Het volledige jaarplan — alles-in-één
STEM-technieken · 2de leerjaar A-stroom · 5 lesuren/week · leerplan I-STSW-a. Deze pagina bundelt het volledige jaarplan-overzicht. Print (knop rechtsboven of Ctrl+P) en kies "Opslaan als PDF" — elk hoofdstuk begint op een nieuwe pagina. Er zijn nog twee andere bundels: de lesmap (alle 38 uitgewerkte lesweken) en de toetsbundel (4 toetsen + sleutels).
- Overzicht & quest-map
- Jaarpad — week per week
- Level 1 · Stroom & Licht
- Level 2 · Denk als een machine
- Level 3 · Robots in beweging
- Level 4 · Het Flipperlab
- Level 5 · Final Boss: De Flipperkast
- Het Blokkenboek
- Side quests
- Punten, rangen & boss battles
- Toetsen (overzicht)
- Leerplandoelen (I-STSW-a)
- Materiaal & budget
1. Overzicht & quest-map
Operation Pinball Wizard
Jaarplan STEM-technieken · 2de leerjaar A-stroom · 5 lesuren/week. Eén jaar lang leren de leerlingen elektronica, programmeren (Arduino + mBlock), CAD (Tinkercad & Fusion 360) en 3D-printen — stap voor stap, project na project. Het jaar eindigt met de Final Boss: elke leerling bouwt zijn eigen werkende flipperkast.
Snel naar
Jaarpad
38 lesweken, week per week — klik een week voor de volledige les.
Blokkenboek
Alle mBlock-blokken uitgelegd + sleep-puzzels om te oefenen.
Toetsen
4 kennistoetsen: printen, oefenen of online afnemen met score.
Voortgang
Jaarbalk afvinken + XP-klasstand bijhouden (blijft bewaard).
Leerplandoelen
LPD 1-25 gemapt op de levels — de verantwoording.
Materiaal
Materiaallijst, budgetscenario's en alternatieven per level.
De flipperkast in 3D
Dit is waar het hele jaar naartoe werkt. Draai het model in alle richtingen, zoom in, en klik op onderdelen om de kast uit elkaar te halen — flippers, launcher, bumpers, speelveld en backglass.
De quest-map van het jaar
Vijf levels bouwen logisch naar elkaar op: elk level levert kennis, vaardigheden én concrete onderdelen die de leerling nodig heeft voor de flipperkast. Elk level eindigt met een boss battle (evaluatiemoment met rubric). De bal rolt van september naar juni.
De vijf levels in één oogopslag
Level 1 · Stroom & Licht sep – okt · 9 wk
Stroomkringen, schemasymbolen en schema's tekenen, breadboard, LED's en weerstanden (wet van Ohm), Tinkercad Circuits, de allereerste Arduino-code én de allereerste 3D-print.
Missie: een werkend verkeerslicht met correct getekend schema.
Voor de flipperkast: alle basiselektronica + veilig werken.
Level 2 · Denk als een machine nov – dec · 6 wk
Programmeerconcepten in mBlock (sequentie, lus, keuze, variabele), sensoren (knop, LDR, ultrasoon), en de stap van Tinkercad naar Fusion 360: een echte behuizing ontwerpen en printen.
Missie: een slim verkeerslicht in een eigen 3D-geprinte behuizing.
Voor de flipperkast: logisch programmeren + sensoren + CAD-basis.
Level 3 · Robots in beweging jan – feb · 5 wk
Motoren en overbrengingen (tandwielen, hefbomen — kwantitatief!), een robotje laten rijden (mBot-pad of zelfbouw-pad met motordriver), obstakels ontwijken of een lijn volgen.
Missie: de robotparcours-wedstrijd.
Voor de flipperkast: beweging aansturen, servo's, mechanica.
Level 4 · Het Flipperlab feb – mrt · 6 wk
Onderzoeks- en ontwikkelfase: elke bouwsteen van de flipperkast wordt als mini-project gebouwd en getest — servo-flipper, kogellauncher, score-sensoren, lichtshow & geluid, speelveldontwerp in Fusion.
Missie: een werkende flippermodule + goedgekeurd bouwplan ("bouwvergunning").
Voor de flipperkast: letterlijk elk onderdeel.
Level 5 · FINAL BOSS: De Flipperkast apr – jun · 12 wk
Elke leerling bouwt individueel een tafelflipperkast (±A3-formaat): kast en speelveld volgens eigen Fusion-ontwerp, 3D-geprinte flippers/launcher/bumpers, twee flipperknoppen, score-sensoren, LED-lichtshow, buzzer-geluid en Arduino-spellogica met score en high-score. Het jaar sluit af met de Arcade-dag: iedereen speelt op elkaars kast, een jury bekroont de Pinball Wizard van het jaar.
Zo werkt het spel
XP & rangen
Elke missie, boss battle en side quest levert XP op. Leerlingen klimmen van Rookie naar Pinball Wizard. XP motiveert; de punten voor het rapport komen uit de rubrics van missies en boss battles.
Side quests
16 optionele opdrachten als differentiatie: wie sneller klaar is verdient badges met o.a. de LED-dobbelsteen, het reactiespel, Morse-Meester of Print-Dokter. Zo werkt niemand "voor niets" vooruit.
Boss battles
Vijf grote evaluatiemomenten met vaste rubric (werking · schema/CAD · proces · presentatie). Elke boss geeft veel XP én een rapportcijfer. De Final Boss is de Arcade-dag in juni.
Verantwoording & praktisch
Leerplandekking
Alle STEM-doelen (LPD 1-13) komen aan bod, met extra nadruk op LPD 11-12 (productieproces & testen — het profiel van STEM-technieken). Uit elk interessegebied is minstens één doel gekozen, ook levenswetenschappen.
Week per week
Het jaarpad werkt alle 38 lesweken uit: lesdoelen, invulling van de 5 uur, materiaal en LPD-verwijzing per week — inclusief vakanties, toetsweken en reserveweken.
Materiaal & budget
Per level een materiaallijst met richtprijzen, wat de Arduino-starterkit al dekt, en alternatieven als iets (nog) niet beschikbaar is — bv. bouwen zonder solderen.
2. Jaarpad — week per week
Legende
Level 1 · Stroom & Licht Level 2 · Denk als een machine Level 3 · Robots Level 4 · Flipperlab Level 5 · Final Boss vakantie / vrije dag 👑 = boss battle · LPD x = leerplandoel (zie LPD-matrix)
| Wk | Datum | Level | Inhoud van de week | 5 u-verdeling | LPD |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | di 1 – vr 4 sep | L1 | Kick-off & de grote onthulling. Spelregels van het jaar (XP, levels, side quests), veiligheidsafspraken in het lokaal, en de reveal: "in juni bouw jij je eigen flipperkast". Samen een echte flipperkast analyseren (filmpje/demo): welke systemen zitten erin? Invoer → verwerking → uitvoer. | 2u intro+spelregels2u flipperkast-analyse1u veiligheid | 1 8 |
| 2 | 7 – 11 sep | L1 | De stroomkring. Spanning, stroom en weerstand met het watermodel; gesloten kring bouwen met batterij, lampje en schakelaar. Onderzoek: welke materialen geleiden? (geleiders vs. isolatoren testen met multimeter — belangrijk voor latere balcontacten!). | 1u theorie3u onderzoek geleidbaarheid1u logboek | 1 2 3 |
| 3 | 14 – 18 sep | L1 | Schema's tekenen + Tinkercad Circuits. Schemasymbolen (batterij, lamp, LED, weerstand, schakelaar), van echte opstelling naar schema en terug. Eerste virtuele schakelingen bouwen en simuleren in Tinkercad Circuits. | 1u symbolen2u tekenen2u Tinkercad | 4 6 |
| 4 | 21 – 25 sep | L1 | Breadboard, LED & wet van Ohm. Hoe werkt een breadboard; LED met voorschakelweerstand echt bouwen. Rekenen: U = I × R — waarom heeft elke LED een weerstand nodig? Serie- vs. parallelschakeling onderzoeken (meten!). | 1u wet van Ohm3u breadboard-praktijk1u serie/parallel | 3 13 17 |
| 5 | 28 sep – 2 okt | L1 | Schakelaars & het fruitbatterij-lab. Drukknop, schuifschakelaar, microswitch (de latere score-sensor!). Mini-onderzoek levenswetenschappen: een citroen/aardappel-batterij bouwen, spanning meten, cellen in serie zetten tot een LED oplicht. | 2u schakelaars2u fruitbatterij1u meetverslag | 3 25 2 |
| 6 | 5 – 9 okt | L1 | Hallo Arduino! Wat is een microcontroller (het "brein" van de flipperkast). mBlock koppelen aan de Arduino Uno, eerste upload: Blink met de interne LED, daarna een externe LED op een pin. Poorten, OUTPUT, wachten/herhalen. | 1u wat is een µcontroller3u mBlock + blink1u experimenteer | 4 20 |
| 7 | 12 – 16 okt | L1 | Missie: het verkeerslicht (deel 1). Eerst het schema tekenen (hand + Tinkercad), dan bouwen: 3 LED's (rood/oranje/groen) met weerstanden. De cyclus programmeren als sequentie met herhaling. Nederlandse verkeerslicht-tijden opzoeken en nabootsen. | 1u schema3u bouwen+coderen1u testen | 6 17 20 |
| 8 | 19 – 23 okt | L1 | Verkeerslicht (deel 2) + eerste 3D-print. Verkeerslicht afwerken en verfijnen (knipperend oranje!). Parallel: kennismaking 3D-printen — veiligheid, hoe werkt FDM, Tinkercad 3D: een naamtag/sleutelhanger ontwerpen en printen. Reserve-ruimte voor wie achterloopt. | 2u afwerken2u Tinkercad 3D1u print + uitloop | 4 11 8 |
| 9 | 26 – 30 okt | L1 | 👑 BOSS 1: Verkeerslicht-demo. Elke leerling demonstreert het werkende verkeerslicht en licht het eigen schema toe (rubric: werking · schema · proces · uitleg). XP-uitreiking + eerste rangen. Reflectie: wat neem je mee naar de flipperkast? | 1u generale3u demo's1u reflectie+XP | 5 12 |
| 2 – 8 nov | vakantie | 🍂 Herfstvakantie | |||
| 10 | 9 – 13 nov | L2 | Programmeer-bootcamp. (wo 11 nov vrij — Wapenstilstand) Denken als een machine: algoritme, flowchart, sequentie – selectie – iteratie – variabele. Debug-challenges in mBlock: foute programma's repareren. Van flowchart naar werkend knipperpatroon. | 1u flowcharts3u mBlock-challenges1u debug-spel | 20 6 |
| 11 | 16 – 20 nov | L2 | Invoer! De drukknop. Digitale invoer lezen, als-dan-anders: LED aan zolang knop ingedrukt, daarna toggle. Missie-uitbreiding: voetgangerslicht — knop indrukken → auto's rood → groen voetgangerslicht. Variabelen introduceren (teller). | 1u digitale invoer3u voetgangerslicht1u vrije uitbreiding | 17 20 |
| 12 | 23 – 27 nov | L2 | Sensoren & regeling. Analoog vs. digitaal. LDR: licht meten → straatlantaarn die automatisch aangaat bij schemering (= een echte regeling met terugkoppeling). Ultrasone sensor: afstand meten. Drempelwaarden en kalibreren. | 1u analoog/digitaal2u LDR-regeling2u ultrasoon | 18 3 13 |
| 13 | 30 nov – 4 dec | L2 | Fusion 360, stap 1. Van Tinkercad-blokken naar echt CAD: schets → bemating → extrude → afronden. Oefening: doosje met passend deksel (tolerantie!). Start ontwerp: behuizing voor het verkeerslicht (gaten voor 3 LED's + knop, kabeldoorvoer). | 1u Fusion-demo3u ontwerpen1u maatcontrole | 6 10 16 |
| 14 | 7 – 11 dec | L2 | Printen, passen, itereren. Behuizingen slicen en printen (printplanning per groepje). Past de LED? Past de knop? → meten, aanpassen, opnieuw. Buzzer toevoegen: tik-geluid bij groen (zoals echte voetgangerslichten). Elektronica netjes inbouwen. | 2u print+assemblage2u iteratie1u buzzer | 11 12 22 |
| 15 | 14 – 18 dec | L2 | 👑 BOSS 2: Het slimme verkeerslicht. Demo + korte pitch: verkeerslicht met knop/sensor in eigen geprinte behuizing — de eerste échte integratie van elektronica + code + CAD + print. Rubric-evaluatie voor het kerstrapport. Semester-reflectie en XP-balans. | 1u generale3u demo's+pitch1u reflectie | 5 12 22 |
| 21 dec – 3 jan | vakantie | 🎄 Kerstvakantie | |||
| 16 | 4 – 8 jan | L3 | Alles wat draait. DC-motor vs. servomotor: demonteren, onderzoeken, aansturen. Servo in mBlock laten bewegen (dit wordt later de flipper!). Overbrengingen: tandwielen tellen en de overbrengingsverhouding berekenen en meten. | 1u motoren-theorie2u servo-praktijk2u tandwiel-onderzoek | 19 13 1 |
| 17 | 11 – 15 jan | L3 | De robot rijdt. Twee paden naargelang het materiaal: pad A — mBot/kit bouwen en laten rijden; pad B — zelfbouw: chassis (geprint of hout) + 2 gele TT-motoren + L298N-motordriver + batterijpack. Vooruit, achteruit, bochten: links/rechts verschillende snelheid. | 1u H-brug uitleg3u bouwen1u rijtest | 11 17 4 |
| 18 | 18 – 22 jan | L3 | De robot denkt. Ultrasone sensor vooraan: obstakel gezien → stoppen, draaien, verder (= regeling!). Alternatief/uitbreiding: lijnvolger met IR-sensoren. Snelheid kwantitatief: afstand ÷ tijd meten en vergelijken tussen robots. | 1u logica-schema3u sensor-integratie1u snelheidsmeting | 18 20 13 |
| 19 | 25 – 29 jan | L3 | Pimp je robot (Fusion 2). Een accessoire ontwerpen en printen dat écht past op de robot: bumper, vlaggenmast, sensorhouder, grijpertje. Bewegende delen en toleranties in Fusion. Parcours-training voor de wedstrijd. | 2u Fusion-ontwerp1u print2u training | 10 14 12 |
| 20 | 1 – 5 feb | L3 | 👑 BOSS 3: De robotparcours-wedstrijd. Parcours met hindernissen; punten voor tijd, precisie en stijl. Elke leerling licht kort de eigen aanpak toe (welke keuzes, welke problemen opgelost?). Rubric + XP + podium. | 1u laatste tuning3u wedstrijd1u reflectie+XP | 5 12 |
| 8 – 14 feb | vakantie | 🎭 Krokusvakantie | |||
| 21 | 15 – 19 feb | L4 | Flipperlab · module A: de flipper. Hoe werkt een flipper? Hefboom + draaipunt onderzoeken. 3D-geprinte flipper op een servo, drukknop → FLIP! Reactiesnelheid tunen (servo-snelheid, hoek). De hefboomwet kwantitatief bekijken. | 1u hefboom-onderzoek3u servo-flipper1u tuning | 19 15 17 |
| 22 | 22 – 26 feb | L4 | Module B: de launcher. De bal in het spel schieten: plunjer met veer of elastiek in een 3D-geprinte geleider. Onderzoek: veerspanning vs. schietafstand (meten, tabel, grafiek!). Alternatief: servo-katapult. Kogelkeuze: knikker of stalen kogel? | 1u ontwerp2u bouwen2u metingen | 3 13 2 |
| 23 | 1 – 5 mrt | L4 | Module C: score-sensoren. Hoe merkt de kast dat de bal ergens passeert? Drie technieken bouwen en vergelijken: microswitch met veerdraad, IR-poortje, contactplaatjes van aluminiumfolie. Score als variabele bijhouden en tonen via de seriële monitor. | 1u sensorprincipes3u bouwen+vergelijken1u scoreteller | 17 20 12 |
| 24 | 8 – 12 mrt | L4 | Module D: show & scorebord. LED-lichteffecten (looplicht, knipperpatronen bij score), buzzer-jingles (start, punt, game-over). Scorebord op een TM1637-display of LCD. Mens-machine-interface: waar komen knoppen en display zodat het lekker speelt? | 1u display aansluiten2u effecten2u interface-ontwerp | 22 20 21 |
| 25 | 15 – 19 mrt | L4 | Module E: het speelveld-ontwerp. In Fusion het eigen speelveld uittekenen: kastmaat (±A3), helling (6-8°), balbaan, plaats van flippers, launcher-baan, bumpers, score-poortjes, uitvalgoot. Opmeten, bematen, materiaalkeuze. Tevens inhaalweek voor modules A-D. | 1u voorbeelden3u Fusion-ontwerp1u inhalen | 10 14 16 |
| 26 | 22 – 26 mrt | L4 | 👑 BOSS 4: Flippermodule-demo + bouwvergunning. Demo van een werkende keten: knop → flipper slaat bal → sensor telt punt → display/LED reageert. Het speelveld-ontwerp wordt "vergund" door de leerkracht (haalbaarheidscheck + materiaallijst). Zonder vergunning geen bouw! | 1u generale2u demo's2u vergunningsgesprekken | 5 10 11 |
| 29 mrt – 11 apr | vakantie | 🐣 Paasvakantie (Pasen 28 mrt) | |||
| 27 | 12 – 16 apr | L5 | Bouwstart! Productieproces plannen. Werkvolgorde opstellen (wat eerst? wat kan parallel? wat moet naar de printer-wachtrij?), definitieve materiaallijst, onderdelen reserveren. Kastbodem en zijwanden op maat (MDF/multiplex/stevig karton) — zagen volgens plan. | 1u werkplan3u kastbouw1u printwachtrij | 11 8 16 |
| 28 | 19 – 23 apr | L5 | Kast & speelveld. Helling monteren, launcher-baan langs de rechterkant, terugloopgoot naar de uitvalopening. 3D-prints van flippers, launcher en bumpers uit de wachtrij monteren en passen. Balloop testen: rolt de bal overal vlot? | 4u bouwen1u baltest+logboek | 11 15 12 |
| 29 | 26 – 30 apr | L5 | Flippers & launcher in de kast. Twee flipperknoppen in de zijwanden, servo's onder het speelveld, launcher definitief. Eerste speelbare versie zonder score: "kan ik de bal raken en omhoog spelen?" Mechanisch itereren tot het lekker speelt. | 4u integratie1u speeltest | 11 12 19 |
| 30 | 3 – 7 mei | L5 | Elektronica-week. (do 6 + vr 7 mei vrij — Hemelvaart) Korte week: score-sensoren op de gekozen plekken (bumpers, poortjes, uitvalgoot), LED's en buzzer monteren, alle bekabeling netjes naar de Arduino (kabelplan!). Schema van de eigen kast bijwerken. | 3u sensoren+bekabeling1u schema bijwerken | 17 6 8 |
| 31 | 10 – 14 mei | L5 | Programmeerweek 1: de spellogica. Score optellen per sensor, display live bijwerken, licht- en geluidseffect bij elke score. Balverlies detecteren (sensor in de uitvalgoot), 3 ballen per spel, game-over-show. Flowchart eerst! | 1u flowchart3u programmeren1u testen | 20 22 |
| 32 | 17 – 21 mei | L5 | Programmeerweek 2: de finesse. (ma 17 mei vrij — Pinkstermaandag) High-score onthouden, bonuspunten (combo's), attract-mode (lichtshow als niemand speelt), start-knop. Wie klaar is helpt anderen (Helper-XP) of pakt een side quest. | 3u programmeren1u peer-hulp/side quest | 20 22 |
| 33 | 24 – 28 mei | L5 | De grote testweek. Testprotocol: iedereen speelt 3 ballen op de kast van 3 klasgenoten en vult een feedbackformulier in (werkt alles? is het leuk? wat kan beter?). Verbeterlijst opstellen en de belangrijkste punten aanpakken. Kwaliteitszorg in actie! | 2u testcarrousel3u verbeteren | 12 5 |
| 34 | 31 mei – 4 jun | L5 | Thema & decoratie. Elke kast krijgt een thema (ruimte, voetbal, horror, game...): achterwand (backglass) ontwerpen, speelveld-artwork, naam van de kast. Usability-check: begrijpt een speler zonder uitleg wat hij moet doen? Laatste technische fixes. | 3u decoratie1u usability1u fixes | 22 10 |
| 35 | 7 – 11 jun | L5 | Afwerkweek + generale. Alles moet af: laatste prints, kabels wegwerken, high-scores resetten. Presentatie voorbereiden: 2 minuten pitch per kast (concept, moeilijkste probleem + oplossing, wat ben je trots op?). Portfolio/logboek afronden. | 3u afwerken2u pitch+portfolio | 5 12 |
| 36 | 14 – 18 jun | L5 | Examen-/reserveweek. In veel scholen examenperiode voor andere vakken. STEM-technieken: uitloopruimte voor wie nog niet klaar is; klaar = side quests of helpen bij de opbouw van de arcade. | flexibel | |
| 37 | 21 – 25 jun | L5 | 👑👑 FINAL BOSS: DE ARCADE-DAG. Het lokaal wordt een speelhal: alle flipperkasten opgesteld, iedereen speelt op alles, jury (leerkrachten/directie/ouders of een andere klas) scoort met de rubric. Prijzen: beste techniek, mooiste design, hoogste score, publieksprijs — en de titel 🏆 Pinball Wizard. Pitch van 2 min per leerling. | 1u opbouw3u arcade+jury1u prijsuitreiking | 5 7 12 |
| 38 | ma 28 – wo 30 jun | L5 | Cooldown. Halve week: kasten mee naar huis of tentoonstelling voor de opendeurdag, materiaal inventariseren en opruimen, jaar-reflectie (wat heb je geleerd? wat zou je een volgende klas aanraden?), XP-eindstand en laatste badges. | ±3u opruim+reflectie | 7 |
Evaluatiemomenten op een rij
| Moment | Week | Wat | Telt mee als |
|---|---|---|---|
| 👑 Boss 1 | wk 9 (eind okt) | Verkeerslicht + schema | Grote evaluatie herfst |
| 👑 Boss 2 | wk 15 (dec) | Slim verkeerslicht in behuizing + pitch | Grote evaluatie kerstrapport |
| 👑 Boss 3 | wk 20 (feb) | Robotparcours-wedstrijd | Grote evaluatie krokus |
| 👑 Boss 4 | wk 26 (mrt) | Flippermodule + bouwvergunning | Grote evaluatie paasrapport |
| 👑👑 Boss 5 | wk 37 (jun) | Arcade-dag: flipperkast + pitch | Grote evaluatie eindrapport |
| 📓 Doorlopend | elke week | Missies, logboek, attitude, side quests | Permanente evaluatie |
3. Level 1 · Stroom & Licht
Wat leren ze in dit level?
Kennis & inzicht
- Stroomkring: spanning, stroom, weerstand (kwalitatief + eerste berekeningen)
- Geleiders en isolatoren — onderzocht, niet verteld LPD 2
- Wet van Ohm als recht evenredig verband: U = I × R LPD 13
- Serie- en parallelschakeling van lampjes en schakelaars LPD 17
- Schemasymbolen en de vertaalslag opstelling ↔ schema LPD 6
- Wat een microcontroller is en doet LPD 1
Vaardigheden
- Meten met de multimeter (spanning, weerstand, doorgang) LPD 3
- Bouwen op een breadboard, netjes en systematisch
- Simuleren in Tinkercad Circuits vóór het echte bouwen LPD 4
- Programmeren: sequentie en herhaling in mBlock LPD 20
- Eerste 3D-ontwerp (Tinkercad) en eerste print LPD 11
- Veilig werken met elektriciteit en de 3D-printer LPD 8
Les-per-les opbouw
Week 1 — Kick-off & de grote onthulling di 1 – vr 4 sep
- De reveal: toon een echte flipperkast (filmpje of, beter, een exemplaar/een oude kast): "dit bouw jij dit jaar zelf." Laat ze raden wat erin zit, maak samen de systeemkaart: invoer (knoppen, sensoren) → verwerking (het "brein") → uitvoer (flippers, lampen, geluid, score).
- Spelregels van het jaar: XP, rangen, side quests, boss battles (zie Punten & rangen). Iedereen start als Rookie.
- Veiligheid: rondleiding werkplaats, afspraken (alleen lage spanning, printer-regels, gereedschap). Leerlingen stellen zelf 3 veiligheidsregels voor per werkpost.
Week 2 — De stroomkring 7 – 11 sep
- Watermodel voor spanning/stroom/weerstand; gesloten kring met batterij + lampje + schakelaar.
- Onderzoek "geleidt het?": 15 materialen testen (potlood, muntje, gum, folie, plastic...) met multimeter of testkring. Tabel maken, conclusie trekken. Link naar later: de bal in de flipperkast kan zélf een schakelaar zijn (stalen kogel = geleider!).
- Multimeter-rijbewijs: spanning en doorgang meten (mini-badge).
Week 3 — Schema's tekenen + Tinkercad Circuits 14 – 18 sep
- Schemasymbolen: batterij, lamp, LED, weerstand, schakelaar, drukknop. Oefenreeks: van foto naar schema en van schema naar opstelling.
- Tinkercad Circuits: accounts, eerste gesimuleerde kring, virtuele multimeter. Regel vanaf nu: eerst schema, dan simulatie, dan bouwen — zo werken echte ingenieurs.
Week 4 — Breadboard, LED & wet van Ohm 21 – 25 sep
- Breadboard-anatomie (welke gaatjes zijn verbonden?). LED met voorschakelweerstand — en de LED die sneuvelt zonder weerstand als demo (leerzaam!).
- Wet van Ohm: U = I × R als recht evenredig verband; de standaard-rekensom "welke weerstand bij deze LED?" (bv. (5 V − 2 V) ÷ 0,02 A = 150 Ω).
- Onderzoek serie vs. parallel: 2 LED's in serie en parallel — wat zie je, wat meet je?
Week 5 — Schakelaars + fruitbatterij-lab 28 sep – 2 okt
- Soorten schakelaars: drukknop (maak/verbreek), schuif, tuimel en de microswitch — laat ze het klikje voelen; dit wordt in maart hun score-sensor.
- Fruitbatterij-lab (levenswetenschappen!): citroen/aardappel + koper- en zinkelektrode. Spanning meten, cellen in serie tot een LED zwak oplicht. Onderzoeksvragen: welk fruit geeft de hoogste spanning? Wat gebeurt er na 10 minuten? Meetverslag met tabel.
Week 6 — Hallo Arduino! 5 – 9 okt
- Wat is een microcontroller? Zoek de "verstopte computers" in je huis (wasmachine, magnetron, ...).
- mBlock installeren/openen, Uno via USB koppelen, device toevoegen, upload-modus aanzetten.
- Blink: interne LED (pin 13), dan een externe LED op een breadboard. Blokken: "zet pin hoog/laag", "wacht", "herhaal". Tempo-challenge: SOS-knippersignaal.
Week 7 — Missie verkeerslicht, deel 1 12 – 16 okt
- Ontwerpvolgorde aanhouden: schema op papier → Tinkercad-simulatie → echt bouwen. 3 LED's (rood/oranje/groen) elk met eigen weerstand op pins 8/9/10.
- De cyclus als sequentie in een eeuwige lus: groen 8 s → oranje 3 s → rood 10 s → ... Tijden mogen ze zelf beargumenteren (hoe lang staat een echt licht op oranje?).
Week 8 — Verkeerslicht deel 2 + eerste 3D-print 19 – 23 okt
- Afwerken en verfijnen: knipperend oranje ('s nachts-modus), nette bedrading, labels.
- 3D-print-rijbewijs: hoe werkt een FDM-printer, veiligheidsregels, wat is slicen. In Tinkercad 3D een naamtag/sleutelhanger ontwerpen (tekst op plaatje, gaatje voor sleutelring) en printen — klein en snel, ideaal als eerste print.
- Reserve-uren voor wie met het verkeerslicht achterloopt.
BOSS 1 — De verkeerslicht-demo week 9 · 26 – 30 okt
Elke leerling demonstreert het werkende verkeerslicht en licht het eigen schema toe. De vier rubric-criteria (zie rubric):
- Werking — de cyclus loopt correct en blijft lopen (herstart, knippert niet raar).
- Schema & documentatie — correct getekend schema (symbolen, verbindingen) + logboek.
- Proces — volgorde schema → simulatie → bouw aangehouden; problemen zelf onderzocht.
- Uitleg — kan in eigen woorden uitleggen waarom elke LED een weerstand heeft.
Beloning: +150 XP (basis) tot +250 XP (vlekkeloos) + badge 🚦 Verkeersregelaar.
Alternatieven & differentiatie
Basis-pad (trager mag)
Verkeerslicht met 2 LED's (rood/groen), vaste tijden, schema mag overgetekend worden van het Tinkercad-model. Focus: kring snappen, LED + weerstand snappen, één lus programmeren.
Alternatieve missies
Zelfde leerdoelen, andere verpakking — kies of laat kiezen:
- Discolamp: 3 gekleurde LED's met eigen knipperpatronen + ritme
- Zaklamp/nachtlampje: behuizing + schakelaar + LED (zonder Arduino, met nadruk op afwerking)
- Spoorwegovergang: 2 rode alternerende knipperlichten + buzzer
Uitbreidingen (sneller = dieper)
- Voetgangerslicht toevoegen dat mee schakelt (preview level 2)
- Kruispunt: 2 verkeerslichten die elkaar afwisselen (12 LED-pins beheren!)
- Nachtmodus: na "22 u" (simulatie met knop) alleen knipperend oranje
- Side quests: 🎲 LED-dobbelsteen, 🔍 Debug-Detective (zie side quests)
Materiaal voor dit level
- Per leerling (uit de Arduino-starterkit): Uno + USB-kabel, breadboard, LED's (rood/oranje/groen), weerstanden 220-330 Ω, drukknoppen, jumperdraden, buzzer (voor later), batterijclip.
- Per klas: multimeters (1 per 2), lampjes+fittingen en schakelmateriaal voor de eerste kringen, testmaterialen voor het geleidbaarheidsonderzoek, citroenen/aardappelen + koper- en zinkstrips (fruitbatterij), 3D-printer + PLA.
- Software: mBlock 5 (desktop), Tinkercad (gratis accounts — klas aanmaken als leerkracht!).
Volledige lijst met richtprijzen: zie Materiaal & budget.
Valkuilen & tips uit de praktijk
Voorbereidingschecklist leerkracht
- Arduino-kits geteld en getest (elke Uno uploadt?)
- mBlock + USB-drivers op alle klas-pc's geïnstalleerd
- Tinkercad-klas aangemaakt, klascode klaar
- 3D-printer bedrijfsklaar + PLA op voorraad
- Multimeters + testmateriaal geleidbaarheidsonderzoek klaargezet
- Fruitbatterij-materiaal (citroenen, Cu/Zn-strips, krokodillenklemmen)
- Flipperkast-demo geregeld voor de kick-off (filmpje of echte kast)
- XP-bord/poster opgehangen + badge-stickers besteld
4. Level 2 · Denk als een machine
Wat leren ze in dit level?
Kennis & inzicht
- Algoritme & flowchart: een programma eerst dénken, dan bouwen LPD 20
- De drie controlestructuren: sequentie, selectie (als-dan-anders), iteratie LPD 20
- Variabelen en datatypes (teller, drempelwaarde, meetwaarde) LPD 20
- Analoge vs. digitale signalen LPD 17
- Sturing vs. regeling met terugkoppeling (LDR-lamp = hét leerplanvoorbeeld) LPD 18
- Toleranties en maatvoering bij 3D-ontwerp LPD 16
Vaardigheden
- Systematisch debuggen (hypothese → test → fix)
- Sensoren aansluiten, uitlezen en kalibreren (knop, LDR, ultrasoon) LPD 3
- CAD in Fusion 360: schets, bemating, extrude, afronding LPD 6 LPD 10
- Slicen en printen van eigen functionele onderdelen LPD 11
- Iteratief verbeteren: meten, passen, herontwerpen LPD 12
- Een mini-pitch geven over eigen werk LPD 5
Les-per-les opbouw
Week 10 — Programmeer-bootcamp 9 – 13 nov · wo 11 nov vrij
- Warming-up zonder computer: "programmeer je leerkracht" (exacte instructies om een boterham te smeren) → waarom machines exacte stappen nodig hebben.
- Flowcharts leren lezen en tekenen; de drie bouwstenen benoemen in bestaande programma's.
- Debug-dojo: reeks mBlock-programma's met fouten (verkeerde pin, oneindige wachttijd, omgekeerde conditie...) — vind en verklaar de fout. Voorbereiding op de Debug-Detective side quest.
Week 11 — Invoer: de drukknop 16 – 20 nov
- Digitale invoer lezen (INPUT, pull-down/pull-up eenvoudig uitgelegd: "waarom die extra weerstand?").
- Opbouw in stapjes: LED aan zolang knop ingedrukt → LED toggle → teller die telt hoe vaak geduwd is (variabele!).
- Missie-uitbreiding voetgangerslicht: knop → auto's krijgen oranje/rood → voetgangers groen + tik-geluid → terug. Eerst als flowchart!
Week 12 — Sensoren & de eerste regeling 23 – 27 nov
- Analoog meten met de LDR: waarden bekijken in de monitor, drempelwaarde kiezen (kalibreren!).
- De straatlantaarn: licht uit bij dag, aan bij nacht — bespreek expliciet waarom dit een regeling is (het systeem meet en stuurt zichzelf bij). Vergelijk met de thermostaat thuis en met je eigen lichaamstemperatuur.
- Ultrasone sensor: afstand meten (geluid heen en terug), parkeersensor met piepjes die sneller gaan.
Week 13 — Fusion 360, stap 1 30 nov – 4 dec
- Waarom Fusion na Tinkercad? Precisie: schetsen met échte maten. Interface-tour, daarna direct doen.
- Standaardoefening: doosje met passend deksel — hét moment om tolerantie te ontdekken (0,2-0,3 mm speling, anders past niets).
- Start behuizing verkeerslicht: opmeten van breadboard/LED's/knop met de schuifmaat, schets met bematen, gaten op de juiste plaats.
Week 14 — Printen, passen, itereren 7 – 11 dec
- Slicen (laagdikte, vulling, support — wanneer heb je het nodig?) en de printwachtrij organiseren.
- Assemblage: past het niet? Meten waar het knelt → aanpassen in Fusion → herprint van alleen dat deel. Dit iteratieproces is expliciet leerstof (en levert proces-XP op).
- Buzzer: tik-tik bij groen voetgangerslicht; wie ver staat maakt een deuntje (preview Muziekdoos-quest).
BOSS 2 — Het slimme verkeerslicht week 15 · 14 – 18 dec · telt mee voor het kerstrapport
Demo + pitch van 2 minuten: het verkeerslicht reageert op een knop of sensor én zit in een eigen geprinte behuizing. Rubric-accenten:
- Werking — knop/sensor doet aantoonbaar wat de flowchart belooft.
- CAD & afwerking — behuizing past (toleranties!), onderdelen zitten vast, kabels netjes.
- Proces — flowchart vooraf, iteraties gedocumenteerd in het logboek (foto's van versie 1 → 2).
- Pitch — kan uitleggen wat het verschil is tussen sturen en regelen.
Beloning: +200 XP tot +300 XP + badge 🧠 Machinedenker.
Alternatieven & differentiatie
Basis-pad
Voetgangerslicht met alleen de drukknop (geen analoge sensor); behuizing mag een aangereikt basisontwerp zijn waarin de leerling alleen de gaten zelf positioneert en bemaat.
Alternatieve missies
- Nachtlampje deluxe: LDR-lamp met dimbare LED in eigen lampenkap-ontwerp
- Inbraakalarm: ultrasoon + buzzer + "wachtwoord-knop" om te ontwapenen
- Parkeerhulp: afstandssensor met LED-balkje (groen/oranje/rood) in behuizing
Uitbreidingen
- Slagboom met servo bij het voetgangerslicht (mooie preview van level 3!)
- Automatische nachtstand: LDR schakelt het hele kruispunt naar knipperend oranje
- RGB-LED: kleuren mengen met drie PWM-waarden
- Side quests: 🎹 Muziekdoos, ⚡ Reactiespel (zie side quests)
Materiaal voor dit level
- Per leerling (kit): drukknoppen, LDR + 10 kΩ-weerstand, ultrasone sensor HC-SR04, buzzer, jumperdraden.
- Per klas: schuifmaten (1 per 2 — onmisbaar vanaf nu), 3D-printers + PLA, evt. servo's voor de uitbreiding.
- Software: Fusion 360 met gratis onderwijslicentie — vraag de licenties ruim vooraf aan (Autodesk Education, verificatie van de school kan een paar dagen duren!). Alternatief als Fusion te zwaar is voor de pc's: Onshape (browser) of doorwerken in Tinkercad met strakke bematingsregels.
Valkuilen & tips
Voorbereidingschecklist leerkracht
- Fusion 360 onderwijslicenties aangevraagd en getest op de klas-pc's
- LDR's, HC-SR04's en drukknoppen geteld (reserve: 20 %)
- Schuifmaten aanwezig (1 per 2 leerlingen)
- Debug-dojo-programma's klaargezet (5 foute programma's)
- Printwachtrij-systeem afgesproken (bord/lijst + naamlabel per print)
- Boss 2-rubric afgedrukt + pitch-schema voor de toetsweek
5. Level 3 · Robots in beweging
Wat leren ze in dit level?
Kennis & inzicht
- DC-motor vs. servomotor: wanneer gebruik je wat? LPD 1
- Overbrengingen kwantitatief: tandwielverhouding, toerental vs. kracht LPD 19
- Waarom een motordriver (H-brug) nodig is — de Arduino kan geen motor rechtstreeks voeden LPD 17
- Regeling in de praktijk: sensor → beslissing → actie → opnieuw meten LPD 18
- Snelheid als recht evenredig verband: v = afstand ÷ tijd LPD 13
Vaardigheden
- Motoren en driver correct bekabelen (aparte voeding, gezamenlijke massa) LPD 11
- Servo aansturen op hoek en snelheid in mBlock LPD 20
- Een mechanisch systeem monteren en afstellen LPD 15
- Bewegende onderdelen ontwerpen in Fusion (passing, speling) LPD 10 LPD 14
- Systematisch testen en tunen voor een wedstrijd LPD 12
Les-per-les opbouw
Week 16 — Alles wat draait 4 – 8 jan
- Nieuwjaars-kickoff: het jaarpad tot nu — "jullie kunnen al schakelen, meten, programmeren en printen. Nu: beweging."
- DC-motor opengeschroefd: spoel, magneet, borstels. Servo daarnaast: tandwielkast + potmeter + eigen elektronica → hij "weet" zijn hoek.
- Servo-practicum in mBlock: hoeken aansturen, zwaaien, snelheid variëren. Expliciet zeggen: dit mechanisme wordt in april je flipper.
- Tandwiel-onderzoek: verhouding tellen (12 t / 36 t = 1:3), draaisnelheid meten, kracht voelen. Waar zit dit in de fiets?
Week 17 — De robot rijdt 11 – 15 jan
- Pad A: mBot monteren (of controleren), verbinden met mBlock, rijblokken verkennen: vooruit, achteruit, draaien op de plaats vs. bocht.
- Pad B: chassis (3D-geprint, gelaserd of houten plaat) + 2 TT-motoren + wielen + zwenkwiel; L298N aansluiten (IN1-IN4, ENA/ENB), aparte batterijvoeding, massa's koppelen. Eerst één motor laten draaien, dan twee.
- Rij-oefeningen: vierkant rijden, slalom, exact 1 m rijden en stoppen (hoe kalibreer je dat? → tijd of omwentelingen).
Week 18 — De robot denkt 18 – 22 jan
- Ultrasone sensor vooraan (geprinte houder = mini-Fusion-oefening): obstakel < 15 cm → stop, achteruit, draai, verder. Bespreek de regelkring: meten → beslissen → handelen → opnieuw meten.
- Alternatief of extra: lijnvolger met 2 IR-sensoren (zigzag-principe).
- Kwantitatief: snelheidsmeting — 2 m afmeten, tijd klokken, v berekenen; klas-ranglijst. Wat gebeurt er met v bij verse batterijen? (mooi mini-onderzoek).
Week 19 — Pimp je robot 25 – 29 jan
- Fusion-opdracht: een accessoire dat écht monteert op het eigen chassis — bumper, vlaggenmast, sensorhouder, mini-grijper (servo!). Eis: minstens één schroefgat of kliksysteem dat past (meten!).
- Parcours-training: het wedstrijdparcours staat vanaf nu in de klas — oefenen, tijden noteren, tunen (snelheid vs. controle).
BOSS 3 — De robotparcours-wedstrijd week 20 · 1 – 5 feb
Parcours met start/finish, slalom, obstakelzone en (voor durvers) een lijnvolg-sectie. Punten voor tijd, precisie (strafpunten voor aanrakingen) en stijl (accessoire!). Elke leerling licht in 1 minuut de eigen aanpak toe: welk probleem was het lastigst en hoe heb je het opgelost?
- Werking — robot rijdt betrouwbaar en reageert op de sensor.
- Techniek — nette bekabeling, stevige montage, doordacht accessoire.
- Proces — tuning gedocumenteerd (wat heb je aangepast en waarom?).
- Uitleg — kan het verschil DC-motor/servo en de rol van de driver uitleggen.
Beloning: +200 XP tot +300 XP + badge 🤖 Robotmeester + podium-bonussen (🥇 +75, 🥈 +50, 🥉 +25 XP).
Alternatieven & differentiatie
Basis-pad
Robot die vooruit rijdt en stopt voor een obstakel (geen ontwijkmanoeuvre). Bij pad B mag het chassis een kant-en-klaar kitje zijn. Wedstrijddeelname in de "sprint-klasse" (recht stuk, alleen stoppen).
Alternatieve missies
- Robotarm: 2-3 servo's + geprinte segmenten; missie: blokje oppakken en verplaatsen
- Tekenrobot: stift in het midden, kunst door rijpatronen (spirograaf-effect)
- Kermis-attractie: draaimolen/zweefmolen met motor + overbrenging + LED's (voor wie liever bouwt dan rijdt)
Uitbreidingen
- Bluetooth-besturing via de mBlock-app (robot als RC-auto)
- Lijnvolgen én obstakels combineren (state-denken!)
- Snelheid regelen met PWM en het verband snelheid-spanning meten
- Side quest: 🛟 Veiligheidsinspecteur op de werkposten
Materiaal voor dit level
- Pad A (per 1-2 leerlingen): mBot of vergelijkbare mBlock-compatibele robotkit.
- Pad B (per 1-2 leerlingen): 2 TT-motoren + wielen, zwenkwiel, L298N-motordriver, batterijhouder (4×AA of 18650 volgens schoolbeleid), chassis (print/hout), schroefjes M3, kabelbinders.
- Gedeeld: HC-SR04 + houder, evt. IR-lijnsensoren, zwarte tape voor het parcours, kartonnen obstakels, meetlint en stopwatch voor de snelheidsmetingen.
De servo's van dit level worden hergebruikt als flipper-actuatoren in level 4-5 — koop ze dus meteen in voldoende aantal (2 per leerling + reserve). Zie Materiaal & budget.
Valkuilen & tips
Voorbereidingschecklist leerkracht
- Robotmateriaal geïnventariseerd: pad A (kits) of pad B (losse onderdelen) definitief gekozen
- Servo's besteld: 2 per leerling + 20 % reserve (hergebruik in level 4-5!)
- Batterijen + laadbeleid geregeld (opladers/reserves)
- Parcoursmateriaal: tape, obstakels, stopwatch, meetlint
- Pad B: chassis-ontwerp getest (1 proefexemplaar geprint/gezaagd)
- Boss 3: wedstrijdreglement + scoreblad afgedrukt
6. Level 4 · Het Flipperlab
Wat leren ze in dit level?
Kennis & inzicht
- Hefboomwet en draaipunt: waarom een flipper de bal zo hard raakt LPD 19 LPD 15
- Energieopslag in een veer/elastiek (launcher) LPD 2
- Sensorprincipes vergelijken: mechanisch, optisch, contact LPD 17
- Mens-machine-interface: bedienbaarheid, feedback naar de speler LPD 22
- Helling en dimensies van een speelveld LPD 16
Vaardigheden
- Systematisch meten: veerspanning vs. afstand, tabel + grafiek LPD 3 LPD 13
- Ontwerpen op eisen en beperkingen (kastmaat, budget, printtijd) LPD 9 LPD 10
- Meerdere in- en uitvoerorganen combineren op één Arduino LPD 17
- Score bijhouden met variabelen, events afhandelen LPD 20
- Een technisch dossier opstellen (het bouwplan) LPD 6 LPD 11
De vijf modules, week per week
Week 21 — Module A: de flipper 🏏 15 – 19 feb
- Onderzoek: filmpje van een echte flipper in slow motion. Waar zit het draaipunt? Waarom is de flipper zo gevormd? Hefboomwet: kracht × arm.
- Bouw: 3D-geprinte flipper (ontwerp aangereikt óf zelf getekend in Fusion) op een servo-arm; servo op een testplankje; drukknop → FLIP.
- Tunen: rusthoek en slaghoek instellen, servosnelheid maximaal, reactietijd voelbaar maken. Meting: hoe ver wordt een knikker weggeslagen bij hoek 30°/45°/60°?
- Optionele verdieping voor durvers (en de leerkracht): solenoïde-flipper met MOSFET — zie uitbreidingen onderaan.
Week 22 — Module B: de launcher 🚀 22 – 26 feb
- Concept: plunjer (geprinte pen met veer of elastiek) in een geleidebuis; terugtrekken, loslaten, bal vertrekt. Alternatieve concepten mogen ook: servo-katapult, hellinkje met poortje.
- Het launcher-onderzoek (echte wetenschap): intrekafstand vs. schietafstand — meten in stappen van 1 cm, tabel, grafiek, verband benoemen. Is het recht evenredig? Tot waar?
- Balkeuze onderzoeken: glazen knikker vs. stalen kogel (massa, stuiteren, geleiding → een stalen kogel kan zelf een contact-sensor sluiten!).
Week 23 — Module C: score-sensoren 🎯 1 – 5 mrt
- Drie detectieprincipes bouwen en vergelijken op een testplankje: microswitch met veerdraad (bal duwt hendel in), IR-poortje (bal onderbreekt de straal), contactplaatjes (stalen kogel overbrugt twee folie-strips).
- Vergelijkingstabel: betrouwbaarheid, prijs, moeilijkheid, snelheid — welke kies jij waar op jouw speelveld? (beargumenteren = LPD 5!).
- Software: score-variabele, +10 per trigger, tonen via seriële monitor; ontdenderen ("waarom telt hij soms dubbel?" → wachttijd na trigger).
Week 24 — Module D: show & scorebord ✨ 8 – 12 mrt
- Scorebord: TM1637 4-cijfer display (4 draadjes, mBlock-extensie) of LCD 16×2 I²C. Score live tonen.
- Lichtshow: looplicht van LED's, flits bij score, regenboog-moment bij bonus. Geluid: jingles voor start / punt / game-over met de buzzer.
- Interface-ontwerp: waar komen startknop, flipperknoppen en display zodat een speler zonder uitleg kan spelen? Papieren mock-up op ware grootte (usability-test met een klasgenoot).
- Side quest-koppeling: 📡 Morse-Meester (zelfde LED/buzzer-techniek, ander doel).
Week 25 — Module E: het speelveld-ontwerp 📐 15 – 19 mrt
- Analyse van echte speelvelden: helling 6-8°, flippers onderaan met een gat ertussen (de "drain"), launcher-baan rechts, obstakels bovenaan.
- Fusion: het eigen speelveld op kastmaat (richtmaat ±30 × 42 cm = A3): bal-baan, flipperposities, sensorlocaties, bumperposities, terugloopgoot. Volledig bemaat.
- Materiaal- en onderdelenlijst opstellen bij het ontwerp + printtijd inschatten (past het in de wachtrij?).
- Deze week is bewust ook inhaalruimte voor modules A-D.
BOSS 4 — Flippermodule-demo + bouwvergunning week 26 · 22 – 26 mrt · telt mee voor het paasrapport
Twee onderdelen:
- De demo: een werkende keten op het testplankje — druk op de knop → flipper slaat de bal → sensor telt → display/LED/buzzer reageert. (Launcher optioneel in de keten.)
- De bouwvergunning: het speelveld-ontwerp + materiaallijst wordt in een kort gesprek "vergund" door de leerkracht: is het haalbaar in 9 bouwweken? Is de printtijd realistisch? Te ambitieus → samen afslanken; te mager → uitdaging erbij. Zonder vergunning start de bouw niet.
Beloning: +250 XP tot +350 XP + badge 🧪 Flipper-ingenieur + de officiële 🏗️ bouwvergunning-stempel.
Alternatieven & differentiatie
Basis-pad
Minimaal traject: modules A (flipper) + C (één sensortype) + D (alleen LED's + buzzer, score via seriële monitor). Speelveld-ontwerp op een aangereikt sjabloon met vaste kastmaat. Resultaat is nog steeds een volwaardige (eenvoudigere) flipperkast.
Alternatief eindproduct
Voor leerlingen bij wie de flipper echt niet landt (of als tweede klasproject):
- Interactieve knikkerbaan: zelfde sensoren/LED's/score, zwaartekracht i.p.v. flippers
- Pachinko-bord: verticaal spijkerbord met vangbakjes + score-sensoren — spectaculair en een stuk eenvoudiger mechanisch
- Arcade-drukknopspel (whack-a-mole): reactiespel met 4 knoppen + 4 LED's in eigen kast
Uitbreidingen
- Solenoïde-flipper: échte flipperkracht met een 12 V-solenoïde + MOSFET-module + aparte voeding (alleen onder begeleiding; mooi voor snelle leerlingen én als demo-opstelling)
- Pop-bumper die de bal actief wegduwt (servo of solenoïde)
- Multiball: 2 ballen tegelijk detecteren
- Score naar de laptop sturen (seriële communicatie = LPD 21!)
Materiaal voor dit level
- Per leerling: 1-2 servo's (uit level 3), microswitches (2-3), drukknoppen (arcade-knoppen mogen al!), TM1637-display of LCD, LED's + weerstanden, buzzer, knikkers én een stalen kogel (±17 mm), veer/elastiekjes, testplankje (MDF-rest of stevige doos).
- Per klas: IR-breekbalk-sensoren of IR-paartjes om te vergelijken, aluminiumfolie + koperplakband, schuifmaten, 3D-printers (wachtrij!), warmlijmpistolen.
- Optioneel (uitbreiding): 12 V-solenoïdes + MOSFET-modules + 12 V-adapter — alleen als de leerkracht dit zelf eerst getest heeft.
Zie Materiaal & budget voor prijzen en bestel-tips.
Valkuilen & tips
Voorbereidingschecklist leerkracht
- Basisontwerp flipper + servohouder zelf geprint en getest (1 setje als referentie)
- Knikkers + stalen kogels besteld (verlies incalculeren: 2 per leerling)
- Microswitches, IR-sensoren, displays geteld en getest
- Veren/elastieken voor de launcher + geleidebuizen (of print-ontwerp)
- Bouwvergunning-formulier opgesteld (ontwerp + lijst + afspraken + handtekening)
- Optioneel: solenoïde-demo-opstelling gebouwd en veilig bevonden
7. Level 5 · Final Boss: De Flipperkast
Wat is het eindproduct precies?
Minimumeisen (iedereen)
- Kast van ±30 × 42 cm met hellend speelveld (6-8°)
- Minstens 1 werkende flipper met eigen drukknop (2 is de norm)
- Launcher die de bal in het spel brengt
- Minstens 2 score-sensoren die punten geven
- Score zichtbaar (display of duidelijk LED-systeem)
- Balverlies-detectie: 3 ballen per spel, dan game-over-signaal
- Minstens 2 LED-effecten + 2 geluiden (start/score/game-over)
- Eigen thema + naam op de kast
- Bijgewerkt schema + logboek van het bouwproces
Sterretjes-doelen (uitbreidingen)
- High-score die onthouden blijft ⭐
- Bonus-combo's (2 sensoren kort na elkaar = extra punten) ⭐
- Attract-mode: lichtshow als niemand speelt ⭐
- Pop-bumper die de bal actief wegduwt ⭐⭐
- Multiball ⭐⭐
- Solenoïde-flipper (12 V, onder begeleiding) ⭐⭐⭐
- Achterwand met verlicht artwork (backglass) ⭐
Elke ⭐ levert bonus-XP en telt mee voor de jury-categorie "beste techniek".
De bouwfase, week per week
Week 27 — Bouwstart: het productieproces 12 – 16 apr
- Van vergunning naar werkplan: werkvolgorde bepalen (wat eerst?), wat kan parallel (printjes in de wachtrij terwijl je zaagt), deadlines per subsysteem. Dit werkplan ís leerstof (LPD 11) en hangt boven de werkpost.
- Kastbodem + zijwanden op maat: MDF/multiplex zagen volgens plan (of dik karton/foamboard als houtbewerking niet kan — werkt prima voor een tafelmodel).
- Printwachtrij vullen: flippers, launcher-onderdelen, bumpers, sensorhouders.
Week 28 — Kast & speelveld 19 – 23 apr
- Helling monteren (pootjes achteraan of wig), launcher-baan langs rechts, boogje bovenaan zodat de bal het speelveld inrolt, terugloopgoot naar de uitvalopening tussen de flippers.
- Baltest-ritueel aan het einde van élke les: bal 10× laten rollen — blijft hij nergens hangen? Elke hapering nu fixen is er straks geen.
Week 29 — Flippers & launcher erin 26 – 30 apr
- Servo's onder het speelveld, flippers erdoorheen op de as, flipperknoppen in de zijwanden (boren + monteren). Launcher definitief vast.
- Mijlpaal: de eerste speelbare versie — zonder score, maar je kan de bal lanceren en flipperen. Wie deze mijlpaal haalt vóór mei: +50 XP "First Playable".
Week 30 — Elektronica-week 3 – 7 mei · do+vr vrij (Hemelvaart)
- Korte week: score-sensoren op hun definitieve plek, LED's en buzzer monteren, alle kabels netjes gebundeld naar de Arduino (kabelplan + labels — chaos hier = uren debuggen later).
- Schema van de eigen kast bijwerken: dit wordt een verplicht onderdeel van het einddossier.
Week 31 — Programmeerweek 1: spellogica 10 – 14 mei
- Eerst de flowchart van het hele spel: start → 3 ballen → per sensor punten + effect → bal weg? → volgende bal → game-over-show.
- Dan bouwen in mBlock: score-variabele, ballen-teller, sensor-events met ontdendering, display-update.
Week 32 — Programmeerweek 2: finesse 17 – 21 mei · ma vrij (Pinksteren)
- High-score, bonuspunten, attract-mode, start-knop-flow. Wie klaar is: sterretjes-doelen, side quests of Helper-XP verdienen bij klasgenoten.
Week 33 — De grote testweek 24 – 28 mei
- Testcarrousel: iedereen speelt 3 ballen op de kast van 3 klasgenoten en vult een feedbackformulier in (werkt alles? is het eerlijk? is het léuk?). Kwaliteitszorg zoals in een echt bedrijf (LPD 12).
- Verbeterlijst prioriteren: eerst wat het spel breekt, dan wat het spel beter maakt.
Week 34 — Thema & decoratie 31 mei – 4 jun
- Elke kast een thema en een naam: backglass ontwerpen (tekenen/printen), speelveld-artwork, bumper-stickers. Usability-check: snapt een speler zonder uitleg wat te doen?
Week 35 — Afwerkweek + generale 7 – 11 jun
- Laatste prints en fixes, kabels wegwerken, alles vastzetten (de arcade-dag is intensief!).
- Pitch voorbereiden (2 min): concept, moeilijkste probleem + hoe opgelost, waar ben je trots op. Portfolio/logboek afronden en inleveren.
Week 36 — Examen-/reserveweek 14 – 18 jun
- Uitloop voor wie nog niet klaar is; anderen helpen de arcade opbouwen (posters, scorelijsten, ticketjes voor bezoekers) of jagen op laatste side quests.
👑 BOSS 5 — DE ARCADE-DAG week 37 · 21 – 25 jun · grote eindevaluatie
Het lokaal (of de refter!) wordt een speelhal: alle kasten opgesteld, iedereen speelt op alles. Jury: leerkracht(en) + directie/ouders/een andere klas. Programma: opbouw → pitches van 2 min → vrij spelen + jurering → prijsuitreiking.
- Rubric-evaluatie per kast: werking & techniek · ontwerp & afwerking · proces & dossier · pitch (zie rubric).
- Prijzen: 🏆 Pinball Wizard (totaalwinnaar) · 🔧 Beste techniek · 🎨 Mooiste design · 🎯 Hoogste high-score · ❤️ Publieksprijs.
Beloning: +400 XP tot +600 XP + eeuwige roem.
Week 38 — Cooldown ma 28 – wo 30 jun
- Kasten mee naar huis (of expo voor de opendeurdag), materiaal inventariseren voor volgend jaar, jaar-reflectie: wat zou jij de volgende 2A-klas aanraden? XP-eindstand + laatste badges.
Individueel ↔ team: zo schakel je om
Dit plan gaat uit van een individuele kast per leerling. Beslis je later toch voor teams (bv. door budget, printercapaciteit of klasgrootte), dan verandert er weinig aan de planning — wel aan de organisatie:
| Individueel (basis) | Team van 2-3 | Eén klaskast | |
|---|---|---|---|
| Kastformaat | ±A3 (30×42 cm) | ±50×70 cm, meer features | Volwaardige kast; teams bouwen elk een module |
| Rolverdeling | iedereen alles | rollen roteren per week (CAD / elektronica / bouw / code) | vaste module-teams: flippers, launcher, score, show, kast |
| Evaluatie | rubric per leerling | rubric per team + individueel logboek + peer-beoordeling | module-rubric per team + integratie-bonus |
| Budget/printtijd | hoogste | ±half | laagste |
| Risico | tijdsdruk per leerling | meelifters (ondervang met logboek!) | integratie-chaos (plan een integratieweek extra) |
Levels 1-4 blijven identiek in alle scenario's — daar werkt iedereen sowieso (grotendeels) individueel aan de vaardigheden.
Materiaal voor dit level (per kast)
- MDF/multiplex 6-9 mm: bodem + zijwanden (±0,5 m² per kast) — of dik karton/foamboard.
- 2 servo's (uit level 3-4) + geprinte flippers, 2 arcade-drukknoppen (zijkant), 1 startknop.
- 2-4 score-sensoren (microswitch/IR/contact), TM1637- of LCD-display, 5-10 LED's, buzzer.
- Launcher: veer of elastiek + geprinte plunjer/geleider. Bal: knikker of stalen kogel 17 mm.
- Arduino Uno (uit de kit), breadboard of schroefklem-shield (aanrader! trilvast), jumperdraden, kabelbinders, warmlijm, schroefjes.
- Decoratie: verf/stickers/geprint artwork.
Richtprijs zelfbouwmateriaal per kast (zonder herbruikbare kit-onderdelen): ±€15-25. Volledige lijst: Materiaal & budget.
Valkuilen & tips
Voorbereidingschecklist leerkracht
- Hout/plaatmateriaal besteld en (eventueel) voorgezaagd op kastmaat
- Schroefklem-shields of montage-oplossing per kast geregeld
- Printcapaciteit doorgerekend (uren per leerling × aantal leerlingen)
- Arcade-dag: datum vastgelegd, jury uitgenodigd, locatie gereserveerd
- Prijzen/certificaten voor de vijf categorieën gemaakt
- Mijlpalen-poster + naam-magneten opgehangen
8. Het Blokkenboek
Gebeurtenissen — hier start alles
Het startblok
Wat doet het? Alles wat je hieronder vastklikt, wordt uitgevoerd zodra de Arduino stroom krijgt (of na een upload). Zonder dit blok gebeurt er níets — het is het dak van je programma.
Herhaal voortdurend
Wat doet het? Voert de blokken in zijn mond eindeloos opnieuw uit. Bijna elk Arduino-programma heeft er precies één: een verkeerslicht stopt nooit, een flipperkast ook niet.
Pinnen — praten met LED's en knoppen
Zet digitale pin ... op hoog/laag
Wat doet het? Zet 5 V (hoog) of 0 V (laag) op een pin. Hoog = LED aan, buzzer piept, relais schakelt. Dit is hét blok van level 1: je verkeerslicht is drie van deze blokken.
Parameters: het pin-nummer (kijk waar je draadje zit!) en hoog of laag.
Lees digitale pin (is de knop ingedrukt?)
Wat doet het? Kijkt of er spanning op een pin staat: ingedrukte knop = 1 (hoog), losgelaten = 0 (laag). Je gebruikt het altijd ín een als-blok of vergelijking, nooit los.
Zet pwm-pin ... op ... (dimmen)
Wat doet het? Geen aan/uit maar een waarde van 0 (uit) tot 255 (vol): een LED dimmen of een motor trager laten draaien. Werkt alleen op pinnen met een ~golfje (3, 5, 6, 9, 10, 11).
Lees analoge pin (sensorwaarde)
Wat doet het? Meet een spanning als getal van 0 tot 1023. Zo lees je de LDR (licht), een draaiknop of andere analoge sensoren. Donker ≈ laag getal, fel licht ≈ hoog getal (afhankelijk van je schakeling).
Controle — wachten, herhalen, kiezen
Wacht ... seconden
Wat doet het? Pauzeert het programma. Zonder wachtblokken gaat alles zó snel dat je LED lijkt te blijven branden (hij knippert duizenden keren per seconde!).
Parameter: de tijd in seconden — kommagetallen mogen (0.5 = een halve seconde).
Herhaal ... keer
Wat doet het? Voert zijn inhoud een vast aantal keer uit en gaat dan verder. Dé manier om "10× piepen" te bouwen zonder 10× dezelfde blokken te slepen.
Als ... dan (kiezen)
Wat doet het? Voert zijn inhoud alléén uit als de voorwaarde in de zeshoek waar is. Dit is "selectie" — de machine kiest. Er bestaat ook een versie met anders: dan heb je twee monden (waar → bovenste, niet waar → onderste).
Wacht tot ...
Wat doet het? Het programma blijft hier staan tot de voorwaarde waar wordt. Perfect voor "wacht tot de startknop wordt ingedrukt" of "wacht tot de bal de sensor raakt".
Operatoren — vergelijken en rekenen
Groter dan / kleiner dan / gelijk aan
Wat doet het? Vergelijkt twee waarden en zegt "waar" of "niet waar". Dit stop je in de zeshoek van een als-blok. Zo maak je drempelwaarden: "als de lichtwaarde < 300 → het is donker".
Willekeurig getal tussen ... en ...
Wat doet het? Geeft elke keer een ander getal binnen je grenzen — de dobbelsteen van de computer. Nodig voor de LED-dobbelsteen-quest en voor het reactiespel (willekeurige wachttijd).
Variabelen — het geheugen van je programma
Zet [score] op ...
Wat doet het? Een variabele is een doosje met een naam waar één getal in past. Dit blok stopt er een nieuwe waarde in (en gooit de oude weg). Elk spel begint met "zet score op 0".
Verander [score] met ...
Wat doet het? Telt iets bij de huidige waarde op (of eraf met een negatief getal). "Verander score met 10" = 10 punten erbij; "verander ballen met -1" = een bal kwijt.
Servo & geluid — beweging en muziek
Zet servo pin ... op hoek ...
Wat doet het? Draait de servo-arm naar een hoek tussen 0° en 180° — en hij "weet" zelf waar hij staat. Twee van deze blokken kort na elkaar = de FLIP van je flipperkast: rust op 20°, slaan op 65°, en weer terug.
Speel toon op pin ...
Wat doet het? Laat de buzzer een toon spelen: frequentie in hertz (hoger getal = hoger geluid), duur in seconden. Noten zijn frequenties: A = 440, C = 523... Zo bouw je jingles voor start, score en game-over.
Communicatie — tonen wat er gebeurt
Schrijf ... naar de seriële monitor
Wat doet het? Stuurt tekst of een waarde via de USB-kabel naar je computer. Dé debug-truc: je ziet live wat je sensor meet of wat je score doet. In week 23 is dit je eerste scorebord.
Toon getal op display (TM1637-extensie)
Wat doet het? Zet een getal op het 4-cijferige scorebord — zonder computer. Het display-blok komt uit een mBlock-extensie (eenmalig toevoegen via "extensies" onderaan het blokkenpalet). Vier draadjes: 5V, GND, CLK, DIO.
Blokpuzzels — sleep en controleer
Sleep de blokken van de blokkenbak naar "jouw programma" in de juiste volgorde (klikken werkt ook: klik = verplaats). Druk daarna op Controleer. De blokken staan telkens door elkaar!
Puzzel 1 · De flits ★☆☆
De LED op pin 13 moet kort flitsen (0,5 s aan) en dan lang uit zijn (2 s). Alles staat al in een "herhaal voortdurend"-lus — zet de vier blokken in de juiste volgorde.
Puzzel 2 · Het verkeerslicht ★★☆
Bouw de volledige cyclus: groen 8 s → oranje 3 s → rood 10 s (en dan begint de lus opnieuw). Let op: een licht moet ook weer uít!
Puzzel 3 · De score-teller ★★☆
Het spel start met score 0. Daarna: wacht tot de bal de sensor raakt, tel er 10 punten bij, toon eerst de score op het display en speel daarna het punt-geluid.
Puzzel 4 · De flipper ★★★
De flipper rust op 20°. Wacht tot de flipperknop wordt ingedrukt, sla dan razendsnel naar 65°, houd dat héél kort vast (0,15 s) en keer terug naar rust.
Puzzel 5 · Spelstart flipperkast ★★★
De opstart van jouw kast: zet eerst het aantal ballen op 3, dan de score op 0. Wacht op de startknop, speel het startdeuntje en toon daarna de score op het display.
Puzzel 6 · De straatlantaarn ★★☆
Een regeling! Meet eerst het licht, kies dan: is het donker (waarde < 300) → lamp aan, anders → lamp uit. Zet de vijf stappen in de juiste volgorde (de als/anders-structuur is hier plat uitgeschreven).
Voorspel de uitvoer — wat gaat er gebeuren?
Lees het programma, voorspel wat de Arduino doet en klik je antwoord aan.
Vraag 1. In de eeuwige lus staat: pin 13 hoog → wacht 1 s → pin 13 laag. Er staat geen tweede wachtblok. Wat zie je?
Vraag 2. "als lichtwaarde > 600 dan LED aan, anders LED uit". Je schijnt met je gsm-lamp op de LDR (waarde stijgt naar 900). Wat doet de LED?
Vraag 3. Score start op 0. Dan: "herhaal 5 keer → verander score met 2". Wat toont het display daarna?
Vraag 4. "zet score op 0" staat per ongeluk ín de eeuwige lus, vóór de sensorcheck. Je scoort drie keer. Wat toont het display?
9. Side quests
Vaardigheids-quests (heel het jaar door)
Debug-Detective +50 XP ★☆☆ herhaalbaar
Los een door de leerkracht gesaboteerde schakeling of programma op én leg uit wat er mis was. Elke maand hangt er een nieuwe zaak aan het Detective-bord.
CAD-Wizard +75 XP ★★☆
Maandelijkse Fusion-challenge: een doosje met scharnierend deksel, een fidget-ring die in één keer geprint wordt, een telefoonhouder... Print moet passen/werken in één (max. twee) pogingen.
Print-Dokter +50 XP ★★☆ herhaalbaar
Diagnosticeer een mislukte print (spaghetti, warping, losse lagen...): wat ging er mis, waarom, en met welke instelling voorkom je het? Bonus: de herprint lukt.
Soldeer-Sensei +100 XP ★★☆
Alleen als de school soldeerstations heeft. Behaal het soldeerbrevet: 5 nette verbindingen op een oefenprintje + veiligheidsregels foutloos. Wie het brevet heeft, mag draden in de eindkast vast solderen.
Speedrun +25 XP ★☆☆ herhaalbaar
Bouw een aangegeven schakeling foutloos binnen de tijd (bv. LED + knop in 8 minuten, verkeerslicht in 15). Klassement op het XP-bord!
Veiligheidsinspecteur +50 XP ★☆☆
Voer een mini-risicoanalyse uit van een werkpost (printer, zaagpost, soldeerhoek): welke risico's, hoe verklein je ze? Presenteer 3 concrete voorstellen aan de klas.
🛠️Bouw-quests (mini-projecten)
LED-Dobbelsteen +100 XP ★★☆
7 LED's in dobbelsteen-patroon + knop: druk = "rollen" (animatie) en een willekeurige worp verschijnt. Verdieping: eerlijkheid testen met 50 worpen (turven!).
Reactiespel +100 XP ★★☆
LED gaat na een willekeurige wachttijd aan — wie het snelst drukt wint. Meet en toon de reactietijd in milliseconden. Verdieping: 2-speler-versie met 2 knoppen.
Muziekdoos +75 XP ★★☆
Programmeer een herkenbaar deuntje op de buzzer (noten = frequenties!). Verdieping: 3 knoppen = 3 liedjes, of een mini-piano. De beste jingle mag later in de eigen flipperkast.
Morse-Meester +75 XP ★★☆
Verstuur je naam in morsecode met LED of buzzer, en leg uit hoe het protocol werkt (kort/lang/pauze = afspraken!). Verdieping: een klasgenoot decodeert jouw bericht met de morse-tabel.
Bio-Ingenieur +100 XP ★★☆
Verdieping op het fruitbatterij-lab: onderzoek welke fruit/groente-combinatie de hoogste spanning geeft (minimaal 4 soorten, meetverslag met grafiek) — óf maak zelf bioplastic (aardappelzetmeel) en test of het bruikbaar is als bumper-materiaal in de flipperkast.
Stoffen-Speurder +50 XP ★☆☆
Onderzoek met de multimeter welke van 10 mysterieuze materialen geleiden, en verklaar het patroon (metalen vs. niet-metalen). Verdieping: test ook vloeistoffen (kraanwater vs. zout water — veilig, op batterijspanning).
Klas-quests (attitude & samen)
Verslaggever +50 XP per level ★☆☆ herhaalbaar
Een uitmuntend logboek voor het afgelopen level: foto's van elke versie, wat werkte niet + hoe opgelost, metingen netjes in tabellen. Het logboek is toch al verplicht — deze quest beloont wie het uitstekend doet.
Helper +25 XP per keer ★☆☆ herhaalbaar · max 2/week
Help een klasgenoot aantoonbaar vooruit (uitleggen, niet overnemen!). De geholpen leerling bevestigt. Sterke leerlingen worden zo assistent-leraar in plaats van verveeld.
Skin-Artist +75 XP ★☆☆
Geef een project een professionele look: behuizing-decoratie, robot-skin of flipperkast-artwork dat past bij een zelfgekozen thema. Jury: de klas stemt (niet op zichzelf).
Nieuwsjager +50 XP ★☆☆ herhaalbaar · 1/trimester
Presenteer in 3 minuten een actueel STEM-nieuwsitem (nieuwe robot, 3D-print-doorbraak, ruimtevaart...) en beantwoord: wat betekent dit voor de maatschappij? Wie doet dit werk als beroep?
Overzichtstabel
| Quest | XP | Moeilijkheid | Vanaf | Herhaalbaar | LPD |
|---|---|---|---|---|---|
| 🔍 Debug-Detective | 50 | ★☆☆ | Level 1 | ja (maandelijks) | 12, 5 |
| 📐 CAD-Wizard | 75 | ★★☆ | Level 2 | ja (maandelijks) | 6, 10 |
| 🩺 Print-Dokter | 50 | ★★☆ | Level 1 | ja | 11, 12 |
| 🔥 Soldeer-Sensei | 100 | ★★☆ | Level 3 | nee (brevet) | 8, 11 |
| ⏱️ Speedrun | 25 | ★☆☆ | Level 1 | ja | 4 |
| 🛟 Veiligheidsinspecteur | 50 | ★☆☆ | Level 1 | nee | 8, 5 |
| 🎲 LED-Dobbelsteen | 100 | ★★☆ | Level 2 | nee | 20, 17 |
| ⚡ Reactiespel | 100 | ★★☆ | Level 2 | nee | 20, 22 |
| 🎹 Muziekdoos | 75 | ★★☆ | Level 2 | nee | 20 |
| 📡 Morse-Meester | 75 | ★★☆ | Level 2 | nee | 21, 20 |
| 🍋 Bio-Ingenieur | 100 | ★★☆ | Level 1 | nee | 25, 23, 3 |
| 🧪 Stoffen-Speurder | 50 | ★☆☆ | Level 1 | nee | 2, 24 |
| 📓 Verslaggever | 50/level | ★☆☆ | Level 1 | ja (per level) | 6, 5 |
| 🦸 Helper | 25/keer | ★☆☆ | Level 1 | ja (max 2/wk) | 5 |
| 🎨 Skin-Artist | 75 | ★☆☆ | Level 2 | nee | 10 |
| 📰 Nieuwsjager | 50 | ★☆☆ | Level 1 | ja (1/trimester) | 7 |
10. Punten, rangen & boss battles
Hoe verdien je XP?
| Bron | XP | Toelichting |
|---|---|---|
| ✅ Wekelijkse missie-opdracht afgerond | 25-50 | werkende schakeling, afgewerkt ontwerp, meetverslag ... (leerkracht bepaalt vooraf) |
| 📓 Logboek van de week in orde | 10 | foto + wat gedaan/geleerd/misgelopen — 5 minuten aan het einde van de les |
| 👑 Boss battle | 150-600 | volgens rubric-score (zie onder); latere bosses geven meer XP |
| ⭐ Side quest | 25-100 | zie side quests |
| 🏅 Mini-badges & bonussen | 10-75 | multimeter-rijbewijs, 3D-print-rijbewijs, First Playable, podium bij de wedstrijd ... |
| 🤝 Klasbonus | 10-25 p.p. | hele klas haalt een doel (bv. "nul dode LED's deze week", "lokaal netjes heel de week") |
De rangen
Rookie
Iedereen start hier. Eerste kringen, eerste code.
Tinkerer
Haalbaar rond boss 1-2. Bouwt zelfstandig schakelingen.
Maker
Haalbaar rond boss 3. Ontwerpt en print eigen onderdelen.
Engineer
Haalbaar rond boss 4. Integreert elektronica, code en CAD.
Pinball Wizard
De eindbaas zelf. Werkende flipperkast + sterk dossier.
De drempels zijn zo gekozen dat een leerling die alle missies en bosses gewoon meedoet, rond de Arcade-dag Engineer haalt; Pinball Wizard vergt daarnaast side quests of sterke boss-scores. Rang-promoties vier je klassikaal op het XP-moment (certificaatje/sticker).
De vijf boss battles
| Boss | Week | Opdracht | XP | Badge | Rapport |
|---|---|---|---|---|---|
| 👑 Boss 1 | 9 (okt) | Verkeerslicht-demo + schema | 150-250 | 🚦 Verkeersregelaar | herfstevaluatie |
| 👑 Boss 2 | 15 (dec) | Slim verkeerslicht in eigen behuizing + pitch | 200-300 | 🧠 Machinedenker | kerstrapport |
| 👑 Boss 3 | 20 (feb) | Robotparcours-wedstrijd + toelichting | 200-300 | 🤖 Robotmeester | krokusevaluatie |
| 👑 Boss 4 | 26 (mrt) | Flippermodule-demo + bouwvergunning | 250-350 | 🧪 Flipper-ingenieur | paasrapport |
| 👑👑 Boss 5 | 37 (jun) | ARCADE-DAG: flipperkast + pitch + dossier | 400-600 | 🏆 Pinball Wizard | eindrapport |
De standaardrubric (elke boss)
Eén vaste rubric met vier criteria, telkens op vier niveaus — leerlingen kennen hem na boss 1 uit het hoofd, wat de verwachtingen glashelder maakt. Per boss verschuift alleen het accent (bij boss 2 weegt CAD zwaarder, bij boss 5 alles).
| Criterium | 🌑 Nog niet (1) | 🌗 Op weg (2) | 🌕 Behaald (3) | ⭐ Overtroffen (4) |
|---|---|---|---|---|
| Werking & techniek LPD 11, 12, 17 |
werkt niet of alleen met hulp | werkt gedeeltelijk / haperend | werkt betrouwbaar zoals gevraagd | werkt betrouwbaar + eigen uitbreiding |
| Schema, CAD & documentatie LPD 6, 16 |
ontbreekt of onleesbaar | aanwezig maar met fouten | correct en volledig | professioneel: bemaat, gelabeld, verzorgd |
| Proces & onderzoek LPD 3, 5, 9, 12 |
geen plan, geen logboek | logboek onvolledig; problemen doorgeschoven | gepland gewerkt; problemen onderzocht en opgelost | iteraties aantoonbaar: meten → verbeteren → opnieuw |
| Presentatie & verantwoording LPD 5, 7 |
kan het werk niet toelichten | beschrijft wát, niet waaróm | legt keuzes helder uit in eigen woorden | overtuigende pitch; verbindt met de echte wereld |
Omzetting naar XP: som van de vier criteria (4-16) → lineair naar de XP-vork van die boss. Omzetting naar rapportcijfer: volgens het evaluatiebeleid van de school (bv. som ×/16 → /20 met werkpuntencommentaar per criterium).
Koppeling met de evaluatie (voorstel)
Verdeling per rapportperiode
- 50 % boss battle van die periode (rubric)
- 35 % permanente evaluatie: wekelijkse missies, meetverslagen, logboek
- 15 % attitude & werkhouding: veiligheid, samenwerking, orde (mede zichtbaar via Helper-XP en klasbonussen)
Pas aan aan het evaluatiebeleid van de school; de bouwstenen (rubrics + logboek + missies) blijven bruikbaar bij elke verdeling.
Waarom XP ≠ punten
XP beloont inzet en groei (ook via side quests die niet iedereen doet); het rapport beoordeelt beheersing van de leerplandoelen. Door ze te scheiden kan een leerling die trager werkt maar de doelen haalt een prima rapport hebben, en blijft XP een positieve motor zonder punitief te worden. Communiceer dit expliciet aan leerlingen én ouders bij de start van het jaar.
Mini-badges (tussendoor te verdienen)
🔌 Multimeter-rijbewijs
Week 2 — spanning + doorgang correct meten. Voorwaarde om zelfstandig te mogen meten.
🖨️ 3D-print-rijbewijs
Week 8 — printer veilig bedienen, print starten en verwijderen. Voorwaarde voor eigen prints.
🚀 First Playable
Week 29 — als eerste mijlpaal van de bouwfase gehaald: bal lanceren + flipperen.
🥇🥈🥉 Podium
Boss 3 — top 3 van de robotwedstrijd (+75/+50/+25 XP).
🏗️ Bouwvergunning
Boss 4 — ontwerp goedgekeurd; de officiële stempel op het dossier.
💯 Perfecte week
Missie + logboek + opgeruimde werkpost in één week (+15 XP).
Leaderboard: wel of niet?
11. Toetsen (overzicht)
De vier toetsen
| Toets | Afname | Inhoud (parate kennis) | LPD | Vóór |
|---|---|---|---|---|
| Toets 1 · Stroom & schema's | week 8 (okt) | Stroomkring, schemasymbolen, geleiders/isolatoren, wet van Ohm (2 rekensommen), veiligheid, watermodel | 2·3·6·8·13 | Boss 1 |
| Toets 2 · Denk als een machine | week 14 (dec) | Flowcharts, sequentie/selectie/iteratie, variabelen (zet vs. verander), analoog/digitaal, sturing vs. regeling, drempelwaarden | 17·18·20 | Boss 2 |
| Toets 3 · Beweging & overbrenging | week 19 (jan) | DC-motor vs. servo, motordriver, tandwielverhouding (rekensom), snelheid = afstand ÷ tijd, regelkring, hefboom | 13·17·18·19 | Boss 3 |
| Toets 4 · Flipperfysica & interface | week 25 (mrt) | Hefboomwet, veerenergie en recht evenredig verband, sensorprincipes, ontdenderen, helling, interface & usability, eisen vs. beperkingen | 13·15·17·19·22 | Boss 4 (bouwvergunning) |
Drie vormen, één vragenset
Printversie
Klassieke papieren toets: naamveld, puntenverdeling, schrijfruimte. De knop "Toon correctiesleutel" zet de sleutel met modelantwoorden onder de toets — verberg hem weer vóór je voor leerlingen afdrukt.
Zelftest
Oefenmodus voor leerlingen (thuis of in de les): per vraag een controleer-knop met directe feedback en uitleg. Telt nergens voor mee — ideaal als voorbereiding in de week vóór de afname.
Toetsmodus
Online afnemen zonder verbeterwerk: leerling vult naam in, levert één keer in en krijgt een resultaatbon (score op het automatisch verbeterde deel + overzicht per vraag) die hij afdrukt of toont. Alleen de open vraag (2 punten) kijk je zelf na.
12. Leerplandoelen (I-STSW-a)
Zo zit het leerplan in elkaar
De regels
- LPD 1-12 (overkoepelende STEM-doelen) komen allemaal aan bod; in STEM-technieken krijgen LPD 11 en 12 (productieproces bepalen & testen/verbeteren) extra nadruk door ze in meerdere contexten in te zetten.
- LPD 13 (evenredige verbanden) geldt voor beide profielen.
- Uit elk interessegebied minstens één doel kiezen: constructies & ruimtelijke ontwikkeling (14-16), mechatronica (17-19), communicatie- en informatietechnologie (20-22), levenswetenschappen (23-25).
- Doelen hoeven niet chronologisch behandeld; clusteren in projecten is exact de bedoeling (concept-contextbenadering).
- Het leerplan is volledig realiseerbaar in 4 u; ons 5de uur geeft ruimte voor de side quests, differentiatie en de ambitieuze eindbouw.
Onze keuzes (en waarom)
- Mechatronica als zwaartepunt: alle drie de doelen (17, 18, 19) — logisch met een elektromechanisch eindproduct als de flipperkast.
- CIT volledig: 20 (programmeren) is de ruggengraat; 21 (communicatieprotocol) via de Morse-quest en seriële communicatie; 22 (mens-machine-interface) via scorebord en bedieningspaneel.
- Constructies: 14, 15 en 16 komen alle drie natuurlijk voor in behuizing, robotchassis en kastbouw (helling, dimensies, verbindingen).
- Levenswetenschappen: LPD 25 als gekozen doel — het fruitbatterij-lab (week 5) is een product-onderzoek (het leerplan noemt zelf "een batterij" als voorbeeld); verdieping via de side quests Bio-Ingenieur (25/23) en Stoffen-Speurder (24).
De doelenmatrix
✔ = doel komt substantieel aan bod in dat level · ○ = aan bod via side quest of uitbreiding. L1-L5 = levels, SQ = side quests. De omschrijvingen zijn beknopte parafrases; de volledige formuleringen en wenken staan in het leerplan zelf (pro.katholiekonderwijs.vlaanderen).
| Leerplandoel (parafrase) | L1 | L2 | L3 | L4 | L5 | SQ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| STEM-doelen (alle te realiseren) | ||||||
| LPD 1 — Natuurlijke, ruimtelijke en technische systemen onderzoeken in STEM-contexten | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ○ |
| LPD 2 — Invloed van eigenschappen van materie/materialen onderzoeken i.f.v. een vraag | ✔ | ✔ | ✔ | ○ | ||
| LPD 3 — Wetenschappelijke vaardigheden toepassen (meten, observeren, experimenteren) | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ○ |
| LPD 4 — Doelgericht hulpmiddelen kiezen en gebruiken (meetinstrumenten, software, machines) | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ○ |
| LPD 5 — Keuzes beargumenteren bij het oplossen van problemen | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ○ |
| LPD 6 — Zelfgemaakte modellen gebruiken (schema's, tekeningen, CAD, flowcharts, prototypes) | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ○ |
| LPD 7 — Relatie tussen samenleving en onderzoek & ontwikkeling illustreren | ✔ | ✔ | ✔ | ○ | ||
| LPD 8 — Voorstellen doen om veiligheidsrisico's te verminderen | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ○ |
| LPD 9 — Behoeften, vragen, problemen en randvoorwaarden onderzoeken voor een oplossing | ✔ | ✔ | ✔ | |||
| LPD 10 — Een oplossing ontwerpen i.f.v. behoeften, eisen en beperkingen | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ○ | |
| LPD 11 — Een productieproces bepalen om een technisch systeem te realiseren nadruk STEM-technieken | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ○ |
| LPD 12 — Een technisch systeem testen en het ontwerp/productieproces verbeteren nadruk STEM-technieken | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ○ |
| LPD 13 — Recht en omgekeerd evenredige verbanden tussen grootheden analyseren | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ||
| Constructies & ruimtelijke ontwikkeling (min. 1 kiezen — wij realiseren er 3) | ||||||
| LPD 14 — Een constructie onderzoeken aan de hand van een model, getoetst aan vereisten | ✔ | ✔ | ✔ | |||
| LPD 15 — Constructieprincipes en -structuren onderzoeken (verbindingen, stevigheid, hefbomen) | ✔ | ✔ | ✔ | |||
| LPD 16 — Dimensies in een ruimtelijk systeem onderzoeken (opmeten, vlakheid, helling) | ✔ | ✔ | ✔ | |||
| Mechatronica (min. 1 kiezen — wij realiseren er 3) | ||||||
| LPD 17 — Een sturing met meerdere in- en uitvoerorganen onderzoeken | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ○ |
| LPD 18 — Een eenvoudige regeling (met terugkoppeling) van een systeem onderzoeken | ✔ | ✔ | ||||
| LPD 19 — Een overbrenging kwantitatief onderzoeken (verhoudingen, hefbomen) | ✔ | ✔ | ✔ | |||
| Communicatie- en informatietechnologie (min. 1 kiezen — wij realiseren er 3) | ||||||
| LPD 20 — Een programma met variabelen en controlestructuren onderzoeken voor een algoritme | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ○ |
| LPD 21 — Een communicatieprotocol onderzoeken om gegevens over te dragen | ✔ | ○ | ||||
| LPD 22 — Een mens-machine-interface onderzoeken | ✔ | ✔ | ✔ | ○ | ||
| Levenswetenschappen (min. 1 kiezen — wij realiseren LPD 25 + opties) | ||||||
| LPD 23 — Invloed van biotische en abiotische factoren op een organisme in een biotechnisch proces | ○ | |||||
| LPD 24 — De aanwezigheid van stoffen onderzoeken | ○ | |||||
| LPD 25 — Een product onderzoeken dat voldoet aan behoeften en eisen (bv. een batterij) | ✔ | ○ | ||||
Per doel: waar en hoe precies?
LPD 1-8 · de rode draad
- LPD 1: systemen-analyse van de flipperkast (wk 1), sensoren en actuatoren als deelsystemen, de 3D-printer zelf als technisch systeem (wk 8).
- LPD 2: geleidbaarheidsonderzoek (wk 2), balkeuze knikker/staal (wk 22), materiaalkeuze kast (wk 25-27), filament-eigenschappen.
- LPD 3: multimetermetingen, LDR-kalibratie, snelheidsmeting robot, launcher-onderzoek met tabel en grafiek (wk 22).
- LPD 4: multimeter, schuifmaat, Tinkercad, Fusion, mBlock, slicer, handgereedschap — telkens bewust gekozen bij de taak.
- LPD 5: elke boss battle bevat verantwoording; sensorkeuze beargumenteren (wk 23); vergunningsgesprek (wk 26).
- LPD 6: schema's (heel het jaar), flowcharts (vanaf wk 10), CAD-modellen (vanaf wk 13), prototypes op testplankjes (level 4).
- LPD 7: "verstopte computers" (wk 6), automatisering en beroepen bij de robot (level 3), Nieuwsjager-quest, Arcade-dag met extern publiek.
- LPD 8: veiligheidsregels per werkpost (wk 1), printer- en soldeerveiligheid, risicoanalyse van het eigen ontwerp bij de bouwvergunning, Veiligheidsinspecteur-quest.
LPD 9-13 · onderzoeken → ontwerpen → maken → testen
- LPD 9: behoefte-onderzoek bij de behuizing (wat moet erin passen? wk 13), eisen van een goed speelveld (wk 25), spelplezier-eisen bij de testcarrousel.
- LPD 10: behuizing (wk 13-14), robotaccessoire (wk 19), speelveld-ontwerp (wk 25), thema en interface van de eindkast.
- LPD 11 (nadruk): printproces (wk 8, 14), robotbouw (wk 17), werkvolgorde en productieplanning van de eindkast (wk 27) — het meest expliciete productieproces-moment van het jaar.
- LPD 12 (nadruk): iteratie behuizing (wk 14), robottuning (wk 19-20), sensorvergelijking (wk 23), baltest-ritueel (wk 28), de grote testweek met feedbackformulieren (wk 33).
- LPD 13: wet van Ohm (wk 4), afstand-tijd bij de robot (wk 18), overbrengingsverhouding (wk 16), veerspanning vs. schietafstand (wk 22).
LPD 14-19 · constructies & mechatronica
- LPD 14: robotchassis toetsen aan vereisten (past alles? stevig genoeg?), speelveld-model in Fusion toetsen aan de kastmaat, kast als constructie.
- LPD 15: verbindingstechnieken (schroef, lijm, klik), stevigheid van de kast, hefboom van de flipper, helling en zwaartepunt.
- LPD 16: opmeten met schuifmaat, bematen in Fusion, helling van het speelveld (6-8°) meten en instellen, vlakheid van het speelveld controleren.
- LPD 17: van serie/parallel (wk 4) via verkeerslicht (3 uitgangen) naar de flipperkast: 5+ ingangen en 10+ uitgangen op één controller — dé leerlijn van het jaar.
- LPD 18: LDR-straatlantaarn (wk 12, letterlijk het leerplanvoorbeeld), obstakel-ontwijkende robot als meet-en-stuur-lus (wk 18).
- LPD 19: tandwielonderzoek (wk 16), hefboomwet bij de flipper (wk 21), rotatie → lineaire beweging bij launcher en flipper.
LPD 20-25 · CIT & levenswetenschappen
- LPD 20: sequentie (verkeerslicht) → selectie (knop/sensor) → iteratie en variabelen (tellers, score) → volledige spellogica met events (wk 31-32). Flowchart verplicht vóór elke code.
- LPD 21: Morse-Meester-quest (coderen/decoderen, afspraken = protocol), seriële communicatie Arduino ↔ pc bij het scorebord (wk 23-24), begrippen zender/medium/ontvanger/ruis bij het testen.
- LPD 22: interface-mock-up van het bedieningspaneel (wk 24), usability-test zonder uitleg (wk 34), display-feedback naar de speler.
- LPD 25 (gekozen doel): het fruitbatterij-lab (wk 5): een product (batterij) bouwen en onderzoeken op eisen (spanning genoeg voor een LED?) — met meetverslag.
- LPD 23/24 (extra opties): Bio-Ingenieur-quest (fermentatie-achtig onderzoek van fruitsoorten / bioplastic maken en testen), Stoffen-Speurder-quest (geleidende stoffen opsporen).
13. Materiaal & budget
Basisuitrusting per leerling (heel het jaar)
| Item | Richtprijs | Opmerking |
|---|---|---|
| Arduino Uno-starterkit (Uno R3-compatibel, breadboard, LED's, weerstanden, knoppen, buzzer, LDR, jumperdraden, batterijclip) | €25-40 | kloon-kits zijn prima; kies één kit voor de hele klas zodat iedereen identiek materiaal heeft |
| Ultrasone sensor HC-SR04 | €2-3 | zit in veel kits al |
| 2 × micro-servo SG90 (of MG90S, iets sterker) | €3-8 | level 3 robot → level 4 flipper → level 5 eindkast |
| 2-3 × microswitch met hendel | €1-3 | score-sensoren |
| TM1637 4-digit display (of LCD 16×2 I²C) | €2-4 | scorebord |
| 2 × arcade-drukknop (30 mm) | €2-4 | flipperknoppen — het "echte" gevoel is de investering waard |
| Schroefklem-shield (screw terminal shield) voor de Uno | €3-5 | sterk aanbevolen voor de trillende eindkast |
| Knikkers + stalen kogel ±17 mm | €1-2 | reserve voorzien (2 kogels p.p.) |
| Veren/elastiek + klein montagemateriaal (M3-schroefjes, kabelbinders) | €2-3 | launcher + montage |
| Plaatmateriaal kast: MDF/multiplex 6-9 mm, ±0,5 m² | €4-8 | alternatief: dik karton/foamboard ≈ gratis |
| Aandeel PLA-filament (±250 g p.p. over het jaar) | €5-7 | flippers, launcher, bumpers, behuizing, accessoires |
| Totaal per leerling | ±€50-85 | excl. robotdeel — zie hieronder |
Het robotdeel (level 3) — twee scenario's
Pad A · kant-en-klare kit
- mBot (of vergelijkbare mBlock-compatibele robot): ±€90-130 per stuk
- 1 robot per 2 leerlingen volstaat ruim; 10 stuks = klas-set die jaren meegaat
- Voordeel: geen bouwrisico, meteen programmeren; nadeel: minder "maak"-leerwinst
Pad B · zelfbouw
- Per robot (1 per 1-2 lln): 2 TT-motoren + wielen (€4), zwenkwiel (€1), L298N-driver (€3-5), batterijhouder 4×AA (€2), chassis geprint/hout (€2) → ±€12-15
- De Arduino en sensoren komen uit de eigen kit
- Voordeel: goedkoop + veel leerwinst (LPD 11!); nadeel: meer lestijd en begeleiding
Klasuitrusting (eenmalig / herbruikbaar)
| Item | Aantal | Richtprijs | Opmerking |
|---|---|---|---|
| 3D-printer(s) FDM + reserve-nozzles + tang/spatel | min. 2 (liefst 3-4) | aanwezig | reken 60+ printuren voor de bouwfase; meer printers = minder wachtrij-stress |
| PLA-filament klasvoorraad | ±1 kg per 4 lln/jaar | €15-20/kg | 2 kleuren basis + wat fun-kleuren voor decoratie |
| Multimeters | 1 per 2 lln | €10-15/st | eenvoudige digitale volstaan |
| Schuifmaten (digitaal of analoog) | 1 per 2 lln | €5-12/st | onmisbaar vanaf level 2 |
| Warmlijmpistolen + sticks | 4-6 | €8-12/st | lage-temperatuurversie is veiliger |
| Handgereedschap: zaag(post), boormachine/kolomboor, schroevendraaiers, tangen | — | aanwezig? | voor de kastbouw; anders karton-variant kiezen |
| Soldeerstations + tin + brilbescherming (optioneel) | 2-4 | €25-40/st | alleen nodig voor de Soldeer-Sensei-quest en duurzame verbindingen; het hele jaarplan kan zonder |
| Opbergsysteem: 1 genummerde bak per leerling | klas-set | €2-4/st | dé sleutel tot orde in een projectjaar — naam + nummer erop |
| Fruitbatterij-lab: Cu- en Zn-strips, krokodillenklemmen, citroenen | klas-set | ±€25 | strips zijn herbruikbaar |
| Parcoursmateriaal: zwarte tape, obstakels, stopwatch, meetlint | — | ±€15 | level 3 wedstrijd |
| Uitbreiding: 12 V-solenoïdes + MOSFET-modules + 12 V-voeding | 2-3 sets | ±€10/set | alleen voor de ⭐⭐⭐-uitbreiding onder begeleiding |
Software (allemaal gratis)
mBlock 5
Blokprogrammeren voor Arduino (én de mBot). Desktopversie installeren (werkt stabieler met USB-upload dan de webversie). Gratis.
Tinkercad
Circuits (simulatie!) + eerste 3D-ontwerp. Maak een leerkracht-klas met klascode zodat leerlingen geen eigen account nodig hebben. Gratis.
Fusion 360
Echte parametrische CAD. Gratis onderwijslicentie via Autodesk Education — ruim vooraf aanvragen (schoolverificatie duurt soms dagen). Alternatief: Onshape (browser, gratis voor onderwijs).
Slicer
De slicer bij de printer van de school (PrusaSlicer, Cura, Bambu Studio...). Eén klas-profiel instellen: 0,2 mm laag, 15 % vulling.
Arduino IDE (optioneel)
Voor leerlingen die van blokken naar tekst-code willen doorgroeien (verdieping, geen vereiste).
Deze site
Werkt volledig offline; elke pagina exporteert naar PDF via de printknop — handig voor de vakgroep en het schoolarchief.
Budgetscenario's per klas van 20
| Scenario | Inhoud | Richtprijs |
|---|---|---|
| Minimum | kits (€28) + flipperkast-materiaal karton + zelfbouwrobot gedeeld per 2 + bestaande printers | ±€900 |
| Comfort ⭐ aanrader | kits (€35) + MDF-kasten + arcade-knoppen + schroefklem-shields + zelfbouwrobot per 2 + klasuitrusting aanvullen | ±€1400 |
| Deluxe | comfort + 10 mBots (klas-set, jaren herbruikbaar) + extra printer | ±€2900 |
Herbruikbaarheid drukt de kost vanaf jaar 2 fors: kits, robots, sensoren, displays en gereedschap gaan meerdere jaren mee; alleen plaatmateriaal, filament, ballen en kleinmateriaal zijn verbruik (±€15-25 per leerling per jaar).