Neugierig auf Physik & Technik

Erfinden - Konstruieren - Experimentieren

Die Lernstationen

Physik als Abenteuer

Wir sind nicht nur Ingenieure, sondern auch Wissenschaftler. Systematische, experimentelle Untersuchungen und theoretische Betrachtungen sind unverzichtbar, wenn der Heißluftballon zuverlässig aufsteigen und eine Last tragen soll. Auf diese Weise können die Schüler die Probleme der Brüder Montgolfier selbst nacherleben. Physik als Abenteuer.

Es wird gemessen, protokolliert, skizziert, gerechnet, gelesen

An den Stationen wird protokolliert, skizziert, gerechnet, gelesen und vor allem gemessen. Konstruktive Tätigkeiten und hand-werkliche Arbeiten stehen im Hintergrund. Auf diese Weise typische Denk- und Arbeitsweisen der Physik trainiert. Im Gegensatz zum Projekt sind auch Untersuchungen gefordert, die Berechnungen mit einschließen. Ohne Mathematik geht’s doch nicht so gut. Ein besonders hoher Zuwachs wird vor allem im Kompetenz-bereich Erkenntnisgewinnung erwartet. Daher ist der Anteil der betreffenden Schülertätigkeiten besonders hoch. Die nach-folgenden Ziele sind im Rahmen eines Unterrichts der Klassenstufen 6 bis 8 in ca. 2 bis 6 Stunden realisierbar

Einstieg in den Stationsbetrieb

Als Einstieg eignet sich ähnlich dem Vorgehen wie beim Projekt eine kurze historische Reflexion zu den Ballonversuchen der Brüder Montgolfier in Verbindung mit Freihandexperimenten, einer Videoaufzeichnung und dem Informationsmaterial. Im Kontext der physikalischen und technischen Betrachtungen zu den Ballonversuchen der Montgolfiers entsteht das Motiv, die physikalischen Bedingungen für einen erfolgreichen Ballonstart genauer zu erforschen. Daraus ergeben sich die folgenden zielorientierenden Fragen, die im Laufe des Unterrichts beantwortet werden sollen:

Wie schwer darf ein Heißluftballon höchstens sein, damit er abheben kann?

Wie hoch muss die Innentemperatur ungefähr sein, damit ein Heißluftballon abheben kann?

Die Schüler können

  • Die Innentemperatur eines Heißluftballons für unterschiedliche Hüllen und für unterschiedliche Wärmequellen messen,

  • den Einfluss einzelner Baugruppen auf die Gesamtmasse des Heißluftballons bestimmen,

  • die Tragfähigkeit eines Heißluftballons abschätzen und im Experiment messen

Der Ablauf der Lernstationen

Nach der inhaltlichen Orientierung werden Erläuterungen zum organisatorischen Ablauf und zu den materiellen Bedingungen gegeben, die auch eine Sicherheitsbelehrung einschließen. Der Ablauf sowie die Pflicht- und Wahlstationen werden anhand des Strukturdiagramms erläutert. Die materiellen und technischen Besonderheiten wie Arbeitsblätter, Lesematerialien und Messgeräte sollten am konkreten Beispiel vorgestellt werden. Im Anschluss beginnt der Stationsbetrieb. Die Schüler arbeiten dazu alleine oder in Gruppen von 3 bis 4 Personen an 3 bis 8 Stationen. Die Vorauswahl durch den Lehrer wird von der Klassenstufe, der verfügbaren Zeit und den Bedingungen vor Ort bestimmt. Die Unterscheidung in zwei Niveaustufen I und II soll die Einordnung nach Klassenstufen 6/7 und 8 erleichtern. Verfügen die Schüler über wenig Erfahrungen in dieser Lernform, werden Parallelstationen empfohlen. Sie erleichtern die gegenseitige Hilfe und Kontrolle. In der Handreichung finden sich unterschiedliche Vorschläge für die Auswahl der Lernstationen. In jedem Fall sollte eine Station mit der Temperaturmessung und das Abschätzen der Tragfähigkeit enthalten sein.

Abschluß des Stationsbetriebes

Die Lern- und Arbeitsergebnisse liegen in Form der Protokolle vor. Es wird vorgeschlagen, nach Ablauf jeweils zweier Stationen die Beobachtungs- und Messergebnisse von ein bis zwei Gruppen der Klassen vorzustellen. Die Ergebnisse werden im Plenum mit denen der anderen Gruppen verglichen und diskutiert und damit gesichert. Mit einer Demonstration typischer Messwerte wird die Präsentation jeder Gruppe beendet. Jede Gruppe sollte zumindest einmal präsentieren. Der gesamte Stationsbetrieb wird mit einem Demonstrationsexperiment zur experimentellen Überprüfung der theoretisch ermittelten Tragfähigkeit oder mit einem Wettbewerb zur größten Tragfähigkeit im Schulhaus abgeschlossen werden.

Einsatz des Informationsmaterials als Informationsquelle und zur Sprachförderung

Mithilfe des Informationsmaterials wird den Schülern der historische und technische Kontext auf anschauliche und lebendige Weise zugänglich. Der Lesetext dient aber nicht nur als effektive Informationsquelle, sondern wurde auch zur Sprachförderung und zum Trainieren kommunikativer Fertigkeiten konzipiert. Auf diese Weise sollen die Schüler ihre Text- und Sprachkompetenz ausbauen. Aus diesem Grund stellen wir in dem Aufgabenkatalog unterschiedliche Aufgabenformate zur Verfügung. Mit Hilfe unterschiedlicher Methodenwerkzeuge entwickelten wir für kommunikative und kooperative Situationen unterschiedliche handlungsorientierte Aufgaben.