Wir bauen ein Räderfahrzeug! Hilfen für den Unterricht

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1 PROJEKT Perspektive Technik Die Klasse 4c der Jahnschule Oberaden hat im Februar 2009 das Projekt Räderfahrzeug durchgeführt Wir bauen ein Räderfahrzeug! Hilfen für den Unterricht Von Matthias Geukes Das Netzwerk Perspektive Technik des Kreises Unna hat sich zur Aufgabe gemacht, die technische Bildung entlang der gesamten Bildungskette zu fördern. Ein wesentlicher Teil des Projektes ist die Unterstützung von Schulen bei der Umsetzung von Unterrichtsvorhaben, die ihren Schwerpunkt auf naturwissenschaftlicher-technische Bildung legen. Ein Beispiel für ein solches Unterrichtsvorhaben ist das Projekt Räderfahrzeug. Die Schülerinnen und Schüler entwerfen hier ihr eigenes Fahrzeug und fertigen es im Laufe der drei Projekttage. Dabei bekommen die Schülerinnen und Schüler einen Einblick in Fahrzeugtechnik (Achsen, Räder, Antrieb), lernen elementare Dinge über den Stromkreis, bearbeiten sowohl Holz als auch Metall (Sägen, Leimen, Löten). Das Thema Bau eines Räderfahrzeugs ist im Lehrplan für das Fach Sachunterricht für die Grundschule durch die Bereiche Technik und Arbeitswelt und Raum, Umwelt und Mobilität ausdrücklich gerechtfertigt. Als Hilfe zur Umsetzung in der Schule ist dieser Artikel gedacht. Fragen wie... Was muss ich Vorfeld beachten? Was muss ich organisieren und besorgen? Wie teuer wird die Umsetzung für mich? Welches Werkzeug benötige ich? Wie schaffe ich es, dass die Schülerinnen und Schüler selbständig arbeiten?... werden in diesem Artikel beantwortet, so dass möglichst viele Zweifel und Ängste vor der Durchführung des Projektes ausgeräumt werden können. Zunächst werden Hilfen zur Planung und Vorbereitung gegeben, dann Tipps und didaktische Hinweise zur Umsetzung mit einer Schülergruppe in der Grundschule. 1

2 PROJEKTRÄDERFAHRZEUG Vorbereitung Was muss ich tun? Zur Vorbereitung auf dieses Projekt gibt es einige Fragen zu klären und Dinge zu beachten. Welche Voraussetzungen habe ich in der Schule, gibt es einen Werkraum? Woher bekomme ich das Werkzeug? Welches Material muss ich kaufen und was muss ich vorbereiten? Für die Umsetzung dieses Projektes ist ein ausgestatteter Werkraum sehr hilfreich, aber nicht zwingend notwendig. Das Netzwerk Perspektive hat eine Mobile Werkstatt angeschafft, die im Medienzentrum des Kreises Unna (Parkstr. 42 in Unna, Tel ) ausgeliehen werden kann. Es werden auf jeden Fall benötigt: Werkzeug 5 Metallsägen 2 Lötkolben und Lötzinn 5 Feinsägen 10 Leimzwingen 5 Holzleim 5 Lineale oder Zollstöcke 10 Schraubendreher Gr. 0 oder 1 2 Netzgeräte mit Anschlüssen 10 Schleifpapier und Schleifklötze 5 Schraubstöcke oder Werkbänke Mit Hilfe dieser mobilen Werkstatt kann das Projekt an jeder Schule durchgeführt werden, da alles Werkzeug zur Verfügung gestellt wird. Die Abholung der Werkstatt muss jedoch durch die Schulen selbst erfolgen. Neben der Ausstattung für die Werkstatt sind noch die Materialien für das Fahrzeug zu besorgen. Für eine Schülergruppe von 28 Schülern werden eine Reihe von Einzelteilen benötigt. Die meisten der Teile wie Motoren, Räder, Achsen, Schalter, Batteriefächer usw. können bei Traudl-Riess bestellt werden. Traudl Riess KG St. Georgen Straße Bindlach Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@traudl-riess.de Ein vorbereitetes Bestellformular befindet sich befindet sich im Anhang dieses Dokuments. Für das Chassis des Fahrzeuges werden für jeden Schüler ein Holzbrett (etwa 10x20cm) sowie insgesamt ca. 3,5m Holzleisten benötigt. Aus diesen Leisten fertigen sich die Schüler das Teil, an dem sie später ihren Motor befestigen. Faszination Technik Berfu, Gülfidan und Alexandra untersuchen das Schneckengetriebe des Fahrzeuges. 2

3 PROJEKTRÄDERFAHRZEUG Das Planen und Fertigen macht allen unheimlich Spaß. Drei Tage etwas völlig anderes als normaler Unterricht. Durchführung Tipps und Tricks - Struktur Wenn Sie die Vorbereitungen abgeschlossen haben, geht es an die Durchführung des Projektes. Der folgende zeitliche Ablauf ist ein Vorschlag. Für die eigene Lerngruppe kann er eine Orientierung sein. Tag 1 Begrüßung / Kennenlernen Fahrzeug-Assoziationen / Legespiel Vorstellen der Lernstationen Bearbeiten der Lernstationen Tag 2 Begrüßung Bearbeiten der Lernstationen Lehrgang Leimen, individuelle Formgebung Motor befestigen Um die Schülerinnen und Schüler auf die Thematik einzustimmen und deren Vorwissen zu aktivieren, sollen sie 5 Fortbewegungsmittel, die sie kennen, jeweils auf eine Karteikarte schreiben. Von Bus über Schiff, Auto und Flugzeug werden den Schülern jede Menge Transportmöglichkeiten einfallen. Mit ihren 5 Karteikarten treffen sich alle im Stehkreis und sollen nun einer nach dem anderen eine Karteikarte in die Mitte legen. Dabei sollen sie darauf achten, dass sie ähnliche Fahrzeuge zueinander legen, so dass so etwas wie eine Landkarte entsteht. Höchstwahrscheinlich werden die meisten Karten Fahrzeuge mit 4 Rädern enthalten. Dies ist ein Hinweis für die Schüler, warum ein solches Räderfahrzeug gebaut wird. Schöner für die Schüler ist es, wenn Sie völlige Freiheiten beim Planen ihres Fahrzeuges haben. Einfacher für den Lehrer ist es, wenn alle das gleiche Fahrzeug fertigen. Hier ist es wichtig, einen gesunden Mittelweg zu finden. Tag 3 Begrüßung Hinweise zu kniffligen Stellen / Hilfe Lehrgang Löten Fertigstellung des Fahrzeuges Wettbewerb Im Anschluss an diese Landkarte werden den Schülern die Lernstationen vorgestellt und erklärt. Diese Phase erfordert eine hohe Konzentration, damit die Schüler später beim selbständigen Arbeiten wenig Fehler machen. In diesen Stationen geht es darum, dass die Schüler in ihrem individuellen Tempo die grundlegenden Fertigkeiten zum Bau des Fahrzeuges erlernen. Das wären zum Beispiel: Sägen von Holz Sägen von Metall Anschluss eines Motors Funktionsweise eines Getriebes 3

4 PROJEKTRÄDERFAHRZEUG Löten, Sägen, Leimen und ein erster Umgang mit Spannungsquellen, Elektromotoren und Getrieben. Vielseitiger geht es kaum! Durchführung Tipps und Tricks - technische Details Da die Schüler schon ihre ersten Teile vom Fahrzeug fertigen, ist es wichtig, Aufbewahrungsbehälter vorzubereiten, so dass jeder Schüler seine Teile wieder findet und es keinen Streit gibt. Am Ende des ersten Tages bekommen die Schüler die Aufgabe, zu Hause ihr Traumfahrzeug in zwei Ansichten zu zeichnen, so dass man als Lehrer einen guten Überblick über die Vorstellungen und Phantasien der Lerngruppe bekommt. Am zweiten Tag bearbeiten die Schülerinnen und Schüler dann alle ihre Stationen zu Ende. Mit Hilfe ihres Laufzettels haben sie jederzeit einen Überblick. Im späteren Verlauf kommen noch drei Lehrgänge hinzu. Die Befestigung des Chassis, das Löten und Leimen sind vom Ablauf so schwierig, dass die Schüler am zweiten Tag zu diesen Arbeitsschritten besondere Anleitung brauchen. Gerade bei diesen Phasen lohnt sich, einige starke Schülerinnen und Schüler als Experten für diesen Arbeitsablauf einzusetzen, damit den handwerklich nicht so geschickten Schülern geholfen werden kann. Das Anbringen des Chassis unter dem Leimholzbrett erfordert eine gewisse Präzision, damit der Abstand von Motor und Schnecke passt und das Zahnrad trotzdem leichtläufig ist. Gibt man den Schülern ein Winkelblech als Hilfe, fällt es ihnen an dieser Stelle viel leichter. Zum Schluss wird der Motor mit dem Batteriefach verbunden und die Anschlüsse angelötet. Wichtig ist, auf die Polung zu achten. Rot zum Pluspol und schwarz zum Minuspol, sonst fährt das Fahrzeug rückwärts. Als Differenzierung können die starken Schüler noch einen Schalter zwischen das Batteriefach und den Motor setzen. In der Schlussphase sollten dann die schnellen den etwas langsameren tatkräftig zur Seite stehen, damit alle zum Schluss ein fertiges Objekt in der Hand haben. Als Abschluss der drei Projekttage kann in der Pausenhalle oder auf dem Schulhof ein Wettrennen veranstaltet werden. Eine andere Möglichkeit ist, das individuellste oder schönste Fahrzeug zu prämieren, so dass das Projekt einen schönen Abschluss hat. Von der Vorstellung, alle Schülerinnen und Schüler betreuen zu können, muss man sich verabschieden. Helfer bei den einzelnen Arbeitsschritten können hier viel Unterstützung leisten. 4

5 PROJEKTRÄDERFAHRZEUG Netzwerk Perspektive Technik Ihr Kontakt zu uns Brauchen Sie weitere Hilfe bei der Planung oder Durchführung des Projektes? Suchen Sie außerschulische Partner für den naturwissenschaftlich-technischen Bereich? Wir helfen Ihnen gerne. Netzwerk Perspektive Technik Anita Flacke Friedrich-Ebert-Straße Unna Tel.: Fax: Mail: beauftragte Lehrer: Matthias Geukes Tel.: Mail: Ewald Eckers Mail: J.W. Goethe Denn es ist zuletzt doch nur der Geist, der jede Technik lebendig macht.

6 PROJEKTRÄDERFAHRZEUG Anhang Dokumente Folgende Dokumente sind für die Umsetzung in der Schule wichtig und hier als Anhang eingefügt. 1. Hausaufgabenzettel 2. Stationslernen (Laufzettel und die einzelnen Stationen) 3. Bestellformular für die Firma Traudl Riess 4. Abbildungen der Arbeitsabläufe als Hilfe bei der Durchführung

7 Zeichnung Das Fahrzeug von von der Seite: von oben:

8 PROJEKTRÄDERFAHRZEUG Lernen an Stationen Vorbereitung Bevor Sie das Projekt mit den Schülerinnen und Schülern durchführen, müssen Sie einige Vorbereitungen treffen. Überlegen Sie, wo Sie das Projekt durchführen können. Bestellen Sie für die Anzahl der Schüler das Material (siehe Anhang) und sägen Sie Leimholzbretter in der Größe ca. 10cm x 20cm zurecht. Damit die Schülerinnen und Schüler auch Holz ablängen müssen, werden zusätzlich etwa 3,5m Holzleisten (z.b. gehobelte Dachlatten) benötigt. Wenn Die Schülerinnen und Schüler nach und nach die Teile für ihr Räderfahrzeug erstellen, ist es wichtig, diese zu lagern. Schuhkartons oder kleine Körbe ersparen an dieser Stelle so manchen Streit, welches Teil wem gehört. Für die Stationen 1 bis 3 müssen Vorbereitungen getroffen werden. Sie können sich die benötigten Teile im Medienzentrum im Kreis Unna ausleihen oder Sie erstellen sie selbst, damit diese Stationsaufbauten an Ihrer Schule immer zur Verfügung stehen. Sie benötigen für die Stationen 1 und 2 jeweils ein Netzteil mit Bananensteckern und Krokodilklemmen, um die Elektromotoren anzuschließen. Für die Station 1 muss auf die Welle des Elektromotors eine Scheibe befestigt werden, so dass die Drehrichtung erkannt wird. Für die Station 2 benötigen Sie zwei Getriebe, die die Schülerinnen und Schüler genauer untersuchen können. Das eine sollte ein Zahnradgetriebe sein, das andere ein Schneckengetriebe. Möglichkeiten zur Umsetzung bieten Baukästen wie Fischer-Technik oder ähnliche. An der Station 3 sollen die Schüler verschiedene Antriebsformen unterscheiden. Da benötigen Sie den fertigen Getriebemotor (Traudl-Riess-Bestellnr ), ein fertiges Fahrzeug mit Schneckenantrieb und einen Motor, auf den direkt ein Rad montiert ist. ZdI-Zentrum Unna Im November 2008 erhält das Netzwerk Perspektive Technik von Wissenschaftminister Pinkwart den Titel ZdI-Zentrum. Es ist eines von insgesamt 25 Zentren in NRW, in denen technische Bildung besonders gefördert wird. Das Projekt Räderfahrzeug ist ein Baustein dabei.

9 Auf dem Weg zum eigenen Fahrzeug Laufzettel von erledigt leicht / mittel / schwer Station 1 Welcher Antrieb? Station 2 Warum den Zahnräder? Station 3 Wie schließe ich den Motor an? Station 4 Sägen von Holz Station 5 Sägen von Metall Besonders gut hat mir gefallen, dass... Nicht so gut hat mir gefallen, dass...

10 Station 1 Welche Antriebe gibt es? Du musst verschiedene Möglichkeiten untersuchen, wie man ein Fahrzeug antreiben kann. Möglichkeit 1: Ein Elektromotor mit einer braunen Schnecke und einem orangefarbenen Zahnrad. Möglichkeit 2: Ein Elektromotor mit Zahnrad-Getriebe. Möglichkeit 3: Ein Fahrzeug, an dem der Motor direkt ein Rad bewegt. 1. Benutze das Netzgerät und schließe die beiden Elektromotoren an. Beobachte genau, was passiert. 2. Schreibe deine Beobachtungen auf.

11 Station 2 Warum denn Zahnräder? Wenn Fahrzeuge von einem Motor angetrieben werden, werden überall Zahnräder benutzt. Hier sollst Du zwei Experimente durchführen. Experiment 1 Drehe das kleine Zahnrad 10 Mal. Dein Partner zählt, wie oft sich in der gleichen Zeit das große Zahnrad dreht. Kleines Zahnrad Großes Zahnrad Experiment 2 Jetzt drehst Du an der Kurbel von der Schnecke - solange, bis sich das große Zahnrad genau einmal gedreht hat. Wie oft musstest Du drehen? Ich musste... Frage: Hast Du vorher schon einmal Zahnräder gesehen? Wofür werden sie dort benutzt?

12 Station 3 Wie schließe ich den Motor an? Schließe den Motor mit den beiden Kabeln an das Netzgerät an und beobachte die Scheibe. Dann tausche die beiden Anschlüsse und beobachte genau. Welchen Unterschied stellst Du fest? Schreibe deine Beobachtungen auf: Wenn man den Motor anschließt, dann... Tauscht man die beiden Anschlüsse, dann...

13 Station 4 Sägen von Holz Für das Sägen von Holz benötigst Du folgendes Werkzeug: Eine Feinsäge, einen Anschlagwinkel und einen Bleistift Eine Hobelbank mit Schraubstock oder eine Schraubzwinge Arbeitsschritte 1. Zuerst messen und die gewünschte Länge mit einem kleinen Bleistiftstrich markieren. 2. Dann mit dem Anschlagwinkel wie auf dem Foto einen geraden Strich über das ganze Holz zeichnen. 3. Spanne das Stück Holz fest. 4. Durch ziehen der Säge neben dem Strich erhältst Du einen genauen Anfang. 5. Säge das Holz nun durch, halte die Säge gerade!

14 Station 5 Sägen von Metall Für das Sägen von Metall benötigst Du folgendes Werkzeug: Metallsäge und einen Edding Eine Hobelbank, einen Schraubstock oder eine Schraubzwinge Arbeitsschritte 1. Markiere die gewünschte Länge mit dem Edding auf dem Metall. 2. Spanne das Metall nun im Schraubstock fest. 3. Durch ziehen der Säge neben dem Strich erhältst Du einen genauen Anfang. 4. Säge das Metall durch.

15 Fax-Bestellung Firma Traudl Riess Werklehrmittel St. Georgen-Str. 6 Fax Bindlach Anzahl (VE) Bestell-Nr. Bezeichnung Preis Summe Motor RE 280 1,22 34, Winkelstab 15 x 12 4,20 25, Zahnräder Ø 3 mm 1,10 3, Motorschnecke 1,35 4, Schrauben 3x12 5,90 5, Vollräder 44mm 1,40 16, Distanzrollen 1,60 6, Winkel 1 x 1 Loch 0,50 3, Litze 0,55 0, Eisendraht 5,35 5, Batteriefächer 0,30 8, Schiebeschalter 0,29 8,12 121,23 inkl. Mehrwertsteuer 144,26 Absender Straße und Hausnummer Postleitzahl Ort Telefonnummer Datum und Unterschrift

16 Fertigungstipps Wichtige Arbeitsschritte

17 Nach der Darstellung der wichtigsten Arbeitsschritte sind auf dieser Seite noch ein paar Anregungen zur individuellen Gestaltung des Fahrzeuges. Gerade Schülerinnen und Schüler, die den anderen voraus sind, haben Zeit, ihr Fahrzeug durch kreative Ideen (Fahne, Loch für die Kabelführung, u.v.m.) zu ergänzen.