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
LED's sneuvelen massaal? Deel weerstanden al vóóraf uit per LED-kleur en
hang een poster met de standaardberekening. Maak er een sport van: "nul dode LED's deze week = klasbonus-XP".
mBlock ziet de Uno niet? Meestal de USB-driver (CH340 bij kloonborden) of de
upload-modus die uit staat. Installeer drivers vooraf op alle pc's en test élke kit vóór week 6.
Tinkercad-klas: maak als leerkracht een Tinkercad-klas aan met klascode; dan
zijn er geen e-mailadressen van leerlingen nodig en zie je al hun ontwerpen.
Breadboard-discipline: spreek kleuren af (rood = +, zwart = –) vanaf dag één.
In week 30 (bekabeling flipperkast) plukken ze daar de vruchten van.
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