De brug van Spijkenisse Onderzoekend/ontwerpend leren Thema Bouw Tijdsduur Kerndoel
Ontwerpend leren Technische inzichten Bovenbouw (6/7) 120 minuten Kerndoel 44: In dit kerndoel staat het werken met materiaal centraal. Constructievormen komen aan bod en kinderen leren welke vormen er zijn (Nationaal Expertisecentrum voor Leerplanontwikkeling, z.d.). Kerndoel 45: In dit kerndoel staat het ontwerpen en het bedenken van oplossingen centraal. Verschillende materialen komen aan bod waarmee gebouwd kan worden (Nationaal Expertisecentrum voor Leerplanontwikkeling, z.d.).
Inhoud In deze les gaan we het hebben over de verschillende soorten constructies. Welke constructies bestaan er en hoe passen we het geleerde toe? Waar moeten we rekening mee houden als we zelf een van deze constructies gaan toepassen en zelf een brug gaan bouwen? Het is uiteindelijk de bedoeling dat de kinderen m.b.v. de kennis een eigen brug gaan bouwen, namelijk een nieuwe brug voor Spijkenisse (deze heeft nogal wat storingen). Kennisdoelen - In deze les maken de kinderen kennis met de verschillende soorten constructies en kunnen ze deze kennis gebruiken bij het maken van hun eigen brug - In deze les leren de kinderen welke constructies sterk zijn en hoe deze op verschillende manieren kunnen worden ingezet - In deze les leren de kinderen de kennis van constructies toe te passen in een eigen ontwerp met behulp van het materiaal Knex. Onderzoekend/ ontwerpend leren vaardigheidsdoelen - De kinderen nemen de verschillende bruggen waar door te luisteren, te kijken en hierover vragen te stellen, zodat een onderscheid wordt gemaakt tussen de verschillende bruggen en hun constructies. - Tijdens het luisteren naar de filmpjes noteren kinderen belangrijke zaken die hierin worden verteld. - De kinderen kunnen in een groepje plannen bedenken met betrekking tot hun ontwerp en ideeën op elkaar afstemmen/ en of samen bundelen (via placematmethode) kennis en vaardigheden samen bundelen om tot een origineel idee te komen - De kinderen trekken gezamenlijk conclusies en leren plannen bij te stellen - De kinderen leren gezamenlijk taken te verdelen om het eindproduct tot één geheel te krijgen - De kinderen kijken kritisch naar het ontwerp en houden rekening met de eisen die van tevoren door hen zijn opgesteld (werkvorm Your Turn Keuzeverkeerslicht), maar houden ook rekening met de globale eisen van de leerkracht. Het wordt een
-
brug die niet omvalt (minimaal 10 minuten blijven staan) en die 5 keer soepel open en dicht kan (dit laatste geldt alleen als kinderen daarvoor kiezen. Hierin worden ze vrij gelaten). De kinderen demonstreren hun eindproduct aan het eind van de les waarin kort en krachtig beargumenteerd wordt waarom deze brug zo speciaal is (Slangen, 2009).
Voorbereiding: - Stap 1: Lees de achtergrondinformatie goed door - Stap 2: Zorg dat op iedere tafel 1 A4-papier ligt - Stap 3: Zorg dat de bakken met Knex voorin de klas staan - Stap 4: Zorg dat de PowerPoint klaar staat. - Stap 5: Zorg dat voorin de klas een tafel staat waarop de bruggen op het einde van de les kunnen worden gepresenteerd Materialen (zie bijlage 3) - PowerPoint - Papier (voor de werkvorm placematmethode) - 2 bakken Knex voor ĂŠĂŠn grote klas van circa 25 kinderen - Werkblad - Filmpjes Woordenschat De constructie van bruggen De verschillende soorten bruggen - Vakwerkbrug - Liggerbruggen - Hangbrug - Boogbrug - Tuibruggen - Draaibrug - Hefbrug - De kraagbrug - Baskuulbrug De constructievormen - Driehoekconstructie - Vierhoekconstructie - Bogen - Piramides - Profielen Overig: - Pijler - Pylonen Achtergrondinformatie vakspecifiek Constructies Constructies zorgen voor stabiliteit en stevigheid waarbij met verschillende factoren rekening gehouden is: - Krachten - Vormen - Verbindingen
-
Materialen (Kersbergen & Haarhuis, 2015).
De verschillende vormen Naast de verschillende materialen en hun verbindingen hangt de stevigheid van een constructie ook af van de vorm. Je hebt verschillende vormen: - Driehoekconstructie - Vierhoekconstructie - Bogen - Piramides - Profielen (Kersbergen & Haarhuis, 2015). De driehoekconstructie is de stevigste constructie. In deze vorm worden druk-en trekkrachten verwerkt die elkaar opheffen waardoor de vorm in stand blijft en geen enkele beweging ontstaat. De vierhoek daarentegen is wel bewegelijk. Deze wordt dan ook vaak gebruikt bij bruggen die omhoog kunnen, zodat de boten onder de brug door kunnen varen. Dit worden ook wel de ophaalbruggen genoemd. Bij bruggen is deze constructie dus goed te gebruiken, maar voor andere constructies is een en ander vanwege de beweeglijkheid minder geschikt. Het aanbrengen van een diagonaal is dan de oplossing voor dit probleem. De derde vorm is de boogvorm, die ervoor zorgt dat de drukkrachten goed worden opgevangen. De vierde vorm is de piramidevorm en deze staat bekend om zijn stevigheid (wordt niet bij een brug gebruikt, maar wel bij torens. De Eiffeltoren is hier een mooi voorbeeld van). We sluiten af met de profielen. Deze zijn stevig en er wordt gelimiteerd materiaal voor gebruikt. Hierdoor kunnen constructies op een goedkopere manier worden geproduceerd (Kersbergen & Haarhuis, 2015). De verschillende bruggen Vakwerkbrug: Deze brug wordt versterkt door de driehoekconstructie. Hij is niet buigbaar en dit maakt de brug dus extra stevig (Loncke, z.d.). Liggerbrug: Deze brug kan je zien als een plank die steun heeft aan de pijlers die zich eronder bevinden. De pijlers dienen om de drukkrachten op te vangen en op deze manier wordt voor stevigheid gezorgd. Pijler zijn cilindervormige palen (Deadreign, z.d.). Hangbrug: Bij een hangbrug worden de belasting en de kracht die op de brug worden uitgeoefend, opgevangen door een hangende constructie (combinatie van een hangkabel met draagkabels tussen twee torens) (Nederlandse Bruggenstichting, z.d.). Boogbrug: Bij een boogbrug worden belasting, druk en oplegging opgevangen door een boog die in de constructie van deze brug is opgenomen (Nederlandse Bruggenstichting, z.d.). Tuibrug: Een tuibrug heeft eenzelfde soort constructie als een hangbrug. Alleen is de weg via gespannen kabels aan de toren bevestigd i.p.v. aan draagkabels die aan een hangkabel tussen twee torens vastzitten (Nederlandse Bruggenstichting, z.d.). Draaibrug: De draaibrug draait 180 graden, zodat twee doorvaartopeningen ontstaan (Nederlandse Bruggenstichting, z.d.). Hefbrug: Een hefbrug kan tussen twee torens horizontaal d.m.v. evenwichtskabels en evenwichtswielen naar boven worden geheven (Nederlandse Bruggenstichting z.d.). De kraagbrug: Deze brug kan open en dichtgaan. De brug bestaat uit twee delen die zich verticaal voortbewegen. De ene kant gaat naar links en de andere naar rechts. Dit wordt ook wel de verticale Z-as genoemd (Nederlandse Bruggenstichting , +z.d.). Baskuulbrug: Een basculebrug komt overeen met een ophaalbrug. Deze wordt opgehaald d.m.v. belasting van de balastarm die verticaal aan de andere zijde van het wegdek van de brug zit (Nederlandse Bruggenstichting, z.d.).
Achtergrondinformatie didactisch Didactische werkvormen Wij-Leren (z.d) beschrijft verschillende didactische werkvormen. In deze les wordt aandacht besteed aan de ‘instructievorm’, ‘opdrachtvorm’, ‘interactievorm’ en ‘samenwerkingsvorm’, waarbij de instructievorm wordt verweven in een PowerPointpresentatie. Ook wordt kennis aangereikt m.b.v. filmpjes en toelichting van de leerkracht (vult aan en legt de nadruk op verschillende aspecten om op die manier de highlights eruit te halen). De kinderen krijgen een quiz aangeboden om kennis te controleren, zodat ze deze kennis kunnen toepassen in hun eigen ontwerp. Ze gaan dan met een doel aan de slag en dit bevordert de kwaliteit van het ontwerp, hetgeen in de presentatie duidelijk naar voren komt. Het werkblad (Your Turn) draagt bij aan het reflecteren op gestelde eisen, zodat kinderen leren om kritisch naar een product te kijken dat door hen zelf is gemaakt. Hierdoor ontstaat interactie die eigenlijk na fase 2 tot aan het eind plaatsvindt. Daarnaast werken de kinderen in deze les vanaf fase 3 samen. Ze zijn in heterogene groepen verdeeld, zodat de zwakke kinderen zich kunnen optrekken aan de sterkere kinderen. Rollen leerkracht: Volgens Management Impact (2015) zijn er verschillen tussen coachen en sturen. Bij coachen stel je vooral veel vragen en probeer je op deze manier het kind te stimuleren. Bij sturen heb jij het woord, hetgeen een voorwaarde is om het coachen uit te kunnen voeren. CPS (z.d.) vult aan dat de leraar als leercoach een toepassing is van een rol die de leerkracht regelmatig aanneemt. Als leerkracht zorg je ervoor dat je kinderen vaardigheden ontwikkelen met betrekking tot het zelfregulerend leren (CPS, z.d). In deze les is in het begin vooral een sturende rol voor de leerkracht weggelegd, die geleidelijk overgaat in een coachende rol. De nadruk wordt gelegd op de leraar als leercoach, zodat kinderen worden aangestuurd om gezamenlijk met de opdracht aan de slag te gaan. Als groep leren problemen op te lossen, waarin de leerkracht hier en daar wat aanstuurt met vragen om het proces van samenwerken te begeleiden, is waar het om gaat. Coöperatief leren Bij coöperatief leren, werk je in een groep samen om een eindresultaat te bereiken waar iedereen aan heeft bijgedragen. Je houdt hierbij rekening met het feit dat je elkaar nodig hebt om een bepaald doel te behalen. Iedereen doet actief mee en ondersteunt elkaar. Er wordt een beroep gedaan op de sociale vaardigheden en de bijdrage is gelijk (Van Eijkeren, 2005). Nationaal Expertisecentrum voor Leerplanontwikkeling (2019) vult aan dat 21-eeuwse vaardigheden hierin moeten worden verweven om het coöperatief leren tot stand te brengen. Voorbeelden zijn: - Kritisch denken - Probleem oplossen - Creatief denken - Samenwerken etc. (Nationaal Expertisecentrum voor Leerplanontwikkeling, 2019). Deze vaardigheden hebben de kinderen nodig om de brug te bouwen. De een is goed in een ontwerp schetsen. De ander is weer goed in het bedenken van ideeën en ook zijn er kinderen die het kunnen bouwen. Op deze manier verdelen kinderen taken en komt het product tot stand dat ze voor ogen hadden.
Lesverloop Fase Fase 1: confronteren
Fase 2: verkennen
Tijd 15 minuten
Toelichting De brief van de gemeente wordt voorgelezen. Samengevat: De Spijkenissebrug zou moeten worden vervangen, omdat er o.a. veel storingen zijn. Hij blijft vaak hangen. + De kinderen worden geconfronteerd met een filmpje dat gaat over de verschillende soorten bruggen en hun constructievormen. De kinderen worden dus geconfronteerd met de verschillende soorten en vormen.
20 minuten
Verkenning deel 1: In deze fase wordt gestart met een quiz. Dit is een vervolg van fase 1. Er wordt getest of de kinderen weten wat er in de filmpjes is gezegd. Dit is een mooie warming-up voordat de kinderen zelf in groepjes een brug gaan bouwen. De kinderen hebben dan kennis van de verschillende constructies.
Fase 3: ontwerp schetsen
5 minuten
Fase 4: ontwerp realiseren
45 minuten
Verkenning deel 2: De kinderen gaan na het spel aan tafel zitten in de opstelling die hen is toegewezen (voor het maken van de bruggen). De placematmethode komt nu naar voren en één voor één mogen de kinderen iets opschrijven met betrekking tot hun brug. Deze kennis wisselen ze uit en hier wordt over gepraat (zie vervolgfase 3). Op papier tekenen de kinderen hun brug uit en vermelden met behulp van het werkblad ‘Keuzeverkeerslicht’ hun wensen en eisen met betrekking tot deze brug. Denk aan veilig, droog, niet blijven hangen (minimaal 5 keer achter elkaar kunnen bewegen) etc. Een eis is dat deze brug minimaal 5 keer achter elkaar kan bewegen en minimaal 10 minuten moet blijven staan zonder om te vallen. Met het materiaal Knex ontwerpen de kinderen een nieuwe brug voor Spijkenisse (denk aan de eisen, zie fase 3 hierboven). Om de kinderen te begeleiden bij het ontwerpproces, kunnen de volgende vragen worden gesteld: - Welke problemen kan een brug ondervinden? - Op welke manier helpt jouw ontwerp bij het maken van een nieuwe brug? Etc.
Fase 5: testen en bijstellen
10 minuten
Fase 6: presenteren
15 minuten
Fase 7: verdiepen en verbreden
10 minuten
De kinderen controleren hun ontwerp en gebruiken hiervoor het werkblad ‘Keuzeverkeerslicht’, zodat ze kunnen checken of het ontwerp aan hun eigen eisen voldoet. Zo niet, dan kunnen de kinderen het ontwerp in deze fase aanpassen. Ook moeten de kinderen deze laatste stap goed met elkaar bespreken, zodat kan worden gekeken waarom de gestelde eis in eerste instantie niet werkte. - Waar lag dit aan? - Waarom is de gestelde eis na een paar keer proberen hierin wel verwerkt? Etc. Door problemen bespreekbaar te maken, vergroot je inzichten en wordt kennis uitgediept. Nu is het tijd voor de bruggententoonstelling. Steeds komen twee kinderen van het groepje naar voren die wat vertellen over de brug. Vragen als: - Waar hebben jullie aan gedacht? - Wat maakt jullie brug zo speciaal? Waarom zou de gemeente voor jullie brug moeten kiezen? - Wat voor soort brug is het? Etc. In deze fase gaan we de bruggen met elkaar vergelijken en worden twee andere soorten bruggen getoond waarvan de eigenschappen worden besproken (deze twee bruggen worden vergeleken met de gemaakte bruggen van de kinderen, waarbij de verschillen worden besproken). De bruggen: - De kraagbrug en de baskuulbrug
Bronnenlijst CPS. (z.d.). Wat zijn de zes rollen van de leraar?. Geraadpleegd op 11 juni 2019, via https://www.cps.nl/wat-zijn-de-zes-rollen-van-de-leraar Deadreign. (z.d.). Wat is een Ligger brug?. Geraadpleegd op 11 juni 2019, via http://www.deadreign.com/wat-is-een-ligger-brug/ Kersbergen, C. & Haarhuis, A. (2015). Natuuronderwijs inzichtelijk. Coutinho: Bussum. Loncke. (z.d.). Constructies. Geraadpleegd op 11 juni 2019, via http://constructie.weebly.com/soorten-bruggen.html Management Impact. (2017). Het verschil tussen coachen, adviseren en sturen. Geraadpleegd op 10 juni 2019, via https://www.managementimpact.nl/leiderschap/artikel/2016/11/het-verschil-tussencoachen-adviseren-en-sturen-1018329 Nationaal Expertisecentrum voor Leerplanontwikkeling. (2019). 21e -eeuwse vaardigheden. Geraadpleegd op 10 juni 2019, via http://curriculumvandetoekomst.slo.nl/21e-eeuwsevaardigheden
Nationaal Expertisecentrum voor Leerplanontwikkeling. (z.d.). Kerndoel 44. Geraadpleegd op 11 juni 2019, via http://tule.slo.nl/OrientatieOpJezelfEnWereld/F-L44.html Nationaal Expertisecentrum voor Leerplanontwikkeling. (z.d.). Kerndoel 45. Geraadpleegd op 11 juni 2019, via http://tule.slo.nl/OrientatieOpJezelfEnWereld/F-L45.html Nederlandse Bruggenstichting. (z.d.). Baskuulbrug. Geraadpleegd op 11 juni 2019, via https://www.bruggenstichting.nl/index.php/baskuulbrug Nederlandse Bruggenstichting. (z.d.). Boogbrug. Geraadpleegd op 11 juni 2019, via https://www.bruggenstichting.nl/index.php/boogbrug Nederlandse Bruggenstichting. (z.d.). Draaibrug. Geraadpleegd op 11 juni 2019, via https://www.bruggenstichting.nl/index.php/draaibrug Nederlandse Bruggenstichting. (z.d.). Hangbrug. Geraadpleegd op 11 juni 2019, via https://www.bruggenstichting.nl/index.php/hangbrug Nederlandse Bruggenstichting. (z.d.). Hefbrug. Geraadpleegd op 11 juni 2019, via https://www.bruggenstichting.nl/index.php/hefbrug Nederlandse Bruggenstichting. (z.d.). Kraagbrug. Geraadpleegd op 11 juni 2019, via https://www.bruggenstichting.nl/index.php/kraagbrug Nederlandse Bruggenstichting. (z.d.). Tuibrug. Geraadpleegd op 11 juni 2019, via https://www.bruggenstichting.nl/index.php/tuibrug Slangen, L. (2009). Techniek: Leren door doen. HBuitgevers: Baarn. Van Eijkeren, M. (2005). Werken in het basisonderwijs, kennisbasis voor de startende leraar. Baarn: HBuitgevers. Wij-Leren. (z.d.). Didactische werkvormen. Geraadpleegd op 10 juni 2019, via https://wijleren.nl/didactische-werkvorm.php