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Wir bauen ein Räderfahrzeug!Hilfen für den UnterrichtVon Matthias Geukes

Das Netzwerk Perspektive Technik des Kreises Unna hat sich zur Aufgabe ge-macht, die technische Bildung entlang der gesamten Bildungskette zu fördern.

Ein wesentlicher Teil des Projektes ist die Unterstützung von Schulen bei der Um-setzung von Unterrichtsvorhaben, die ih-ren Schwerpunkt auf naturwissenschaftli-cher-technische Bildung legen.Ein Beispiel für ein solches Unterrichts-vorhaben ist das Projekt „Räderfahr-zeug“. 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 Fahrzeugtech-nik (Achsen, Räder, Antrieb), lernen ele-mentare Dinge über den Stromkreis, be-arbeiten sowohl Holz als auch Metall (Sä-gen, Leimen, Löten).Das Thema „Bau eines Räderfahrzeugs“ ist im Lehrplan für das Fach Sachunter-

richt für die Grundschule durch die Be-reiche „Technik und Arbeitswelt“ und „Raum, Umwelt und Mobilität“ aus-drücklich gerechtfertigt.

Als Hilfe zur Umsetzung in der Schule ist dieser Artikel gedacht. Fragen wie...• Was muss ich Vorfeld beachten? • Was muss ich organisieren und besor-

gen? • Wie teuer wird die Umsetzung für

mich? • Welches Werkzeug benötige ich? • Wie schaffe ich es, dass die Schülerin-

nen und Schüler selbständig arbeiten?... werden in diesem Artikel beantwortet, so dass möglichst viele Zweifel und Ängste vor der Durchführung des Projektes aus-geräumt werden können.Zunächst werden Hilfen zur Planung und Vorbereitung gegeben, dann Tipps und didaktische Hinweise zur Umsetzung mit einer Schülergruppe in der Grundschule.

Die Klasse 4c der Jahnschule Oberaden hat im Februar 2009 das Projekt Räderfahr-zeug durchgeführt

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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 hilf-reich, aber nicht zwingend notwendig. Das Netzwerk Perspektive hat eine Mobile Werkstatt angeschafft, die im Medienzen-trum des Kreises Unna (Parkstr. 42 in Unna, Tel. 02303 27-1148) ausgeliehen werden kann. Es werden auf jeden Fall benötigt:

Mit Hilfe dieser mobilen Werkstatt kann das Projekt an jeder Schule durchge-führt werden, da alles Werkzeug zur Ver-fügung 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 Fahr-zeug zu besorgen. Für eine Schülergruppe von 28 Schülern werden eine Reihe von Einzelteilen benötigt.Die meisten der Teile wie Motoren, Rä-der, Achsen, Schalter, Batteriefächer usw. können bei Traudl-Riess bestellt werden.

Ein vorbereitetes Bestellformular befindet sich befindet sich im Anhang dieses Do-kuments. 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.

VorbereitungWas muss ich tun?

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Faszination Technik Berfu, Gülfidan und Alexandra untersu-chen das Schneckengetriebe des Fahr-zeuges.

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

Traudl Riess KGSt. Georgen Straße 695463 BindlachTelefon +49 (0) 92 08-91 19Telefax +49 (0) 92 08-15 73E-Mail info@traudl-riess.de http://www.traudl-riess.de

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Das Planen und Fertigen macht allenunheimlich Spaß. Drei Tage etwas völlig anderes als normaler Unterricht.

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.

Um die Schülerinnen und Schüler auf die Thema-tik einzustimmen und deren Vorwissen zu aktivie-ren, sollen sie 5 Fortbewegungsmittel, die sie ken-nen, jeweils auf eine Karteikarte schreiben. Von Bus über Schiff, Auto und Flugzeug werden den Schülern jede Menge Transportmöglichkeiten ein-

fallen. 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 zuei-nander legen, so dass so etwas wie eine „Landkar-te“ entsteht.Höchstwahrscheinlich werden die meisten Karten Fahrzeuge mit 4 Rädern enthalten. Dies ist ein Hinweis für die Schüler, warum ein solches Räder-fahrzeug gebaut wird.

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 Arbei-ten 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

DurchführungTipps und Tricks - Struktur

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Schöner für die Schüler ist es, wenn Sie völlige Freiheiten beim Planen ihres Fahr-zeuges haben. Einfacher für den Lehrer ist es, wenn alle das gleiche Fahrzeug fertigen. Hier ist es wichtig, einen gesunden Mittel-weg zu finden.

Tag 1Begrüßung / Kennenlernen

Fahrzeug-Assoziationen / Legespiel

Vorstellen der Lernstationen

Bearbeiten der Lernstationen

Tag 2Begrüßung

Bearbeiten der Lernstationen

Lehrgang Leimen, individuelle Formgebung

Motor befestigen

Tag 3Begrüßung

Hinweise zu kniffligen Stellen / Hilfe

Lehrgang Löten

Fertigstellung des Fahrzeuges

Wettbewerb

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Löten, Sägen, Leimen und ein erster Um-gang mit Spannungsquellen, Elektromoto-ren und Getrieben. Vielseitiger geht es kaum!

Da die Schüler schon ihre ersten Teile vom Fahr-zeug fertigen, ist es wichtig, Aufbewahrungsbehäl-ter 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 ei-nen 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 Über-blick. 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 Leimholz-

brett 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 Pau-senhalle oder auf dem Schulhof ein Wettrennen veranstaltet werden. Eine andere Möglichkeit ist, das individuellste oder schönste Fahrzeug zu prä-mieren, so dass das Projekt einen schönen Ab-schluss hat.

DurchführungTipps und Tricks - technische Details

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Von der Vorstellung, alle Schülerinnen und Schüler betreuen zu können, muss man sich verabschieden. Helfer bei den einzel-nen Arbeitsschritten können hier viel Un-terstützung leisten.

Netzwerk Perspektive TechnikIhr Kontakt zu uns

• Brauchen Sie weitere Hilfe bei der Planung oder Durchführung des Projektes?

• Suchen Sie außerschulische Partner für den natur-wissenschaftlich-technischen Bereich?

Wir helfen Ihnen gerne.

J.W. Goethe Denn es ist zuletzt doch nur der Geist, der jede Technik lebendig macht.

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beauftragte Lehrer:Matthias GeukesTel.: 02381 972 43 25Mail: geukes@web.de

Ewald EckersMail: ewald.eckers@web.de

Netzwerk Perspektive TechnikAnita FlackeFriedrich-Ebert-Straße 1959425 UnnaTel.: 02303 271790Fax: 02303 271490Mail: af@wfg-kreis-unna.de

Folgende Dokumente sind für die Umsetzung in der Schule wichtig und hier als Anhang eingefügt.

1. Hausaufgabenzettel2. Stationslernen (Laufzettel und die einzelnen

Stationen)3. Bestellformular für die Firma Traudl Riess4. Abbildungen der Arbeitsabläufe als Hilfe bei

der Durchführung

AnhangDokumente

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ZeichnungDas Fahrzeug von ______________________

von der Seite:

von oben:

Bevor Sie das Projekt mit den Schüle-rinnen und Schülern durchführen, müs-sen Sie einige Vorbereitungen treffen. Überlegen Sie, wo Sie das Projekt durch-führen können. Bestellen Sie für die An-zahl der Schüler das Material (siehe An-hang) und sägen Sie Leimholzbretter in der Größe ca. 10cm x 20cm zurecht.

Damit die Schülerinnen und Schüler auch Holz ablängen müssen, werden zu-sätzlich etwa 3,5m Holzleisten (z.B. geho-belte Dachlatten) benötigt.

Wenn Die Schülerinnen und Schüler nach und nach die Teile für ihr Räder-fahrzeug 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 Vor-bereitungen getroffen werden. Sie können sich die benötigten Teile im Medienzen-trum im Kreis Unna ausleihen oder Sie erstellen sie selbst, damit diese Stations-aufbauten an Ihrer Schule immer zur Ver-fügung stehen.

Sie benötigen für die Stationen 1 und 2 jeweils ein Netzteil mit Bananensteckern und Krokodilklemmen, um die Elektro-motoren 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 Schü-ler genauer untersuchen können. Das eine sollte ein Zahnradgetriebe sein, das ande-re ein Schneckengetriebe. Möglichkeiten zur Umsetzung bieten Baukästen wie Fi-scher-Technik oder ähnliche.

An der Station 3 sollen die Schüler verschiedene Antriebsformen unterschei-den. Da benötigen Sie den fertigen Ge-triebemotor (Traudl-Riess-Bestellnr. 06.096.0), ein fertiges Fahrzeug mit Schneckenantrieb und einen Motor, auf den direkt ein Rad montiert ist.

Lernen an StationenVorbereitung

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ZdI-Zentrum UnnaIm November 2008 erhält das Netzwerk Perspektive Technik von Wissenschaftmi-nister Pinkwart den Titel „ZdI-Zentrum“. Es ist eines von insge-samt 25 Zentren in NRW, in denen techni-sche Bildung beson-ders gefördert wird. Das Projekt Räder-fahrzeug ist ein Bau-stein dabei.

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...

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.

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?

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...

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!

Station 5 – Sägen von MetallFür 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.

Fax-Bestellung

Firma Traudl RiessWerklehrmittelSt. Georgen-Str. 6

95463 Bindlach

Anzahl (VE) Bestell-Nr. Bezeichnung Preis Summe

28 06.031.0 Motor RE 280 1,22 € 34,16 €

6 27.038.1 Winkelstab 15 x 12 4,20 € 25,20 €

3 03.007.0 Zahnräder Ø 3 mm 1,10 € 3,30 €

3 03.004.1 Motorschnecke 1,35 € 4,05 €

1 21.005.0 Schrauben 3x12 5,90 € 5,90 €

12 07.001.0 Vollräder ∅ 44mm 1,40 € 16,80 €

4 29.425.5 Distanzrollen 1,60 € 6,40 €

6 27.070.5 Winkel 1 x 1 Loch 0,50 € 3,00 €

1 19.043.5 Litze 0,55 € 0,55 €

1 09.023.0 Eisendraht 5,35 € 5,35 €

28 19.150.0 Batteriefächer 0,30 € 8,40 €

28 19.185.0 Schiebeschalter 0,29 € 8,12 €

121,23 €inkl. Mehrwertsteuerinkl. Mehrwertsteuer 144,26 €

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Datum und Unterschrift

Fax 09208-1573

FertigungstippsWichtige Arbeitsschritte

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.