Handleiding en beoordeling technisch ontwerpen

Leerjaar 2 traject 4 en 5. opdracht 3 Gebaseerd op PWS technisch ontwerpen van T15+ en het de Jonge Onderzoeker projecten. Deze lesbrief bestaat uit de inleiding, handleiding, het logboek met een aftekenlijst.

Bij het uitvoeren van een technische ontwerpopdracht worden jullie als leerlingen in de rol van ontwerper geplaatst. Er is een probleemhebber (of opdrachtgever) die een probleem heeft dat hijzelf niet zonder meer kan oplossen. Soms heeft hij wel een idee over een mogelijke oplossing. Jullie vormen een groep (van 3 leerlingen) dat als ontwerper fungeert. De groep moet`iets' maken, waarmee het probleem kan worden opgelost.

Deze handleiding bevat aanwijzingen, suggesties en voorbeelden die je kunnen helpen bij het maken van een technisch ontwerp en het volgen van het stappenplan. Door het stappenplan te volgen kun je de opdracht stap voor stap tot een goed einde te brengen. Het beste kunnen jullie de volgorde aanhouden die in dit stappenplan is beschreven. Het logboek helpt je ook een eind op weg.

Je zult ervaren dat technisch ontwerpen een proces is waarbij je regelmatig terugkijkt naar eerdere stappen. Soms moet je besluiten om vanaf een eerdere stap opnieuw te beginnen. Ook zal het voorkomen dat je vooruit kijkt en alvast rekening houdt met volgende stappen. Je gebruikt natuurlijk het logboek voor het vastleggen van het hele proces. In het logboek staat hoe je het moet gebruiken en wat er allemaal in moet te staan.

Aan het eind van het ontwerpproces moeten jullie een ontwerp en een functionerend (model van een) werkstuk klaar hebben . In het logboek doe je hier verslag van. Van jullie wordt niet verwacht dat jullie voor uitvinder spelen. Het is de bedoeling dat je ziet en leert welke stappen je moet doen voor het ontwerpen van een product.

De beoordeling vindt plaats op basis van: de voorbereiding, de uitvoering / het werkstuk maken.

Begeleidingsgesprekken

Tijdens het hele werk vinden er regelmatig gesprekken plaats: begeleidingsgesprekken. Jullie moeten zo zelfstandig mogelijk aan de opdracht werken. Toch wil je af en toe overleggen met je docent. Je moet daartoe zelf het initiatief nemen! Houd er rekening mee dat je docent maar een beperkte tijd heeft. Als je veel en vaak hulp vraagt heeft dat ook invloed op de beoordeling.

Voortgangsgesprekken

De docent wil regelmatig weten hoe het ontwerpproces vordert. Daarvoor maakt hij met jullie afspraken. In de voorbereidings- en de uitvoeringsfase zitten enkele `go/no go'-momenten. Dan wordt dus een (klein) deel van je werk beoordeeld door de docent. Bij een `no go' kunnen jullie dus nog niet verder naar een volgende stap. Er zijn 3 voortgangsgesprekken met de docent. Alleen tijdens de voorbereiding kom je deze momenten tegen.

Het stappenplan (in het kort)

Voorbereiding

1. Kiezen en formuleren van het technische probleem.

2. Het ontwerpprobleem analyseren en beschrijven.

3. Programma van eisen opstellen.

4. Verschillende (deel) oplossingen bedenken. Verzamelen informatie. Schetsen van oplossingen.

5. Kiezen van de meestbelovende oplossing. Uitwerken van de tekening, planning, taakverdeling en het verzamelen materialen.

Uitvoering

6. Het ontwerp maken en testen. Verbeteren en aanpassen.

7. Evalueren en uitwerken logboek / verslag.

Presentatie

8. Demonstratie werkstuk met een korte mondelinge toelichting, Inleveren logboek.

   ---

Uitgebreide toelichting op het stappenplan

(Fasen bij het maken van een ontwerp)

1. Kiezen en formuleren van het technische probleem. Het is je gemakkelijk gemaakt. Het onderwerp, de probleemstelling, is gegeven. We gaan een "terughaalapparaat" ontwerpen.

2. Het ontwerpprobleem analyseren en beschrijven. Ook hier is het werk al gedeeltelijk voor je gedaan. Je moet het probleem nader analyseren en beschrijven. Daarvoor hebben jullie informatie nodig. Die kun je verzamelen door gerichte vragen te formuleren en daarop de antwoorden te zoeken. Hierdoor ontstaat een beter, helder en volledig beeld van het probleem. Gebruik voortdurend je logboek! Noteer ook je informatiebronnen.

   Dit is een go / no go moment. Voordat je verder mag moet je je werk wat je tot nu toe hebt gedaan laten controleren en aftekenen door je docent. De lijst hiervoor zit in je logboek.

    

3. Programma van eisen (PvE) opstellen.

   Als het probleem helder is, moeten jullie vaststellen aan welke eisen/wensen de oplossing moet voldoen. Jullie gaan een programma van eisen (PvE) opstellen. Formuleer de eisen zo nauwkeurig mogelijk. Houd rekening met wat op school wel en niet mogelijk is (Randvoorwaarden zoals: is het materiaal aanwezig, de juiste gereedschappen, kan ik dit?).

   Dit is een go / no go moment. Voordat je verder mag moet je je werk wat je tot nu toe hebt gedaan laten controleren en aftekenen door je docent. De lijst hiervoor zit in je logboek.

    

4. Verschillende (deel)oplossingen bedenken

   Er bestaan verschillende manieren om (deel)oplossingen te bedenken. Het is handig om functies te bedenken die het product moet vervullen. Kortweg: welke verschillende dingen moet het product allemaal doen? Nu, kun je verder gaan met het bedenken van manieren waarop elke functie vervuld zou kunnen worden. Bedenk zoveel mogelijk uitwerkingen per functie. Verzamel de benodigde informatie. Geef elke uitwerking weer met een schets en/of enkele trefwoorden. Zet die ook in de tabel. Daarmee maak je ideeën over belangrijke onderdelen duidelijk aan anderen.

   Dit is een go / no go moment. Voordat je verder mag moet je je werk wat je tot nu toe hebt gedaan laten controleren en aftekenen door je docent. De lijst hiervoor zit in je logboek.

    

5. Kiezen van de meesstbelovende oplossing. Uitwerken van de tekening en het verzamelen van materialen.

   Jullie gaan nu kiezen. Ga voor alle uitwerkingen na of en in welke mate aan de eisen (PvE) is of kan worden voldaan. Welke moeilijk of juist gemakkelijk zijn. Selecteer de meest belovende combinatie van uitwerkingen. Houd rekening met de randvoorwaarden (zoals op school beschikbare middelen). Motiveer je keuze! Maak hier nu een werktekening van met materiaalstaat erbij. En vergeet niet te noteren welke apparaten en gereedschap je nodig denkt te hebben.
   Ontbreekt er nog informatie? Dan moet je daar nu achteraan! Maak een werkplanning en een tijdsplanning voor de uit te voeren activiteiten. Bedenk dat je in een beperkte periode je ontwerpvoorstel gaat maken èn testen. Geef in je logboek aan hoe en in welke volgorde jullie de oplossing gaan maken. Geef aan wie, wat en wanneer doet.

   Dit is een go / no go moment. Voordat je verder mag moet je je werk wat je tot nu toe hebt gedaan laten controleren en aftekenen door je docent. De lijst hiervoor zit in je logboek.

    

6. Het ontwerp maken en testen. Maak een eerste model (prototype) van het ontwerp volgens de afgesproken taakverdeling.

Ieder schrijft in zijn eigen logboek wat je achtereenvolgens doet en welke problemen je tegen komt. Dan volgt de testfase. Die kan heel uitgebreid zijn. Misschien moet je na een test wel besluiten om je model aan te passen of een nieuw model te maken. En daarna dat nieuwe model testen. Laat in deze fase je logboek regelmatig aftekenen! Geef een korte beschrijving van de testprocedure(s) en de resultaten. Noteer ook duidelijk welke veranderingen of verbeteringen je aan hebt gebracht om het alsnog te laten werken.

7. Evalueren en uitwerken logboek.

Ontwerp: Leg kort uit hoe het werkt. Bepaal in welke mate het voldoet aan het PvE. Trek je conclusies. Zet de voordelen en nadelen op een rijtje.

Ontwerpproces: Helder rapporteren in de logboeken is een vereiste. Beantwoord de vragen in je logboek.

Groepswerk: Onder normale omstandigheden zal ieder lid van de groep een zelfde beoordeling krijgen, maar er zijn omstandigheden denkbaar dat de beoordeling per groepslid anders is. Om dat goed te kunnen inschatten moeten de begeleiders inzicht hebben in hoe jullie hebben gewerkt. Beantwoord de vragen die je daarover in het logboek vindt.

Ook hebben we graag antwoord op de volgende drie vragen:

• Wat vinden jullie van `technisch ontwerpen'?

• Hoe vonden jullie de gekozen opdracht?

• Was de beschikbare tijd voldoende?

NB Hierna volgt beoordelingsmoment II

8. Presentatie/demonstratie en inleveren Het werk zit er zowat op. De logboeken leveren jullie in bij de docent. Tijdens het inleveren van het model aan de docent kunnen jullie het werkstuk demonstreren en er een toelichting bijgeven. De docent zal vragen stellen.

   ---

Voor zeer originele plannen of zeer gedegen uitwerking kunnen maximaal 2 keer 1 of 2 extra punten worden toegekend. A = veel begeleiding B = minder begeleiding c=weinig tot geen begeleiding.

We werken in principe in groepen van drie leerlingen, die behoudens zeer uitzonderlijke omstandigheden dan ook beiden hetzelfde cijfer krijgen.

Informatie voor de docent

Beoordelingsdeel I: voorbereiding

Heeft de uitwerking een vakinhoudelijk niveau dat past bij het schooltype (havo/vwo)? Duidelijkheid en diepgang van het ontwerp; - originaliteit; - meerdere ontwerpoplossingen geselecteerd en/of eigen idee; - uiteindelijke keuze gemotiveerd.

Heeft de groep voldoende onderzoek verricht? Voldoende (verschillende) actuele bronnen (literatuur, personen, instellingen) raadplegen; - de juiste vragen stellen om een goed beeld van het probleem te krijgen; - diepgang; - realistische antwoorden.

Heeft de groep een ideeënoverzicht van de functies gemaakt? Eisen, wensen, randvoorwaarden en beperkingen; - `eisen', denk aan: functie, ergonomie, milieu, vormgeving, financiën, productie, enz; - juiste afbakening en inperking i.v.m. uitvoerbaarheid en haalbaarheid;- testbaar en toetsbaar; kortom meetbare eisen!- goede terminologie.

Heeft de groep ook meerdere uitwerkingen van de verschillende functies gemaakt? Eerst de functies bedenken en laten controleren; - na akkoord uitwerkingen bedenken en laten controleren; - schetsjes en/of trefwoorden bijelke uitwerking voldoende en helder; - eventuele theoretische onderbouwing.

Het ontwerpvoorstel: Heeft de groep de meest belovende combinatie van uitwerkingen gekozen die voor een goede constructie en test(s) inaanmerking komen? Rekening houden met de op school beschikbare middelen; - de te gebruiken materialen en hulpmiddelen (apparaten en gereedschap bijvoorbeeld) genoemd; - overleg met de docent over materialen en hulpmiddelen; - aangeven in hoeverre het voorstel zal voldoen aan deze eisen en wensen; - theoretische onderbouwing; - veiligheid en milieu.

Heeft de groep een duidelijk en realistisch plan van aanpak? Noodzakelijke (deel-)activiteiten benoemt; - logische volgorde van de activiteiten; - realistische planning in tijd en bemensing; - duidelijkheid en uitvoerbaarheid van het plan; - taakverdeling.

In welke mate heeft de groep zelfstandig gewerkt? Hebben zich kunnen redden; - zelf de juiste beslissingen nemen; - werken goed samen; - komen zelf met waardevolle ideeën; - eigen initiatief.

Beoordelingsdeel II: uitvoering

Voldoet het prototype aan het ontwerpvoorstel? Vergelijk het voorstel met het prototype;- werkt het volgens de eisen;- let op materialen, onderdelen, vorm, enz.- is er goed en veilig met de benodigde apparaten en gereedschap gewerkt.

En wat is de informatieve kwaliteit van het logboek? Overzichtelijkheid;- authenticiteit, parafen;- volledigheid.

Spoort het logboek met het plan van aanpak: met andere woorden ligt de leerling 'op schema'?

Is de testprocedure volgens plan gevolgd? Heeft de leerling de tests juist uitgevoerd en indien nodig het ontwerpvoorstel bijgesteld? Vergelijk het (bijgestelde) voorstel met het definitieve ontwerp;- werkt het nu goed genoeg; - eigenschappen of onderdelen te verbeteren; hoe? - let op materialen, onderdelen, vorm, enz.- is er goed en veilig met de benodigde apparaten en gereedschap gewerkt?

Hoe zijn de testresultaten verwerkt? Heeft de leerling de informatie / testresultaten geordend? Technisch ontwerpen als iteratief proces; - vakinhoudelijk verdedigbaar; - blijkt voldoende reflectie? - vragen uit het logboek.

Voldoet het definitieve ontwerp aan het (bijgestelde)ontwerpvoorstel?

Blijkt uit het logboek dat de leerling het ontwerpproces en de vakinhoudelijke problematiek en achtergrond begrepen heeft?

In welke mate heeft de groep zelfstandig en goed samengewerkt? Zijn de vragen uit de ontwerphandleiding beantwoord? Hebben zich kunnen redden;- zelf de juiste beslissingen nemen;- anticiperen en denken mee met elkaar;- komen zelf met waardevolle ideeën.

Beoordelingsdeel III: mondelinge presentatie

Inleveren. Demonstratie en uitleg werking. Vragen van de docent beantwoord.