Aqua Forge ontwerp

Handleiding 1 - monteren

Wat is monteren?
Wanneer we verschillende onderdelen samenstellen spreken we van monteren. Er is een verschil tussen tijdelijk en permanent monteren. 
Permanent betekent dat het niet meer de bedoeling is om los te maken.
In dit project ontwerpen we een prototype, een eerste poging om iets te maken. De kans is dus groot dat iets niet werkt of bijgestuurd moet worden.
Daarom kiezen we voor: schroeven, elastiekjes en deuvels 
(kleine housen staafjes) in plaats van nietjes of nagels. 
De lijm wordt pas gebruikt als alles getest werd.

Elastiekjes?
Met elastiekjes kan je een kruis sjorren. Dat betekent dat je de twee stukken hout verbindt met een touwtje of elastiekje in kruisvorm. Het is best dat je elkaar hierbij helpt. Terwijl de ene het hout vasthoudt kan de andere de elastiek rond de uiteindes trekken. Deze techniek gebruiken we vooral tijdens ons onderzoek, als we snel stukken willen omwisselen zonder het hout te beschadigen. Dit is een tijdelijke techniek om te monteren.

Lijmen?
We gebruiken bij de houtbewerking speciale lijm: houtlijm.
Verschillende materialen (papier, ijzer, stof, …) hebben elk hun unieke eigenschappen. 
Houtlijm heeft unieke eigenschappen:

1. Hout is poreus (kleine openingen in het oppervlak)
      dus de lijm vloeit daar goed in om zich vast te maken.
2. Houtlijm blijft een beetje flexibel en kan nog wat bewegen.
      Dat is belangrijk want hout kan krimpen of uitzetten. 
      Dit gebeurt als het erg droog, nat, koud of warm wordt.

Tip: 
Kijk op de verpakking.
Is de lijm waterbestendig? 
Hoe lang is de droogtijd?

Lijmklem?
Houtlijm werkt beter als de onderdelen stevig tegen elkaar geklemd
worden gedurende een langere tijd. Daarvoor worden lijmklemmen 
gebruikt. Deze worden op verschillende punten aangebracht:

1. Het hout wordt overal vastgedrukt, zodat er geen opening ontstaat.
     De klemmen worden afwisselend vastgezet.
2. Vaak moet het stuk mooi recht zijn.
      Met de klem kan je nog wat bij duwen in een bepaalde richting.
3. Er zit een beschermend laagje tussen de klem en het hout.
      Dit doen we omdat het hout een zacht materiaal is.
      De harde klem kan een deuk maken, zoals met je vingers in plasticine.

Pennetjes lijmen?
Soms worden werkstukken vastgemaakt met kleine ronde of platte stukjes ertussen. Dat is nog steviger dan enkel lijm en bovendien kan je achteraf geen schroeven zien zodat het werkstuk mooi afgewerkt is.

1. Boor een mooi recht gat met dezelfde diameter als de pen (deuvel).
     Je kan het overschrijfpotlood gebruiken om de locatie over te tekenen.
2. Je kan eerst testen of de pen op de juiste plaats zit.
      Met een tang kan je daarna de pen er terug uit trekken.
3. Je doet lijm in en rond de gaatjes en klemt de stukken tegen elkaar.

Handleiding 2 – boren en schroeven

In dit project zal je twee keer moeten boren:
Voorboren:
Boren ø 3 mm of ø 4 mm om een schroef in te draaien.
Pen – gat - verbinding: 
Een gat ø 6 mm of ø 7 mm om een stuk rond hout in vast te maken.

Een houtboor herken je aan het scherpe puntje bovenaan.
Tip: dit symbooltje (ø) duidt de diameter aan.
Stel nu eerst de machine in:
Snelheid: neem de grootste snelheid.
Kracht: kies het grootste getal of het boorsymbool.
Controleer telkens tussendoor of dit juist ingesteld is.


Draairichting: de boor moet altijd naar rechts (klokgewijs) draaien.

Wat is de voorbereiding?
Neem een werkplank, zodat je niet per ongeluk in de tafel boort.
Klem het stuk vast of vraag iemand om het vast te houden. 
Zo kan het stuk niet rond gaan slingeren.
Test ook even of de boor mooi rond haar as draait. 
Als ze zwalpt, zit ze niet goed in het midden van de boorkop vast. 

Hoe diep moet ik boren?
Als je een stuk rondhout in het gat wil lijmen is 1 cm diepte voldoende.
Ook als je een gat wil boren om er later een schroef in te draaien moet je niet de hele boor in de plank duwen. De schroef moet zich namelijk nog vast kunnen draaien en dat lukt niet als er al een gat is. Dit heet voorboren.

Hoe boor ik correct een gat?
1. Hou de machine vast met beide handen.
2. Zet de boor aan en duw ze in het hout.
      Denk eraan om mooi recht en niet te diep te boren.
3. Trek de boor terug uit het hout terwijl ze nog draait.
      De boor moet altijd naar rechts draaien, je wisselt de knop niet om.

Hoe moet ik een schroef vastdraaien?
Voor je gaat schroeven moet je eerst een gat boren. Zonder voorboren is schroeven wat onhandig en kan je plank ook scheuren. Eerst moet je aan de hand van het stappenplan de boor terug uit de boorkop halen. Je vervangt ze door een bithouder en bit. Er zijn verschillende bithouders en schroeven. Puzzel even of je bit in de kop van de schroef past. Voor dit project gebruiken we schroeven met een kruiskop. Als je aandachtig kijkt kan je zien dat er om het kruis heen ook schuine randjes zitten, dit is om de grip te verhogen. 

Vergeet niet om de machine nu te zetten op de schroefstand. Meestal is dit een tekentje van een schroefje of een nummer. Dit nummer staat voor de kracht die de machine zal leveren. Een schroef indraaien doe je door eerst voorzichtig op de machine te duwen, daarna harder. De machine is immers vrij sterk en kan je schroefkop kapot maken omdat het metaal van de boor
(in dit geval staal) harder is dan het materiaal waaruit de schroef gemaakt is.

Let op, schroeven kan je in – en uitraaien.
Op het handvat van de machine zit een knopje om dit te regelen.

Indraaien: de bithouder draait naar rechts.
Uitdraaien: de bithouder draait naar links.

Tip! 
Wil je oogschroeven indraaien?
Boor een gat van een paar millimeter.
Gebruik een schroevendraaier als lange arm. 

Handleiding 3 – klemmen en zagen

Hoe teken je een werkstuk haaks af?
Om netjes recht te zagen hebben we een loodrechte of haakse lijn nodig.
Tip: dit symbooltje (∟) gebruiken we vaak als we spreken over 90°.

We meten de lengte van ons plankje en tekenen met de winkelhaak 
een loodrecht lijntje op onze plank. Als je geen winkelhaak hebt kan je ook de rug (achterkant) van de zaag hiervoor gebruiken. Leuk, toch?
Vervolgens klem je de plank op de tafel. Waar je wil zagen komt op een paar centimeter van de tafel.

Te dicht? Je kan in de tafel zagen, pas op!
Te ver? De trillingen zorgen ervoor dat het zagen moeilijker is.

Hoe kan ik goed zagen?
Sommige kinderen vinden zagen heel lastig. 
Het lukt niet goed omdat ze de zaag verkeerd vasthouden. 
Hier zijn enkele richtlijnen:

1. De zaag moet loodrecht op de plank staan.
2. Je wijsvinger past in een gleufje en wijst naar voor. 
3. Zet de zaag recht op het stuk. 
4. Zet de zaag op de plank en trek ze naar achter. 
       Til ze op en herhaal deze handeling tot je een groef hebt.
5. Als je een groef hebt, ga dan heen en weer met de volledige zaag.

Tip: met een verstekbakje kan je een mooie rechte groef maken.

Handleiding 4 – schuren

Wat is het juiste schuurpapier?
De term schuurpapier klopt eigenlijk soms niet helemaal. Soms is het vel van een stukje kunststof of linnen (plantaardige vezels) gemaakt. 
Alle schuurmiddelen bestaan uit een onderlaag met daarop een deklaag van slijpmateriaal. Dit materiaal bepaalt niet alleen de kwaliteit van het schuurpapier, maar ook hoe lang het meegaat. Goedkoper glaspapier slijt sneller dan de duurdere varianten. De korrelgrootte van het slijpmateriaal (zand of glaspoeder) wordt aangeduid met de letter P (Europa) of K (Amerika). Daarna komt een cijfer: hoe hoger het getal, hoe fijner de korrel.

• Grof (40-60): oude lagen of ruwe splinters verwijderen
• Medium (80-120): hout schuren voor afwerking
• Fijn (150+): gladde, egale finish

Meestal gaat men voor fijn schuurwerk beginnen met een grove korrel en daarna over tot een fijnere korrel. Wij gebruiken voor ons project een grove korrel (60) omdat we vooral de houten splinters willen wegschuren of de randjes van het hout afronden. Dit kan trouwens ook met een rasp. 
Bij metaal gebruiken we grove korrels om bramen (kleine uitsteekseltjes) of roest weg te schuren. Daarna wordt ook een fijnere korrel gebruikt om glad te maken of het werkstuk voor te bereiden op een verflaagje. 

Tip: we schuren in de richting van de houtnerf mee.

Tip: we gebruiken geen handschoenen als we met machines werken, 
       deze kunnen bekneld raken of mee draaien in de machine.
       We gebruiken deze wel als we ruw hout verplaatsen. 

Stap 1: materialen bestuderen

Powerpoint dia's: 1 en 2
Werkblad: /

Bekijk samen met de kinderen het materiaal in de koffer. Bespreek wat er in de koffer zit.
De informatiefiches van de gereedschappen vind je in bijlage.
Neem zelf als leerkracht de handleiding va het gereedschap door.

Richtvragen:
- Wat is dit, denk je?
- Waarvoor dient dit denk je? 
- Walt valt je op aan de vorm, het handvat, de details?

Gereedschap:
- Werkplank om op te boren.
- Winkelhaak en schuifmaat.
- Handzaag en kniptang.
- Boormachines en houtboren ø 4, 6, 8, 10 en 12 mm.
- Schroefmachines met Bits PZ2.
- Schuurpapier
- Klemmen om het werkstuk vast te klemmen
- Veiligheidsbril
- Houtlijm en WD 40 (invetten metaal na gebruik)

Materialen:
- Plankje romp schip.
- brochettestokjes (lang en kort)
- ijslollystokjes (smal en breed)
- wasknijpers (groot en klein)
- kurken, elastieken.
- deuvels (pennen) met ø 6 en 8 mm.
- Bamboe en Rondhout ø 6, 8 en 10 mm.
- Schroeven 3,5 cm.
- Panlatten 1,9 x 3,2 cm.
- Schroeven van lengte 3,5 met dikte 3,5 mm.

Fun Forge: 
Bespreek vooraf met de kinderen welke materialen je denkt nodig te hebben om de plankjes om te vormen tot bootjes. Voorspel wat er in de koffer zal zitten. 
Vul eventueel zelf aan met eigen materialen die het thema of de extra uitdaging tegemoet komen: stof, plastic potjes en flesjes, touw, hamer, extra schroefjes en nageltjes, …

Stap 2: de handleiding doornemen

Powerpoint dia's: 3
Werkblad: handleiding gereedschap

Toon de leerlingen minimale uitleg hoe de gereedschappen werken.
Kinderen die moeite hebben met Nederlands (NT2) of lezen kunnen filmpjes kijken.
Laat de veiligheidsfiches lezen.

 Fun Forge: 
Je kan ook elk kind een onderdeel van de handleiding laten doornemen en daarna aan de groep maten vertellen wat er geleerd werd. Zo kan je de techniek ook eens laten voortonen en dan kan je zelf bijsturen indien nodig. Reken hier dan wel wat extra tijd voor. Dit kan eventueel in een les begrijpend lezen reeds vooraf aan bod komen. 
Bespreek dan ook de tekstsoorten: instructiekaarten en informatieve teksten.

Veiligheidsfiches: handzaag, schroefmachine en boormachine hanteren.

Inhoud van de fiches: zagen, klemmen, boren, schroeven, pluggen, houtlijm, schuren.

Stap 3: de criteria bepalen

Powerpoint dia's: 4
Werkblad: /

Een belangrijke stap in het proces is het bepalen van criteria waaraan het ontwerp van ons bootje moet voldoen. 
We geven enkele mogelijkheden.

Aan welke voorwaarden moet een bootjesattractie (dobbervijver) voldoen?

1. Het bootje mag niet zinken als er 2 popjes (gewicht) op zitten. (playmobil, lego, …)
2.Er moet een afdak zijn zodat de popjes droog zitten.
3.Als ik de boot een duwtje geef (hij dobbert) mag hij niet omkantelen.

 Fun Forge: 
Je kunt deze criteria uit de kinderen laten komen en zelf selecteren i.f.v. haalbaarheid in jouw eigen klaspraktijk. Benoem telkens welke criteria hieraan gekoppeld wordt.
Beperk in totaal het aantal criteria of verdeel ze per groepje. Het is zeker niet de bedoeling om alle criteria in één project te stoppen. In de praktijk houden ook verschillende teams zich bezig met verschillende aspecten van een probleem.

4.Er moet een vlaggenmast op het bootje staan. (decoratie)
5.Er moet een veiligheidshekje of verhoogde rand rond het bootje zitten. (veiligheid)
6.Er moet een ingang zijn met mogelijkheid tot verbinden ponton. (bereikbaarheid)
7.Het bootje mag niet kantelen als er een motor aan komt. (stabiliteit)
8.Het bootje mag niet kantelen als er stroming op het water zit. (stabiliteit)
9.Er moet een bankje zijn om op te zitten. (comfort)
10.Er is een ingang voor mensen met beperking. (toegankelijkheid)
11. De rolstoel(patiënt) moet vast gemaakt kunnen worden. (veiligheid)
12: Het thema van ons pretpark moet zichtbaar zijn. (decoratief)

Stap 4: een plan bedenken

Powerpoint dia's: 5, 6, 7, 8 en 9
Werkblad: inspiratiekaarten (optioneel)

Het vertrekpunt voor het bootje is de (dikkere) vurenhouten plank.
Deze kan door haar lagere massadichtheid en volume meer gewicht dragen.
Ze vereist minder extra denkwerk en versteviging.
Je kan eventueel het stappenplan gebruiken dat bijgeleverd werd.

Fun Forge:
Laat de kinderen eerst hun plankje kiezen:
- De (dikke) vuren plank = deze kan al meer gewicht dragen.
- De (dunnere) triplex plank = deze kan niet veel gewicht dragen.
    Deze kan door haar hogere massadichtheid en volume minder gewicht dragen.
    Ze vereist extra denkwerk en versteviging.

Er kan plan getekend worden door de kinderen. Eventueel kunnen er picto’s of kernwoorden bij genoteerd worden. Als de leerkracht het plan gezien heeft en aangevuld heeft met tips kan er van start gegaan worden. 
Voor extra inspiratie voor het maken van een bootje kunnen de leerlingen de inspiratiekaarten of een zoekmachine gebruiken. Je staat dan even stil bij zoeken van bronnen.

Prompt:
Op een zoekmachine kan je best kernwoorden geven in plaats van een vraag te typen.
                                       Wat zoek ik niet: ‘hoe knutsel ik een bootje dat moet drijven’
                                       Wat zoek ik wel: ‘knutsel hout boot’ of ‘drijven bootje’
Wist je dat? Je kunt de woorden ‘AND’ (en) ‘OR’ (of) en ‘NOT’ (niet) toevoegen.

Optioneel, metend rekenen:
- De leerlingen tekenen een bovenaanzicht en een zijaanzicht.
- De werktekening wordt met een lat getekend en de afstanden worden gemeten.

Stap 5: het plan uitvoeren

Powerpoint dia's: 10
Werkblad: bouwplan (optioneel)

Dit is eventueel het moment om helpende handen (ouders, grootouders) in te schakelen. 
Bedenk overigens dat zij een ondersteunende rol moeten nemen en bijvoorbeeld helpen bij vasthouden of vervangen van boren. De kinderen moeten zoveel mogelijk zelf het gereedschap hanteren en logisch nadenken.
Ook hier zijn er weer enkele mogelijkheden. Je kan met of zonder het bouwplan werken.

Met bouwplan:
- De kinderen bouwen het bouwplan.
- Ze optimaliseren het ontwerp met eigen inbreng of extra criteria.

Zonder bouwplan:
- De kinderen bouwen hun eigen plan met de opgedane kennis en bepaalde criteria.

Stap 6: testen van het ontwerp

Powerpoint dia's: 10
Werkblad: /

Als belangrijke onderdelen van het bootje vastzitten of als het bootje klaar is kunnen enkele zaken getest worden in het water. Met een handdoek kan het werkstuk tussendoor terug afgedroogd worden alvorens te optimaliseren. De testfase kan uiteraard meermaals uitgevoerd worden. Stimuleer kinderen tijdig eens te testen.

1. Het bootje moet blijven dobberen als het leeg is.
2.Het bootje moet blijven dobberen als er twee poppetjes in zitten.
3.Als ik de boot een duwtje geef met passagiers erin blijft hij drijven.

Optioneel, metend rekenen:
- Wat is het bruto, tarra en netto gewicht van het bootje?
- Bij welk netto gewicht zinkt de boot? (Maximum aantal passagiers?)

 Fun Forge: 
Er wordt gecontroleerd of het bootje aan de zelf bedachte criteria voldoen.

Stap 7: optimaliseren van het ontwerp

Powerpoint dia's: 10
Werkblad: /

Als het bootje kantelt en begint te zweven of dieper zinkt, dan is er een verdere optimalisatie nodig door toe te passen wat geleerd werd in de instap: 

- Het gewicht van het hout verhogen.
- De vorm van het bootje aanpassen.
- Een houtsoort met lagere massadichtheid toevoegen.

Goede vragen stellen: 
Het is de bedoeling om open vragen te stellen en de leerlingen zelf tot een antwoord te laten komen. Verwijs ook naar de zaken die geleerd werden in het onderzoek.
We geven hier een paar richtvragen die je kan hanteren.

- Wat is het probleem?
- Weet je hoe dat komt?
- Welke techniek heb je gebruikt?
- Wat gebeurt er?  
- Wat moet er aangepast worden?
- Wat kan je eraan doen?
- Waarmee heeft dat te maken?

Als het bootje voldoet aan alle criteria kunnen de kinderen nog een extra criteria toevoegen of kunnen ze de extra uitbreidingsoefening (zie bijlage boekje) maken.

Stap 8: rapporteren van het ontwerp

Powerpoint dia's: 11
Werkblad: /

Er zijn heel wat mogelijkheden voor deze stap. Deze stap is, ondanks dat hij de laatste is, wel een belangrijkste stap van het proces. De bedoeling is dat de kinderen een presentatie maken over hun ontwerp of leerproces. 
Voor wie met meerdere Forge koffers werkt kan er bijvoorbeeld afgesproken dat elk groepje een andere attractie voorstelt.

Je kan deze presentatie op verschillende manieren organiseren. Spreek wel af met de kinderen wat er zeker vertelt moet worden. Je kunt dit koppelen aan een evaluatie. Onderstaand zijn enkele voorbeelden van wat je kunt laten rapporteren.

1. Wat leerde je over drijven, zinken en zweven?
2. Wat ondervond je bij het uitvoeren van het bouwplan?
3. Wat ging fout en hoe loste je dit op?
4. Wat heb je bijgeleerd over een waterattractie bouwen?

Fun Forge:

1. Uitwisselen in duo’s: 
Twee leerlingen of groepjes vertellen aan elkaar en tonen hun ontwerp. Dit is een eenvoudige werkvorm  die ook tijdbesparend is en geen extra werk vraagt.

2. Presentatie voor de klas: 
De groepjes vertellen over hun ontwerp. Er is hiervoor eerst een kleine voorbereiding nodig om af te spreken wie wat zal zeggen en hoe dat gebeurt.

3. Video of podcast maken: 
Laat het ontwerp presenteren op een filmpje of geluidsopname.
Dit kan als interview, toneeltje, stop motion filmpje van attractie, …

4. Stellen, flyer of poster maken: 
Dit kan ook digitaal gemaakt worden. Er zal eerst moeten afgesproken worden hoe de flyer vorm moet krijgen, dit kan bijvoorbeeld in een les Nederlands met een kijkwijzer.
Ook hier kan je opnieuw met de kinderen een brainstorm doen: wat denken zij daarover?
1. Duidelijke en aantrekkelijke foto’s.
2. Werken met kernwoorden en overtreffende trap van vergelijking.
3. De criteria moeten duidelijk op de poster of flyer aanwezig zijn.
4. Een slogan en of naam voor de attractie bedenken.