Solderen als stap naar technologie in het onderwijs

“Op veel scholen is er maar weinig ruimte om écht even te prutsen. Voor de projecten van Junior IOT is dat geen probleem.Je bouwt een eigen trilrobot met onze soldeeroefening om te ervaren dat je dit ook makkelijk in de klas kunt doen. De nieuwe flyer legt de stappen uit.”

(lees verder onder de video)

In plaats van de traditionele lessen willen we inderdaad soms liever even prutsen. Deze manier helpt om een aantal leuke puntjes theorie aan te stippen – waar de leerling in geïnteresseerd raakt. Maar belangrijker is dat de interesse voor techniek, ontwerpen en onderzoeken wordt aangewakkerd.

In de klas kan jij als leraar hiermee prima beginnen. Je hebt geen techniek achtergrond nodig, materialen zijn betaalbaar én alles is makkelijk op te bergen. Laat de leerlingen vooral zelf creëren, onderzoeken en beleven – technische details zijn nu even te saai, dat leren ze later maar een keer 🙂

Hieronder lees je de flow en de didactiek in het langere verhaal. Een aantal didactische ‘dansjes’ zal ik beschrijven om je leerlingen te inspireren – en door deze flow kan je inspelen op vragen voordat ze worden gesteld. Op meerdere momenten kan je zien hoe de leerlingen betrokken raken, en hun passie en energie maakt dat ik geniet van dit vak!

De korte versie van deze instructie vind je achter op onze flyers. De eerste hebben we uitgedeeld aan de leraren op het NOT. Je kunt de nieuwste flyer hier downloaden.

Geen voorkennis, wel doorpakken met technologie

Er is geen voorkennis nodig, en de oefening is ook leuk voor leerlingen die al delen van de techniek denken te kennen. Deze oefening is niet leeftijdgebonden. Ik werk met groepen leerlingen vanaf 6 à 8 jaar, tot 77 jaar oud.

In mijn meer uitdagende trajecten begin ik vaak met deze oefening om dan daarna snel door te pakken met de arduino, programmeer- en 3D ontwerp projecten.

Lesplan (beknopte versie uit de flyer)

Met dit beknopte overzicht kan je zelf makkelijk je eigen mini-robot maken. De uitgebreide toelichting staat op: juunioriot.nl/soldeeroefening/

Leerdoelen

ICT-basisvaardigheden
Informatievaardigheden
Kritisch- en creatief denken
Probleem oplossen en samenwerken

Middelen (zie bestellijst verder onderaan)

▪ Een veilige soldeerbout met soldeertin
Een soldeer spons die je alvast nat hebt gemaakt
Een veilige steun om je soldeerbout op te laten rusten
Vuurvast matje om je werkoppervlak te beschermen

Materialen (zie bestellijst verder onderaan)

3 volt knoopcel batterij CR2032 (verwijder deze als je de robot niet gebruikt)
batterijhouder CR2032 (solderen op een batterij is niet slim)
2x standaard LED 3 mm (gekleurde LED-jes zijn pas écht gaaf)
3 volt trilmotor (deze zit ook in je mobiele telefoon)
kleine schuif-schakelaar (dit is alvast voor de gevorderden)
▪ RGB LED met drie schakelaars (voor als je een extra uitdaging nodig hebt)

Werkvoorbereiding

Start met een opgeruimd werkoppervlak en berg na de oefening je spullen weer op
Bescherm je werkoppervlak tegen schroeiplekken, dus werk op het vuurvaste matje
Een soldeerbout is geen speelgoed, ga er verantwoordelijk en veilig mee om
Stroom van 3 volt is niet gevaarlijk, je voelt er niets van

Onderzoeken

Een batterij heeft een + pool en een – pool. Waar zitten deze?
Bij een LED gaat de stroom maar één kant op. Schuif hem eens op de batterij?
De draden van de trilmotor vouw je als een hartje, doe de batterij tussen de glimpuntjes?
Stop de batterij in de batterijhouder. Met de LED kijk je met welke ven de drie pootjes je licht maakt?

Soldeeroefening

▪ Plak de trilmotor op de batterijhouder en buig een eerste draadje tegen het pootje.
Pak de soldeerbout en zet met een klein beetje soldeertin het 1e draadje vast.
Verwijder de batterij uit de houder en zet met een beetje soldeertin het 2e draadje vast.
Plaats de batterij terug in de houder. En? Trilt je robot?

Eerst proberen, dan solderen

Ontdek samen hoe je 2 LED lampjes als oogjes kan op de batterij kunt schuiven.
Ontdek samen hoe je de schakelaar monteert, zodat je robot aan- en uit kan.
Een RGB LED geeft extra spannende lichteffecten. Onderzoek of dat ook met schakelaars kan.

Je robot is nu klaar en mag mee naar huis.

Wat wil jij nog verder onderzoeken en ervaren?
Laat het ons weten via:
[email protected]

 


(trotse leerling toont haar zelf gemaakte resultaat)

Uitgebreide beschrijving = handleiding docent

Besteed altijd eerst ruim de tijd voor de veiligheidsinstructie

Leerlingen blijken zich toch regelmatig te bezeren aan de soldeerbout. En er kan door de warmte soms wat stuk gaan. Dit hoort er allemaal wel bij, maar het is belangrijk dat we leren opletten en voorzichtig leren te doen.

Het is daarom belangrijk dat je altijd weet waar je soldeerbout is. Hij is op de steun neergelegd of hij is in je hand. Nergens anders, niet onder de oksel van de buurman of onder de tas of jas van je buurvrouw. En je houdt altijd je eigen soldeerbout en die van de anderen in de gaten, om te voorkomen dat er kleding of plastic tegenaan gaat. Zorg voor elkaar.

De punt van de soldeerbout is heel warm, we stellen deze in op 350 graden Celsius. Dit is heet genoeg om een schroeiplekje op je vinger te maken en dat doet een beetje pijn. Dit willen we niet. Je krijgt dan een witte plek maar geen blaar.

De metalen zijkant naast de punt is iets minder heet, en daarom eigenlijk gevaarlijker. Veel kinderen die daar tegen aan komen krijgen een grotere rode plek, dat doet echt goed pijn, en dat kan een blaar worden. Als dit gebeurt dan wil je je hand onder de kraan houden, en dat moet je dan meteen zelf even doen. Waar zijn de kranen?

We willen niet dat dit gebeurt. Welke reden kan er zijn dat het toch gebeurt?
We zagen dat een groep kinderen er veel last van had, en daar waren ze heel enthousiast bezig met een beetje een volle werkplek. Om elkaar te helpen gingen ze vaak over het midden van de tafel heen. Zo kan je per ongeluk de zijkant van het hete deel aanraken. Zorg dus dat de soldeerbout op een plek ligt waar je handen niet op de tafel leunen.
De volgende dag zijn we van een ronde werktafel met krappe werkplekjes verhuisd naar een grote rechte tafel met meer ruimte en overzicht. Bij het ‘elkaar helpen’ lopen we om de tafel heen. We hadden meteen minder zere vingertjes.

Probeer overigens op school van te voren aan te geven dat je een soldeeroefening gaat doen. Vertel dat in dit leerproces soms een onschuldig ongelukje kan ontstaan en dat dure kleding dan niet heel handig is. Bij mij reageren ouders altijd heel enthousiast en vinden het fijn dat de kinderen hier mee om leren gaan.

Veiligheid van de apparaten controleren

Je gebruikt soldeerbouten en wellicht ook verlengsnoeren.

Controleer voordat je begint of de snoeren van de soldeerbouten glad zijn, dus zonder smelt plekken. Een smeltplek aan het snoer waarbij de koperdraden nog niet zichtbaar zijn kan je netjes afplakken met bijvoorbeeld duct tape. Bij te veel beschadiging gooi je het soldeerapparaat weg.

Controleer je verlengsnoeren of de stopcontacten kindveilig zijn, dat is met klepjes achter de gaten. Indien dit niet het geval is mag dit niet op school worden gebruikt. Voor alle snoeren die op tafel liggen doe je een visuele controle op beschadiging, alles wat niet goed is doe je weg.

We gaan solderen, pas op..

Kinderen komen bij elkaar en zien de soldeerbout. Een aantal durft te vertellen dat ze het gevaarlijk vinden. Toon de soldeerbout en vertel welke kant heet is.

“Deze kant wordt heet. Hier kan je de soldeerbout instellen, we zetten hem op 350 graden. Dat is te heet voor mooi solderen maar is lekker makkelijk voor vandaag. Het puntje wordt dan 350 graden en dat is zo heet dat mijn huid er een schroeiplek van krijgt zonder blaar. De zijkant is zeg maar half warm, dat is gevaarlijker en kan rode vingers en grote blaren geven. Het grootste gevaar is daarom als de soldeerbout op zijn steun op tafel ligt en je over de tafel elkaar wilt helpen.

Het is niet erg als je jezelf even verbrand, dat gebeurt altijd weel een keer. Dan kan je even naar de kraan. Waar zijn de kranen? En als het erg is dan loopt er altijd iemand mee. Zorg voor elkaar.

Je moet ook een soort derde oog ontwikkelen waarmee je in een werkplaats het gevaar in elkaar houdt. Je let dan altijd op dat jouw eigen soldeerbout veilig ligt, en ook die van anderen. Je let ook op als iemand een jas of tas op tafel wil gooien. Zorg voor elkaar!

 

De les begint – licht maken (en tegelijk de batterij en Led proberen)

De les begint met een lege prikkelvrije werkplek. Wel heb je de soldeerbouten op de steun klaar gelegd, maar deze staat niet aan. Deel batterijen uit. Tijdens de uitleg deponeer je wat ledjes op tafel.

Hopelijk ben je zelf geen techniekleraar, anders zal je willen uitleggen dat de Led een langer pootje heeft en hoe dat allemaal werkt. Onderdruk dit, want vandaag is om te prutsen. De saaie theorie zoeken ze over een paar jaar maar een keer op in een boekje. (met een knipoog naar de niet-techniek leraren, julie hebben nu een voorsprong)

“Neem de batterij in je hand. Op de batterij zie je een plus, dit is de pluskant van de batterij en de andere kant is dan de min. Nu neem je de led, en schuif deze als een knijper over de led. Bij ongeveer de helft van de kinderen zal hij het meteen doen. Want met een led kan de stroom maar één kant op. Draai allemaal je led maar even om. Lukt het, hoe veel hebben er nu al licht gemaakt?”

Ik merk dat je vragen voorkomt als je tijdens de oefening met gebaren de aandacht trekt. Bij “batterij” is dat een vlakke hand omhoog, deze blijft omhoog. Bij “Led” gaat de eandere hand omhoog, twee vingers in een V vorm. De twee led-pootjes-vingers schuiven over de batterij-hand. En door de led-hand om te draaien snappen de meesten het omdraaien van de pootjes.

De creatieve kinderen maken spontaan een bloemetje met meerdere ledjes op de batterij. Voor mij is dit een teken dat we goed op dreef zijn. bij groepen waar dit gebeurt geef ik een complimentje voor de creativiteit.

Trilmotor zoals je telefoon

Je deelt de trilmotors uit. Of liever, je deponeert deze in hoopjes zodat de leerlingen ze zelf leren pakken. Zelf pakken en voor elkaar zorgen is in deze oefening echt heel belangrijk.

“De ledjes mogen nu van de batterij.

Neem nu de trilmotor. De motor heeft twee draadjes, zwart en rood. Dat zwart en rood is plastic, dat isoleert en de stroom kan er dan niet door. Gelukkig zie je ook glimpuntjes voor de stroom. Vandaag maakt het niet uit welke kleur op de plus gaat, maar een goede afspraak is dat rood altijd naar de plus gaat en zwart of blauw naar de min.

Kijk naar de twee draadjes, buig je de draadjes als een hartje zodat de glimpuntjes naar elkaar wijzen. Schuif de batterij ertussen zodat elk glimpuntje aan zijn eigen kant tegen de batterij komt. Lukt het, hebben we al een tril?

Met de hand aandrukken van de motordraadjes is soms best lastig. Bij “kijk naar de draadjes” maak ik met mijn armen het gebaar van twee draadjes die iets uit elkaar staan. Door mijn handen naar elkaar te bewegen geef ik aan hoe de glimpuntjes worden gebogen. Als je dit niet voordoet zal je vaak de kinderen individueel moeten helpen.

Aan de gilletjes hoor je dat het werkt 🙂

We solderen niet op de batterij

Er zijn verschillende redenen om niet op de batterij te solderen. Laat de leerlingen daar eerst even over nadenken. Ik hoor telkens een hele variatie aan antwoorden, en je herkent nu van elke leerling hoeveel ze technisch eigenlijk al weten.

  • de batterij kan beschadigen en ontploffen.
  • je kunt de batterij niet vervangen
  • je kunt de robot niet meer uitzetten

Batterijhouder testen

Het is lastig om de motordraadjes de hele tijd met de hand aan te drukken, en na een middag zal dat wel gaan vervelen. Daarom ga je deze draadjes straks solderen. Maar solderen op de batterij is geen goed idee, alles wordt heet en daardoor kan de batterij stuk gaan. We solderen liever aan een batterijhouder.

Op een batterijhouder zie je aan één kant een plus in het zwarte plastic. Doe de batterij in de batterijhouder, en doe de led tegen twee van de drie pootjes. Ontdek bij welke pootjes de led wel werkt. Als je goed in de batterijhouder kijkt dan kan je zien hoe de pootjes naar de batterij lopen. De buitenste twee pootjes zitten in de batterijhouder aan elkaar, en daarom komen ze uit op dezelfde kant van de batterij.

De soldeerbout een veilige plek geven – en aanzetten

Kijk, voordat je de stekker in het stopcontact doet, eerst even naar de soldeerbout. Herken je welke kant heet zal worden? Het gebeurt eigenlijk best vaak dat iemand het hete deel aanraakt. Zoiets kan dan even pijn doen en is meestal verder niet zo erg. Kijk nu alvast even waar de koude kraan is om je hand onder te houden als je jezelf bezeert.

De soldeerbout krijgt een veilige plaats op je werkplekje. Leg het deel wat warm wordt op een speciaal steuntje. Als je ergens iemands soldeerbout ziet liggen dan let je altijd op dat er niets tegenaan komt. Pas dus ook op voor je ellebogen, en leg niet zomaar je tas op tafel. Een opgeruimde werkplek werkt het beste.

Als er een hittebestendig matje is dan gebruik je die om te werktafel te beschermen tegen ongelukjes. Vertel de leerlingen dat de soldeerbout altijd boven het matje blijft, en dat ze daar bij zichzelf en bij elkaar op letten. Doe even voor en gebruik je creativiteit: beweeg de soldeerbout over het matje en af en toe ernaast; en maak geluid als een buzzer als je het fout doet.

Maak nu een overzichtelijke en veilige werkplek klaar. Als de soldeerbout veilig ligt, dan controleert iedereen elkaar. Zet dan de soldeerbouten aan met de schakelaar of met de stekker in het stopcontact. Stel de temperatuur in op 350 graden. Met een klein beetje soldeertin kan je straks kijken of de soldeerbout al warm wordt.

De soldeerspons maak je alvast een beetje nat. Als de punt van de soldeerbout niet meer glimt dan kan je hem zacht aan de natte spons afvegen. Een schone soldeerbout werkt veel beter.

Soldeer de trilmotor

Aan de trilmotor zit een plakkertje, plak hem vast op de batterijhouder zodat de draadjes nog goed bij de pootjes kunnen. Je hebt al ontdekt welke pootjes van de batterijhouder je kunt gebruiken, daar moet dan het rode en het blauwe draadje naar toe. Buig de draadjes zodat de zilveren puntjes goed bij de juiste pootjes komen.

Nu ga je solderen, en daarvoor zorg je dat het glimmende puntje van het draadje tegen het pootje zit wat jij daarvoor hebt uitgekozen. Verwarm met de soldeerbout de plek waar het pootje en het draadje bij elkaar komen, en dan doe je een beetje soldeertin tegen die plek. Het is voldoende om 5 millimeter van het soldeertin te gebruiken maar een beetje meer is ook niet erg.

Na een beetje prutsen zie je vaak dat het niet lukt, omdat het draadje niet vanzelf op het pootje blijft zitten. Je moet het draadje zo buigen dat er geen kracht nodig is om het op zijn plek te houden, en daarna soldeer je het rustig vast. Heb jij zoveel geduld, of wil je liever dat iemand het voor je vast houdt? En lukt het om te solderen zonder elkaars vingers aan te raken?

Als je het tweede draadje aan het tweede pootje vast wilt maken dan merk je dat de trilmotor gaat trillen. Haal daarom nu de batterij uit de houder. Soldeer het tweede draadje.

Als je klaar bent bet de soldeerbout dan zet je deze uit door de stekker uit het stopcontact te halen.

Doet je robot het nu?

Daarna kan je de batterij er weer in doen, en je trilrobot is klaar. Als je hem op tafel legt, gaat hij dan bewegen? Doet hij het ook op zijn kop?

Opbergen

Als je de batterij in de robot laat zitten dan is deze snel op. Daarom kan je de batterij er uit halen. Probeer dat eens?

Maar pas op, als iets van metaal tegen de plus en de min van de batterij tegelijk komt dan gaat er stroom lopen. Net zoals bij een led maar dan sneller. We noemen dat kostsluiting, en de batterij kan daardoor snel leeg raken. Daarom berg je de batterij op in een klein plastic zakje waar je geen andere dingen in doet. De rest van het apparaat doe je in een ander plastic zakje.

En help iemand anders om ook een robot te bouwen

Je mag je robot mee naar huis nemen. Kan jij nu iemand helpen om ook zo’n robot te maken?

Werkplek opruimen

Voordat je weg gaat kan je jouw werkplek weer netjes opruimen.

Extra uitdagingen – als je extra tijd hebt of leuk voor thuis

We hebben een paar extra dingen bedacht. Je hoeft het niet te doen, maar de meeste bouwers vinden het leuk om hier over na te denken. Deze extra’s mag je natuurlijk ook thuis doen.

De led erbij solderen (slaan we meestal over)

Om het extra spannend te maken kan je ook je led er op solderen. Maar… de motor neemt zoveel energie dat de leds het al snel niet meer zullen doen. Rode leds kunnen daar beter tegen.

Je kunt de leds ook over de batterij schuiven zolang ze er niet af trillen. Met twee leds lijkt het net alsof de robot oogjes heeft, maar pas op dat je geen kortsluiting maakt zodat stroom van plus naar min kan zonder ledje ertussen. Je mag zelf uitzoeken hoe je dat moet aansluiten.

Als je dan de batterij omdraait, wat gebeurt er dan? Waarom?

Een schakelaar om de robot uit te zetten

Onze schuifschakelaar heeft drie pootjes. Er zit een schuifje in die telkens twee pootjes verbind. Als je er goed over nadenkt dan zie je dat het middelste pootje dan telkens verbonden is met één van de andere pootjes. Je gebruikt daarom altijd het middelste pootje en eentje aan de zijkant.

Je mag zelf bedenken hoe je de schakelaar monteert. Zelf kies ik ervoor om het motordraadje van het buitenste pootje van de batterijhouder los te solderen, en aan dat pootje maak ik het middelste pootje van de schakelaar. Het losgemaakte snoertje gaat dan aan een buitenste pootje van de schakelaar. Klaar? Nu kan je met de schakelaar je robot aan- en uitzetten.

Versieren

Als je robot klaar is mag hij mee naar huis. Daar kan je jouw robot verder versieren. Soms plakken we er een kopje van een tandenborstel onder, om hem op een andere manier te laten ‘lopen’. Je mag er ook veren op plakken, of je kunt de robot versieren met papieren knipsels.

 

 

 

Middelen & materialen / bestel hier

Omdat we graag vertrouwen op de kwaliteit en juiste keuzes qua maatschappij en milieu bestellen we graag bij een Europese leverancier, zoals Conrad.

Voor een eenmalige oefening kan je ook incidenteel een bestelling doen via bijvoorbeeld Aliexpress:

Enkele rollen soldeertin (200 gram of 500 gram) kopen we bij een lokale electronica winkel of webshop (niet bij de bouwmarkt omdat de samenstelling niet goed werkt voor fijne electronica)

Safety first! Veiligheid op school.

Beheer van middelen en materialen

Risico is niet helemaal uit te sluiten. Hoe je omgaat met de gevaren kan per school verschillend worden ingevuld.

Bij het werken met technische apparaten is de school daarvoor verantwoordelijk. Het is belangrijk dat er bewust en verantwoordelijk wordt omgegaan met veiligheid. Als begeleider of docent ben je vakbekwaam en dus bekend met het vak of het soort les dat je geeft. Mochten er onveilige situaties ontstaan dan maakt de docent dit bespreekbaar zodat de verantwoordelijke, de directeur, op de hoogte is om passende maatregelen te kunnen nemen.

Bij een goede aanpak krijgen de leerlingen instructie over de gevaren. Bij gevaarlijke machines zoals kolomboormachines in een techniek ruimte geef je met pictogrammen het gevaar aan. Maar – hoe gaan we om met een workshop met soldeerbouten?

In het algemeen geeft een ongelukje met een kleine soldeerbout niet meer dan een kort schrikmoment en mogelijk enige tijd een pijnlijke plek. Bij kinderen waar dit gebeurt zien we dat de workshop in totaal toch als super positief wordt ervaren, zo’n schrik is maar van korte duur. Desondanks zal het vervelend zijn voor ouders om onverwacht met een zere vinger geconfronteerd te worden.

Zorg ook voor een tube brandzalf. Het is vervelend om te zien wanneer kinderen na een vakantie toch nog even komen showen dat hun plekje niet helemaal weg is.

Let dus op, als er meer dan een enkeling per sessie een serieus auw-moment meemaakt kan er iets mis zijn. Is de werkplek overzichtelijk, zijn de leerlingen wel bewust van de soldeerbouten, kijk even goed naar de situatie.

Sociale veiligheid

Naast techniek veiligheid noemen we ook de sociale veiligheid. Er zijn duidelijke regels en wetten. Zie veiligheid op school en integraalveilig.