Elektrisch speelgoed

Probleem introduceren

We starten met een probleemstelling in het thema Sinterklaas.
Kies voor optimaliseren of ontwerpen.

Centrale probleemstelling optimaliseren:
- Piet wil een extraatje toevoegen aan een bestaand stuk speelgoed.
   Dit heet optimaliseren. (motor, lichtje, toetertje, …)

Centrale probleemstelling ontwerpen:
- Piet heeft het te donker op het dak en wil extra licht.

Extra mogelijkheden:
- Sint denkt aan het milieu en wil oud speelgoed repareren.
   Hij wil info van de kinderen hoe dit speelgoed werkt.
- Sint denkt aan het milieu.
   Hij wil een betere oplossing voor speelgoed met batterijen.
- Piet wil weten of hij logo’s op de verpakking moet zetten i.v.m. veiligheid.
- Sint vraagt zich af hoe al dit elektrisch speelgoed werkt.
  Hij wil informatie en vraagt een school om hulp.
- Sint vond enkele batterijen en weet niet welke hij nodig heeft.

De moeilijkheidsgraad van de probleemstelling is aanpasbaar aan het niveau van de groep.
Wat we nu al weten is dat de Sint achteraf een verslag zal moeten krijgen.

Klik op het filmpje en Piet vertelt over haar probleem.

Voorkennis mobiliseren

Aan de hand van enkele foto’s (zie: downloads) mogen de kinderen klassikaal vertellen. 
Als leraar kom je de voorkennis te weten en oefen je het vragen stellen.

Begeleidingsvragen:
- Wat zien jullie?
- Waar denken jullie aan? 
- Wat herkennen jullie?
- Waar zag je dit al?
- Weet je hoe het werkt?

De bedoeling is vooral om te weten te komen wat de voorkennis is van de kinderen en welke vragen ze hebben of welke zaken hen opvallen.

Het grote onderzoek

Maak voor elke groep een doos met materialen klaar of voorzie een klassikale onderzoekdoos en verdeel de materialen over enkele tafels. (zie: materialen)

Er zitten in de wetenschapsdoos:
- 'echte' elektrische materialen (geef geen zaken die niet stuk mogen)
   Voorbeelden: LED kaarsje, stopcontact, stuk snoer, ...
- onderzoeksmaterialen (kleine schroevendraaiers, vergrootglas, meters, ...)
- schakeldraden, lampje, motor, zoemer
- eventueel: foto’s om denkvragen te stimuleren.
- lampjes (LED met schakelaar, fietslampje, ...)

De kinderen onderzoeken de objecten in de doos aan de hand van onderstaande opdrachten.
Door in duo’s of kleine groepjes te werken wordt het taalgebruik en samen denken gestimuleerd. Vraag welke afspraken we kunnen maken: 
voorzichtig zijn, niet laten vallen (proberen) niet opzettelijk stukmaken, …

Opdracht 1: teken een voorwerp na of teken een ontdekking.

Opdracht 2: probeer iets te ‘ontdekken’ met het vergrootglas.

Opdracht 3: vertel elkaar wat je herkent en wat je weet.

Geef de kinderen enkele krokodillenklemmen om verbindingen te maken. 
Ze experimenteren hiermee, wie kan de LED of lamp laten branden? 
Wie kan de zoemer (toeter) geluid laten maken of de motor laten draaien?
Als het niet lukt kan een foto of schema aangeboden worden. 
Lukt het hiermee wel?

Let op: het enige wat hier echt kan fout gaan is als de plus en min pool van de batterij aan elkaar aangesloten worden. Hierop volgt een kortsluiting en dan wordt de batterij warm, daar kunnen ze even van schrikken. Controleer je zeker of de batterijen afgekoppeld zijn na de activiteit.

Besluiten vormen

Begeleidingsvragen:
- Wat hebben de kinderen voorlopig ontdekt? 
- Wat ontbreekt er?
- Wat werd er getekend?
- Wat heb jij gezien en wil je graag nog eens laten uitleggen?
- Welke kleuren werden opgemerkt?

Laat in de vertelkring tonen hoe een stroomkring gevormd werd.
Bespreek met de juiste woordenschat.

Enkele vaststellingen:
- Er zijn zwarte of rode draden, of er zijn altijd 2 draden.
- De batterijen moeten afwisselend in de houder.
- De klemmetjes moeten op de metalen kern van een draad aangesloten worden. (Als je ze op de isolatie zet kan er geen stroom vloeien)

Concept dramatiseren

Het dramatiseren van een concept zorgt ervoor dat het minder abstract wordt. 
We doen dit spelenderwijs op de speelplaats of in de turnzaal. 

Materialen:
- Touwen, enkele lampjes, hoepels, grime.
- Eventueel: kaartjes, hoedjes of armbandjes met plus en min op. 

Spel 1 – batterij opladen:
Leg een hoepel klaar. Deze is een “lege” batterij. 
De kinderen krijgen een “minnetje” op hun hand geschilderd. 
Één kind krijgt een “plus” op de hand geschilderd.
De plustikker moet de minnetjes tikken, die gaan dan in een hoepel staan.

Bespreek: Gaat het gemakkelijk? Nee, er zijn teveel minnetjes.
Hoe kunnen we de batterij sneller vol krijgen? Er moet extra plustikker bij!
Leg een tweede hoepel. Het spel wordt herhaald met twee tikkers.

Spel 2 – aantrekken: 
Leg een aantal hoepels klaar.
De helft van de groep krijgt een plus, de andere helft een min.
De kinderen gaan door elkaar lopen.
Als de leraar een signaal geeft, 
maken ze zo snel mogelijk duo’s en lopen ze naar een hoepel.
Bij een tweede fluitsignaal lopen de kinderen terug weg uit de hoepel.

Doelstelling: opmerken dat een plus en een min bij elkaar “horen” of elkaar “aantrekken”.

Spel 3 – stroomkring:
Leg enkele hoepels achter elkaar, dit is de batterij.
Plaats een kind in de zaal met een lampje.
De kinderen moeten touwen leggen van de hoepel naar de lamp
Daarna verbinden ze de lamp terug met de hoepel.
Alle kinderen gaan in de hoepels staan.
Ze stappen of lopen langs het touw naar de lamp en terug naar de batterij.
Dit doet denken aan een kleine (trage) of grote (snelle) stroom.
De lamp mag pas branden als er kinderen voorbij komen.

Reactie: Als de leraar een stuk touw wegneemt moeten de kinderen terugkeren.
               Het lampje moet dan ook doven.
Variatie: Er wordt een tweede of derde kind met lampje in de zaal geplaatst.
Variatie: Hoe kunnen we de touwen nog leggen, behalve in een cirkelvorm?

Doelstelling: een open en gesloten stroomkring ervaren.

Spel 4 – stroomkring bouwen:
Print de kaartjes (zie: downloads) uit en plastificeer ze. Geef de kinderen een tekening met daarop een stroomkring. Ze moeten deze bouwen en dramatiseren.
Conflict: Wat doen de kinderen als ze 2 batterijen hebben of een splitsing zien? Bespreek.

Doelstelling: ruimtelijk inzicht en symbolen.

Het ontwerp bedenken en testen

In de volgende stap maken de kinderen, afhankelijk van de originele probleemstelling, een technische realisatie die voldoet aan de behoefte van Sint en Piet. 

Kies eerst de criteria (samen met de kinderen). De kinderen maken gebruik van hun tijdens het onderzoek opgedane kennis. Bespreek materialen die gebruikt mogen worden. Vestig tijdens de activiteit aandacht op het verbinden. De wasknijper en de krokodillenklem maken gebruik van een veer om te klemmen.

Spreek af welke bevestigingsmaterialen je kan gebruiken:
Materialen: Bekers, flesjes, karton (mesjes), potjes, kurkjes, stokjes, ijslollystokjes, papier, stof …
Verbindingen: rekkers, plakband, wasknijpers, metaaldraad (+ tang) touw, chenille, …

Voorbeeld 1: een zaklamp voor piet
De kinderen maken met vindmaterialen een lamp waarmee Piet het dak kan verlichten.
Het criterium is dat de lamp ergens vast aan moet vastzitten. Zo heeft Piet zijn handen vrij.
Bij dagdagelijkse pietenbewegingen (stappen, springen, draaien, …) mag de lamp niet loskomen.
We denken aan een hoed, armband, beenband, …

Nadat het ontwerp gemaakt is kan dit eventueel in een verduisterde klas getest worden.
De kinderen leggen een pietenparcours af (hoepels, touwen, …) met een zak en stellen vast of hun uitvinding goed werkt of nog extra aandacht nodig heeft.

Voorbeeld 2: een auto met lichtjes
De kinderen voorzien de speelgoedwagen van een licht. 
Ze zullen goed moeten nadenken over de bevestigingen want alles moet goed vastzitten.
Je kan ook altijd een schakelaar introduceren als kinderen dit echt goed snappen.
Criteria hier zijn de auto moet licht geven, vlot kunnen rijden en alles moet vastzitten.

Nadat het ontwerp gemaakt is kan dit getest worden. 
Misschien bouwen de kinderen ook een schans waar de auto op gezet kan worden. 
Er kan ook stil gestaan worden bij de richting van het licht, deze stralen gaan recht voor zich uit.

Ontwerp testen

Nadat het ontwerp gemaakt werd kan het getest worden.
Voldoet het aan de criteria?

Reflecteren en evalueren

Begeleidingsvragen:
- Hoe gingen de kinderen te werk?
- Wat hebben ze over elektriciteit / stroom / batterijen geleerd?
- Hoe hebben ze iets vastgemaakt?
- Wat moet er aan de Sint verteld worden?

Dit kan op verschillende manieren: podcast, filmpje, … of misschien wel live met Sint? Een digitale ‘evaluatie’ van het onderzoek kan ook door kinderen opnieuw bekeken of beluisterd worden om daarna eventueel nog te optimaliseren.