terug naar overzicht

Biomedisch ontwerpen: van idee naar prototype – hoe doe je dat?

21 mei 2014

We volgen in dit blog het ontwerp- en maakproces van Iris en Maaike die er voor willen zorgen dat een meisje in een rolstoel mee kan doen met knikkeren.

In het project Biomedisch Ontwerpen onderzoeken we samen met scholen hoe je basisschoolleerlingen vanuit een eigen idee prototypes kan laten maken. In de wetenschappelijke literatuur is hier bijna niets over geschreven.

We volgen in dit blog het ontwerp- en maakproces van Iris en Maaike die er voor willen zorgen dat een meisje in een rolstoel mee kan doen met knikkeren. Ze willen iets maken waarmee je vanuit een rolstoel een knikker van de grond kan pakken en kan verplaatsen.

Eerst geef ik een schets van het project biomedisch ontwerpen in vogelvlucht. Daarna laat ik via een fotoverslag hoe Maaike en Iris stap voor stap hun ontwerpschets hebben omgezet in een werkend prototype. Katy Lips, basisschool de Schakel Leiderdorp, en Eveline Holla, projectleider Wetenschapsknooppunt Delft, hebben het proces van Iris en Maaike en hun klasgenoten begeleid.

Stap 1 Verkennen – inleven in het probleem

Het project begon met een college door Just Herder, hoogleraar in de biomedische technologie aan de TU Delft. Daarna hebben de leerlingen zich ingeleefd in mensen met een beperking via simulaties zoals wortels snijden met 1 hand.

wortel1-bewerkt 420x280

DSC_5411

Stap 2 & 3 Heel veel oplossingen verzinnen, kiezen en uitwerken

Met behulp van de methodiek van de ideeëntabel zijn door Maaike en Iris heel veel oplossingen bedacht.

ideeentabel knikkerhulp

Uiteindelijk kozen Iris en Maaike voor het maken van een knikkerhulp voor een meisje in een rolstoel en werkten het idee verder uit in een grafische presentatie.

fotoknikkerhulppresentatiegeroteerd

Tussendoortje- Oefenen met technische principes

In de ontwerpschetsen kwamen allerlei technische principes zoals verbindingen, katrollen en hefbomen voor. Iris en Maaike zijn aan de slag gegaan met de kubiki-module ‘Techniek? Doe je ding!’ over onder andere hefbomen. Zo hebben ze juiste bagage voor het maken van de knikkerhulp. Op de foto test Joris een katrolsysteem voor zijn jasophanger.

katrol prototype biomedisch

Stap 4a Wat is je HKJ vraag?

Het is zover, er is een ontwerptekening en de leerkracht heeft gezorgd voor uiteenlopende materialen. Iris en Maaike mogen nu hun prototype gaan maken. Omdat we willen dat het een werkend, functioneel prototype wordt en we de ontwerpuitdaging zo concreet mogelijk willen maken, bedenkt de leraar samen met Iris en Maaike  twee HKJ (Hoe Kun Je) vragen.

  • HKJ een knikker oppakken?
  • HKJ een knikker bewegen?

Stap 4b Materialen erbij zoeken

Iris en Maaike willen weer gaan tekenen, maar de leraar stimuleert ze om naar de materialen te gaan kijken.  In eerste instantie willen we een nieuwe tekening gaan maken. Onze ervaring is dat kinderen via tekeningen op een gegeven moment niet verder komen in hun denken en het veel beter is om ze naar de materialen te laten kijken. Pas dan komt het ruimtelijk denken en voorstellen op gang. Met hun tekening in de hand lopen ze naar de materialentafel op zoek naar geschikte materialen. Iris denkt: ” He, die twee yoghurtbakjes, daarmee zou je de knikker kunnen vastklemmen”. Met de bekertjes en een paar latjes komen ze terug.

Stap 4c Al makend ontwerpen

Hoe maken we de bakjes vast aan de latjes? Voorboren en schroeven is erg leuk vinden Iris en Maaike.

IMG_1537

En hier het resultaat:

IMG_1536

IMG_1554

En nu? Hoe verder? Via open vragen stimuleert Eveline de meisjes om na te denken over de volgende stap. Het is een soort knikkergrijper. Hoe gaan de bakjes uit elkaar? En hoe weer in elkaar?

Ah, zegt Iris, de grijper moet dicht bij de yoghurtbakjes.  Toevallig slingert er een veer rond, het is een restje van een veer gemaakt door een ander ontwerpteam die bezig zijn met een voetbalschopper. Maaike pakt de veer: ‘dit is handig!”

IMG_1541

De veer wordt vastgemaakt. Een beetje scheef, de paaltjes zijn niet even lang…maar het werkt! De grijper kan nu dichtklappen.

IMG_1555

Maaike en Iris ontdekken een volgende wens. De grijper kan nu dicht, alleen we willen de grijper ook weer open krijgen.

In de voorraad materialen liggen elastiekjes en ook een ander kind is al bezig met elastiekjes. Met de elastiekjes kan je de grijper open trekken ontdekken Iris en Maaike.

IMG_1561

Iris en Maaike weten al veel over hefbomen. Met een klein stukje isolatiebuis zorgen ze voor een hefboomwerking. Handig!

Uit het proces van Iris en Maaike valt op te maken dat zij al doende het ontwerp verder uitdenken. De aanwezigheid van  materialen en klasgenoten die aan hele andere prototypes werken, zorgen ervoor dat Iris en Maaike op nieuwe ideeën komen.

Stap 5 Testen en optimaliseren

Voor het prototype bouwen kreeg de klas twee uur. Iris en Maaike hebben nog tijd over om het prototype te testen. Hier zit Iris in een “ rolstoel”. De grijper werkt goed, alleen de elastiekjes zijn nog te strak. Dat niet alles het gelijk doet hoort bij ontwerpen, het proces is iteratief. Er is nu geen tijd meer, in een volgende les kunnen de elastiekjes worden bijgesteld of worden vervangen door touwtjes. Iris en Maaike zijn trots!

IMG_1562

De principes achter het succes van deze aanpak

Hoe komt het dat Iris en Maaike (en de andere ontwerpteams) gemotiveerd en geconcentreerd werken en met succes een werkend prototype kunnen maken en er trots op zijn?

  • De kans om je eigen idee echt te maken
  • Weten voor wie je het maakt: een meisje in een rolstoel
  • Een ontwerpschets op papier als uitgangspunt
  • Oefenen met technische principes zoals hefbomen, katrollen en constructies
  • Met HKJ vragen de ontwerpopdracht richten
  • Op tijd aan de slag met inspirerende materialen
  • Inspiratie van andere teams die aan hele andere prototypes werken
  • Stap voor stap het prototype maken via open vragen:
    • HKJ de onderdelen aan elkaar maken?
    • HKJ zorgen dat de grijper dicht kan?
    •  HKJ  zorgen dat de grijper open kan?
    • HKJ zorgen dat de grijper makkelijk te bedienen is vanuit een rolstoel?

Een enkele keer lukt het niet om een werkend prototype te maken. Ook dan is er geleerd. Hoe je met deze situatie omgaat als begeleider beschrijf ik in mijn volgende blog.

Met dank aan Katy Lips en de leerlingen van basisschool de Schakel, Leiderdorp. Alle gebruikte namen zijn fictief.

Tags: Ontwerpend leren, Prototype, creativiteit, techniek, technologie, gereedschap, primair onderwijs