Naturwissenschaftlich-technische
Aufgabenschwerpunkte des Lehrplans SU
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Fahrzeuge
Bausteine
der Umsetzung
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Von den verschiedenen Möglichkeiten, sich dem Thema zu nähern (vgl. Sache-Wort-Zahl 30 (2002), empfiehlt sich zunächst der Bau einfacher Fahrzeuge aus Holz oder Verpackungsmaterialien. |
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Fahrzeugmodelle aus Holz |
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Der
Bau einfacher Fahrzeugmodelle motiviert die Kinder im besonderen Maße
und verläuft in der Regel befriedigender als die Herstellung von Modellen
aus Verpackungsmaterialien. Im einfachsten Fall wird eine Grundplatte mit Ringschrauben als Halterungen für bewegliche Achsen versehen oder die Kinder treiben Nägel bzw. Schrauben als feste Achsen direkt in die Grundplatte. |
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Achsenkonstruktionen
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Auf
die Grundplatte nageln oder leimen die Kinder aus Holzresten eine Karosserie,
die sie anschließend mit Abtönfarbe bemalen können.
Das Bauen von Fahrzeugen aus Holz wirft allerdings immer wieder Probleme auf, die im Vorfeld zu beachten sind. So stehen zunächst weniger die technischen Aspekte des Fahrzeugbaus im Vordergrund als vielmehr Grundlagen des Werkzeuggebrauchs, der Materialkunde und des Arbeitschutzes. Der sachgemäße Gebrauch der wichtigsten Holzwerkzeuge muss dabei mit den Kindern zuvor eingeübt werden! Da Kinder in Hartholz
nicht mit einem Handbohrer selbst bohren, Holzschrauben eindrehen und
nur mit Mühe Nägel einschlagen können, sind weiche Holzsorten
(z.B. Nadelhölzer) zu wählen. Die Beschaffung geeigneter
Räder stellt eine besondere Schwierigkeit dar. Es empfiehlt sich,
den Kindern für ihre ersten Modelle runde Holzscheiben mit einem
Loch in der Mitte zumindest als eine Möglichkeit anzubieten. Die
Scheiben sind zu kaufen oder mit einer Bohrmaschine mit Frässchneideaufsatz
durch Erwachsene selbst zu fertigen. |
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Fahrzeugmodelle aus Verpackungsmaterialien | Fahrzeug aus Verpackungsmaterialien |
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Weitaus
schwieriger gestaltet sich erfahrungsgemäß das Bauen von Fahrzeugmodellen
aus Verpackungsmaterialien, die häufig auch durch ihre Optik die Kinder
nicht sehr zufrieden stellen. Zum einen lassen sich z. B. Kunststoffe oder Blech nur sehr schwer bearbeiten, zum anderen sind die meisten Klebstoffe für die oftmals beschichteten Materialien nicht geeignet, so dass der nicht unproblematische Einsatz von Heißklebepistolen oder speziellen Plastik-Klebstoffen fast unumgänglich ist. Des weiteren lassen sich Baufehler häufig nicht oder nur mühsam beheben, was bei einigen Kindern zu Frustrationen führen kann. Für den Bau von Fahrzeugmodellen mit Verpackungsmaterialien spricht demgegenüber, dass die Kinder hier sehr weitgehend bei der Planung und der Materialbeschaffung einbezogen werden können und ihre Kreativität mehr gefordert wird. Außerdem sind hierbei kein Werkraum und keine Werkzeuge zur Holzverarbeitung notwendig. Um die beschriebenen Probleme und Frustrationen so weit wie möglich auszuschließen, sind individuelle Hilfestellungen und Tipps der Lehrperson unumgänglich. In erster Linie sind aber ständige Zwischenreflexionen notwendig, in denen aufgetretene Schwierigkeiten möglichst frühzeitig gemeinsam analysiert und Lösungsmöglichkeiten entwickelt werden können! |
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Optimierung der Fahrzeuge | Die
Kinder werden feststellen, dass ihre Fahrzeuge in unterschiedlicher Weise,
unterschiedlich weit und mit verschiedenen Geschwindigkeiten die Rampe herabfahren.
Einige ruckeln, "eiern", andere fahren nicht geradeaus, andere
fahren eine Kurve und fallen herunter.
Die Kinder ermitteln gemeinsam die Ursachen für diese Beobachtungen und optimieren ihre Fahrzeuge entsprechend. Ursachen können dabei u.a. sein:
Der Bau von Fahrzeugen mit Antrieb und / oder Lenkung gestaltet sich schwieriger und empfiehlt sich nicht vor dem dritten Schuljahr, wobei der Unterrichtsgegenstand "einfache Geräte und Maschinen nacherfinden, untersuchen, montieren und demontieren" thematisiert wird. |
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Fahrzeugmodelle mit Antrieb | ||
Spielzeugautos werden häufig mit einem Federwerk oder einem Elektromotor angetrieben. Auch Konstruktionsbaukästen enthalten mitunter Elektro- oder sogar Solarmotoren, mit denen selbstgebaute Fahrzeuge angetrieben werden können. | ||
Die Aussicht, ein selbstgebautes Fahrzeug mit einem eigenen Antrieb versehen zu können, stellt eine hohe Motivation dar und veranlasst die Kinder zu konstruktiven, problemorientierten Auseinandersetzungen mit physikalisch-technischen Fragestellungen, auch wenn Gummi-, Segel- oder Rückstoßantrieb für "richtige" Autos keine bzw. eine unbedeutende Rolle spielen. |
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Antriebsarten | Die Prinzipien aller drei Antriebsarten sind recht einfach und können auch von Kindern in Grundzügen nachvollzogen werden. | |
Für
die Ausstattung mit einem Antrieb eignen sich vor allem die Holzmodelle
der Kinder. Die Überlegungen über verschiedene Antriebsmöglichkeiten und deren Funktionsweisen werden durch Abbildungen (Segelantrieb) und einfache Demonstrationsobjekte (Luftballon, "Gummimotor") unterstützt. |
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Segelfahrzeug |
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Rückstoßantrieb |
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Gummimotor |
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Nach dieser Informationssequenz ermitteln die Kinder die nötigen Materialien und Werkzeuge und rüsten ihr Fahrzeug mit einem der drei Antriebe aus, gegebenenfalls werden einige Schüler auch neue Fahrzeuge bauen müssen. | ||
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Fahrzeugmodelle mit Lenkung | Hier
werden die Kinder auf jeden Fall völlig neue (Holz-) Modelle bauen
müssen. Zunächst überlegen sie sich (gruppenweise), wie ein Modellfahrzeug mit einer Lenkung aussehen könnte. Eigene Skizzen unterstützen sie dabei zwar bei ihren Überlegungen, sie eignen sich jedoch i.d.R. nicht als echte Planzeichnungen für den Bau der Modelle. Viele Kinder verfügen über Vorerfahrungen (Spielzeugmodelle, Konstruktionsbaukästen, Seifenkisten...), die sie in die Überlegungen einbringen können. Außerdem können Abbildungen und Demonstrationsmodelle hilfreich sein. |
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Drehschemel-Lenkung |
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Während die meisten Kinder wissen, dass die bewegliche Achse an einem Punkt mit dem Fahrgestell drehbar "befestigt" sein muss, bedenken sie im Vorfeld häufig nicht, dass ein genügend großer Lenkausschlag vorhanden sein muss. | ||
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Da dieser Fehler später häufig nicht oder nur schwer zu korrigieren ist, sollten das Problem und mögliche Lösungen im Vorfeld an einem Beispiel diskutiert werden. | ||
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Konstruktionsbaukästen | Im
Idealfall bauen die Kinder ihre Modelle mit Konstruktionsbaukästen,
da hier ablenkende Materialaspekte nachrangig sind und das Augenmerk der
Kinder direkter auf die zentralen technischen Fragestellungen gerichtet
wird.
Allerdings müssen die Kinder zunächst mit dem Material der einzelnen Systeme vertraut werden. Am Beginn stehen daher zunächst Phasen freien Bauens oder das Nachbauen einfacher Modelle nach Anleitung. Später können die Kinder dann Fahrzeuge nach ihren eigenen Vorstellungen bauen. Diese Modelle können problemlos verändert bzw. modifiziert und mit Lenkungen oder verschiedenen Antriebsarten ausgestattet werden. |
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Als besonders geeignet hat sich hier das System "Fischertechnik" erwiesen, das an einigen Grundschulen vorhanden ist. | ||
Drei Fahrzeugmodelle aus Konstruktionsbauskästen |
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