Neugierig auf Physik & Technik

Erfinden - Konstruieren - Experimentieren

Das Projekt

Wir sind Montgolfier! Mit einfachen Mitteln aus Haushalt und Hobbybereich können Schüler der Klassen 6 bis 8 zu Projekttagen mehrere flugfähige Heißluftballone unterschiedlicher Größe und Tragfähigkeit selbst entwerfen, bauen und erproben. Je nach Größe und Material dauert der Bau ein bis zwei Stunden. Das fertige Modell eignet sich hervorragend für spätere Experimente an Lernstationen. Konstruktive Tätigkeiten und das Erfinden sowie handwerkliche Arbeiten stehen im Mittelpunkt. Eingehende physikalische und mathematische Betrachtungen stehen im Hintergrund. Ein besonders hoher Zuwachs wird vor allem im Kompetenzbereich Kommunikation erwartet. Daher ist der Anteil der betreffenden Schülertätigkeiten besonders hoch.

Einstieg in das Projekt

Als Einstieg in das Projekt eignet sich eine kurze historische Reflexion zu den Ballonversuchen der Brüder Montgolfier in Verbindung mit Freihandexperimenten, einer Videoaufzeichnung und dem Informationsmaterial. Daraus entsteht das Motiv, einen Modellballon selbst zu entwerfen, zu bauen und zu erproben. Der historische Rückblick gelingt besonders lebendig, wenn Sie als Lehrkraft die Rolle eines der Brüder annehmen und sich als Monsieur Montgolfier vorstellen.

Sie können sich natürlich auch selbst Ihren Schülern als Monsieur Montgolfier vorstellen, der den Schülern aus seine soziale Herkunft, den eigenen Lebensweg und vor allem die Motivation für die teuren Experimente kurz schildert. Im Kontext der historischen Betrachtungen ergibt sich die folgende zielorientierende Frage, die im Laufe der Projektbearbeitung beantwortet werden soll:

Welche Hüllenmaterialien und Wärmequellen sind für einen Heißluftballon geeignet, damit er eine Last tragen kann?

Welches Material ist geeignet?

Zunächst gilt es, geeignete Hüllenmaterialien zu finden. Das Gewicht der Hülle sowie der Wärmequelle sind dabei das zentrale Problem. Am Ende der Einführungsstunde ergeht deshalb der Auftrag, Artikel und Materialien in Haushalt und Hobbybereich zu suchen, die sich für den Ballonbau, insbesondere für die Hülle eignen könnten. Ihre Eignung wird in der folgenden Stunde in den Gruppen diskutiert und durch Experimente (z.B. Wägungen) getestet. Anschließend beginnt der Ballonbau.

Welches Modell soll gebaut werden?

Die unmittelbare Projektbearbeitung beginnt im zweiten Teil der Folgestunde mit der Wahl der Modellvariante. Dazu bilden die Schüler mehrere Gruppen von 2 bis 3 Personen und entscheiden sich für eine Variante. Für den Bau sind folgende Alternativen möglich, die sich im Zeitaufwand sowie in den Anforderungen an die Selbständigkeit und den Einfallsreichtum der Ballonbauer unterscheiden. Im Idealfall entwerfen die Schüler den Ballon ohne Vorgaben. Das schließt anfängliche Misserfolge ausdrücklich mit ein und ist erwünscht. So testen die Schüler typischerweise ihre Ballonhüllen anfangs mit Teelichtern. Das ist nur mit kleinen und sehr dünnen Hüllen (etwa 20 Liter) möglich, wenn die Wärmequelle am Boden bleibt. Wie bei den Montgolfiers. Steht wenig Zeit zur Verfügung, kann der Bau eines Ballons aus Rettungsfolie in der Schule initiiert, zu Hause beendet und das Modell in der folgenden Stunde vorgestellt und bewertet werden. Die Schnellvariante mit einer 120 l-Hülle erfordert gerade mal 15 Minuten.

Abschluss des Projektes

Das wichtigste Projektergebnis ist der fertige, funktionstüchtige Modellballon, für dessen handwerkliche Arbeiten je nach Bauart 20 bis 90 min zu veranschlagen sind. Das Funktionsmodell sollte durch eine Kurzdokumentation oder ein Lernplakat mit Konstruktionsbeschreibung und eigenen Fotos ergänzt werden. Darüber hinaus können Plakate zum Aufbau eines Sportballons, Zeitleisten zur historischen Entwicklung der Ballonfahrt oder tabellarische Übersichten zu bedeutsamen Ballonrekorden einen Teil des Projektergebnisses bilden. In jedem Fall endet das Projekt mit der Vorstellung und Demonstration des fertigen Funktionsmodells und sollte mit einem Wettbewerb zur längsten Fahrtdauer im Schulhaus abgerundet werden. Fahrtdauer und Gewicht auf der Hülle notieren! Bei einem erfolgreichen Start erhält der Ballon einen Namen und sein Erfinder einen Ballonfahrerausweis.