In dit praktijkvoorbeeld leren de kinderen een code maken om temperaturen te registreren.
De kennis wordt daarna toegepast in een levensechte context met focus op wiskunde.
Met dit praktijk proberen we aan te halen hoe alle bouwstenen van STEM elkaar ontmoeten in een functioneel project, passend bij de leerinhouden die sowieso in de lagere school aan bod komt, namelijk het weerbericht en de temperatuurverschillen.
Science (S): een eerlijk onderzoek voeren, temperatuur waarnemen.
Technology (T): digitale technologie als meerwaarde om een beter onderzoek te voeren.
+ de werking van een digitale thermometer.
Engineering (E):nadenken over plaatsing en ontwerp van thermometers.
Mathematics (M): omgaan met de data: gemiddelde berekenen, grafiek opstellen, …
Computationeel denken (CT): het gebruik van plugged (met computer) technologie.
Context en probleemstelling
Dit project kan naar aanleiding van het thema weer of het weerbericht.
Misschien komt er een nieuw weerstation op school of is het weerstation stuk?
Er kan een vergelijking gemaakt worden met de weersvoorspellingen van het KMI (https://www.meteo.be/nl/belgie) en de eigen woonplaats.
Een andere mogelijkheid is om in de koudere maanden de klastemperatuur te meten.
Link met wiskunde:
We maken ons de bedenking: welke berekende temperatuur geeft het weerbericht?
- De maximale dagtemperatuur?
- De minimale dagtemperatuur?
- De gemiddelde dagtemperatuur?
- Er kan een gemiddelde temperatuur berekend worden.
- Het temperatuurverschil kan berekend worden.
- In de winter kunnen negatieve getallen voorkomen.
Eindtermen lager
Informatica en Computertechnologie
1 De leerlingen hebben een positieve houding tegenover ICT en zijn bereid ICT te gebruiken om hen te ondersteunen bij het leren.
2 De leerlingen gebruiken ICT op een veilige, verantwoorde en doelmatige manier.
5 De leerlingen kunnen ICT gebruiken om eigen ideeën creatief vorm te geven.
Kerncomponenten van techniek
2.5 De leerlingen kunnen illustreren dat technische systemen evolueren en verbeteren.
2.7 De leerlingen kunnen in concrete ervaringen stappen van het technisch proces herkennen (het probleem stellen, oplossingen ontwikkelen, maken, in gebruik nemen, evalueren).
Techniek als menselijke activiteit
2.10 De leerlingen kunnen bepalen aan welke vereisten het technisch systeem dat ze willen gebruiken of realiseren, moet voldoen.
2.11 De leerlingen kunnen ideeën genereren voor een ontwerp van een technisch systeem.
2.12 De leerlingen kunnen keuzen maken bij het gebruiken of realiseren van een technisch systeem, rekening houdend met de behoefte, met de vereisten en met de beschikbare hulpmiddelen.
Methode
Voorkennis mobiliseren
Begeleidingsvragen:
- Wat weten jullie over programmeren?
- Wie programmeerde al eens, wat deed je toen en hoe deed je het?
- Wat weten jullie over thermometers of temperatuur?
- Hoe werkt een digitale thermometer, denk je?
- Waar vinden we allemaal digitale thermometers?
Ga even in gesprek en bouw eventueel een bordplan op met hun voorkennis.
Dit kan aangevuld worden op het einde van het thema.
De kinderen kunnen dan benoemen wat ze bijgeleerd hebben.
Info voor de leraar:
Een digitale thermometer werkt met een thermistor (op het plaatje aangeduid linksboven met nummer 2).
Dat is een kleine elektronische component met daarin een weerstand.
Temperatuurschommelingen zorgen ervoor dat er meer of minder stroom vloeit.
Zo kan het computertje de waarde van de temperatuur meten.
Dit is een voorbeeld van een analoge waarde, dit is een hoeveelheid.
Je hebt ook digitale signalen: dit is enkel een waarde van 0 of 1. (uit of aan stroom)
Digitale thermometer of thermistors vind je overal:
Verwarming auto’s, thermostaat, koelvin computer, … worden hierdoor geactiveerd.
Onderzoeksvraag bepalen
Beslis wat je wil gaan meten:
- De koudste temperatuur ’s nachts?
- De warmste temperatuur overdag?
- Welke temperatuur toont het weerbericht? Klopt dit wel?
- Hoeveel is het temperatuurverschil op verschillende schoollocaties?
- Wat is de gemiddelde temperatuur tussen 8 uur ’s morgens en 16 uur ’s avonds?
- …
Probeer een onderzoeksvraag te komen.
Deze begint met een vraagwoord: wat, waar, hoe, …
Tip: zorg dat de vraag ook toelaat om verschillende zaken te variëren.
Tip: formuleer de vraag niet positief of negatief.
Centrale probleemstelling:
“Waar moet ik de thermometer plaatsen om de warmste temperatuur te meten?”
“Wat is de gemiddelde weektemperatuur?”
“Op welke dag was er het grootste temperatuurverschil?”
Afhankelijk van de vraag zal een ander programma (zie: volgende stappen) gekozen worden om te coderen.
Ook zal de data bijgehouden moeten worden:
Manueel: opstellen van een tabel, hoofdrekenen of met rekenmachine, …
Digitaal: gebruik van programma als excel (of gratis versie microsoft 365)
+ de formulier kunnen ingeven om met waardes te gaan rekenen.
Info over excel:
https://www.excelleren.nl/de-hoogste-en-laagste-waarde-vinden-in-excel-met-de-min-en-max-formule/
https://www.excelleren.nl/gemiddelde/
Coderen: de digitale thermometer
We schrijven (maken) een stukje code.
De eerste stap is de huidige temperatuur leren weergeven.
Er komt ook een waardeoordeel bij.
De kleuren tonen je waar je de bouwblokken vindt.
Dit doe je met deze code:
Je kan de code downloaden (zie: downloads voor instructies) op je Micro:Bit.
Als je een Battery Pack aansluit kan je testen waar het meer of minder dan 20°C is.
Bespreek de blokjes met de kinderen: invoer, oozaak, gevolg, als ... dan...
Coderen: variabelen onthouden
Eerst laten we onze thermometer de minimumwaarde en maximumwaarde onthouden.
Dit doe je met een variabele en een voorwaarde.
Je zal zelf een nieuwe variabele moeten maken.
Zelf programmeren
- Zorg dat de maximale temperatuur ook getoond kan worden met de B – knop.
- Zorg dat er een geluid (melodie) speelt als het minimumrecord gebroken wordt.
- Er staat steeds een waardeoordeel op het scherm.
vb. meer of minder dan 15°C = kruisje of vinkje.
Tip: laat eens opzoeken wat onderzoekers of de wet vertellen.
Wat zijn ideale temperaturen voor in de klas of op school?
https://www.klasse.be/55493/te-koud-in-de-klas/
Je kan het programma simuleren met het venstertje links.
Controleer of je code werkt.
Hier is een mogelijke oplossing:
Coderen, data verzamelen
De Micro:Bit kan de volgende dag opnieuw gestart worden door op het kleine zwarte knopje op de achterkant te duwen. Daarmee activeer je het blokje ‘bij opstarten’.
Spreek af met de kinderen waar de thermometers geplaatst zullen worden.
- In verschillende ruimtes
- Op verschillende plaatsen op de speelplaats (zonnig, schaduwrijk)
- Op verschillende hoogtes (zorg dat dit op dezelfde plaats gebeurt)
We houden er ook rekening mee dat de plaatsing (locatie) van de thermometer een invloed kan uitoefenen.
- Plaatsen we de thermometer deels of voortdurend in de schaduw of in het zonlicht?
- Plaatsen we de thermometer tegen een muur van het gebouw of losstaand?
- Is de temperatuur op de grond gelijk aan de temperatuur op 1m of 2m hoogte?
- Hoe krijgen we de thermometer waterdicht?
- Hoeveel bedraagt de temperatuur ’s nachts?
Tip: een digitale thermometer kan de temperatuur onthouden!
Let op: bespreek hoe we de Micro:Bit kunnen beschermen tegen regen.
Je zal mogelijks een waterdichte constructie moeten maken.
Dit kan alweer een mooi, nieuw STEM – project zijn met andere criteria!
Zijn alle thermometers geplaatst?
Dan kan je telkens met een bepaald interval gaan kijken vb. bij elke leswissel of speeltijd.
De volgende ochtend kan je controleren wat de minimum en maximum waardes waren.
Je zal ook merken welke invloed de locatie uitoefent. Spannend zeg!
Kan je een theorie of besluit vormen?
Als de temperatuur gelijk is kan je vb. bij de hoogtes nog hoger of lager gaan.
Stuur gerust het onderzoek bij om tot nieuwe vaststellingen te komen.
Meer info en extra onderzoeksmogelijkheden?
Neem een kijkje op: https://microbit.org/get-started/features/sensors/#temperature-sensor
Rapporteren
De belangrijkste fase is het vastzetten van de leerstof.
Neem nog eens de brainstorm van in het begin.
- Wat hebben jullie bijgeleerd over het plaatsen van een thermometer?
- Welke (nieuwe) woorden hebben jullie geleerd door het Make Code programma te gebruiken?
- Weten jullie hoe een digitale thermometer werkt?
- Hoe wordt het gemiddelde berekend?
- Hoe kan een thermometer een ander systeem in actie brengen?
- Wat is het antwoord op de onderzoeksvraag?
- Wat zijn de voordelen / nadelen van een digitale thermometer?
Vervolgens kan er een schriftelijke of mondelinge presentatie voorbereid worden.
Het zou bijvoorbeeld leuk zijn een ‘onderzoeksrapport’ aan de directeur te bezorgen.
Of misschien kan een klein filmpje gemaakt worden om aan de andere klassen te tonen?
Materialenlijst
Voor deze activiteit heb je Micro:Bit en USB – Micro – USB kabeltje nodig.
Je hebt ook een computer met internetverbinding nodig.
Meer info hierover vind je op: https://microbit.org/nl/
De software voor de Micro:bit vind je op: https://makecode.microbit.org/
