Scooter van de 21ste eeuw
Inleiding
Je gaat een prototype maken van een revolutionair nieuwe scooter.
Een scooter die zowel snel, zuinig als duurzaam is.
Kortom, een scooter die klaar is voor de 21ste eeuw.
In een onderzoeksteam bekijk je één aspect van de scooter.
Vervolgens komt de kennis van meerdere onderzoeksteams bij elkaar in een ontwerpteam. In dit ontwerpteam maak je een prototype van een snelle, zuinige en duurzame scooter.
Wat ga je doen?
Jullie gaan:
- Engage: een filmpje bekijken over een elektrische scooter.
- Explore: in een onderzoeksteam onderzoek doen naar één aspect van de scooter.
- Explain: in een ontwerpteam een prototype maken van de scooter.
- Evaluate: het prototype presenteren.
In de tabel staat hoeveel lessen je hier ongeveer mee bezig bent.
| Activiteit |
|
Max. aantal lessen |
| Engage |
Activiteit 1 |
0,5 |
| Explore |
Activiteit 2 |
0,5 |
| Explore |
Activiteit 3 |
1 |
| |
Activiteit 4 |
3 |
| |
Activiteit 5 |
1 |
| Explain |
Activiteit 6 |
1 |
| |
Activiteit 7 |
3 |
| |
Activiteit 8 |
1 |
| Evaluate |
Activiteit 9 |
2 |
| |
Totaal |
13 |
Samenwerken
Om het groepswerk goed te laten verlopen heeft elk groepslid een eigen taak, naast de taken die volgens afspraak uitgevoerd moeten worden.
Deze taken zijn: de voorzitter, de secretaris, de contactpersoon en de klusser.
De voorzitter:
- Heeft de leiding.
- Maakt in onderling overleg een planning en zorgt ervoor dat iedereen weet wat hij moet doen.
- Houdt de tijd in de gaten.
- Verdeelt de taken eerlijk over de groepsleden.
De secretaris:
- Schrijft de planning en de afspraken op.
- Schrijft de resultaten van het onderzoek of de practica op.
- Is eindverantwoordelijk voor het groepslogboek.
De contactpersoon:
- Inventariseert eventuele vragen.
- Checkt altijd eerst of een groepsgenoot de antwoorden weet.
- Vraagt, als niemand in de groep de antwoorden weet, hulp aan docent of TOA.
De klusser:
- Haalt de spullen voor het practicum.
- Ruimt alles netjes op.
- Doet andere klusjes die noodzakelijk zijn voor een goed verloop van het onderzoek.
Taken van alle groepsleden:
- Eigen inbreng hebben
- Planning en eigen taken uitvoeren (dus ook hun eigen onderzoek: theorie en experimenten)
- Afspraken nakomen
- Groepslogboek bijhouden
Alle taken wisselen per twee lessen.
Groepslogboek
In het groepslogboek houden jullie bij wat jullie in elke les doen en leren. Dit groepslogboek is een gezamenlijk document, waar jullie samen in werken. Maak hier goede afspraken over. Zo kun je in het groepslogboek terugzien waar iedereen mee bezig is en online op elkaar reageren. Jullie docent zal ook opmerkingen maken in het logboek. Bekijk en verwerk deze opmerkingen aan het begin van elke volgende les.
Van je docent hoor je welk systeem je zult gebruiken om in te werken.
Mogelijk is dat Google Drive . Ook zal je docent aangeven wat de eisen zijn voor de naamgeving van je logboek (dit om alles overzichtelijk te houden) en zal je docent je vragen om hem of haar toegang te geven tot het document.
Wat ga je leren?
Je gaat leren over:
- Duurzaamheid
- Duurzame energiebronnen (zon, wind, water, bio-brandstoffen)
- Verbranding (herhaling)
- Fossiele bradstoffen
- Factoren die invloed hebben op de reactiesnelheid
- Brandstofcel, batterij en accu als bronnen van elektrische energie
- Reagens (kalkwater en wit kopersulfaat)
- Broeikaseffect en \(\small{C}{O}_{{2}}\)
- Verzuring en \(\small{N}{O}_{{x}}\)
- Metalen en metaaleigenschappen
- Legeringen
|
- Plastics en eigenschappen
- Corrosie
- Roesten
- Bescherming tegen corrosie.
- Inleiding redoxreacties
- Inleiding elektrolyse
- Fotospectrometrie (colorimetrie): ijklijn, metingen en eenvoudige berekeningen
- Nieuwe materialen: metalen en kunststoffen
- Soorten brandstof
- Molariteit
- Katalysator
- Polymerisatie: additie- en polymerisatiereacties
|
Beoordeling
Je wordt beoordeeld op drie dingen:
- Groepslogboek
- Presentatie van het prototype
- Toets
Je hoort van je docent hoe de drie onderdelen gewogen worden.
Engage
Activiteit 1
01 - individueel
Bekijk het volgende filmpje:
In het filmpje worden een aantal voordelen genoemd van de elektrische scooter. Welke?
Explore
Activiteit 2
Meld je aan voor het onderzoeksteam dat jou het meest interessant lijkt.
Onderzoeksteam 1:
Onderzoek naar een snelle, zuinige en duurzame verbrandingsmotor
Onderzoeksteam 2:
Onderzoek naar de elektromotor als alternatief voor de verbrandingsmotor
Onderzoeksteam 3:
Onderzoek naar een licht en duurzaam chassis en carrosserie
Maak teams van vier personen, en verdeel in je team de rollen van voorzitter, secretaris, contactpersoon en klusser.
Activiteit 3 - Aan de slag 1
Aan de slag 1: Team-up! - teamopdracht
Met het team dat je in Activiteit 2 gevormd hebt, gaan jullie nu het onderwerp onderzoeken waar jullie voor hebben gekozen.
Voordat je in " Aan de slag 3 " de experimenten ook daadwerkelijk gaat uitvoeren, lezen jullie eerst de documenten door en maken jullie een planning.
Onderzoeksvragen team 1
- Hoe werkt een verbrandingsmotor?
- Ontstaan bij de verbranding van mengsmering dezelfde stoffen als bij de verbranding van diesel, benzine, LPG en biodiesel?
Hoeveel \(\small{{m}}^{{3}}{C}{O}_{{2}}\) komt er voor alle genoemde brandstoffen vrij bij de verbranding van 1 kg brandstof?
- Wat zijn de gevolgen voor het milieu ten gevolge van de verbranding van de verschillende soorten brandstoffen?
- Wat is de meest efficiënte verbranding in een motor? Wat is hierbij de functie van de carburateur? Wat is nog meer belangrijk voor een snelle verbranding?
- Wat is het verband tussen verbranding in een verbrandingsmotor en de snelheid van de scooter?
- Wat is de relatie tussen de soort brandstof en rendement?
- Wat is de relatie tussen de soort brandstof en duurzaamheid?
Bronnen Team 1
Experimenten Team 1
Onderzoeksvragen team 2
- Waarom zijn er alternatieven ontwikkeld voor de verbrandingsmotor?
- Hoe werkt een elektromotor?
- Wat zijn de mogelijke energiebronnen voor de elektromotor?
- Wat zijn de verschillen met de verbrandingsmotor?
- Welke nadelen heeft een verbrandingsmotor (uitlaatgassen, fossiele brandstoffen, milieu.)?
- Wat zijn duurzame alternatieven voor de productie van elektriciteit?
- Hoe komt men aan de brandstof voor de brandstofcel (elektrolyse)?
- Wat zijn de voor- en nadelen van scooters met elektromotoren? Denk daarbij vooral aan rendement, duurzaamheid en snelheid.
Bronnen Team 2
Experimenten Team 2
Onderzoeksvragen team 3
- Welke soort stoffen zitten er verwerkt in de carrosserie en het chassis?
- Hoe worden de stoffen, waar de carrosserie en het chassis van zijn gemaakt vervaardigd (winning van metalen en fabricage van kunststoffen)?
- Waar komen de specifieke eigenschappen van metalen vandaan?
- Waar komen de specifieke eigenschappen van plastics vandaan?
- Wat zijn de chemische verschillen tussen metalen en plastics (eigenschappen, reactievermogen, brandbaarheid en reactieproducten)? Let er hierbij op hoe materialen bijdragen aan een duurzaam product (hergebruik, afvalverwerking).
- Wat wordt verstaan onder het begrip duurzaam?
- Wat zijn de voor- en nadelen van metalen en plastics wat betreft algemene eigenschappen en het reactievermogen: corrosie, roesten en ontleding?
- Wat verstaat men onder legeringen en waarom worden deze veel gebruikt?
- Wat zijn de voor- en nadelen van (het gebruik van) metalen en kunststoffen bij de scooter?
Bronnen Team 3
Experimenten Team 3
Praktische opdracht (voor alle teams):
- Welke uitlaatgassen komen er uit de uitlaat van een scooter?
- Welke uitlaatgassen leiden tot verzuring en zure regen?
- Wat verstaat men onder verzuring en zure regen, en wat zijn de effecten daarvan voor het milieu?
- Hoe kun je de gevolgen van verzuring en zure regen tegengaan ?
- Op welke manier is bij bestaande verbrandingsmotoren iets te doen aan de samenstelling van de uitlaatgassen?
- Hoe kun je met behulp van de analysemethode colorimetrie berekenen hoe groot de NOx uitstoot is van de scooter.
Activiteit 3 - Aan de slag 2
Aan de slag 2: Probleemstelling - teamopdracht
Voer de onderstaande stappen uit om erachter te komen wat voor jullie onderwerp het probleem is.
Formuleren probleemstelling ► Analyse probleem ► Hiaten kennis ► Afspraken planning
Formuleren probleemstelling:
Wat is precies de probleemstelling?
Bedoeling:
De kern van het probleem weergeven in een algemene probleem-stelling.
Werkwijze:
Iedereen in de groep denkt en helpt mee om deze probleemstelling te formuleren.
Analyse probleem:
Wat weten we al van dit probleem?
Bedoeling:
Alle kennis en denkbeelden die je rond dit probleem hebt op een rijtje zetten.
Werkwijze:
“Brainstormen": iedereen brengt naar voren wat hij al weet over de geformuleerde probleemstelling en denkt daarover na. Vervolgens worden verbanden gelegd tussen al deze zaken en de probleemstelling. Dit kan bijvoorbeeld als volgt: schrijf alle begrippen over het onderwerp waar de probleemstelling over gaat op, die je maar te binnen schieten (dit activeert de aanwezige voorkennis en opent de ogen voor nieuwe kennis), groepeer vervolgens de begrippen in clusters (elk cluster bestaat uit begrippen die bij elkaar horen).
Let op:
Wees niet bang om dingen die je niet zeker weet naar voren te brengen. Geef geen kritiek op elkaar.
Hiaten kennis:
Wat weet je nog niet?
Bedoeling:
Probeer er nu achter te komen wat je zou moeten weten om de opdracht en de probleemstelling aan te pakken.
Werkwijze:
Beantwoord de volgende vragen:
- wat weet ik in dit verband nog niet?
- welke theorie moeten we bestuderen?
- welke informatie zullen we nog meer moeten verkrijgen?
- waar is die informatie te verkrijgen?
- hoe ziet ons werkplan eruit?
Afspraken planning
Maak afspraken:
- wie doet wat en wanneer.
- wanneer kom je als team bij elkaar.
- Spreek af hoe je in het groepslogboek werkt.
Uiteraard worden alle relevante zaken in het groepslogboek genoteerd (secretaris!)
Activiteit 4
Aan de slag 3: Aan de slag! - teamopdracht
Nu gaan jullie de probleemstelling proberen op te lossen door de informatie en experimenten van " Aan de slag 1 " uit te werken. Doe dit aan de hand van de gemaakte planning. Het is hierbij belangrijk dat de afspraken nagekomen worden. Communicatie is hierbij van groot belang!
- Bekijk bronnen.
- Doe experimenten.
- Overleg.
- Werk samen.
- Zoek nieuwe bronnen.
- Rapporteer.
- Beantwoord je onderzoeksvraag.
Activiteit 5
Aan de slag 4: Uitwisselen - teamopdracht
De afgelopen lessen ben je erg druk geweest. Hopelijk heb je je eigen onderzoeksvragen kunnen beantwoorden.
Nu ga je aan elkaar rapporteren. Het is natuurlijk de bedoeling dat iedereen alles wat hij/zij zelf heeft gedaan begrijpt. Óók is het de bedoeling dat je dit aan de andere leden van je groep uitlegt, die deze theorie niet bestudeerd hebben en de experimenten niet hebben gedaan. Uiteindelijk moet iedereen alles begrijpen. Volg met je team de volgende stappen:
- Persoon A vertelt wat hij/zij gedaan heeft.
- Persoon A legt uit wat hij/zij geleerd heeft aan de hand van het antwoord op de onderzoeksvraag.
- Persoon A zorgt ervoor dat iedereen alles goed begrijpt. Hij/zij doet dat door vragen te stellen om te controleren of iedereen alles begrepen heeft.
- Daarna is persoon B aan de beurt. Deze volgt precies dezelfde stappen.
- Vervolgens persoon C en dan persoon D.
Formuleer afsluitend een gezamenlijk advies ten aanzien van de hoofdvraag van jullie onderzoek. Vanaf volgende les neem je deel aan een ontwerpteam. In dit ontwerpteam zitten andere leerlingen, die in andere onderzoeksteams gezeten hebben. Je zult ze moeten bijpraten!
Explain
Activiteit 6
Aan de slag 4: Ontwerpteams - teamopdracht
Formeer ontwerpteams bestaande uit 5 of 6 personen.
Uit elk onderzoeksteam moet er minimaal één persoon vertegenwoordigd zijn.
Verdeel in je team de rollen van voorzitter, secretaris, contactpersoon en klusser.
Bouw met je ontwerpteam een prototype van een snelle, zuinige en duurzame scooter. Het prototype moet voldoen aan de onderstaande ontwerpeisen.
Ontwerpeisen
Het prototype:
- Dient zo snel, zuinig en duurzaam mogelijk te zijn.
- Moet kunnen rijden.
- Mag niet meer dan twee wielen hebben.
- Moet kunnen sturen.
Je mag gebruik maken van:
- Polyester matjes
- Papier maché
- Gipsmateriaal zoals gebruikt wordt bij modelspoorbouw
- Eigen materiaal
Op school is voor elk team een basispakket aanwezig bestaande uit een motortje, asjes en wielen.
Indien de school geen basispakket heeft mag je gebruik maken van bouwmaterialen als lego en knex, mits je daar zelf voor zorgt.
Op de volgende pagina staat hoe je te werk moet gaan. In deze opdracht ga je een planning maken. Verdeel taken en maak afspraken. Deze moeten jullie in de volgende opdracht gaan naleven.
Activiteit 6 - Ontwerpcyclus
Werk volgens de ontwerpcyclus:
Fase 1 - Ontwerpprobleem analyseren en beschrijven
Als je een probleem analyseert stel je jezelf vragen om erachter te komen hoe het probleem precies in elkaar zit. Voorbeelden van dergelijke vragen zijn:
Wie hebben dit probleem?
Waar wordt het door veroorzaakt?
Zijn er problemen die hier op lijken?
Door de antwoorden op deze vragen zo nauwkeurig mogelijk op te schrijven, krijg je goed zicht op het ontwerpprobleem.
Fase 2 - Een programma van eisen opstellen
Een programma van eisen kun je opvatten als een lijst waarop alle voorwaarden staan waaraan het product moet voldoen.
Aan welke criteria moet het ontwerp voldoen?
Fase 3 - (Deel)uitwerkingen bedenken
Bedenk deeluitwerkingen voor de taken en eigenschappen waaraan het ontwerp moet voldoen. Je doet dit met behulp van een ideeëntabel.
Als in het programma van eisen bijvoorbeeld staat dat het voorwerp licht moet zijn, dan kun je als deeluitwerking voor deze eis noemen dat het voorwerp van karton gemaakt moet worden, of van een lichte plasticsoort, of dat het materiaal uitgehold moet worden.
Een taak is een handeling die het voorwerp moet kunnen uitvoeren. Een taak kan zijn: snijden, optillen, schoonmaken etc. Een eigenschap is iets anders dan een taak. Voorbeelden van eigenschappen zijn de kleur van het voorwerp, het gewicht van het voorwerp, de gebruikersvriendelijkheid etc.
Een ideeëntabel is een tabel waarin je voor elke taak en eigenschap minstens drie verschillende ideeën voor deeluitwerkingen kunt noteren.
Fase 4 - Ontwerpvoorstel formuleren
Formuleer een ontwerpvoorstel op grond van de optimale combinatie van deeluitwerkingen.
Een ontwerpvoorstel formuleren betekent dat je met behulp van tekeningen en tekst laat zien hoe het product er precies uit komt te zien, waar het van gemaakt is etc.
Om dit te bereiken heb je de optimale (= best haalbare) combinatie van deeloplossingen gekozen uit de ideeëntabel. Let op: dit betekent niet dat per taak/eigenschap de beste deeloplossing is gekozen. Het gaat erom dat alle gekozen deeloplossingen het best bij elkaar passen!
Maak een ontwerptekening van het te bouwen prototype. Deze ontwerptekening bevat een vooraanzicht, een zijaanzicht en een bovenaanzicht. Hierin moet je materialen benoemen en een schaalgrootte aangeven.
Fase 5 - Ontwerp realiseren
Het ontwerp, de prototype, is een handgemaakte eerste versie van het product.
In deze fase wordt het prototype dus echt gemaakt.
Fase 6 - Ontwerp testen en evalueren
Als het prototype klaar is, kan het getest worden. Bij het evalueren van de testresultaten wordt bekeken in hoeverre het product voldoet aan de gestelde eisen. Als aan sommige eisen onvoldoende wordt voldaan, bekijk dan waar dat aan ligt. Je analyseert het probleem dan opnieuw. Om voorstellen voor verbetering te doen doorloop je de ontwerpcyclus (gedeeltelijk) opnieuw.
Verdeel taken en maak afspraken.
Download de ideeëntabel (nodig bij fase 3: (Deel)uitwerkingen bedenken.)
Activiteit 7
Aan de slag 5: Ontwerpcyclus - teamopdracht
Bekijk de ontwerpeisen. Doorloop de ontwerpcyclus. Vul de ideeëntabel in. Werk samen en documenteer wat je doet.
Vergeet niet vooraf een ontwerptekening met o.a. een vooraanzicht, een zijaanzicht en een bovenaanzicht te maken.
Voer de afgesproken taakverdeling uit.
Activiteit 8
Aan de slag 6: Presentatie - teamopdracht
Jullie prototype is klaar. Deze moet nu gepresenteerd worden. De volgende twee delen moeten in elk geval aan bod komen:
- Licht toe hoe je scooter eruit zou zien als je werkelijk een scooter zou mogen bouwen. Ga in op de keuzes die je hebt gemaakt om de scooter snel, zuinig en duurzaam te maken.
- Presenteer de ideeëntabel, de ontwerptekening en demonstreer het rijdende en sturende prototype.
Evaluate
Activiteit 9
Activiteit 9
Geef de presentatie.
Jullie docent vertelt hoe dit wordt beoordeeld.
Examenopdrachten
Wil je oefenen met oudere examenvragen?
Log dan in bij ExamenKracht.
