Technik und Naturwissenschaften

 

Wir, die Tun Gruppe 9, haben aus alten, gebrauchten Materialien, ein selbstfahrendes Fahrzeug im Fach Technik und Naturwissenschaft gebaut. Aus einem alten Kettcar, einer Europalette und einem gebrauchten Pocketbikemotor (von Schülern und der Schule zur Verfügung gestellt) haben wie ein selbstentworfenes Fahrzeug gebaut.

Unsere Idee

Unsere Idee war, aus vorhandenen uns kostenlosen Materialien, ein einsitziges motorangetriebenes Fahrzeug zu bauen. Nach einer Diskussion -uns Austauschrunde kristallisierte sich heraus, dass Schüler eine Europalette und einen Pocketbikemotor zu Verfügung stellen konnten. Ein altes Kettcar war noch im Schulfundus. Somit war das Aussehen und der Antrieb unseres Fahrzeugs vorgegeben und gesichert. Die Vorfreude auf unser Projekt war groß, aber genauso die Erwartungshaltung. Würde alles reibungslos klappen uns am Ende auch wie vorgesehen funktionieren?

 Projektverlauf

Nachdem die Idee zum Bau eines Motor- angetriebenen Fahrzeugs geboren war, ging es darum, wie wir alles umsetzen können. Nach einer Diskussion sammelten wir alle Ideen und so kristallisierten sich die Materialien heraus, die verfügbar waren.

 Ein Arbeitsablaufplan musste geschaffen werden- und der sah so aus:

  • Überlegungen und Planung der Arbeit, was muss  wohin, was muss beachtet werden, was muss vorbereitet werden.
  • Mit einer Handsäge wurde die Europalette auf die richtige Größe zugeschnitten und die Schnittkanten mit einer Feile  glattgeschliffen. Für  die Verbindung mit den verschiedenen Bauteilen wurden dann mit  Hilfe einer Bohrmaschine und einem Holzbohrer Löcher an den vorgesehenen Stellen gebohrt.
  •  Metallplatten wurden ebenfalls mit einer Metallhandsäge auf die richtige Größe zugeschnitten. Auch hier wurden Löcher mit einem Metallbohrer vorgebohrt.
  •  Die Lenkung wurde mit der Palette verbunden.
  •  Mit den  Metallplatten als Verstrebung wurde die Lenkung verstärkt.
  •  Der Motor mit Auspuffanlagen wurde aufgeschraubt.
  •  Der Benzintank wurde aufgesetzt und verbunden.
  •  Der Sitz wurde auf der Palette befestigt.
  •  Alles wurde bis zur Funktionstüchtigkeit verbunden und fertig gestellt.
  • Probelauf und Überprüfung der Fahrtauglichkeit.

Planungsphase und Arbeitseinteilung

Thomas konnte eine Europalette besorgenMaximilian konnte einen Pocketbike-Motor zur Verfügung stellen.Ein altes Kettcar, welches schon auseinander gebaut war, gab es schon im Schulfundus. Als alle Materialien im Werkraum bereitgestellt waren konnten wir endlich beginnen und zur praktischen Arbeit übergehen. Es erschien uns sinnvoll viele Arbeiten parallel zu erledigen, um so schneller und besser voranzukommen. So wurden drei Arbeitsgruppen gebildet, die sich wie folgt darstellen.

Gruppe 1:   Reparatur und Aufbereitung des Motors

Gruppe 2:   Erstellung des Fahrwerks

Gruppe 3:   Bearbeitung der Bremsanlage

 Ausführungsphase

Obwohl beschlossen wurde,  alle Arbeiten in drei Gruppen vorzubereiten und dann erst gemeinsam fertigzustellen kam alles anders. Die Erwartungshaltung und die Anspannung waren einfach zu groß. So wurden später alle Arbeiten in der Gesamtgruppe erledigt. Jeder schaute, wo Hilfe nötig war und brachte sich so in die Arbeit ein. Hier gab es manchmal heftige Diskussionen, weil einiges am Anfang nicht so gelang, wie es anfangs vorgesehen war.

 Die Arbeitsgruppe

Jeder Schüler wollte beim Projekt helfen. So haben alle die Arbeit unterstützt und sich dort eingebracht, wo Hilfe nötig war. Man konnte nach jeder Stunde, in der am Fahrzeug gearbeitet worden war, Fortschritte erkennen. Alle waren sehr motiviert, weil jeder endlich sehen wollte, ob das Fahrzeug auch wirklich fährt. Aus diesem Grund haben alle immer ihr Bestes gegeben.

Am 19. Dezember 2013 war es dann endlich soweit. Wir starteten den ersten Probelauf und alles lief super. Die ganze Gruppe war sehr erfreut über das Ergebnis und das alles wie vorgesehen funktionierte. Ich glaube, dass unser Lehrer Herr Risch an diesem Tag sehr stolz auf uns und unsere Arbeit war.

 Feedback

Am besten an der Projektarbeit hat mir das Ergebnis  gefallen. Zu sehen, dass wir aus eigener Kraft, ein fahrtüchtiges und funktionsfähiges Fahrzeug gebaut haben war einfach Klasse.UnsereArbeit hat sich also mehr als gelohnt.

 Da ich schon ein Praktikum im Bereich Fahrzeug-Mechatronik abgeleistet habe, kam mir diese Erfahrung uns allen hier sehr zu gute. Ich konnte viele Ideen und auch Fachwissen mit einbringen, von dem die ganze Gruppe profitiert hat. Abläufe, wie das Zusammenspiel von Fahrgestell, Motor, Bremsanlage und Lenkung waren mir schon sehr vertraut. Da ich während meines Praktikums vieles ausprobieren und auch selbst arbeiten durfte (natürlich mit den nötigen Erklärungen und Anleitung) waren mir viele Zusammenhänge und Abläufe  schon sehr vertraut.  Ich hatte das Gefühl, dass meine Mitschüler mein Wissen und meine Hilfe gerne annahmen. Auch denke ich, das ich ein wenig die Rolle als einer der Projektleiter übernommen hatte. Aber das wichtigste war, dass wir als Team gut funktioniert haben. Denn ohne Zusammenarbeit und gegenseitiges Unterstützen kann ein solches Projekt nicht funktionieren. Ganz abgesehen von dem Ergebnis, denke ich, hat uns die Arbeit auch als Gruppe näher gebracht, da wir hier nur als Team ein gutes Ergebnis erzielen konnten.

Im Nachhinein finde ich besser, wenn wir so wie vorgesehen, in den geplanten Gruppen gearbeitet hätten. So hätte jeder einzelne die Möglichkeit gehabt das Beste aus seinem Arbeitsauftrag herauszuholen. In einer kleineren Gruppe hat man die Möglichkeit, sich besser einzubringen und Entscheidungen über den Ablauf oder die Funktionalität können besser getroffen werden.

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Die TuN- Gruppe der Klassenstufe 7 2012/ 2013 bei Herrn Risch fertigte
eigenverantwortlich Insektenhotels, Nisthilfen und Vogelhäuser an.


„Wenn die Biene einmal von der Erde verschwindet,
hat der Mensch nur noch vier Jahre zu leben. Keine
Bienen mehr, keine Bestäubung mehr, keine
Pflanzen mehr, keine Tiere mehr, kein Mensch
mehr.“
Albert Einstein

 

Doch was hat dieses Zitat mit Technik- und Naturwissenschaften zu tun?


Den Schülern wurde bewusst, wie die Zusammenhänge zwischen Natur, Mensch und dem Eingriff des Menschen in die Natur sind. Um das Ungleichgewicht zwischen menschlichen Eingriffen in den natürlichen Kreislauf wiederherzustellen, wurden von den Schülern Insektenhotels geplant, entworfen und schließlich gebaut. Wir fangen somit im Kleinen bei uns an, die Natur zu schützen.

In der Unterrichtsreihe „Insektenhotel“ wurde zunächst die technische Kommunikation geübt, dabei wiederholten die Schüler das Darstellungsverfahren der Kavalierperspektive und lernten das Darstellungsverfahren der Dreitafelprojektion neu dazu. Bereits von anderen Schülern gebaute Insektenhotels wurden durch neue Medien vorgeführt und Konstruktionsdetails in Vorfeld erläutert, sodass jeder Schüler in der Lage war, ein eigenes Insektenhotel in allen Darstellungsverfahren planen zu können.

Unterschiedliche Arbeitsgeschwindigkeiten in den praktischen Arbeitsphasen führten dazu, dass schnelleren Schülern die Verantwortung für den Bau des schuleigenen Insektenhotels übertragen wurde. Doch zunächst baute jeder Schüler sein eigenes Insektenhotel. Die Schüler, die zu Hause bereits eines hatten, konnten wahlweise selbst einen Nistkasten oder ein Vogelhäuschen planen. Das Design, die Größe und der Aufbau und die Dachform des schuleigenen Insektenhotels wurden von einem Schüler geplant.

Konstruktionsdetails der schülereigenen Insektenhotels wurden grafisch
dargestellt und mittels einer Legende konnte der Leser der Pläne eine genaue
Vorstellung davon bekommen, wie das Endprodukt aussehen sollte.
Die Schüler wurden unter anderem dazu angeleitet, mit einer Spannsäge, auch
Gestellsäge genannt, beispielsweise fachgerecht umzugehen und so manche
Schüler entdeckte ein gewisses Talent im Umgang mit dem einen oder anderen
Werkzeug. Es wurde gesägt, gehobelt, geschliffen, gebohrt und geschraubt, als
auch Tricks weitergegeben, wie man beispielsweise effektiv die Akkulaufzeit
eines Akku- Schraubers verlängern kann.

Die Schüler sammelten Erfahrungen in der Einzel- aber auch in der
Gruppenarbeit und unterstützen sich gegenseitig bei der Umsetzung ihrer
geplanten Arbeiten.

Die Erfahrung an einem gemeinsamen Ziel zu arbeiten, fand bei den Schülern
großen Anklang und auch im nächsten Schuljahr werden die Schüler gemeinsam
an einem technischen Projekt mit Zukunftsbedeutung arbeiten.

Juli 2013/Ri

Im Wahlpflichtfach TuN wird u.a. Technik entdeckt, erforscht und erklärt. Als handlungsorientierten und experimentellen Einstieg, der gleichzeitig die Teamfähigkeit stärken sollte, wurden die Schüler der Klassenstufe 7 zu Beginn des Schuljahres mit einer kniffeligen Aufgabenstellung konfrontiert:

Sie erhielten einige Holzbrettchen und sollten damit die ca. einen Meter breite Kluft zwischen zwei Tischen überwinden. Ein überlappendes Aufeinanderlegen der Brettchen führte bei einer Gruppe bald zu einer passablen, aber kaum belastbarten Brücke.

Andere Gruppen kannten aus einem Besuch des Mathematikums in Gießen bereits die Lösung von Leonardo Da Vinci, die sich mit den Brettchen umsetzen ließ. Die "Leonardo-Brücke" stabilisiert sich lediglich durch den Druck, den die entsprechend angeordneten Brettchen aufeinander ausüben.

Es gehört allerdings einiges Fingerspitzengefühl und gute Kooperation im Team dazu, um mit dieser Technik größere Abgründe zu überbrücken. Die Schüler schafften dies aber mit Durchhaltevermögen nach einigen eingestürtzten Versuchen.

Dann packte der Ehrgeiz die Erbauer und bei Belastbarkeitstests wurde die Brücke bis an ihre Grenzen gebracht:

Eine gelungene TuN-Stunde voller Entdeckung, Erkenntnis, Eifer und Spass!

 

 

 

Die stolzen Erbauer mit ihrer belastetetn Brücke.

TuN (Technik und Naturwissenschaft)

 

„Der Unterricht im Fach Technik und Naturwissenschaft

  • schafft eine sachliche Orientierung in den Bereichendes Stoff-, Energie-, und Informationsumsatzes,
  • führt ein in die fachspezifischen Methoden und Arbeitsformen wie z. B. Planung, Konstruktion, Analyse, Fertigung, Experiment etc.,
  • vermittelt Kenntnisse über Strukturen, Funktionen und Wirkzusammenhänge in Systemen und
  • Prozessen in Natur und Technik,
  • fördert Verantwortungsbewusstsein im Umgang mit vorhandenen Ressourcen, Umwelt
  • und Technik,
  • ist handlungsorientiert und fördert die Kreativität. „…

„In der Klassestufe 6 liegt der Schwerpunkt im Sich-Erproben im Umgang mit Materialien und Handwerkszeugen, im Fertigen von einfachen funktionalen Gegenständen, im Beobachten, Beschreiben und Identifizieren einfacher technischer und naturwissenschaftlicher Funktions- und Sachzusammenhänge.

Es werden Lernsituationen zum problem- und handlungsorientierten Lernen geschaffen

– in der Werkstatt, im Labor und an außerschulischen Lernorten.

MBWJK (Hrsg.): „Rahmenplan Wahlpflichtbereich Realschule plus“, März 2010.


Im Rahmen Wahlpflichtfaches Technik und Naturwissenschaft (TuN) beschäftigten die SchülerInnen des 6.Schuljahres sich mit allem was fliegt.

 

Zu Anfang mussten die SchülerInnen sich bei der Frage: „Wie muss ein perfekter Papierflieger konstruiert sein?“ Gedanken über die Aerodynamik des Papierfliegers machen.

Die Aerodynamik beschreibt die Kräfte, die es z.B. Flugzeugen ermöglichen, zu fliegen.

Ein Flieger ist dabei 4 Kräften ausgesetzt(Schub, Luftwiderstand, Auftrieb, Schwerkraft)

Im Anschluss durfte jeder Papierflieger auf dem Schulhof geworfen werden.

 

Als nächstes sollten die SchülerInnen eine Wasserrakete bauen. An ihr wird das Rückstoßprinzip demonstriert. Nach folgender Bauanleitung wurde die Wasserakete konstruiert:

Bauanleitung:

Wasserrakete

benötigte Materialien:

Fahrradventil, Korken (Kork oder Gummi), PET-Flasche, Fußluftpumpe


Vorbereitung:
Der Korken muss ein für das Ventil passendes Loch haben; also entweder passendes Loch bohren oder direkt einen mit Loch verwenden. Ventil aus dem Schlauch schneiden und in den Stopfen einführen.


Durchführung:
Die PET-Flasche wird zur Hälfte mit Wasser gefüllt. Die Flasche wird nun mit dem Korken verschlossen. Ein Schüler pumpt bis die Wasserrakete startet.


Begründung:
Die zusammengedrückte Luft übt nach allen Seiten Druck aus, auch auf das Wasser unterhalb. Das Wasser gibt diesen Druck weiter, auch an die schwächste Stelle der Flasche, den Stopfen. Dort wird als erstes dem Druck nachgegeben. Der Stopfen wird ausgestoßen, das Wasser durch den nun offenen Flaschenhals nach unten gedrückt. Dadurch wirkt auf die Flasche eine entgegengesetzte Kraft nach oben, die die Rakete beschleunigt. Gleichzeitig verliert die Rakete immer mehr an Masse, da das Wasser aus der Flasche herausspritzt. Wenn die Flasche komplett geleert ist, hat diese die maximale Geschwindigkeit erreicht. Die Erdanziehung und der Luftwiderstand bremsen die Flasche wieder ab, so dass diese wieder nach unten fällt.


Sicherheitshinweise:
Der Nachbau erfolgt auf eigene Gefahr! Die Rakete bitte nur im Freien und nach oben starten, nicht gegen Menschen richten, nur mit Wasser und Luft befüllen.


Wer nicht nass werden möchte sollte Abstand halten.

{flv}wasserrakete{/flv}

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