Gesetzmäßigkeiten an Getrieben

Das Ziel der Unterrichtseinheit ist  die Einführung in die Grundlagen der Mechanik, wobei der Schwerpunkt auf dem eigenständigen Konstruieren und dem Dimensionieren von Getrieben liegt.

In dieser Unterrichtseinheit entsteht in jeder Schülergruppe ein Fahrzeug mit anpassbarem Getriebe. Alle Fahrzeuge stellen sich in einem Wettbewerb der Aufgabe, mit unterschiedlichen Massen beladen unterschiedlich steile Rampen zu erklimmen. Um hier am schnellsten zu sein, muss die Schülergruppe ihr Fahrzeug ohne die Chance des Ausprobierens in kurzer Zeit an die Wettbewerbsgegebenheiten anpassen. Wer die Theorie der Getriebe und die Verlustfaktoren im eigenen Fahrzeug am besten kennt und zuverlässig mathematisch abschätzen kann, ist dabei klar im Vorteil.

Die aktuellsten Versionen befinden sich jeweils hier:

LernBausteine und UEs zu allen Klassenstufen und Themen

Weiterlesen →

Einstieg in das Arbeiten mit dem Mikrocontroller

Das Ziel der Unterrichtseinheit ist die Einführung in die grundlegende Funktionsweise eines Mikrocontrollers und das Entwickeln einfacher Algorithmen zur Steuerung von Abläufen. Im Verlauf der Unterrichtseinheit planen und fertigen die Schülerinnen und Schüler einen „Disco-Raum“, der mittels LEDs,  Lautsprecher und LC-Display gestaltet wird. Der Mikrocontroller erweckt darin die Effekte zum Leben…

Diese Unterrichtseinheit eignet sich insbesondere für Lehrkräfte, die noch über keine Unterrichtserfahrung mit Mikrocontrollern verfügen. Der Mindest-Schwierigkeitsgrad ist gering und alle Schülerinnen und Schüler erzielen Erfolgserlebnisse. Stärkere Schülerinnen und Schüler können sich aber auch sehr weit entfalten.

Weiterlesen →

Kreativer Einstieg in den Maschinenbau

In dieser Unterrichtseinheit vereinbaren 3-5 köpfige Schülergruppen mit der Lehrkraft jeweils Mindestanforderungen für eine selbst entworfene, von einem Elektromotor angetriebene Maschine aus Holz. Anschließend wird diese Maschine von der Gruppe realisiert und auch im Vergleich zu realen Maschinen dieser Art präsentiert.  Dann erhält jede Gruppe zu ihrer Maschine einen Optimierungsauftrag, in dem Parameter der Maschine zunächst gemessen werden sollen, um die Wirkung von Optimierungsmaßnahmen zu belegen.

Eine solche Holzmaschine ist beispielsweise das 40 cm hohe Funktionsmodell eines Riesenrads, bei dem das Rad mit externer Stromversorgung beleuchtet sein soll (ohne diesen Zusatz wäre es zu einfach). Der Optimierungsauftrag kann beispielsweise lauten, den Gleichlauf des Riesenrads zu verbessern. Dazu müssen die Lernenden den Gleichlauf zunächst quantifizieren, messen, Maßnahmen ergreifen und dann belegen, wie diese den Gleichlauf beeinflusst haben.

Weiterlesen →

Einstieg in technisches und wissenschaftliches
Arbeiten

In den Medien gibt es zahlreiche Wettervorhersagen. Die Fragestellung dieser Unterrichtseinheit lautet „ Wie zuverlässig ist eine Wettervorhersage?“ bzw. „Welche ist die zuverlässigste Wettervorhersage?“

Die gesamte Klasse versucht, diese Fragen für den Einzugsbereich der Schule zu beantworten.

Dazu werden die Vorhersagen der Wettervorhersagen (für die Jugendlichen hauptsächlich Apps) für einen definierten Untersuchungszeitraum aufgezeichnet und dann mit Messungen eigener Wetterstationen verglichen.

Diese eigenen Wetterstationen erfassen die von WetterApps angegeben Parameter wie Tageshöchst– und minimaltemperatur, Niederschlagsmenge bzw. Niederschlagswahrscheinlichkeit und Sonnenscheindauer. Schülergruppen entwickeln zunächst in Konkurrenz zueinander Konzepte für Wetterstationen, von denen die beste ausgewählt und dann in Serie produziert wird.

Weiterlesen →

Im Zentrum dieser Unterrichtseinheit steht eine zu erforschende Fragestellung wie z.B.

„Ist man vor oder nach einer großen Pause geistig fitter?“.

Sie wird mit Experimenten rund um „geistige Fitness“ untersucht. Diese Experimente können einfache oder komplexere Reaktions-, Zuordnungs- oder Memoriertests sein, die die Schülerinnen und Schüler in Kleingruppen selbst konzipieren und auf Basis eines einfachen Mikrocontrollers als selbst programmierte, tragbare Geräte realisieren. Deshalb arbeiten sich im Rahmen dieser Unterrichtseinheit auch alle Schülerinnen und Schüler in Partnerarbeit in die einfachen Ein– und Ausgabemöglichkeiten und die Programmierung eines Mikrocontrollers ein.

Mit ihren Geräten und einem selbst entwickelten begleitenden Erfassungsbogen untersuchen sie dann Probanden im schulischen Umfeld und lernen, die Daten mit einer Tabellenkalkulation auszuwerten.

Die Unterrichtseinheit kombiniert so das Kennenlernen des digitalen Eingabe-Verarbeitung-Ausgabeprinzips (EVA-Prinzip) am Beispiel des Mikrocontrollers mit dem Untersuchen des Reiz-Verarbeitung-Reaktion-Ablaufs in uns Menschen.

Weiterlesen →