Onderzoeksles hoogste toren

De hoogste toren van het land

De hoogste toren van het land

Thema Bouw Tijdsduur Kerndoel

Constructie, torens Middenbouw (4-5-6) 60 minuten 44 De leerlingen leren bij producten uit hun eigen omgeving relaties te leggen tussen de werking, de vorm en het materiaalgebruik en 45 De leerlingen leren oplossingen voor technische problemen te ontwerpen, deze uit te voeren en te evalueren.

Inhoud Rotterdam krijgt de hoogste woontoren van het land: de Zalmhaventoren. Er komen wel 475 appartementen in deze toren! Maar hoe zorg je nou dat zo’n toren stevig wordt en niet instort?

Deze les sluit aan bij de onderzoek-/ ontwerpheld “Denk-en-doe-het-zelver� van WTwijzer.org.

1

De hoogste toren van het land

Kennisdoelen • Aan het eind van deze les weten de leerlingen wat een driehoekig profiel, een vierhoekig profiel, een H-profiel en een U-profiel is • Ook kunnen de leerlingen uitleggen waarom het ene profiel steviger is dan het andere profiel Ontwerp-/onderzoeksdoelen Deel ideeën: • De leerlingen vullen elkaars ideeën aan • De leerlingen laten ideeën los • De leerlingen betrekken de buitenwereld Inspecteer alles • De leerlingen stellen vragen • De leerlingen denken kritisch • De leerlingen bekijken meerdere kanten (Erasmus University Rotterdam, sd).

Voor meer informatie, klik hier.

Attitudedoelen De leerling wil zaken begrijpen: • De leerling gaat op zoek naar de oorzaak of reden van iets De leerling is initiatiefrijk: • De leerling bedenkt veel verschillende dingen • De leerling begint en probeert opnieuw als het niet lukt • De leerling is ondernemend (SLO wetenschap en techniek, 2015).

Voor meer informatie, klik hier.

Niveau Begeleid: het probleem/de onderzoeksvraag geef je aan de leerlingen. De leerlingen bedenken zelf hoe ze het gaan aanpakken (SLO, 2016).

Voor meer informatie, klik hier.

Voorbereiding Zorg ervoor dat er tweetallen zijn gemaakt (of laat de leerlingen zelf kiezen). Verzamel alle materialen van de materialenlijst en verdeel dit over de groepjes. Lees de achtergrondinformatie zodat je meer kan vertellen over de verschillende profielen.

Materialen • Stroken karton • Satéprikkers • Spekjes/marshmallows • Elastiekjes 2

De hoogste toren van het land

• • •

A3-vellen Teken-/kleurmateriaal Optioneel: luciferdoosjes, ongekookte spaghetti, cocktailprikkers etc.

Woordenschat De profielen, de toren, de brug, het driehoekige profiel, het vierhoekige profiel, het Uprofiel, het H-profiel en de constructie.

Tip: koppel een taalles aan deze les.

Lesverloop Fase 1: confronteren De leerlingen krijgen een dia te zien met een artikel over de Zalmhaventoren. Deze toren moet de hoogste toren van Rotterdam worden. Stel een aantal vragen om de leerlingen grip te laten krijgen op het getal 218 meter: kun je bedenken hoe hoog dat is? Hoeveel mensen hoog zou de toren worden denk je? Ken je andere hoge gebouwen? De onderzoeksvraag wordt geïntroduceerd: hoe bouw je een stevige toren?

Bijbehorende dia: 2 Fase 2: verkennen Vertel kort over een aantal soorten profielen: U-profielen, H-profielen, driehoekige profielen en vierhoekige profielen (zie achtergrondinformatie).

Bijbehorende dia: 3 Fase 3: onderzoek opzetten De leerlingen krijgen het materiaal aangereikt. De leerkracht vertelt dat ze dit materiaal mogen gebruiken om te ontdekken welk profiel het sterkst is. De leerlingen mogen zelf bedenken hoe ze dit gaan aanpakken.

Bijbehorende dia: 4 Fase 4: onderzoek uitvoeren De leerlingen bedenken hoe ze hun onderzoek gaan uitvoeren. Bij dit onderzoek maken ze een poster met een stappenplan, die ze later kunnen gebruiken bij hun presentatie. Vertel de leerlingen dat ze straks moeten vertellen welk profiel het sterkste is.

Bijbehorende dia: 4 Fase 5: concluderen De leerkracht vraagt aan elk tweetal wat hun conclusie is. Is het driehoekig profiel, het vierhoekig profiel, het U-profiel of het H-profiel het sterkst? De leerkracht turft het aantal antwoorden op de dia. Wat is de conclusie van de klas? Waarom zijn sommigen het er niet mee eens? Waarom anderen wel? Als leerkracht kun je hier ruimte geven voor een kleine discussie. Vertel de leerlingen uiteindelijk wel dat een driehoekig profiel het sterkst is.

Bijbehorende dia: 5

3

De hoogste toren van het land

Fase 6: presenteren Elk tweetal presenteert hun onderzoek. Stel hierbij de volgende richtinggevende (evaluatie)vragen gericht op de profielen: welk profiel was sterker? Hoe kwamen jullie op het idee? Waarom wilden jullie die materialen graag gebruiken voor jullie onderzoek?

Waarom denken jullie dat jullie conclusie de juiste is? Zou je de volgende keer iets veranderen aan je onderzoek?

Etc. Bijbehorende dia: geen Fase 7: verdiepen en verbreden Laat een gedeelte van het filmpje zien. Dit filmpje staat in de bijbehorende dia.

Wat zou hier aan de hand kunnen zijn? Wat voor gevolgen zou fout gebruik van profielen nog meer kunnen hebben? Waar denk je dat profielen nog meer voor gebruikt worden?

Didactische ondersteuning • Les aanpassen aan onderbouw: bied minder profielen aan; alleen het driehoekige profiel en het vierhoekige profiel. Eventueel kan je het onderzoek meer gestructureerd maken door de leerlingen te vertellen hoe ze het onderzoek moeten uitvoeren.

• Les aanpassen aan bovenbouw: bied meer profielen aan. Laat leerlingen zelf bedenken welke materialen ze nodig hebben voor hun onderzoek. Voer het onderzoek vervolgens in een tweede les uit.

• Bedenk of de leerlingen zelf tweetallen kunnen vormen of dat je dat beter zelf kan doen.

Bijlagen • PowerPoint • Achtergrondinformatie

4

De hoogste toren van het land

Bronnenlijst Erasmus University Rotterdam. (sd). Didactiek onderzoekend leren. Opgehaald van Erasmus University Rotterdam: https://www.eur.nl/onderwijs/services-voorscholen/wetenschapsknooppunt/onderzoekend-leren Geertsma, P. (2013, December 23). Wat zijn constructieprincipes in de werktuigbouwkunde en waarom zijn constructieprincipes belangrijk? Opgehaald van Technisch werken: http://www.technischwerken.nl/kennisbank/techniek-kennis/wat-zijnconstructieprincipes-in-de-werktuigbouwkunde-en-waarom-zijnconstructieprincipes-belangrijk/ SLO. (2016, Maart). Wetenschap en technologie in het basis- en speciaal onderwijs.

Opgehaald van SLO Natuur & Techniek: http://natuurentechniek.slo.nl/Paginas/Publicatie.aspx?pubid=1622 SLO. (sd). Kerndoel 44. Opgehaald van TULE Inhouden & Activiteiten: http://tule.slo.nl/OrientatieOpJezelfEnWereld/F-L44.html SLO. (sd). Kerndoel 45. Opgehaald van TULE Inhouden & Activiteiten: http://tule.slo.nl/OrientatieOpJezelfEnWereld/F-L45.html SLO wetenschap en techniek. (2015, Oktober 1). Uitwerking bij W&T - Aspecten van houdingen. Opgehaald van SLO Wetenschap en techniek: http://wetenschapentechnologie.slo.nl/componenten-van-w-ent/houding/uitwerking Theorie constructies. (sd). Opgehaald van Helmussaris: http://www.helmussaris.nl/bruggen/Bruggen/Theorie_constructies.html Wikikids. (2017, September 6). Constructie. Opgehaald van Wikikids: https://wikikids.nl/Constructie

5

De hoogste toren van het land

Achtergrondinformatie Driehoekig profiel Een driehoek kan tegen trek- en duwkrachten en is daarom het sterkste profiel. Er is geen beweging mogelijk, het driehoekig profiel is hierdoor dus vormvast. De driehoek kan op geen enkele manier uit zijn vorm worden gedrukt of getrokken (Theorie constructies).

Vierhoekig profiel Een vierkant is in tegenstelling tot een driehoek niet vormvast. Deze constructie is dus veel zwakker. Een vierkant kan wel vormvast worden gemaakt. De hoeken moeten dan op dezelfde plaats kunnen blijven, dit kan gedaan worden door van het vierkant een paralellogram te maken (zie afbeelding hieronder) (Theorie constructies).

Algemene informatie over profielen Profielen zijn een soort balken die een bepaalde vorm bezitten. Ze zorgen ervoor dat een constructie sterk, maar tegelijkertijd ook licht blijft. Een dunne platte strip is licht, maar zal heel gemakkelijk doorbuigen. Als een profiel bestaat uit een aantal verticale strippen (waar een grote afstand tussen zit), dan zal het profiel heel stevig zijn. Denk bijvoorbeeld aan een H-profiel (Theorie constructies).

De 3 S-en Over het algemeen moeten de meeste constructies voldoen aan de 3 S-en (eisen): sterkte, stijfheid en stabiliteit. Een constructie moet sterk zijn; een houten plank mag natuurlijk niet zomaar breken. Die houten plan mag ook niet teveel doorbuigen; hij moet dus stijf zijn. De constructie moet dus zijn eigen vorm behouden. Met stabiliteit wordt bedoeld dat de constructie niet zomaar moet kunnen omvallen (Wikikids, 2017).

Het belang van constructieprincipes Bouwen gebeurt al sinds het bestaan van de mensheid. De mens heeft geleerd van zijn fouten en weet nu veel meer over goede constructies. Het is erg belangrijk om deze informatie toe te passen in de huidige bouw, anders zouden er veel ongelukken kunnen gebeuren. De kwaliteit en de veiligheid van constructies neemt steeds toe door de expertise van verschillende mensen, zoals werktuigbouwkundigen. Bovendien kan op deze manier ook beter met het materiaal worden omgaan; men heeft steeds minder materiaal nodig om goede constructies te kunnen bouwen. Zo zijn holle profielen net zo stevig als massieve profielen. Vermindering van gebruik van bouwmateriaal verhoogt de duurzaamheid van constructies; dit is goed voor het milieu (Geertsma, 2013).

6