Didaktische FWU-DVD. Fortbewegung in der Luft

Transkript

1 Didaktische FWU-DVD Fortbewegung in der Luft

2 Zur Bedienung Die didaktische DVD startet automatisch. Der Vorspann kann mit der Enter- oder der Skip-Taste der Fernbedienung oder durch einen Mausklick am PC übersprungen werden. Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung können Sie die Menüpunkte (z. B. Film, Filmsequenz, Bild etc.) ansteuern und mit Enter starten. Auch die Buttons am unteren Bildschirmrand steuern Sie mit den Pfeiltasten an und rufen diese mit Enter auf: Der Button Hauptmenü führt zurück zum Hauptmenü. Der Button zurück führt zum jeweils übergeordneten Menü. Die meisten Bildschirmtafeln bieten den Button Info ein bzw. Info aus, über den Sie Zusatzinformationen ein-/ausblenden können. Stehen innerhalb eines Menüpunktes mehrere Bilder oder Grafiken zur Verfügung, können Sie mit den Buttons > und < zwischen diesen Bildern oder Grafiken vor- und zurückblättern. Aus dem laufenden Film oder einer laufenden Filmsequenz gelangen Sie mit der Taste Menu oder Title der Fernbedienung wieder in das Ausgangsmenü zurück. Bezug zu Lehrplänen und Bildungsstandards Die Schülerinnen und Schüler beschreiben und erklären Wechselwirkungen zwischen Organismen und der Materie Luft erläutern die Angepasstheit ausgewählter Pflanzen- und Tierarten an ihre Umwelt. verstehen den Zusammenhang zwischen Funktion und Struktur (z. B. Vogel- und Insektenflügel). ergänzen und vertiefen ihre Kenntnisse über Kraft und Bewegung. erlangen Kenntnisse zur Fortbewegung in der Natur und wenden sie an. vergleichen die Anatomie von Organismen, die sich in der Luft fortbewegen. erkennen den Zusammenhang zwischen Körperbau, Körperbedeckung, Skelett und der Fortbewegungsart Fliegen. wenden Schritte aus dem naturwissenschaftlichen Weg der Erkenntnisgewinnung an. ordnen technische Entwicklungen in die Technikgeschichte ein. vergleichen Fortbewegungsprinzipien in der Natur mit technischen Analogien. 2

3 Zum Inhalt Fortbewegung in der Luft Film (22 min) Durch die Lüfte schweben und gleiten Fliegen wie ein Vogel das ist seit jeher ein Traum der Menschheit. Bevor sich der Mensch in der Luft fortbewegen konnte wie ein Vogel, musste sich die Technik wie so oft zunächst von der Natur inspirieren lassen. Analog untersucht die didaktische DVD erst die biologischen und physikalischen Grundlagen des Fluges bei Vögeln, Säugetieren und Insekten und beschreibt die Flugeinrichtungen bei Pflanzen. Im Anschluss wird die Brücke zunächst zum statischen Auftrieb geschlagen. Die Entwicklung und Funktionsweise von Heißluftballonen und Luftschiffen steht hierbei im Vordergrund. Anschließend wird die Entdeckung und Funktionsweise des dynamischen Auftriebs am Beispiel des Motorflugzeuges erklärt. Impressionen und Erläuterungen zum Segelfliegen runden den Film ab. 3

4 Menü Wer fliegt wie? Sequenzen / Bilder / Grafiken Die ersten Flieger in der Erdgeschichte (Filmsequenz 1:50 min) Die Luft ist der letzte Lebensraum, den sich die Tierwelt erschlossen hat. Die ersten flugfähigen Tiere waren die Insekten, die es schon vor etwa 320 Mio. Jahren gab. Vor etwa 220 Millionen Jahren eroberten fliegende Echsen den Luftraum. In den etwa 150 Millionen Jahre alten Gesteinen der Jurazeit fand man schließlich Reste des wahrscheinlich ältesten Vorfahren unserer heutigen Vögel des Archäopteryx. Flugapparate bei Pflanzen (Filmsequenz 1:20 min) Noch vor den Tieren eroberten die Pflanzen den Luftraum. Viele Pflanzensamen sind raffinierte Fluggeräte, die mit ihrer vergrößerten Oberfläche dem Wind reichlich Angriffsflächen bieten. So können sie durch passives Fliegen möglichst weit verteilt werden. Der Flug der Vögel (1) Knochen (Filmsequenz 1:00 min) Ihre besondere Anatomie hat den Vögeln das Fliegen erst ermöglicht. Ihr Körper hat eine perfekte Stromlinienform und ist ein Leichtbau. Ihre Knochen haben spezielle Anpassungen an den Flug erfahren. Der Flug der Vögel (2) Federn (Filmsequenz 1:50 min) Ihr Federkleid hebt die Vögel von allen anderen Tieren besonders ab. Vögel verwenden viel Zeit auf die Pflege der aus Horn aufgebauten Federn. Im Gefieder 4

5 lassen sich vier Federtypen voneinander unterscheiden: die Schwung-, Schwanz-, Dunen- und Deckfedern. Betrachtet man die Federn genauer, sieht man, dass die einzelnen Federstrahlen vielfach ineinander verhakt sind. Der Flug der Vögel (3) Flugarten (Filmsequenz 3:00 min) Je nach Art beherrschen die Vögel verschiedene Arten des Fluges. Man unterscheidet zwischen Ruderflug, Rüttelflug, Schwirrflug, Gleitflug und Segelflug. Thermische Aufwinde unterstützen lange Flüge. Fliegende Säugetiere (Filmsequenz 1:00 min) Auch einige Säugetiere haben den Luftraum erobert. Die ersten Säuger, die durch die Lüfte glitten, waren vermutlich kleine Baumbewohner. Fledermäuse, Flughunde und Flugfüchse haben den Flug der Säuger perfektioniert; sie sind geschickte und ausdauernde Flieger. Fliegende Insekten (Filmsequenz 2:40 min) Die Insekten haben andere Flugtechniken als Vögel und Fledertiere. Sie haben zwei hintereinander liegende Flügelpaare, die unterschiedlich entwickelt sind. Die schnellen Flügelschläge kleiner Insekten sind nur durch den Antrieb über eine indirekte Flugmuskulatur möglich. Bei größeren Insekten sind die Muskelpakete direkt mit den Flügelansätzen verbunden. Sie schlagen langsamer; dafür können sie ihre Flügel verstellen und verdrehen und dadurch ein hohes Eigengewicht tragen. Leichtbauweise (3 Bilder) Das Vogelskelett ist leicht gebaut; es besitzt zur Gewichtsreduzierung hohle Knochen. Das sehr große Brustbein hat einen vorspringenden Kiel, der als Ansatz für die sehr großen Flugmuskeln dient. Federn (2 Bilder / Grafik) Die Konturfedern bestehen aus einem langen und festen Federkiel sowie einer Federfahne. Der Kiel wird weiter unterteilt in den Federschaft und die Federspule. Vom Federschaft gehen Federäste aus, von welchen jeweils wieder Bogenstrahlen und Hakenstrahlen entspringen. 5

6 An den Hakenstrahlen sitzen feine Häkchen, die sich mit den Bogenstrahlen des benachbarten Federastes verhaken und somit die notwendige Steifheit und Festigkeit der Federfahne herstellen. Menü Der Flug des Menschen Sequenzen / Bilder / Grafiken Statischer Auftrieb Ballon und Zeppelin (Filmsequenz 2:10 min) Seit jeher hat sich der Mensch bemüht, die Schwerkraft zu überwinden und den Luftraum zu erobern - und er hat es mit den verschiedensten Techniken versucht. Die Gebrüder Montgolfier legten den Grundstein für die Luftfahrt in Heißluftballons und Luftschiffen. Diese erlebte in den 1930ern ihren Höhepunkt, bis zahlreiche Unfälle dieser Art des Fluges ein Ende setzen. Heutzutage werden Heißluftballone und Luftschiffe hauptsächlich als Touristenattraktion und als Werbemaßnahme eingesetzt. Flugmuskulatur der Fliege (Bild) Die Flügel von kleinen Insekten, wie der Fliege, werden nicht direkt von Muskeln angetrieben. Vielmehr bringen schnell aufeinander folgende Kontraktionen der Brustmuskulatur den Insektenkörper in Schwingungen. Diese übertragen sich über ein Hebelsystem auf die Flügelansätze. Dynamischer Auftrieb Von Lilienthal zum Motorflugzeug (Filmsequenz 4:20 min) Zahlreiche Erfinder von Fluggeräten versuchten seit antiker Zeit meist vergebens, den Vogelflug mit mechanischen Konstruktionen nachzuahmen. Auch Otto Lilienthal ließ sich vom Vogelflug inspirieren. Er experimentierte systematisch an der Form der Flügel und erkannte das Prinzip des dynamischen Auftriebs. Dank dieser Erkenntnis erfuhr die motorisierte Luftfahrt eine rasante Entwicklung bis hin zu heutigen Düsenjets und Hubschraubern. 6

7 Körper, z. B. Tragflächen. Hierbei wird die Luft nach unten umgelenkt, also beschleunigt. Der abwärts gerichteten Kraft auf die Luft entspricht als Gegenkraft die aufwärts gerichtete Kraft auf die Tragfläche, der Auftrieb. Die Lilienthals von heute (Filmsequenz 1:30 min) Der Traum vom Fliegen wie ein Vogel ganz ohne Motor wird auch heute noch weiter geträumt. Die Lilienthals unserer Tage sind Drachenflieger, Gleitschirmflieger und Segelflugzeuge. Für ihre stundenlangen Flüge nutzen die segelnden Flugzeuge thermische Aufwinde. Statischer Auftrieb (2 Bilder) Ein Heißluftballon kann nur hochsteigen, wenn sein Auftrieb größer ist als sein Gewicht. Da warme Luft ein größeres Volumen hat als kalte Luft hat die Hülle eines Heißluftballons an ihrem oberen Ende eine Öffnung, damit die erwärmte Luft entweichen kann. Dadurch wird der Ballon leichter als die ihn umgebende Luft und steigt auf. Dynamischer Auftrieb (Bild) Dynamischer Auftrieb entsteht bei Umströmung entsprechend geformter Verwendung im Unterricht Die didaktische DVD ist fächerübergreifend konzipiert und kann sowohl im Fach Natur und Technik als auch im Biologie- und Physik-Unterricht eingesetzt werden. Die inhaltlichen Schwerpunkte der DVD orientieren sich dabei insbesondere an den Lehrplänen der Unterstufe (aller Schulformen). Zur Wiederholung und/oder als Grundlage für die Vertiefung spezifischer Themenbereiche können einzelne Bausteine der DVD jedoch auch in späteren Klassenstufen sinnvoll angewandt werden. Ziel ist es, den Schülerinnen und Schülern ein grundlegendes Verständnis über Druck, Dichte und Auftrieb im Medium Luft zu vermitteln. Des Weiteren sollen anhand von beein-druckenden Realfilmaufnahmen (zum Teil mit Highspeed-Kamera) und anschaulichen Animationen die Vorstellungen der 7

8 Schülerinnen und Schüler von Geschwindigkeit und Beschleunigung im Tier- und Pflanzenreich erweitert werden, um davon ausgehend erste Analogien zwischen Fortbewegungsprinzipien in der Natur und in der Technik zu ziehen. Die didaktische DVD behandelt folgende Themenschwerpunkte: Luftraum als Lebensraum aktives Fliegen (Auf- und Vortrieb) passives Fliegen (Gleiten, Segeln) Flugapparate bei Pflanzen Angepasstheit an das Fliegen Flugarten Der Traum vom Fliegen in der Technik Die Vielzahl der Medien (Film, Sequenzen, Bilder, Grafiken) kann in verschiedenen Unterrichtseinheiten eingesetzt werden. Es ist hilfreich, sich zunächst die Programmstruktur zur Hand zu nehmen, die einen guten Überblick über die auf der DVD vorhandenen Medien gibt. Ergänzend werden im ROM-Teil der DVD zahlreiche Arbeitsblätter als PDF-Dateien angeboten sowie eine Interaktion, die eine motivierende, spielerische Erarbeitung und Vertiefung der Lerninhalte fördert. Die Datei unter der Rubrik Verwendung im Unterricht gibt Hinweise zum Einsatz im Unterricht sowie detaillierte Beschreibungen der einzelnen auf der DVD vorhandenen Materialien. Methodische Hinweise Im ROM-Teil der DVD stehen die Arbeitsblätter und die Filmkommentare im Ordner Arbeitsmaterial/ Word_Dateien auch als Word-Dokumente zur Verfügung. Sie können bei Bedarf individuell an die jeweilige Unterrichtssituation angepasst werden. Die PDF-Dateien können ausgedruckt werden. Die PDF-Dateien zum Ausfüllen können direkt am Computer ausgefüllt, abgespeichert und ausgedruckt werden. Die Word-Dateien (im Ordner Arbeitsmaterial/Word_Dateien ) können individuell bearbeitet werden. Das Materialangebot des ROM-Teils eröffnet Chancen für einen stärker schülerzentrierten, kreativen und ergebnisorientierten Unterricht. 8

9 Arbeitsmaterial Auf der DVD stehen Ihnen Hinweise zur Verwendung im Unterricht sowie Arbeitsblätter (mit Lösungen), eine Interaktion und ergänzende Materialien zur Verfügung (siehe Tabelle). Um die Arbeitsmaterialien zu sichten und auszudrucken, legen Sie die DVD in das DVD-Laufwerk Ihres Computers ein und öffnen Sie im Windows-Explorer den Ordner Arbeitsmaterial. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Über diese können Sie bequem alle Arbeitsmaterialien aufrufen (PDF- Dokumente). Am unteren Rand der aufgerufenen Seiten finden Sie Buttons ( Inhaltsverzeichnis, Startseite ), die Ihnen das Navigieren erleichtern. Diese erscheinen nicht im Ausdruck. Um die PDF- Dateien lesen zu können, benötigen Sie den Adobe Reader (im Ordner Adobe ). Übersicht der Arbeitsmaterialien im DVD-ROM-Teil Ordner Arbeitsblätter Interaktion Grafiken Filmkommentar Begleitheft Programmstruktur Weitere Medien Links Materialien 4 Arbeitsblätter (mit Lösungen, als PDFs zum Ausfüllen) Vögel Eroberer der Lüfte Arten des Vogelfluges Statischer Auftrieb Dynamischer Auftrieb Auftrieb im Windkanal 7 Grafiken Federtypen Aufbau der Feder 1 Aufbau der Feder 2 Vogelskelett Flugmuskulatur der Fliege Heißluftballon Dynamischer Auftrieb Filmkommentar als PDF- und Word-Dokument ausführliches Begleitheft zur DVD Übersicht über den Aufbau der DVD Informationen zu ergänzenden FWU-Medien kommentierte Linksammlung zum Thema 9

10 Programmstruktur Hauptmenü Wer fliegt wie? Die ersten Flieger in der Erdgeschichte 1:50 min Fortbewegung in der Luft Flugapparate bei Pflanzen 1:20 min Fortbewegung in der Luft Wer fliegt wie? Der Flug des Menschen Film 22 min Sequenzen / Bilder Sequenzen / Bilder Der Flug der Vögel (1) - Knochen Der Flug der Vögel (2) - Federn Der Flug der Vögel (3) - Flugarten Fliegende Säugetiere 1:00 min 1:50 min 3:00min 1:00 min Arbeitsmaterial Fliegende Insekten Leichtbauweise 2:40 min 3 Bilder Federn 2 Bilder / Grafik Indirekte Flugmuskulatur bei Insekten Bild Arbeitsmaterial (im ROM-Teil der DVD) Legen Sie die DVD in das DVD- Laufwerk Ihres Computers und öffnen Sie im Windows-Explorer den Ordner Arbeitsmaterial. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Verwendung im Unterricht 4 Arbeitsblätter (mit Lösungen) 1 Interaktion 7 Grafiken Filmkommentar Begleitheft Programmstruktur Weitere Medien Links Der Flug des Menschen Statischer Auftrieb Ballon und Zeppelin Dynamischer Auftrieb von Lilienthal zum Motorflugzeug Die Lilienthals von heute Statischer Auftrieb Dynamischer Auftrieb 2:10 min 4:20 min 1:30 min 2 Bilder Bild 10

11 Produktionsangaben Fortbewegung in der Luft (DVD) Produktion FWU Institut für Film und Bild, 2010 DVD-Konzept Dr. Maike Schuchmann DVD-Authoring und Design msm-studios GmbH, im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2010 Grafiken Heike Gewehr, e-synergy GbR Bildmaterial Oiseaux et ULM 10 Boussole Fotolia La mésange et sa graine 02 Serge ROLLET Fotolia rainbow in the sky Martha Andrews Fotolia hummingbird in flight johnlric Fotolia vautour fauve NICOLAS LARENTO Fotolia lanner falcon landing EcoView Fotolia Albatross Christian Weninger Fotolia Airplane Ilja Mašík Fotolia Balloon Fiesta 2007 joseph pankey Fotolia canada geese in flight Dennis Donohue Fotolia Wikipedia: Luftfahrer, T. Voekler Fotos aus der Wikipedia können nach der jeweils angegebenen Lizenz genutzt werden. Arbeitsmaterial Dr. Maike Schuchmann Begleitheft Dr. Maike Schuchmann, Svenja Weiß Pädagogische Referentin im FWU Dr. Maike Schuchmann Produktionsangaben zum Film Fortbewegung in der Luft Produktion Dr. Walter Sigl, Im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2010 Buch Dr. Walter Sigl Kamera Dr. Walter Sigl, Martin Bilfinger, Dietmar Nill, Ilona Riehl, Bernhard Rübe und andere Animation Heike Gewehr, e-synergy GbR Bilder Wikipedia: File:Hindenburg_burning.jpg File:Lakehurst_LZ126-LZ127.jpg File:LZ126_arriving_at_Lakehurst,_NJ.jpg Uss-akron-manhattan.jpg Fotos aus der Wikipedia können nach der jeweils angegebenen Lizenz genutzt werden. Sprecher Andreas Karg Redaktion Dr. Maike Schuchmann Besonderer Dank an Deutsches Museum München Nur Bildstellen/Medienzentren: öv zulässig 2010 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (089) Telefax (089) info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet 11

12 Didaktische FWU-DVD Fortbewegung in der Luft Bevor sich der Mensch in der Luft fortbewegen konnte wie ein Vogel, musste sich die Technik zunächst von der Natur inspirieren lassen. Analog untersucht die didaktische DVD erst die biologischen und physikalischen Grundlagen des Fluges, bevor die Brücke zum dynamischen Auftrieb bei Flugzeugen geschlagen wird. Die Beschreibung der Flugeinrichtungen bei Pflanzen rundet das Medium ab. Im ROM-Teil der DVD stehen Arbeitsblätter, eine Interaktion, didaktische Hinweise und weitere ergänzende Unterrichtsmaterialien zur Verfügung. Erscheinungsjahr: 2010 Laufzeit: 22 min Filmsequenzen: 10 Grafiken / Bilder: 9 Sprache: Deutsch DVD-ROM-Teil: Arbeitsblätter: Unterrichtsmaterialien 4 (mit Lösungen, als PDFs zum Ausfüllen) Interaktion: 1 Adressaten: Allgemeinbildende Schule (Klasse 5-6) Schlagwörter: Auftrieb, Aufwind, dynamischer Auftrieb, Federn, Fledermaus, Flügel, Flug, Flugzeug, Gleitflug, Gleitschirm, Heißluftballon, Hubschrauber, Insekt, Leichtbauweise, Lilienthal, Montgolfier, Motorflugzeug, Ruderflug, Rüttelflug, Samen, Schwirrflug, Segelflug, statischer Auftrieb, Stromlinienform, Vogel, Vortrieb, Wright, Zeppelin Systematik: Biologie Physik Allgemeine Zoologie Gestalt und Bau Klassische Mechanik Kinematik, Dynamik, Technische Anwendungen FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz Grünwald Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@fwu.de Lehrprogramm gemäß 14 JuSchG GEMA Alle Urheber- und Leistungsschutzrechte vorbehalten. Nicht erlaubte / genehmigte Nutzungen werden zivil- und / oder strafrechtlich verfolgt. Systemvoraussetzungen bei Nutzung am PC: DVD-Laufwerk und DVD- Player-Software, empfohlen für Windows ME/2000/XP/ Vista/Windows Bestell-Hotline: +49 (0) vertrieb@fwu.de