Brücken und was sie stabil macht (Sachunterricht, 1. Klasse)

Inhaltsverzeichnis

1. Stellung der Stunde in der Unterrichtseinheit

2. Kompetenzbereiche und Lernziel

3. Bemerkungen zur Lerngruppe

4. Sachanalytische Überlegungen

5. Didaktische Überlegungen

6. Methodische Überlegungen

7. Geplanter Unterrichtsverlauf

8. Sitzplan (aus urheberrechtl. Gründen entfernt)

9. Literaturverzeichnis

10. Anhang

Benutzte Abkürzungen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Stellung der Stunde in der Unterrichtseinheit

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2. Kompetenzbereiche und Lernziel

Erwartete Kompetenzen Perspektive Technik:

„Die Schülerinnen und Schüler können ausgewählte Probleme als technisch lösbare erkennen und einfache technische Problemstellungen lösen.“^[1]

Kenntnisse und Fertigkeiten Perspektive Technik:

- „ [...] Modelle aus [...] unstrukturiertem Material fertigen“^[2]

Lernziel:

Die Schülerinnen und Schüler sind in der Lage, durch Materialverformung ein stabiles Modell einer Brücke anzufertigen.

3. Bemerkungen zur Lerngruppe

Allgemeines

Die Klasse 1a der Grundschule an den Seewiesen in Bad Bodenteich besteht aus 15 Schülern^[3] und setzt sich aus 5 Mädchen und 10 Jungen zusammen.

Ich unterrichte die Klasse im Fach Sachunterricht seit Beginn des Schuljahres 2013/14 zwei Stunden pro Woche betreut.

In der Klasse herrscht vorwiegend eine freundliche Stimmung. Einzelnen Schülern fällt es allerdings noch schwer, sich an die Klassenregeln zu halten, da diese Schüler ein vergleichsweise großes Mitteilungsbedürfnis haben. An dieser Stelle reicht es erfahrungsgemäß aus, an die Regeln zu erinnern.

Im Sachunterricht zeigt die Klasse 1a ein gutes allgemeines Leistungsniveau. Die Kinder sind sachunterrichtlichen Themen gegenüber sehr aufgeschlossen und zeigen großes Interesse, was sich vor allem in guter Mitarbeit und qualitativ hochwertigen mündlichen Beiträgen äußert.

In dieser Klasse werden im Sachunterricht häufig kooperative Arbeitsformen umgesetzt. Sowohl dieser Aspekt als auch das arbeitsfreundliche Klima in der Klasse tragen zum Gelingen der in der Stunde geplanten Partnerarbeit bei.

Jedoch wird verstärkt darauf geachtet, die Arbeitsphase kurz zu halten, da die Konzentration bei den meisten Kindern bereits nach kurzer Zeit der intensiven Arbeit an einem Thema abnimmt.

Zur Lernausgangslage

In den vorangegangenen Stunden wurden bereits verschiedene Brückenarten thematisiert. Den Schülern ist der Unterschied zwischen Balken-, Bogen- und Hängebrücken bewusst. Der Schwerpunkt in der geplanten Unterrichtsstunde liegt dabei auf der Balkenbrücke.

Auf den bisher verwendeten Brückenbildern und -modellen wurden die Brücken im Ganzen dargestellt und von der Seite, von unten oder von oben betrachtet. Der Begriff „Profil“ ist der Mehrzahl der Schüler nicht bekannt. Um diesen Begriff gleich von Beginn der Stunde an anschaulich zu vermitteln, werden gefaltete Papiere zum Einsatz kommen.

Während der zweiten und dritten Stunde der Unterrichtseinheit wurde schon intensiv mit dem Material Papier gearbeitet. Die Schüler haben hier Erfahrungen mit dem modellhaften Bauen von Brücken aus Papier machen können.

4. Sachanalytische Überlegungen

Schwerpunkt der geplanten Unterrichtsstunde ist das Bauen einer tragfähigen Brücke aus Papier. Die Schüler erarbeiten in einem Versuch, dass Papier durch Umformung stabil wird.

Brücken sind Bauwerke, die es ermöglichen, Gewässer, Täler oder Verkehrswege zu überqueren. Häufig führt eine Straße, ein Weg oder eine Eisenbahnlinie über Brücken.^[4] Sie können hinsichtlich ihrer Bauweise (z. B. Balkenbrücke, Bogenbrücke oder Hängebrücke), des verwendeten Materials (z. B. Stahlbrücke oder Steinbrücke), dem Verwendungszweck (z. B. Autobahnbrücke oder Eisenbahnbrücke ) oder der Lage (z. B. Brücke über eine Straße oder Brücke über einen Fluss) unterschieden werden.^[5]

Die meisten Brücken bestehen aus einem Über- und einem Unterbau. „Gestützt wird der Überbau [durch den] Unterbau, der die Lasten über Lager, Widerlager, Pfeiler und Fundamente auf den Baugrund abträgt. Brückenpfeiler werden [vorwiegend] aus Mauerwerk, Stahl- oder Spannbeton oder aus Stahl hergestellt und [sind] oft mit Stein verkleidet. Eine besondere Herausforderung stellt die Errichtung von Brückenpfeilern dar, wenn sie in tiefem, strömungsreichem Wasser erfolgt und tragfähiger Baugrund erst in tieferen Bodenlagen vorhanden ist.“ ^[6]

In der geplanten Stunde ist der Unterbau in Form von zwei Pfeilern vorgegeben. Die Aufgabe der Kinder besteht darin, den Überbau aus weißem Papier der Stärke 80 g/m2 und dem Format DIN A4 zu bauen. Das einzelne Blatt ist dabei instabil. Zur Erzeugung der Stabilität wird in dieser Stunde das Prinzip der Verformung angewendet. Durch die Faltung des Papiers haben die bei Belastung wirkenden Zugkräfte an der Unterseite des Materials und die an der Oberseite angreifenden Druckkräfte einen größeren Abstand zueinander als bei einem ungefalteten Papier. Die Höhe der Aufkantung beim U- und L-Profil ist dabei von großer Bedeutung. Je höher die Aufkantung ist, desto größer ist der Abstand der wirkenden Druck- und Zugkräfte. Dadurch steigt die Tragfähigkeit des Materials. Beim Zickzack-Profil verteilen sich die Druck- und Zugkräfte zusätzlich auf mehrere Materialfasern. Je feiner das Zickzack-Muster ist, desto mehr Materialfasern tragen die Last und desto stabiler wird das Material.^[7]

In der Stunde werden ungefaltete Papiere, zu U-Profilen, L-Profilen und Zickzack-Profilen gefaltete Papiere auf ihre Stabilität hin untersucht.

5. Didaktische Überlegungen

Rechtliche Vorgaben

Das Thema der geplanten Unterrichtsstunde ist das Bauen von tragfähigen Brückenmodellen aus Papier. Dabei erarbeiten die Schüler, dass das Material Papier durch Umformung stabil wird. Dieser Aspekt ist im Kerncurriculum in der Perspektive Technik verankert. In den zu erwartenden Kompetenzen heißt es dazu: „Die Schülerinnen und Schüler können ausgewählte Probleme als technisch lösbare erkennen und einfache technische Problemstellungen lösen.“ ^[8] Die zu erwerbenden Kenntnisse und Fertigkeiten sind durch die Fertigung von Bauwerken/Modellen aus unstrukturiertem Material beschrieben.^[9]

Im Schuleigenen Arbeitsplan der Grundschule an den Seewiesen Bad Bodenteich ist das Thema „Brücken – und was sie stabil macht“ für den Zeitraum am Ende des ersten Schuljahres vorgesehen.^[10]

Schülerorientierung

In Bad Bodenteich prägen zahlreiche Brücken das Landschaftsbild. Die Brücken im Seepark und entlang des Kanals sind den Kindern sowohl durch private Ausflüge als auch durch Unterrichtsgänge während der Schulzeit vertraut. Die Funktionen dieser Brücken sind den Kindern bekannt. Hier wird ein klarer Lebensweltbezug deutlich.

Viele Kinder der Klasse 1a beschäftigen sich in ihrer Freizeit mit dem Bau von Bauwerken aus z. B. Bauklötzen oder Legosteinen. Das Interesse der Kinder an solchen Aktivitäten wird regelmäßig in der Schule während der Pausen deutlich.

Diese Vorerfahrungen sollen in der geplanten Stunde aufgegriffen werden, um den Kindern die Möglichkeit zu geben, Technik anhand zugänglicher Beispiele „ [...] zu entdecken, nachzuvollziehen, zu gestalten, zu verstehen und zu bewerten.“ ^[11]

Fachliche Bedeutsamkeit und Exemplarität

Der Sachunterricht hat die Aufgabe, dem Alter der Schüler entsprechend zur Entwicklung einer technisch-praktischen Tätigkeit beizutragen.^[12] Die geplante Unterrichtsstunde kann dieser Anforderung gerecht werden, in dem den Kindern ein „Einblick in technische Funktionen und Zusammenhänge“ ^[13] ermöglicht wird.

Die Konstruktion von Brücken steht dabei exemplarisch für den Themenbereich „Bauen“ und für die Anfertigung eines Bauwerks aus unstrukturiertem Material nach vorgegebenen Kriterien (Belastbarkeit, Tragfähigkeit, Stabilität)^[14].

Die experimentelle Auseinandersetzung mit dem Unterrichtsgegenstand ermöglicht den Schülern einen ersten Einblick in statische Zusammenhänge und fördert die Problemlösekompetenz.

Des Weiteren werden in der Unterrichtstunde die motorischen Fähigkeiten der Schüler gefördert und es wird zum Abbau von geschlechtsspezifischen Hemmungen vor technischen Themen beigetragen.

[...]

^[1] Niedersächsisches Kultusministerium 2006, S. 26.

^[2] Ebd.

^[3] Zur Verbesserung der Lesbarkeit wird im weiteren Verlauf nur noch „Schüler“ verwendet, wobei sowohl männliche als auch weibliche Schüler gemeint sind.

^[4] Vgl. Zolg/Wodzinski/Wöhrmann 2007, S. 75-80.

^[5] Vgl. Möller 2012, S. 22.

^[6] Brockhaus CD-ROM: Brücken, die verschiedenen Konstruktionsformen. Aufbau von Brücken.

^[7] Vgl. Möller 2012, S. 26.

^[8] Niedersächsisches Kultusministerium 2006, S. 26.

^[9] Vgl. ebd.

^[10] Vgl. Grundschule an den Seewiesen Bad Bodenteich 2006.

^[11] Möller 2002, S. 51.

^[12] Vgl. ebd.

^[13] Vgl. ebd.

^[14] Vgl. Niedersächsiches Kultusministerium 2006, S. 26.