Undervisningsopplegg

Passer for

  • barnetrinn 5-7
  • ungdomstrinn 8-10

Lyspynt i vintermørket

Når vintermørket senker seg, er det hyggelig å tenne lys inne. Hvorfor ikke lage lyspynt med utgangspunkt i ulike symboler? Her er en aktivitet hvor vi arbeider tverrfaglig med kunst og håndverk, naturfag og matematikk.

Åttetakket stjerne er ofte brukt i utsmykninger og ornamenter i muslimske land Åttetakket stjerne er ofte brukt i utsmykninger og ornamenter i muslimske land

Læreplan i kunst og håndverk

  • Etter 7. årstrinn
    • Design
      • bruke formelementer fra ulike kulturer i utforming av gjenstander med dekorative elementer
  • Etter 10. årstrinn
    • Design
      • beskrive ulike løsningsalternativer i design av et produkt ved hjelp av skisser og digital programvare

Læreplan i matematikk fellesfag

  • Etter 7. årssteget
    • Geometri
      • analysere eigenskapar ved to- og tredimensjonale figurar og beskrive fysiske gjenstandar innanfor daglegliv og teknologi ved hjelp av geometriske omgrep
      • beskrive og gjennomføre spegling, rotasjon og parallellforskyving
    • Måling
      • velje høvelege målereiskapar og gjere praktiske målingar i samband med daglegliv og teknologi og vurdere resultata ut frå presisjon og måleusikkerheit
  • Etter 10. årssteget
    • Geometri
      • undersøkje og beskrive eigenskapar ved to- og tredimensjonale figurar og bruke eigenskapane i samband med konstruksjonar og berekningar
      • utføre, beskrive og grunngje geometriske konstruksjonar med passar og linjal og dynamisk geometriprogram
      • utforske, eksperimentere med og formulere logiske resonnement ved hjelp av geometriske idear og gjere greie for geometriske forhold som har særleg mykje å seie i teknologi, kunst og arkitektur

Læreplan i naturfag

  • Etter 7. årstrinn
    • Teknologi og design
      • planlegge, lage og teste enkle produkter som gjør bruk av elektrisk energi, og reklamere for ferdig framstilt produkt
  • Etter 10. årstrinn
    • Teknologi og design
      • utvikle produkter ut fra kravspesifikasjoner og vurdere produktenes funksjonalitet, brukervennlighet og livsløp i forhold til bærekraftig utvikling
Forsøk og praktisk arbeid

Kravspesifikasjon for lyspynt

  1. Velg form på lyspynten: Formen kan ta utgangspunkt i en stjerne, snøkrystall eller selvvalgt figur. Velg en av følgende framgangsmåter for å konstuere formen:
    • Konstruere figuren ved hjelp av passer og linjal eller ved hjelp av et dynamisk tegneprogram eks. geogebra.
    • Brette en form som skal roteres rundt et punkt et valgfritt antall ganger. (Samme formen brettes flere ganger).
  2. Velg materiale: Figuren kan lages i papir, papp, ståltråd eller annet valgfritt materiale. Figurene kan dekoreres på ulike måter med for eksempel perler, hull, border, mønster i papir etter eget ønske.
  3. Bruk lysdioer: Det skal lages en strømkrets med lysdioder som skal plasseres på symbolet for å gi lys.
  4. Lag et koblingsskjema som viser hvordan diodene er koblet til lyspynten. Bruk symboler og tegn som er vanlig å bruke i denne sammenhengen. Lag gjerne små forklaringer til koblingsskjemaet.
  5. Tenk sikkerhet når det gjelder kortslutning ved å ha ”system og orden” på ledningene mellom lysdiodene. Vurder varmeutvikling ved valg av materiale.
Forsøk og praktisk arbeid

Lag figuren

Nedenfor er eksempler på figurer dere kan bruke som utgangspunkt eller inspirasjon for lyspynten. Utforsk og velg en av figurene. Planlegg og konstuer figuren i papir, papp, ståltråd eller annet valgfritt materiale. Figurene kan dekoreres på ulike måter med for eksempel perler, hull, border, mønster i papir etter eget ønske.

Betlehemsstjernen/Julestjernen

Betlehemsstjernen/Julestjernen er navnet på stjerna som i følge Matteusevangeliet lyste over stallen til Jesusbarnet. I dag tror astronomer at Betlehemsstjernen var en spesiell samstilling mellom planetene Jupiter og Saturn.

Slik lager dere Betlehemsstjernen
Betlehemsstjernen har ingen bestemt antall takker, så her kan dere velge antall takker selv. Opp igjennom historien har kunstnere tegnet og malt Betlehemsstjernen på ulike måter, men ofte med en takk som er lengre enn de andre og som peker ned mot jorden.

Her er en måte å lage takker i papir. Sett sammen så mange takker dere liker til en stjerne.

Her er en måte å lage takker i papir. Bilde: Nordnorsk vitensenter Her er en måte å lage takker i papir. Bilde: Nordnorsk vitensenter Mangetakket stjerne Mangetakket stjerne

Åttetakket stjerne

Åttetakket stjerne er ofte brukt i utsmykninger og ornamenter i muslimske land.

Slik lager dere åttetakket stjerne
Her er eksempel på en åttetakket stjerne: Stjerna er laget av to like store kvadrater som roteres 45˚ i forhold til hverandre. Åttetakkede stjerner egner seg godt til å sette sammen til ulike mønstre. Åttetakkede stjerner kalles oktagram.

Åttetakkete stjerner Åttetakkete stjerner

Davidstjernen

Davidstjernen er en sekstakket stjerne. Formen kalles et heksagram. Heksagrammet er et eldgammelt symbol. Det fantes blant annet i Egypt, Iran, India og Kina og ble brukt både i oldtidens og middelalderens magi og mystikk. Fra 1500-tallet ble den sekstakkete stjernen et alminnelig jødisk symbol kalt Davidstjernen.

Slik lager dere Davidstjernen

Sekstakket stjerne Sekstakket stjerne

Davidstjerna er laget av to like store, likesidete trekanter. Trekantene er rotert 60° i forhold til hverandre. Når de to trekantene overlapper hverandre, dannes det seks mindre likesidete trekanter og en regulær sekskant.

En sekstakket stjerne, i en fritt valgt størrelse, kan dere konstruere ved hjelp av en passer. Passeråpningen, radien i sirkelen, beholdes
etter at sirkelen er tegnet. Denne avstanden avsettes langs sirkellinja og går akkurat seks ganger rundt sirkelen. Bruk en linjal og tegn ei rett linje mellom annet hvert punkt på sirkellinja.

Yin og Yang

Yin og Yang er et gammelt kinesisk symbol som representerer to motsatte krefter som utfyller hverandre. Det kan være jord og himmel, kvinnelig og mannlig, lys og mørke.

Slik lager dere Yin og Yang
Yin-Yang symbolet kan tegnes eller konstrueres enten ved hjelp av passer og linjal. Start med å tegne en sirkel i ønsket størrelse. Marker diameteren og finn midtpunktet mellom sentrum og sirkellinja på begge sider av sirkelens sentrum. Se illustrasjonen under. Vi har nå funnet sentrum til to nye sirkler. Tegn halvsirkelen med passer. Tegn deretter to bittesmå sirkler med samme sentrum som halvsirklene. Disse sirklene har også lik radius. Dere kan også tegne symbolet ved å bruke Geogebra som finnes på geogebra.no. Geogebra er et gratis tegneprogram i matematikk.

Yin-Yang Yin-Yang

Snøkrystaller

Snøkrystaller er alltid sekskantet og består av seks deler. Disse er vanligvis symmetriske. Det finnes ikke to helt like snøkrystaller.

Snøkrystaller. Foto: Wilson Bentley Snøkrystaller. Foto: Wilson Bentley

Slik lager dere snøkrystaller
Nordnorsk vitensenter har laget en fin oppskrift på hvordan dere klipper snøfnugg i papir. Denne oppskriften passer for alle trinn: Slik lager dere snøkrystaller

Dere kan også tegne snøfnugg i Geogebra, som gir mange muligheter til å leke med utforming av snøkrystaller.

Arbeidsgangen til snøkrystallene avbildet nedenfor er følgende:

  1. Bruk vertøy-knappen ”mangekant” i Geogebra og formgi halvdelen av en snøkrystallspiss. Denne er symmetrisk om en vertikal linje. Speil figuren om lengste sidekant eller et linjestykke. Vi har da laget en av snøkrystallens spisser.
  2. Roter denne formen 60 ° om et punkt seks ganger (Verktøyknapp ”Roter objekt om punkt”). Eksperimenter med å rotere om et punkt på spissen og et punkt som ligger utenfor den enkle snøkrystallspissen.
  3. Skjul alle uinteressante punkter og linjer.
  4. Lek med formen ved å dra i et av de markerte punktene.

Snøkrystaller laget med Geogebra. Alle snøkrystallene er her laget ut fra samme mal. Snøkrystaller laget med Geogebra. Alle snøkrystallene er her laget ut fra samme mal.

Baha’i -stjerne

Baha’i -stjerne er en nitakket stjerne som brukes som symbol i religionen Baha’i.

Slik lager dere Baha’i –stjerne
En måte på å tegne en nitakket stjerne ved hjelp av Geogebra. Tegn en regulær nikant ved å bruke verktøy-knappen ”Regulær mangekant”. Nikanten parallellforskyves ved å tegne en vektor mellom to punkter som er lik lengden på sidekanten. Bruk deretter
verktøy-knappen ”Flytt objekt med vektor”. På den nikanten som er  parallellforskjøvet tegnes det en ny vektor. Bruk deretter verktøy-knappen ”Flytt objekt med vektor”. Fortsett med å tegne en ny vektor etter hver parallellforskyving helt til figuren er fullført. Vi får fire ulike nitakkede stjerner og kan velge hvilken av
disse vi ønsker å bruke i det videre arbeidet.

Baha’i -stjerne Baha’i -stjerne

 

Kommentarer/praktiske tips

Elevene trenger en forholdsvis stor flate til å feste lysdiodene og ledningene på. Det er gunstig at formen på lyspynten ikke blir for oppklippet for eksempel at ei stjerne får for lange og smale takker. Den sjutakkede stjerna under til høyre vil i så måte fungere bedre enn stjerna til venstre.

Tykk og smal stjernetakker

Mens dere lager lyspynt og spesielt julestjerner, kan dere samtale med elevene om for eksempel: 

  • Hva er det som får stjernene til å funkle på himmelen? (brytning gjennom atmosfæren og luftbevegelse i atmosfæren)
  • Hva er forskjellen på planeter og stjerner? (stjerner lyser av seg selv, mens planeter bare reflekterer sollys)
  • Ser planeter og stjerner forskjellige ut på himmelen? (Planetene flytter seg på himmelen ”mellom stjernene” slik vi ser dem. Planet betyr vandrer. Noen lyser også sterkere enn stjernene)

Mens dere lager snøkrystaller, kan dere samtale om:

  • Symmetrier og hvor stabile krystallene er, det vil si at de vanskelig endrer form. Hva er det som gir stor stabilitet? (Mange av stjernene lages ved hjelp av trekanter. Trekanter gir stor stabilitet, jfr byggverk.)

Materialer og utstyr

For figur i ståltråd:

  • ståltråd i ulike tykkelser
  • glassperler
  • tang

For laminert figur:

  • utklippet motiv (tegnet eller foto)
  • lim/tape
  • stivt papir/papp
  • lamineringsmaskin
  • kniv til utskjæring (hobbykniv)

Nettressurser

(en.wikipedia.org)
(no.wikipedia.org)
(nordnorsk.vitensenter.no)
(apollon.uio.no)
Forsøk og praktisk arbeid

Lag lys i figuren

Dere skal lage en strømkrets med lysdioder som skal plasseres på symbolet for å gi lys. Strømkretsen skal bestå av følgende elektronikk-komponenter: lysdioder, ledninger /ståltråd, motstander, batteriklips/ binders og batteri (9 volt).

Dere må først bestemme dere for antall lysdioder dere ønsker å bruke og plasseringen av disse. Dere bør ikke bruke mer enn 8 dioder med et 9 V batteri. Skal lyssymbolet henge i et vindu, må dere planlegge hvor langt unna batteriet skal være. Det enkleste opphenget er å lage lange ledninger inn til lyspynten, for da kan batteriet gjemmes bort.

Lysdiode

Fest lysdiodene i symbolet. Hvordan du fester dem er avhengig av hva slags materiale du har laget symbolet i. Du kan lage hull i papp- eller plastsymbolet (5 mm i diameter) eller feste lysdiodene i ståltrådsymbolet. I ståltrådsymbolet må dere lage brudd i ståltråden der lysdiodens bein skal festes til ståltråden.

Lysdioden leder strøm bare en vei, og må derfor kobles rett vei. Den lengste elektroden må kobles til den ledningene som fører til pluss på batteriet og den korteste til minus. En enkel huskeregel er at den korte elektroden er mindre og ”har et minus” og skal til minus på batteriet.

Overgangene mellom lysdiodene og ledningene/ståltråden og batteriklipsen/binders kan surres, men det er best om de loddes. Kobbertape leder strøm og er fin å bruke i stedet for ledninger fordi de kan limes på et papp- eller plastunderlag. Fest batteriet til kretsen med batteriklips/binders og sjekk at lysdiodene lyser. Dersom de ikke lyser, er det sannsynligvis brudd i kretsen eller feilkobling.

Krets med 7 lysdioder Krets med 7 lysdioder

Serie- og parallellkobling – hva er mulig?

Dere kan koble 3 eller 4 lysdioder i serie, og lysdiodene vil lyse normalt. Vil dere bruke flere lysdioder, kan dere kople dem sammen i parallelle kretser, slik tegningen viser.

Dere kan bruke 6 lysdioder og legge 3 dioder i hver serie. Eller bruke 8 lysdioder og legg 4 i hver serie.

Dere kan få 7 lysdioder til å lyse på en gang dersom dere lager en seriekopling med 4 lysdioder pluss en krets i parallell med 3 lysdioder + 200 ohm motstand i serie.

Baksiden av en stjerne med 8 lysdioder Baksiden av en stjerne med 8 lysdioder Forsiden av stjerne med 8 lysdioder Forsiden av stjerne med 8 lysdioder
To eksempler på tilkopling av batteri To eksempler på tilkopling av batteri Stjerne i ståltråd Stjerne i ståltråd

Kommentarer/praktiske tips

  • Det tar lang tid og krever mye arbeid å lage lyspynt med 8 lysdioder. Det kan derfor være lurt å velge færre lysdioder.
  • Vær oppmerksom på at det er lett å lage kortslutning hvis dere lager lyspynten i ståltråd. Ledninger bør være isolerte og koplingspunktene bør isoleres med tape eller krympestrømpe.

Feilsøking hvis lysdiodene ikke lyser:

  • Er det god elektrisk kontakt ved kontaktpunkten?
  • Hvis en seriekopling av lysdioder ikke lyser kan følgende være feil:
    • Strømmen gå feil vei i kretsen: Prøv å bytte strømretning ved å snu batteriet.
    • En av lysdioden er snudd gal vei: Sjekk en og en lysdiode.
    • Bena (elektrodene) til lysdioden berører hverandre: Bøy dem fra hverandre.
  • Er loddepunkter eller avisolerte deler av en ledning i kontakt med ståltråd (hvis dette er formingsmaterialet)? I så fall bøy dem fra hverandre.
     

Mens dere lager lyspynt med lysdioder, kan dere samtale om:

  • Hva er fordelen med å bruke lysdioder framfor lommelyktpærer? (Lysdioder krever lite strøm, varmeutviklingen er liten og de har lang levetid).
  • Hvorfor må vi være nøye med hvordan vi kopler lysdioder sammen i en krets? (De leder strøm bare i en retning i motsetning til lyspærer som leder i begge retninger).
  • Hva er betingelsene for å få lys i en krets? (Sammenhengende/sluttet krets og en strømkilde med høy nok spenning).
  • Er strømmen like stor overalt, eller hvor er den størst i en krets? (i en sluttet krets er strømmen alltid like stor overalt, uansett hvor vi måler)

Materialer og utstyr

  • 6-8 lysdioder (fra Mirkoverkistedet, TRE-TEK eller Elfa)
  • motstander med verdier 20,100, 200, 300 og 400 ohm
  • isolerte ledninger 
  • avbitertang
  • 9 V batteri
  • loddebolt og loddestativ (fra Clas Ohlson, Biltema)
  • blyfritt loddetinn
  • battery clip (fra Clas Ohlson, Biltema)
  • eventuelt 2 binders

Nettressurser

(elfadistrelec.no)
(clasohlson.no)
(biltema.no)
(tre-tek.no)
Forsøk og praktisk arbeid

Utstilling , presentasjon og oppheng av lyspynten

Lag en utstilling av lyspynten og vis den fram på best mulig måte.

Stjerne i ståltråd Stjerne i ståltråd

Det viktigste er å ha en nøytral bakgrunn og at det er rent og ryddig. Fjern alt unødvendig rot! Tenk på hva slags plassering dere skal bruke, hvilken side pynten skal vises fra og om dere kan slukke annet lys i rommet.

 

Forsøk og praktisk arbeid

Vurdering av lyspynten

Her er forslag til hvordan denne aktiviteten kan vurderes. Vi har tatt utgangspunkt i utførelse av loddingen og sikkerhet.

Koblingsskjema

Be elevene tegne et koblingsskjema som viser hvordan de har koblet diodene i lyspynten.

Koblingsskjemaet kan f.eks vurderes ut fra følgende kjennetegn på lav, middels og høy måloppnåelse:

  1. Høyt nivå: Entydig koblingsskjema som viser strømretning og hvor alle elementer er med, korrekt plassert og med riktig anvisning av lederetning. Koblingsskjema er i overenstemmelse med faktisk kobling
  2. Middels nivå: Koblingsskjema hvor alle elementer er med, men ikke tydelig angitt strømretning. Overenstemmelse mellom kobling og elementene i koblingsskjema
  3. Lavt nivå: Ufullstendig koblingsskjema hvor elementer mangler og strømretning ikke er angitt. Ikke samsvar mellom koblingsskjema og kobling.

Utførelse

Her kan dere legge vekt på fin utførelse og sikkerhet.

  • Ryddig. Ikke for lange ledninger mellom komponentene (unngå spagetti) 
  • Avstand mellom loddingene – ikke fare for kortslutning
  • Materielvalg og varmeutvikling. Ikke uisolerte strømførende ledninger mot brennbart materiale (det er så små strømmer her at det er vel i praksis ikke så farlig, men det kan være greit å være oppmerksom på)
  • Loddepunktene ikke bærende. Ledningene må festes slik at stjernen ikke blir hengende etter loddepunktene. Det er de ikke beregnet på.

Her har vi ikke satt opp forslag til nivåinndeling.

Dere kan arbeide videre med elektrisitets- og elektronikkforståelse innen naturfag, men dette trenger ikke være del av vurdering av selve arbeidet med figuren. I naturfag kan elevene vurderes ut fra om de kan:

  • forklare hvorfor man ikke bør bruke mer enn 8 dioder.
  • forklare hvorfor det må lages brudd i ståltråden hvis man lager ståltrådsymbol
  • gi en overordnet forklaring på hvorfor dioden må kobles rett veg og hva skjer hvis man kobler feil
  • eksperimentere med ulikt antall dioder i parallellene – hva skjer og hvorfor 
  • eksperimentere med flere dioder i serie – hva skjer og hvorfor

Lyspynt: Fagord og uttrykk

Diameter: En rett linje gjennom sentrum i en geometrisk figur. I en sirkel er diameteren den lengste rette linje som kan innskrives.

Likesidet trekant: En trekant hvor alle sider er like lange.

Radius: Avstanden fra sentrum til sirkellinja.

Regulær: En mangekant hvor alle sidene er like lange og alle vinklene er like store.

Sirkellinje: Sirkelperiferien dvs. den jevne, buede sirkellinja.

Skisse: En skisse kan defineres som en synlig idé. Det kan være enkle tegninger eller modeller i ”uhøytidelige” materialer som plastilina og papp. Skissering kan også brukes som en metode til å skape og utvikle ideer.

Symbol: Et symbol er et tegn, form eller merke som det knytter seg en overført betydning til, for eksempel innenfor kunst, religion eller politikk.

Diode: En komponent som leder strøm bare en vei: fra ANODE (langt bein) til KATODE (kort bein) – og den lyser ikke. Dioder brukes blant annet i en elektrisk krets der vi vil gjøre om vekselstrøm til likestrøm (likeretter).

Lysdiode:
En lysdiode (LED: Light Emitting Diode) er en spesiell diode som lyser når det går strøm gjennom den.