Verschiedene Antriebe
Intention
In Kleingruppen versehen die Schülerinnen und Schüler die vorbereiteten Fahrzeuge mit verschiedenen Antrieben und nutzen dafür teilweise strukturiertes Material. Die Funktionalität der einzelnen Antriebe wird immer wieder optimiert.
Lernausgangslage
- Die Schülerinnen und Schüler kennen die unterschiedlichen Entwürfe der einzelnen Gruppen aus der Vorstunde.
- Sie kennen Material, das ihnen beim Bau eigener Antriebe helfen kann.
Mögliche Vorgehensweisen
Einstieg
Einstieg im Sitzkreis
- Die Schülerinnen und Schüler betrachten die Ideen aus der Vorstunde. Ggf. werden weitere Antriebsideen durch die Lehrkraft ergänzt, falls diese in der Vorstunde nicht vorgestellt wurden.
- Sie betrachten das Material und sortieren es in Kisten für die verschiedenen Antriebsarten.
Erarbeitung
- Zu Beginn ihrer Gruppenarbeit planen die Kinder einer Kleingruppe ihr Vorgehen und füllen einen Planungsbogen aus.
- Die Gruppen konstruieren jeweils eine Antriebsart. Ausgehend von einem ersten Versuch optimieren und erproben sie anschließend deren Funktionsweise und den Anbau an das Fahrzeug. Dazu nutzen sie das zuvor in Kisten gepackte Material und je eines der identischen Testfahrzeuge.
- Jede Antriebsidee wird von zwei Gruppen umgesetzt.
Zwischenreflexion/Abschluss
Im Sitzkreis
In Zwischenreflexionen bzw. im Abschlussgespräch tauschen sich die Gruppen über ihre Arbeit aus und formulieren mögliche Schwierigkeiten. Die anderen Kinder können Tipps geben. Auf diese Weise werden die Baugruppen unterstützt.
Schüleräußerungen aus der Erprobung
„Wir wissen nicht warum, aber unser Antrieb funktioniert nicht gut. Das Auto fährt nicht nach vorne, wenn die Luft aus den Ballons rausgeht.“
„Ich habe eine Idee. Wenn ihr die Strohhalme auf den Boden zeigen lasst, dann stößt es sich bestimmt besser ab. Ihr müsst die dann so schräg dranmachen.“
Tipps und Stolpersteine aus der Erprobung
- Ggf. gibt es noch weitere Ideen der Kinder, die erprobt werden können (zum Beispiel der Einsatz von Magneten)
- Es muss deutlich sein, dass die Fahrleistung vom Antrieb abhängt und nicht von der Leistung der Gruppe. Auch bei der besten Gruppe, kann ein Gummibandantrieb das Fahrzeug nicht weiter rollen lassen, als ein Luftballonantrieb.
- Achtung: Der Umgang mit Mausefallen erfordert Sicherheitsregeln! Gespannt werden sollte die Mausefalle nur in Anwesenheit der Lehrkraft. Zusätzlich sollte der Hebel der Mausefalle mit einer Polsterung umwickelt werden.
Beispiellösungen für die verschiedenen Antriebsarten aus der Erprobung
Gummibandantrieb:
Beim Gummibandantrieb war lange nicht klar, wie das Gummiband gespannt werden könnte. Hier wurde viel versucht, wie sich das Gummiband am besten abrollen könnte, nachdem es einmal um die Achse gewickelt wurde. Schnell kam die Idee, die Achse mit einem größeren Abstand zur Fahrzeugunterseite zu montieren, damit sich das Gummi auch gut drumwickeln ließ (Streichholzschachteln). Um das Gummiband am Fahrzeug zu befestigen, wurde ein Haken aufgeklebt, der mehrmals umplatziert wurde, bis das Fahrzeug angetrieben werden konnte. Das Gummi lässt sich besser spannen, desto ausgeleierter es ist.
Luftballonantrieb:
Zuerst wurde versucht, den Luftballon ohne Strohhalm auf dem Auto zu befestigen. Die Luft entwich aber zu schnell durch die große Öffnung, so dass es kaum Rückstoß gab. Die Idee, einen Strohhalm zu nutzen, kam von den Kindern selbst. Zuerst zeigte dieser gerade nach hinten. So fuhr das Auto nur wenig. Die anderen Kinder hatten die Idee, den Strohhalm auf den Boden zu richten, damit sich die Luft besser abdrücken könne. Mit der Umsetzung dieser Idee und dem zusätzlichen Anbringen eines zweiten Luftballons, fuhr das Auto schließlich auch sehr gut und weit. Schwierig war vor allem das luftdichte Anbringen der Luftballons am Strohhalm (Gummiband + Klebeband).
Segelantrieb:
Der Segelantrieb sollte zunächst nur mit einem Mast gebaut werden. So konnte sich das Segel aber nicht aufspannen und bot dem Wind, erzeugt mit einem Ventilator, keine ausreichende Angriffsfläche. Daraufhin wurde eine zweite Stange ergänzt. Eine stabile Verbindung zwischen Segel und Maststangen war zunächst schwierig umzusetzen, wurde aber mit Löchern und Klebeband gelöst. Da die Masten immer wieder wegknickten, hat die Gruppe zwischen den Masten eine weitere Stange als stabilisierende Querverbindung und Abstandhalter angebracht.
Federantrieb:
Diese Gruppe wollte die Schnur an Achse und Mausefalle befestigen, dann spannen und wenn sich die Mausefalle wieder schloss, sollte sich die Schnur wieder von der Achse wickeln. Das funktionierte kaum, da das Auto dann nur sehr kurz fuhr. Um die Schnur besser aufwickeln zu können, haben die Kinder die Idee der Gummibandgruppe übernommen und das Fahrzeug mit Streichholzschachteln aufgebockt. Die Idee, einen Hebel an der Mausefalle anzubringen, wurde gemeinsam erarbeitet. Nun konnte das Auto auch weiter fahren. Leider führte die nun längere Schnur beim Abwickeln zu viel Reibung. Hinzu kam das Problem, dass der Faden um die Ecken des Tetrapacks geleitet wurde. Die Gruppe löste dieses Problem, indem sie die Achsen sehr weit nach vorne klebte, damit der Bindfaden nicht um zwei, sondern nur um eine Achse geführt werden musste.
Material aus der Erprobung
- Fahrzeuge aus dem vorangegangenen Unterricht
- Material für die Antriebe - Überangebot
- Materialkarten für Antriebe
- Arbeitsblatt: Seq 2 - Wir bauen den Antrieb
Angestrebtes Unterrichtsergebnis
Die Kinder entwickeln in Kleingruppen Ideen, verschiedener mechanischer Antriebe für ihre Fahrzeuge, um diese anschließend bauen, erproben zu können.
