Menu
Dit lespakket kan worden aangeboden als een “flipped classroom”.
De eerste stappen, zoals het verrichten van metingen, kunnen thuis worden voorbereid. De verzamelde gegevens van de leerlingen kunnen dan samen in de klas worden verwerkt.
Het verzamelen van de gegevens kan veel tijd in beslag nemen en er kan op verschillende tijdstippen van de dag worden gemeten, dus het is beter om dit thuis te laten doen.
Onderzoek naar de luchtkwaliteit in hun buurt kan ook van tevoren worden gedaan.
Dit project kan ook stap voor stap samen met de leerkracht worden uitgevoerd.
ICT, programmeren
In deze les zullen de leerlingen hun eigen luchtkwaliteitssensor bouwen. Deze sensor wordt aangesloten op een micro:bit en de leerlingen analyseren de resultaten in een excelbestand. In dit project combineren ze de vaardigheden van programmeren met engineering en data science vaardigheden.
In de loop der jaren is de luchtkwaliteit aanzienlijk verslechterd. Grote industriële bedrijven nemen initiatieven om hun uitstoot te verminderen, maar er is nog een lange weg te gaan. Op het internet zijn kaarten met gegevens te vinden, maar voor kleinere gebieden is het moeilijk om exacte gegevens te vinden. In dit project gaan we dit probleem aanpakken door onze eigen luchtkwaliteitssensor te bouwen en te programmeren, zodat we de luchtkwaliteit kunnen meten.
Techniek: Leerlingen moeten nadenken over het ontwerp van de sensor. Wat zal het beste ontwerp zijn?
Programmeren: de leerlingen leren hoe ze een microcontroller moeten programmeren en hoe ze de gegevens moeten koppelen aan een leesbaar bestand.
Problemen oplossen: bij het programmeren zullen de leerlingen voor kleine problemen komen te staan. Ze zullen een manier moeten vinden om ze op te lossen.
Creativiteit: De leerlingen moeten een handige manier bedenken om de sensor te bouwen, deze moet gebruiksvriendelijk zijn. Ze moeten ook het excel-bestand ‘gemakkelijk leesbaar’ maken.
Analyse: interpretatie en synthese van informatie: De leerlingen moeten in staat zijn om de gemeten gegevens te interpreteren en te vertalen naar een conclusie
Engineering: Als ingenieur moeten zij nieuwe systemen uitvinden en ontwikkelen. Zij doen dit door verschillende modellen te testen en het beste model uit te werken. Bij het zelf maken van een sensor worden dezelfde stappen gevolgd.
Programmeren: Bij het programmeren moeten de leerlingen de gemakkelijkste manier vinden om het programma te maken. Dat doen we ook in dit project.
ICT-support: De studenten leren de basis in programmeren en ICT. Het oplossen van problemen en ondersteuning maakt gebruik van deze vaardigheden.
In het eerste deel van de les zullen de leerlingen stap voor stap een sensor bouwen die metingen kan verrichten. Dit is het technische gedeelte. In de volgende fase gaan ze zelf een excel-bestand programmeren.
– U kunt uw groepen met een mix van leerlingen maken, zodat de leerlingen die minder vlot zijn van de andere leerlingen kunnen leren
– U kunt de minder vlotte leerlingen groeperen en hen meer begeleiding geven, terwijl de andere leerlingen vrijer kunnen werken.
De tijd zal variëren van 3u tot 3u30, afhankelijk van de vaardigheden van de studenten. Studenten die de micro:bit of een andere microcontroller kennen, zullen sneller klaar zijn.
De leerlingen zullen over de volgende kennis beschikken:
– De leerlingen zullen leren en in staat zijn een sensor te bouwen door de sensor op de juiste manier aan te sluiten.
– De leerlingen leren en kunnen de sensor aanpassen om hem gebruiksvriendelijk te maken.
– De leerlingen leren hoe ze de sensorgegevens in een microcontroller kunnen krijgen.
– De leerlingen leren hoe ze data kunnen verzamelen in excel.
– Studenten leren hoe data te interpreteren.
Studenten moeten beschikken over basis computervaardigheden en basis Engels. Programmeervaardigheden kunnen nuttig zijn, maar zijn niet noodzakelijk.
Geef de leerlingen de print van het model voor wetenschappelijk onderzoek en het sjabloon Test je idee om hen te helpen met hun onderzoeksvraag. Zie bijlage I. en II.
Studenten passen een wetenschappelijke methode toe om kennis te ontwikkelen en vragen te beantwoorden:
– Toespitsen en afbakenen van de probleemstelling
– Het formuleren van een onderzoeksvraag en hypothese
– Het formuleren en uitvoeren van een onderzoeksplan of experiment
– Observeren en verzamelen van gegevens
– Analyseren van grafisch en op andere wijze weergegeven gegevens
– Conclusies formuleren op basis van grafisch en anderszins weergegeven gegevens en deze toetsen aan de hypothese
– Conclusie(s) bespreken als verklaring of antwoord op een onderzoeksvraag
– Reflecteren en communiceren over de gekozen methodologie en resultaten
De student gebruikt meetwaarden, hoeveelheden en eenheden op de juiste manier in wetenschappelijke, technologische en STEM contexten.
Studenten construeren een STEM oplossing voor een probleem.
De student beargumenteert keuzes vanuit verschillende perspectieven bij het ontwerpen en gebruiken van technische systemen en andere STEM oplossingen.
Lesbegin: De leerkracht helpt de leerlingen om na te denken over wat ze al weten en om hiaten in hun kennis op te sporen. Het is belangrijk de belangstelling voor de komende concepten te stimuleren, zodat de leerlingen klaar zijn om te leren. De leerkracht kan de leerlingen de opdracht geven openingsvragen te stellen of op te schrijven wat ze al weten over het onderwerp. Dit is ook het moment waarop het concept voor het eerst aan de leerlingen wordt voorgesteld.
Materialen: een kaart van de luchtkwaliteit in uw regio (u kunt deze vinden op google)
Voorbereiding: [15 ] Minuten
Faciliteren van de leerervaring: [10 ] Minuten
Overbrenging: [20 ] Minuten
De leerkracht zal:
Leerlingen zullen:
Naar de kaart kijken en een eerste idee formuleren. Ze denken na over wat deze kaart hen toont. Ze beantwoorden volgende vragen:
– Kun je plaatsen zien waar de luchtkwaliteit beter of slechter is? – Bij snelwegen en industriegebieden zal de luchtkwaliteit slechter zijn.
– Kun je een verschil zien op verschillende tijdstippen van de dag? Tijdens de spitsuren zal de luchtkwaliteit lager zijn.
– Hoe is de luchtkwaliteit in uw omgeving?
– Hoe zou je de kwaliteit bij jou thuis kunnen weten? – Door zelf een sensor te bouwen.
– Wat zijn de gevolgen van een slechte luchtkwaliteit? – de verontreinigende stoffen in de lucht verhogen het risico op kanker en hart- en vaatziekten.
Verkennen: Tijdens de exploratiefase verkennen de leerlingen actief het nieuwe concept door middel van concrete leerervaringen. Zij kunnen worden gevraagd de wetenschappelijke methode te doorlopen en met hun medeleerlingen te communiceren om waarnemingen te doen. Deze fase stelt leerlingen in staat om te leren op een praktische manier.
Materialen: een voorbeeld van een zelfgemaakte sensor
voorbereiding: [30 ] Minuten
faciliteren van de leerervaring: [10 ] Minuten
overbrenging: [ 10] Minuten
De leerkracht zal:
Leerlingen zullen
U kunt de leerlingen voor het project uitdagen om al met micro:bit aan de slag te gaan. Hiervoor kunt u de volgende tool gebruiken. Voor deze tool heb je geen micro:bit nodig omdat je de basis op de PC kunt simuleren.
https://makecode.microbit.org/
In deze programmeeromgeving kun je een eigen project starten of je kunt lessen selecteren. Als docent kun je kiezen of je de leerlingen een les wilt laten volgen of dat je ze een laagdrempelige opdracht wilt geven (bv: een aftelklok maken van 10 tot 0).
uitlegfase: Dit is een door de leraar geleide fase die leerlingen helpt nieuwe kennis te synthetiseren en vragen te stellen als ze meer verduidelijking nodig hebben. Om de uitlegfase effectief te laten zijn, moeten docenten leerlingen vragen om te delen wat ze tijdens de verkenfase hebben geleerd, voordat ze technische informatie op een meer directe manier introduceren. Dit is ook het moment waarop leerkrachten video, computersoftware of andere hulpmiddelen gebruiken om het begrip te vergroten.
Materialen:
Stofsensor voor micro:bit: https://www.sossolutions.nl/elecfreaks-micro-bit-smart-science-iot-kit-exclusief-micro-bit
voorbereiding: [15 ] Minuten
faciliteren van de leerervaring: [20 ] Minuten
overbrenging: [45 ] Minuten
De leerkracht zal:
Leerlingen zullen:
Volgende stappen volgen:
U kunt het excel-bestand gebruiken om de gegevens vast te leggen, maar u kunt er ook verder op ingaan. Je kan bijvoorbeeld:
| Plaats van de meting: | school | |
| datum | tijd | stofwaarde (in µg/m³) |
| 25/08/2021 | 16:00 | …… |
Uitwerken: Deze fase richt zich op het geven van ruimte aan leerlingen om toe te passen wat ze hebben geleerd. Dit helpt hen om een dieper begrip te ontwikkelen. Leerkrachten kunnen leerlingen vragen om presentaties te maken of extra onderzoeken uit te voeren om nieuwe vaardigheden te versterken. Deze fase geeft leerlingen de kans om hun kennis te verstevigen voor de evaluatie.
Materialen: zoemer, de sensor
voorbereiding: [20 ] Minuten
faciliteren van de leerervaring: [30 ] Minuten
overbrenging: [ 50] Minuten
De leerkracht zal:
– Gebruik de onderstaande stappen om een voorbeeld te maken.
– Laat het voorbeeld aan de leerlingen zienStudents will:
Een micro:bit heeft normaal gesproken een ingebouwde buzzer. Als deze buzzer er niet is of als hij niet voldoet, kunt u altijd een buzzer toevoegen.
Onze sensor meet het stof in de lucht. Omdat deze al het stof meet, is dit de PM10 waarde. Zoek de grenswaarde voor uw regio op. Als deze waarde wordt overschreden, moet er een alarm afgaan. In dit voorbeeld is de grenswaarde 50µg/m³.
Laat de leerlingen zelf onderzoeken hoe ze dit programma kunnen maken. Als ze dat niet kunnen, kun je ze stap voor stap op weg helpen. Probeer hen zoveel mogelijk hun eigen oplossing te laten bedenken in plaats van hen de oplossing te geven.
Met het onderstaande programma kunt u het alarm laten afgaan wanneer de waarde te hoog wordt. In dit voorbeeld zijn ook de lampjes geprogrammeerd om aan te geven of de waarde goed of te hoog is.
Evalueren: Tijdens deze fase kunnen leerkrachten hun leerlingen observeren en zien of zij de kernconcepten volledig begrijpen. Het is ook nuttig om op te merken of leerlingen problemen op een andere manier benaderen op basis van wat ze hebben geleerd. Andere nuttige elementen van de Evaluatie zijn zelfevaluatie, peer-assessment, schrijfopdrachten, en examens.
Materialen: de sensoren van de leerlingen
voorbereiding: [10] Minuten
faciliteren van de leerervaring: [10] Minutes
overbrenging: [15] Minutes
De leerkracht zal:
Leerlingen zullen:
Zelfstandige leertaken
De micro:bit heeft nog veel meer sensoren te bieden. Je kunt ze kopen door op de micro:bit site te kijken om de lokale verkooppunten te vinden. Door gelijkaardige programmeerblokken te gebruiken, kunnen de leerlingen verschillende sensoren bouwen.
De leerlingen kunnen een zoemer toevoegen om een alarm te laten afgaan als de luchtkwaliteit te laag is. Ze kunnen dit dan gebruiken om te weten wanneer ze bijvoorbeeld een kamer moeten ventileren. Ze kunnen deze zoemer in hun ontwerp opnemen.
Strategieën voor leerlingenfeedback binnen de les
– Geef de leerlingen feedback afhankelijk van hun vooruitgang, en niet van hun bestaande vaardigheden.
– Probeer de leerlingen te motiveren om het probleem zelf op te lossen door hen te coachen bij het vinden van de oplossing.
De verworven vaardigheden en kennis kunnen op andere vakken worden afgestemd en leerkrachten kunnen de les op verschillende manieren uitbreiden.
De programmeervaardigheden en de logische aanpak van de programma’s kunnen in andere lessen worden gebruikt. Wiskunde is een voorbeeld. De ICT-vaardigheden die ze leren kunnen worden gebruikt in andere lessen waar de computer wordt gebruikt voor het verzamelen van gegevens.
Voor het project:
U kunt de leerlingen voor het project uitdagen om al met micro:bit aan de slag te gaan. Hiervoor kunt u de volgende tool gebruiken. Voor deze tool heb je geen micro:bit nodig omdat je de basis op de PC kunt simuleren.
https://makecode.microbit.org/
In deze programmeeromgeving kun je een eigen project starten of je kunt lessen selecteren. Als docent kun je kiezen of je de leerlingen een les wilt laten volgen of dat je ze een laagdrempelige opdracht geeft (een countdown timer maken van 10 tot 0).
De leerlingen kunnen van tevoren een micro:bit programma maken met behulp van de volgende youtube-link: https://www.youtube.com/watch?v=XwptnVX5nys
Na het project:
De leerlingen kunnen de sensor om beurten mee naar huis nemen. Op die manier kunnen ze de luchtkwaliteit thuis zowel binnen als buiten op verschillende tijdstippen meten. Ze kunnen deze gegevens mee naar huis nemen om ze samen te bespreken.
A micro:bit en een breakout board.
Sensor:
https://www.sossolutions.nl/elecfreaks-micro-bit-smart-science-iot-kit-exclusief-micro-bit
pc of chromebook
Beschrijving van de activiteiten die vóór de les moeten worden voorbereid
Het is aan te bevelen dat de leerkracht het project maakt voordat de les begint. Het excelbestand kan worden gedownload of zelf worden gemaakt.
Door het hele project door te nemen, kan de docent alles beter voorbereiden.
| Niet zelfstandig | Gedeeltelijk zelfstandig | zelfstandig | |
| samenwerken | De leraar moet altijd helpen een compromis te sluiten, het werk schiet niet op door discussies of er wordt zonder overleg gewerkt. | De leerlingen werken samen, maar soms is een tussenkomst van de leerkracht nodig wegens discussies of meningsverschillen. | De leerlingen werken constructief samen, discussiëren en werken samen. |
| programmeren | Het programma werkt, maar de leraar moet veel helpen. | Het programma werkt, maar de studenten hebben soms hulp nodig. | Het programma werkt zonder de hulp van de leraar. |
| Data experiment | De leerlingen hadden veel hulp nodig bij het experiment of de resultaten waren niet vergelijkbaar met die van hun medeleerlingen. | De leerlingen hadden enige hulp nodig bij het experiment of de resultaten waren niet vergelijkbaar met die van hun medeleerlingen. | De leerlingen deden het experiment helemaal alleen en de resultaten waren vergelijkbaar met die van hun medeleerlingen. |
| Zwak | Gemiddeld | sterk | |
| attitude | Er was geen interesse of inzet. | De leerlingen waren geïnteresseerd, maar waren vaak afgeleid en/of waren niet op tijd klaar. | De leerlingen zetten zich zo goed mogelijk in, ongeacht of het onderwerp hen aanstaat of niet. |
bijlage. I.
wetenschappelijk onderzoek
bijlage II.
Test je idee
| Test je idee | |
Je vraag moet betrekking hebben op de gemanipuleerde variabele en de responsvariabele. |
|
Je hypothese moet geschreven worden als een ‘als-dan-omdat’ verklaring |
|
|
|
Maak een lijst van je benodigdheden. |
|
Moet bevatten:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
