Ontwerpend leren

Caleidoscoop

Onderzoekend leren - Een windmolen op school 2

Inhoudsopgave

Inleiding 3

Lesopzet 3

Lesplan 4

Stap 1. Probleem constateren 4

Stap 2. Verkennen 4

Stap 3. Ontwerp maken 6

Stap 4. Product maken 6

Stap 5. Testen en evalueren 6

Stap 6. Presenteren 7

Stap 7. Verdiepen/verbreden 7

Benodigdheden en toetsing 7

Benodigdheden en veiligheid 7

Verwerking/toetsing/beoordeling 8

Colofon 8

Bijlage 1. Achtergrondinformatie 9

Werking 9

Bijlage 2. Werkblad 1: Programma van Eisen 10

Bijlage 3. Werkblad 2: Oplossingen bedenken 11

Bijlage 4. Werkblad 3: Ontwerptekening 12

Onderzoekend leren - Een windmolen op school 3

Inleiding

Deze lesbrief geeft een verdieping op de proef ‘Caleidofoon’ uit de proevenwaaier Pret met Proeven.

Het is een lessuggestie rondom de ontwerpopdracht:

Maak een caleidoscoop die één voorwerp zowel 6 als 8 keer kan laten zien.

Tip: Wil je de opdracht iets vereenvoudigen, voor een lagere groep bijvoorbeeld? Laat dat een

caleidoscoop maken die het voorwerp 6 óf 8 keer weerspiegeld.

Lesopzet

Doelgroep groep 5 t/m 8

Tijd 90 minuten

Concepten en contexten spiegels, licht, natuurkunde, speelgoed, patronen

Leerdoelen Kinderen leren samenwerken, creatief en innovatief denken,

presenteren, kritisch denken, probleem oplossen. (21st century

skills).

Samenvatting van de les Verkennen van het onderwerp met demonstratie van de Caleidofoon,

in groepjes van 4 programma van eisen invullen, ontwerp maken,

prototype bouwen en testen.

Link naar de proef www.c3.nl/kids/caleidofoon

Link naar de leerkrachtgids www.c3.nl/product/leerkrachtgids-ontwerpend-leren-snoep-en-

speedboot

Deze lesbrief volgt de methodiek van Ontwerpend leren zoals dat beschreven wordt in de

leerkrachtgids Ontwerpend leren met chemie. Hij geeft sturing bij het ontwerpend leren en suggereert

vragen die je als leerkracht kunt stellen over het onderwerp van deze proef. Tussen de vierkante

haken [ ] suggesties voor mogelijke antwoorden.

Onderzoekend leren - Een windmolen op school 4

Lesplan

Stap 1. Probleem constateren

In een caleidoscoop kun je prachtige figuren zien. Maar hoe werkt hij eigenlijk? [met spiegels]

En hoe vaak kun je een voorwerp laten spiegelen? De leerlingen ontwerpen zelf een caleidoscoop

om dit te ontdekken.

Bekijk een echte caleidoscoop en voer zelf de proef

‘Caleidofoon’ uit. Bespreek de volgende vragen:

Wat is een caleidoscoop? [Een koker waar je

door heen kunt kijken en mooie

figuren/patronen ziet.]

Uit welke onderdelen bestaat een

caleidoscoop? [Een kijkgat, drie spiegelende

oppervlakken, voorwerp en lichtbron.]

Bespreek de opdracht: Maak een caleidoscoop die een voorwerp zowel 6 als 8 keer kan laten zien.

Stap 2. Verkennen

Bespreek met de leerlingen

Om een caleidoscoop te kunnen ontwerpen, moet je eerst de werking van spiegels bestuderen.

Hoe laat de kapper de achterkant van je hoofd zien nadat je haar geknipt is? [Met behulp van

twee spiegels.]

Ben je weleens in een spiegeldoolhof geweest? Wat zag je daar en hoe denk je dat dat

kwam? [ik zag mezelf heel vaak en van verschillende kanten, dat komt door meerdere

spiegels; ik zag mijzelf vervormd (dik, dun, scheef, etc.), dat komt doordat de spiegels niet

vlak maar gebogen waren]

De verschillende groepjes mogen nu zelf met spiegels spelen. Laat de leerlingen vervolgens

onderstaand experiment uitvoeren, waarmee ze het verband ontdekken tussen de hoek die twee

spiegels maken en het aantal keer dat het voorwerp gezien wordt.

Experiment: werken met spiegels

Benodigdheden:

Twee spiegels

Een voorwerp ter grootte van een legoblokje

Figuur van de opstelling hiernaast

Zet de twee spiegels op de aangegeven lijnen in het figuur.

Zet ook het voorwerp op de aangegeven plek in het figuur.

Wat zie je? Beweeg de buitenste randen van de spiegels in

de richting van de pijlen naar elkaar toe, terwijl de spiegels elkaar in het midden blijven raken. Doe dit

langzaam. Wat zie je gebeuren? Wat gebeurt er als je de spiegels recht tegenover elkaar zet?

Onderzoekend leren - Een windmolen op school 5

Programma van eisen

Voordat je een ontwerp maakt, bepaal je eerst aan de eisen waaraan het ontwerp moet voldoen. Het

is belangrijk dat deze eisen meetbaar zijn. In de tabel hieronder staan enkele voorbeeldeisen. Laat de

leerlingen werkblad 1 invullen. Daar schrijven ze achter elke eis hoe ze gaan meten of hun

caleidoscoop ook echt voldoet aan de eis.

# Wat is de eis? Hoe kun je dat testen?

1 [Het voorwerp moet 6 en 8 keer gezien worden] [Kijken en tellen door 3 personen]

2 [De caleidoscoop moet stevig zijn] [Schud de caleidoscoop gedurende 10 tellen,

alles moet nog vast zitten]

3 [De caleidoscoop moet handzaam zijn] [3 kinderen kunnen elk de caleidoscoop in één

hand vast houden]

In deze stap kun je als leerkracht voor twee verschillende werkvormen kiezen. Bij de ene stuur jij de

les, bij de ander geef je de leerlingen meer vrijheid en sturen zij mee.

LESSITUATIE 1 LESSITUATIE 2

De opdracht is in beide gevallen hetzelfde:

Maak een caleidoscoop die een voorwerp zowel 6 als 8 keer kan laten zien.

Jij stelt het programma van eisen vast.

Klassikaal bespreek je oplossingen voor elke eis

en bedenk je hoe getest kan worden of aan de

eis voldaan is.

De leerlingen kiezen zelf eisen waaraan het

ontwerp moet voldoen. Daarna bedenken ze in

groepjes oplossingen en bespreken ze hoe

getest kan worden of het ontwerp aan de eis

voldoet.

Mochten kinderen vastlopen kun je de volgende vragen stellen:

Hoe gebruik je een caleidoscoop? Hoe kijk je er door?

Welke functies heeft een caleidoscoop? Wat moet een caleidoscoop doen?

Welke onderdelen zijn belangrijk? Wat moet er minstens in zitten?

Hoe kan ik controleren of de caleidoscoop werkt?

Voordat de kinderen doorgaan met het maken van de caleidoscoop, controleer je of hun eisen en

testen haalbaar zijn.

Oplossingen bedenken

Om één of meer oplossingen voor elke eis te bedenken, gaan de

leerlingen brainstormen. De volgende regels zijn van toepassing

bij brainstormen:

Alle ideeën zijn goed, niet gelijk oordelen

Laat je groepsgenoten uitpraten

Combineer ideeën

Teken je ideeën

Onderzoekend leren - Een windmolen op school 6

In de tabel hieronder staan enkele voorbeelden

EIS OPLOSSINGEN

1 2

Het voorwerp moet 6 en 8 keer

gezien worden

Verwisselbare spiegelformatie

Voor 6x zo: [tekening]

Voor 8x zo: [tekening]

Veranderlijke hoek tussen de

spiegels op deze manier:

[tekening]

De caleidoscoop is stevig. Koker waar de spiegels

inpassen. Karton om spiegels

De caleidoscoop is handzaam Koker die goed vast te houden

is met 1 of 2 handen Handvat maken aan de koker

De spiegels zitten aan elkaar

vast

De spiegels worden aan elkaar

geplakt met plakband

De spiegels worden aan elkaar

geplakt met plakband en

verstevigd met satéprikkers

Je kunt in de scoop kijken Een kant open laten Een kijkgat uit karton geknipt.

Het voorwerp dat gespiegeld

wordt, zit vast

Met een touwtje zodat hij nog

wel kan bewegen

Vastplakken op of tussen

transparant plasticfolie

Stap 3. Ontwerp maken

Om tot een ontwerp te komen moeten de leerlingen nu voor elke eis de beste oplossing kiezen.

Deze oplossingen samen worden gecombineerd in één tekening (werkblad 3). Zo zien ze of de

combinatie ook echt te realiseren is. Voordat de kinderen hun prototype gaan bouwen

controleer je of hun ontwerp gemaakt kan worden. Klopt de constructie? Is al het materiaal

aanwezig? Kan het binnen de gestelde tijd gemaakt worden? Als jij akkoord bent en de

tekening te realiseren is, mogen de leerlingen naar stap 4 en het prototype gaan bouwen! Een

prototype is de eerste versie van het product.

Stap 4. Product maken

De leerlingen bouwen het product aan de hand van hun schets.

Tips:

Om de spiegelingen goed te kunnen zien met zilverkarton of aluminiumfolie, is vooral een

sterke lichtbron belangrijk.

Versier de driehoekige caleidoscoop zodat hij er ook van buiten mooi uitziet.

Stap 5. Testen en evalueren

Nu het prototype af is, testen de leerlingen of het voldoet aan de eisen die ze eerder hebben gesteld.

Is het niet gelukt om aan alle eisen te voldoen of werkt de caleidoscoop niet zoals bedoeld? Laat ze

dan een plan maken om dat te verbeteren.

Onderzoekend leren - Een windmolen op school 7

Stap 6. Presenteren

In de leerkrachtgids staan ideeën voor een originele manier van presenteren.

Stap 7. Verdiepen/verbreden

Over de onderwerpen spiegels en licht is veel te vertellen en onderzoeken. Bekijk bijvoorbeeld je

spiegelbeeld eens in een lepel. Of maak een periscoop. Kun je ook om een hoekje kijken? Hoe werkt

een autospiegel?

Benodigdheden en toetsing

Benodigdheden en veiligheid

Verkennen

3 smartphones

Elastiekjes

1 of enkele caleidoscopen

Algemeen, genoeg voor de hele klas Basis voor een caleidoscoop die 6x spiegelt:

Karton

Spiegelkarton

Transparant papier of plasticfolie

Kleine voorwerpen met mooie kleuren

(bijvoorbeeld knutseldiamantjes,

glittersterretjes, etc.)

Elastiekjes

Satéprikkers

Eventueel keukenrollen als stevig omhulsel

en inpakpapier om de caleidoscoop mooi te

maken

Per groepje

2 rechthoekige spiegels

Voorwerp zoals legoblokje, strijkkraal of kraal

Lijm

Plakband

Schaar

Werkblad 1 en werkblad 2

Bij normaal gebruik zijn deze materialen veilig.

Onderzoekend leren - Een windmolen op school 8

Verwerking/toetsing/beoordeling

Beoordeel de voortgang van de leerlingen op de leerdoelen samenwerken, creatief en innovatief

denken, presenteren, kritisch denken, probleem oplossen. Ook de mate waarin zij zich kunnen

uitdrukken rondom dit onderwerp kan een beoordelingscriterium zijn

Colofon

Deze lesbrief ‘Caleidoscoop ‘ is een uitgave van:

Deze lesbrief is ontwikkeld door Juke Loman & Centrum JongerenCommunicatie Chemie.

Uiteraard is door Centrum JongerenCommunicatie Chemie veel zorg aan deze lesbrief besteed. Centrum

JongerenCommunicatie Chemie aanvaardt echter geen aansprakelijkheid voor schade die eventueel is ontstaan

bij het geven van een experimenteermiddag. Voor deze lesbrief van Centrum JongerenCommunicatie Chemie

geldt een Creative Commons Naamsvermelding-NietCommercieel 4.0 Internationaal licentie (zie

http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/).

© Centrum JongerenCommunicatie Chemie, juni 2018

Onderzoekend leren - Een windmolen op school 9

Bijlage 1. Achtergrondinformatie

Als je door een caleidoscoop kijkt zie je prachtige patronen, waar

komen ze vandaan? De caleidoscoop is begin 19e eeuw ontdekt

door een Schotse wetenschapper genaamd David Brewster. Hij

deed onderzoek naar licht en gebruikte daarbij glazen platen.

Terwijl hij aan het werk was, verbaasde hij zich over het patroon

dat ontstond doordat het glas de kaars die hij gebruikte

reflecteerde. Hij verdiepte zich hierin en zo ontstond het

instrument wat hij ‘caleidoscoop’ noemde. Het woord caleidoscoop

komt uit het Grieks en betekend letterlijk mooie-vorm-kijker (kalos, eidos, scopos). Brewster bedacht

het eigenlijk als filosofisch instrument voor kunstenaars, die geïnspireerd zouden raken door de

mooie patronen. Maar het werd al snel populair speelgoed omdat niet alleen kunstenaars enthousiast

waren.

Werking

Een caleidoscoop gebruikt ten minste twee spiegels in een buis die in een bepaalde hoek ten

opzichte van elkaar staan. Aan de ene kant van de buis zit een kijkgat. Het andere eind dient als

lichtbron en meestal zitten daar ook één of meerdere voorwerpen. Als je door het kijkgat kijkt, zie je

het voorwerp aan de andere kant meerdere keren. Hoe vaak je het voorwerp ziet, hangt af van het

aantal spiegels en de hoek waaronder de spiegels staan. De meeste caleidoscopen hebben drie

spiegels. Om te begrijpen hoe een caleidoscoop werkt, gebruiken we in deze lesbrief eerst twee

spiegels. Daarna maken we een caleidoscoop met drie spiegels. De hoek tussen twee spiegels

bepaalt hoe vaak je het object kan zien. In de tabel hieronder staat hoe vaak je een voorwerp ziet

onder de verschillende hoeken.

Hoek Aantal malen dat je het

voorwerp ziet

180° 2

120° 3

90° 4

60° 6

45° 8

Er is niet altijd een symmetrisch plaatje te zien door de caleidoscoop. Vraag de leerlingen als hun

caleidoscoop af is eens goed te kijken. Wanneer is het patroon recht en links gelijk? En is het dan

ook boven en onder gelijk? Gebruik onderstaand plaatje eventueel om aan te geven wat je bedoelt

met rechts/links en boven/onder van het patroon.

Onderzoekend leren - Een windmolen op school 10

Bijlage 2. Werkblad 1: Programma van Eisen

Leerling 1: ______ _____ Leerling 2: ______ _____

Leerling 3: _______ ____ Leerling 4: ______ _____

# Wat is de eis? Hoe kun je dat testen?

1

2

3

4

5

Onderzoekend leren - Een windmolen op school 11

Bijlage 3. Werkblad 2: Oplossingen bedenken

Groepsnaam:_______ ____

Leerling 1: ______ _____ Leerling 2: ______ _____

Leerling 3: _______ ____ Leerling 4: ______ _____

Eis Oplossingen

1 2 3

1.

2.

3.

4.

5.

Onderzoekend leren - Een windmolen op school 12

Bijlage 4. Werkblad 3: Ontwerptekening

Groepsnaam:_______ ____

Leerling 1: ______ _____ Leerling 2: ______ _____

Leerling 3: _______ ____ Leerling 4: ______ _____

Teken hier je concept ontwerp: