Klaar voor actie?
Hulpmiddelen
Downloadbare bronnen
Materiële middelen
Werkruimte/tafel voor elke groep, groot whiteboard en stift, papier en potlood, complete bouwset (1-2 sets per klas) met onder andere:
- Standaard ca. 1m hoog
- Verbindingsstangen
- Micro-ammeter met uitgangen van elektrische draden
- Waterdicht 1.5-volt motor
- Plastic staaf om de motoras met de turbines te verbinden (K'Nex spelonderdelen kunnen worden gebruikt)
- Een emmer water
- Aquariumpomp of ander type dompelpomp met laag vermogen (12 of 24 watt)
- Een buis om de pomp op de standaard aan te sluiten (ca. 1m)
- Aanbevolen! Plaats de emmer in een pierenbadje op deze manier om te voorkomen dat de vloer en de leerlingen nat worden.
- Vodden en een dweil
- Stopcontact/verlengkabels
- Bases voor de turbine die kunnen worden aangesloten op de plastic staaf op de motoras (K'Nex spelonderdelen kunnen worden gebruikt)
- Materialen voor de bouw van de bladen:
- Grote lollystokjes
- Plastic houders (flessen, verpakkingen)
- Doppen en deksels van verpakkingen (gebruikt)
- Materialen voor de verbinding:
- Lijmpistool
- Isolatietape
- Elastiekjes
- Schaar
Menselijke hulpbronnen
Extra volwassenen om de maakactiviteiten te ondersteunen, zoals ouders of begeleiders van plaatselijke makerspaces of workshops.
Voorbereiding
Regel hulp van een professional van een plaatselijke makerspace of werkplaats; maak met hun hulp de bouwpakketten klaar.
Doelen, boodschappen & concepten
Specifieke doelen
- Ervaring met het bouwen van een waterturbine om een zo groot mogelijk vermogen op te wekken en tegelijkertijd technische problemen op te lossen.
- Wetenschappelijke principes over windturbines toepassen op de constructie van waterturbines.
Specifieke boodschappen
- De hoeveelheid elektriciteit die door een waterturbine wordt opgewekt, hangt af van een aantal factoren - de bladgrootte, het aantal bladen, de hoek van de bladen ten opzichte van de waterstroom, en de hoogte van de waterval boven de turbine.
- De hoeveelheid elektrische energie die uit water kan worden opgewekt, is zeer gering in vergelijking met andere fossiele energiebronnen.
Belangrijkste begrippen
- duurzame energie
- turbine
Praktijken & vaardigheden
STEM-praktijken
- Verklaringen opstellen en oplossingen ontwerpen
- Ontwikkelen en gebruiken van modellen
- Wiskunde en computationeel denken gebruiken
- Vragen stellen en problemen definiëren
- Planning en uitvoering van onderzoeken
Zachte vaardigheden
- Empatie
- Omgaan met onzekerheid
- Leren falen is een onderdeel van leren
- Teamwerk en samenwerking
Managementvaardigheden
- Planning
- Gebruik van middelen
Verloop van de activiteit
step 1
De leerlingen beginnen de activiteit met het leren over waterkracht en het bespreken van mogelijke nadelen. Zie de downloadbare bronnen voor uitleg. Ze zullen proberen verbanden te leggen tussen water en wind om te zien welke kennis overdraagbaar is van LU7.
step 2
Vervolgens zullen zij in groepjes werken aan de uitdaging om de turbine te bouwen die de meeste elektriciteit kan opwekken.
- Technische uitleg - presentatie van de materialen, tips over hoe de onderdelen te bevestigen, hoeveel tijd ze hebben om het project te voltooien, en instructies over hoe hun proces / resultaten te documenteren (foto, tekening van het model, enz.).
- Meet de output aan de hand van de micro-ampère elektrische stroom, die (over het algemeen) overeenkomt met de hoeveelheid geproduceerde elektrische energie.
- Schrijf een tabel op het bord en vul de resultaten van de leerlingen in:
Groep #1 | Groep #2 | Groep #3 | Groep #4 | |
|---|---|---|---|---|
Test 1 | XX µA | XX µA | XX µA | XX µA |
Test 2 | XX µA | XX µA | XX µA | XX µA |
... | ||||
... |
- Wat zal de opwekking van elektriciteit beïnvloeden? De leerlingen moeten de factoren testen waarover ze eerder geleerd hebben, en nagaan of er misschien nog andere factoren zijn waar ze niet aan gedacht hebben.
- Opmerking - sommige kinderen worden angstig van competitie - zorg ervoor dat je positieve feedback geeft over bijkomende criteria zoals creativiteit, esthetiek, doorzettingsvermogen, verbetering, originaliteit, enz.
step 3
Instructies om het prototype te bouwen:
- Opsplitsen in groepen
- Plan het model, maak een tabel voor de resultaten
- Bouw het model
- Testen
- Resultaten vastleggen
- Conclusies
- Verbeter het model / bouw een nieuw model
- Herhalen....
step 4
Tijdens de test kunnen de begeleiders de leerlingen helpen de waterval en de turbine bij te stellen. Groepen kunnen de hoogte van de waterval veranderen en de hoek aanpassen tot het beste resultaat is bereikt. De rol van de begeleider in dit stadium is de leerlingen te helpen met de technische kant van de zaak, en hen zelf tot resultaten en conclusies te laten komen.
step 5
De leerlingen vullen hun tabel in en schrijven hun beste resultaten (hoogst bereikte stroomsterkte) op het bord.
step 6
Presenteer de resultaten om te bepalen welke groep het meest succesvol was. Elke groep krijgt 1-2 minuten om hun meest succesvolle model voor te stellen en constructieve feedback te krijgen. Bespreek de verschillende parameters en hun impact, uitdagingen, verrassingen, teleurstellingen, en wat er de volgende keer beter kan, en ontvang feedback van de leerlingen. Vragen voor discussie:
- Is er iets dat je nog zou willen verbeteren?
- Had je problemen om de turbine elektriciteit te laten opwekken?
- Heeft de hoogte van de waterval invloed gehad op de rotatie van de turbine? Waarom?
- Denk je dat alle waterenergie is omgezet in elektrische energie?
- Als je een uitdaging / probleem tegenkwam - hoe heb je dat opgelost?
- Met betrekking tot teamwerk - was er iemand die de groep leidde, of werden alle beslissingen samen genomen?
- Zie bijlage 2 voor meer informatie.