introductievideo vormt een voorbereiding op het controleren en bespreken van de volgende ideeën voor het project met je leerlingen.

Introductievideo
Dit zijn een aantal aanbevolen gespreksonderwerpen voor de video:

  1. Sinds de aarde ontstond, is deze veranderd van vorm. De tektonische platen wrijven als koekjes op een laag honing langs elkaar, botsen tegen elkaar en veroorzaken aardverschuivingen.
  2. Als dit gebeurt, veroorzaakt de wrijving trillingen op het oppervlak van de aarde waar jij leeft.
  3. Tijdens een aardbeving worden gebouwen en andere constructies beschadigd of vernield, afhankelijk van de kracht van de trillingen en van verschillende andere factoren.
  4. Tegenwoordig is het mogelijk om gebouwen te bouwen die beter bestand zijn tegen aardbevingen dan enkele decennia geleden, dankzij wetenschappelijke ontdekkingen die hebben gezorgd voor verbeteringen in het ontwerp.
robust-structures-explore-phase

Discussievragen
Tijdens de onderzoeksfase zijn deze vragen bedoeld om de leerlingen aan te moedigen hun initiële ideeën te delen en/of eerdere leerervaringen samen te vatten om de prestatieverwachting voor dit project te evalueren.

Laat de leerlingen vastleggen wat ze al weten over het onderwerp en laat hen tijdens en na de creatiefase opnieuw terugverwijzen naar deze vragen.

    1. Waardoor worden aardbevingen veroorzaakt en wat zijn de gevaren waar ze toe leiden?
      Aardbevingen zijn trillingen van de aardkorst die worden veroorzaakt door de beweging van tektonische platen.
  1. Hoe meten wetenschappers de kracht van een aardbeving?
    Wetenschappers meten de kracht van een aardbeving op een schaal die ze 'de schaal van Richter' noemen. Hoe hoger het cijfer tussen 1 en 10, hoe krachtiger de trillingen van de aarde.
  2. Welke factoren kunnen de weerstand van gebouwen bij een aardbeving beïnvloeden?
    Dit antwoord wordt de hypothese van de leerlingen. Dat wil zeggen dat de antwoorden van je leerlingen hier onjuist kunnen zijn.
  3. Wat heb je opgemerkt over het verband tussen de grootte van de voetafdruk van een gebouw, de hoogte van het gebouw en het vermogen om de effecten van een aardbeving te weerstaan?
    Hoge of smalle constructies zijn over het algemeen minder stabiel en hebben meer kans om te worden vernield wanneer er laterale krachten (= krachten van opzij) op inwerken.
  4. Hoe heb je ervoor gezorgd dat de tests altijd eerlijk waren?
    Er is slechts één parameter tegelijk gewijzigd.
  5. Welke andere factoren kunnen belangrijk zijn om te onderzoeken?
    De constructie van het ontwerp en de gebruikte materialen zijn andere belangrijke factoren om te overwegen bij het testen van de weerstand van een gebouw.
  6. Welke elementen in het ontwerp van moderne gebouwen maken deze bestand tegen aardbevingen?
    Architecten en ingenieurs gebruiken constructies, principes en simulaties om prototypes te testen op zwakke punten.
  7. Betekent “bestand zijn” hetzelfde als “sterk zijn”?
    Dit hangt af van verschillende factoren. Soms bieden flexibele constructies of materialen meer weerstand dan harde en sterke.

Laat je leerlingen hun antwoorden verzamelen in de documentatietool. Hun antwoorden kunnen bestaan uit tekst of uit foto‘s.

Creatiefase

45-60 Min.

Een aardbevingssimulator en modelgebouwen bouwen en programmeren
De leerlingen volgen de bouwinstructies om een aardbevingssimulator te maken. Met dit apparaat verzamelen ze bewijsmateriaal om te beslissen welk gebouw slaagt voor de aardbevingstest.

1. Bouw een aardbevingssimulator.
Het schudmodel in het project is voorzien van een zuiger om tegen de testplaat te duwen en eraan te trekken. Het motorvermogen van het programma bepaalt de omvang van de veroorzaakte aardbeving.

earthquake-instructions-preview

2. Programmeer de simulator.
Dit programma start met het weergeven van het cijfer 0 op het beeldscherm. Vervolgens herhaalt het vijfmaal een reeks acties. Het cijfer 1 wordt toegevoegd aan het beeldscherm, dit cijfer staat voor de magnitude, de sterkte van het schudden. Start de motor gedurende 2 seconden op deze magnitude en wacht daarna 1 seconde.

earthquake-program

Belangrijk
Als de leerlingen een test willen uitvoeren met een krachtigere of zwakkere aardbeving, dan moeten ze het aantal herhalingen in het programma wijzigen. Ze mogen hiervoor gerust hun eigen programma gebruiken.

earthquake-model

Je bouwontwerp onderzoeken
Nu je leerlingen begrijpen hoe de aardbevingssimulator werkt, laat je hen verschillende factoren onderzoeken door slechts één variabele tegelijk te wijzigen.

buildings-a-b-c

1. De hoogte wijzigen.
De leerlingen gebruiken de lage en hoge gebouwen, beide met een smalle basis (gebouwen A en B).

Met het hoge gebouw op de schuddende basis, moeten de leerlingen de laagste magnitude zoeken waarbij het gebouw omvalt. Vervolgens testen ze met hetzelfde programma of het smalle of lage gebouw beter bestand is tegen het schudden.

De leerlingen moeten in staat zijn om te ontdekken dat, met dezelfde basis, het lage gebouw beter bestand is tegen trillingen dan het hoge gebouw.

Belangrijk
Aangezien niet alle motoren precies hetzelfde reageren, is het mogelijk dat de teams verschillende magnitudes gebruiken tijdens het onderzoek.

2. De breedte van de basis wijzigen.
Laat hen met hetzelfde programma testen of het smalle, hoge gebouw met de smalle basis (gebouw B) beter bestand is tegen trillingen dan het smalle, hoge gebouw met de brede basis (gebouw C).

De leerlingen moeten in staat zijn om te ontdekken dat een hoog gebouw met een bredere basis beter bestand is tegen trillingen.

Onderzoek verder met de aardbevingssimulator
Gebruik het projectdeel Onderzoek verder als optionele uitbreiding. Houd er rekening mee dat de taken een uitbreiding zijn op de taken in het deel Onderzoek en dat ze zijn ontworpen voor oudere of meer gevorderde leerlingen.

Laat je leerlingen meer elementen onderzoeken die invloed kunnen hebben op de weerstand van een gebouw tegen trillingen.

1. De magnitude wijzigen.
Laat je leerlingen voorspellen wat er zou gebeuren met gebouw A, B en C als de magnitude van de aardbeving wordt verhoogd naar bijvoorbeeld niveau 8. Laat hen hun voorspellingen noteren en elk geval testen.

2. De gebouwen wijzigen.
Laat je leerlingen het gegeven toepassen dat een grotere basis ervoor zorgt dat een gebouw bestand is tegen een krachtigere trilling en daag je klas uit om het hoogste gebouw te bouwen dat weerstand biedt tegen een aardbeving van niveau 8.

Laat je leerlingen verschillende bouwontwerpen onderzoeken:
• Experimenteer met verschillende vormen.
• Gebruik nieuwe materialen.

Suggestie voor samenwerking
Laat de teams hun bouwontwerpen met elkaar vergelijken. Laat een team het werk van een ander team beschrijven en testen:
• Wat zijn de sterke punten van de constructie?
• Wat zijn de zwakke punten van de constructie?
• Zou het gebouw bestand zijn tegen de aardbevingstest?

Deelfase

45+ min.

Het document samenstellen
Laat je leerlingen op verschillende manieren hun project vastleggen:
• Vraag je leerlingen een filmpje te maken van elke test die ze uitvoeren om bewijs te leveren voor hun beweringen.
• Vraag je leerlingen deze conclusies te vergelijken met werkelijke situaties.

Aanbevelingen
De leerlingen kunnen de gegevens verzamelen in een diagram of in een spreadsheet.
De leerlingen mogen de resultaten van hun tests ook grafisch vastleggen.

Resultaten presenteren
Aan het einde van dit project moeten de leerlingen het resultaat van hun onderzoek presenteren.

Voor een goede presentatie door je leerlingen:
• Vraag je hen te beschrijven welke factoren de stabiliteit van een gebouw beïnvloeden.
• Vraag je hen deze ideeën te vergelijken met hun bevindingen.
• Vraag je hen hun uitleg in context te plaatsen.
• Vraag je hen na te denken over hun conclusies.
• Bespreek je of hun resultaten overeenkomen met de werkelijkheid.

Evaluatie

Evaluatierubrieken Wetenschap en Technologie voor dit project
Je kunt deze evaluatierubrieken gebruiken in combinatie met het schema met observatierubrieken, dat je terugvindt in het hoofdstuk Evalueren met WeDo 2.0.

Onderzoeksfase
Zorg er tijdens de onderzoeksfase voor dat de leerling actief betrokken is bij de gesprekken, vragen stelt en beantwoordt en in zijn/haar eigen woorden vragen over aardbevingen kan beantwoorden.

  1. De leerling is niet in staat om vragen te beantwoorden of voldoende deel te nemen aan gesprekken.
  2. De leerling is in staat om, na wat hulp, vragen te beantwoorden, voldoende deel te nemen aan gesprekken of elementen te beschrijven die invloed kunnen hebben op de weerstand tegen aardbevingen van een constructie.
  3. De leerling is in staat om vragen te beantwoorden, voldoende deel te nemen aan gesprekken en elementen te beschrijven die invloed kunnen hebben op de weerstand tegen aardbevingen van een constructie.
  4. De leerling is in staat om zijn project toe te lichten in een gesprek en in detail de elementen te beschrijven die invloed kunnen hebben op de weerstand tegen aardbevingen van een constructie.

Creatiefase
Zorg er tijdens de creatiefase voor dat de leerlingen gebruikmaken van documentatie om hun voorspellingen en bevindingen te noteren en slechts één variabele tegelijk wijzigen terwijl ze de onderzoeken uitvoeren.

  1. De leerling stelt in de loop van de onderzoeken niet alle nodige documentatie samen en is tijdens de onderzoeken zelden nauwkeurig wat betreft het wijzigen van één variabele tegelijk.
  2. De leerling stelt de documentatie samen, maar vergeet enkele belangrijke elementen en is tijdens de onderzoeken niet altijd nauwkeurig wat betreft het wijzigen van één variabele tegelijk.
  3. De leerling stelt de documentatie naar behoren samen om voorspellingen en bevindingen te noteren of is tijdens de onderzoeken over het algemeen nauwkeurig wat betreft het wijzigen van één variabele tegelijk.
  4. De leerling stelt de documentatie uitstekend samen om voorspellingen en bevindingen te noteren of is tijdens de onderzoeken altijd nauwkeurig wat betreft het wijzigen van één variabele tegelijk.

Deelfase
Zie er tijdens de deelfase op toe dat de leerlingen documenten en verbale communicatie doeltreffend kunnen benutten om uit te leggen wat er gebeurt met de aardbevingssimulator en wat er kan worden geconcludeerd op basis van de
resultaten van de tests.

  1. De leerling geeft geen uitleg, noch in zijn/haar document, noch via verbale communicatie.
  2. De leerling maakt inefficiënt gebruik van documenten en verbale communicatie om te verklaren wat er gebeurt en wat er kan worden geconcludeerd. De verklaring is mogelijk onvolledig of onnauwkeurig.
  3. De leerling maakt efficiënt gebruik van documenten en verbale communicatie om te verklaren wat er gebeurt en wat er kan worden geconcludeerd.
  4. De leerling maakt efficiënt gebruik van documenten en verbale communicatie om een doordachte en nauwkeurige verklaring te geven van wat er gebeurt en wat er kan worden geconcludeerd.

Evaluatierubrieken Taal voor dit project
Je kunt deze evaluatierubrieken gebruiken in combinatie met het schema van observatierubrieken, dat je terugvindt in het hoofdstuk Evalueren met WeDo 2.0.

Onderzoeksfase
Zorg er tijdens de onderzoeksfase voor dat de leerling zijn of haar eigen ideeën en begrip met betrekking tot de gestelde vragen efficiënt kan uitleggen.

  1. De leerling is niet in staat om zijn of haar ideeën te delen met betrekking tot de vragen die in de onderzoeksfase zijn gesteld.
  2. De leerling is in staat om, na wat hulp, zijn of haar ideeën te delen met betrekking tot de vragen die in de onderzoeksfase zijn gesteld.
  3. De leerling is in staat om zijn of haar ideeën met betrekking tot de vragen die in de onderzoeksfase zijn gesteld naar behoren te beantwoorden.
  4. De leerling verklaart in detail zijn of haar ideeën met betrekking tot de vragen die in de onderzoeksfase zijn gesteld.

Creatiefase
Zorg er tijdens de creatiefase voor dat de leerling geschikte keuzes maakt (d.w.z. schermafbeelding, foto, filmpje, tekst) en dat hij of zij de vastgelegde verwachtingen volgt voor het documenteren van de bevindingen.

  1. De leerling slaagt er niet in om in de loop van het onderzoek zijn bevindingen te documenteren.
  2. De leerling verzamelt informatie over zijn of haar bevindingen, maar de documentatie is onvolledig of is niet in lijn met de vastgelegde verwachtingen.
  3. De leerling documenteert zijn bevindingen voldoende voor elk onderdeel van het onderzoek en maakt de juiste keuzes wat betreft de selectie.
  4. De leerling maakt gebruik van verschillende geschikte documentatiemethoden en overtreft de vastgelegde verwachtingen.

Deelfase
Zie er tijdens de deelfase op toe dat de leerlingen bewijsmateriaal uit hun eigen documenttekst en filmpje gebruiken om hun ideeën toe te lichten, met inbegrip van wat er gebeurt en waarom.

  1. De leerling gebruikt geen bewijsmateriaal uit zijn/haar documenttekst en filmpje en kan zijn/haar ideeën niet toelichten, met inbegrip van wat er gebeurt en waarom.
  2. De leerling gebruikt enig bewijs uit zijn/haar documenttekst en filmpje, maar kan zijn/haar ideeën niet volledig toelichten, met inbegrip van wat er gebeurt en waarom.
  3. De leerling gebruikt bewijsmateriaal uit zijn/haar documenttekst en filmpje om zijn/haar ideeën toe te lichten, met inbegrip van wat er gebeurt en waarom.
  4. De leerling gebruikt divers bewijsmateriaal uit zijn/haar documenttekst en filmpje om zijn/haar ideeën grondig toe te lichten, met inbegrip van wat er gebeurt en waarom.

Differentiatie

Overweeg extra hulp te geven bij het bouwen en het programmeren om succes te garanderen. Je kunt bijvoorbeeld:
• Uitleggen hoe je leerlingen een onderzoek moeten uitvoeren.
• Maak gebruik van bewijsmateriaal om verklaringen op te stellen.
• Bied hen extra ervaringen aan met afzonderlijke variabelen om hypothesen te toetsen.

Leg ook specifieke verwachtingen vast voor de leerlingen wat betreft het documenteren en presenteren van hun bevindingen.

Suggestie
Geef de gevorderde leerlingen wat meer tijd voor het bouwen en programmeren, zodat ze aan de hand van hun eigen vragen hun eigen onderzoeken kunnen ontwerpen. De leerlingen kunnen de parameters wijzigen, zoals het niveau van de aardbevingssimulator, de gebruikte materialen of de ondergrond waarop ze hun gebouwen testen.

Onderzoek verder
De leerlingen ontwerpen het hoogst mogelijke gebouw dat bestand is tegen een aardbeving met een kracht van 8 op de schaal van Richter. Ze passen hiervoor kennis uit het voorgaande onderzoek toe.

Mogelijke misvattingen van leerlingen
De leerlingen denken mogelijk dat aardbevingen op willekeurige plaatsen op aarde gebeuren. Het merendeel van de seismische activiteit op aarde wordt in verband gebracht met de grenzen van tektonische platen. Hoewel ondiepe kloven kunnen worden gevormd tijdens een aardbeving ten gevolge van aardverschuivingen en grondverzakkingen, ‘opent’ de grond zich niet langs een breuklijn.

Ondersteuning voor de leraar

In dit project ga je:
• De oorsprong en de kenmerken van aardbevingen onderzoeken.
• Een apparaat ontwerpen en programmeren waarmee je gebouwontwerpen kunt testen.
• Bewijzen documenteren en je bevindingen presenteren over welke gebouwontwerpen het beste bestand zijn tegen aardbevingen.

LEGO Education WeDo 2.0 coreset
WeDo 2.0-software of -programmeerapp

Materiaal voor de leerlingen

Download, bekijk of deel het leerlingenwerkblad als HTML-pagina of als PDF om zelf te printen.

LEGO, the LEGO logo, the Minifigure, DUPLO, the SPIKE logo, MINDSTORMS and the MINDSTORMS logo are trademarks and/or copyrights of the LEGO Group. ©2020 The LEGO Group. All rights reserved. Use of this site signifies your agreement to the terms of use.