Selbstgebautes im Physikunterricht 1. Weshalb sollte man etwas selber bauen? 2. Beispiele: Selbstbau durch Lehrpersonen 3. Beispiele: Selbstbau durch Lernende Beat Schären beat.schaeren@ehb-schweiz.ch Eidgenössisches Hochschulinstitut für Berufsbildung, Bern www.ehb-schweiz.ch

1. Weshalb sollte man etwas selber bauen? Martin Wagenschein beklagte, dass naturwissenschaftliche Bildung im Unterricht behindert wird durch… - a) den Mangel an exemplarischer Gründlichkeit - b) die Weitergabe von unverstandenen Fertigprodukten - c) die verfremdende Apparatur - d) die zu früh einsetzende Fachsprache vgl. Wagenschein M. (1968): Verstehen lehren. Beltz Verlag

a) Der Mangel an exemplarischer Gründlichkeit wird beim Selbstbau behoben oder gemildert durch… - die unausweichliche Verlangsamung, die mit der handwerklichen Aktivität verbunden ist - die umfassende Einsicht in alle Einzelteile und deren Zusammenwirken im selber gebauten Gegenstand - die Emotionen, die das gelungene Werk auslöst

b) Die Weitergabe von unverstandenen Fertigprodukten wird beim Selbstbau ersetzt... - durch das Erlebnis des allmählichen, schrittweisen Entstehens des Gegenstandes durch die Einsicht, dass auch das Fertige (Handy, Fernseher) einen Entstehungs- und Herstellungsprozess durchlaufen hat, der im Prinzip nachvollziehbar und verstehbar ist durch die Einsicht, dass mehrere Wege zu einem Endprodukt führen können und dieselbe (technische) Problemstellung unterschiedliche Lösungen zulässt.

c) Die verfremdende „Apparatur“ wird beim Selbstbau ersetzt… durch eine Vorrichtung, mit der man vertraut ist, oder, wenn die Vorrichtung durch die Lehrperson gebaut wurde, durch eine Vorrichtung mit offensichtlich geringer Komplexität und damit hoher „Vertrauenswürdigkeit“

d) Die zu früh einsetzende Fachsprache wird beim Selbstbau (durch Lernende) ersetzt… durch eine alltagssprachliche Kommunikation innerhalb des Teams, das zusammen etwas baut durch einen hohen Anteil an nonverbaler Kooperation beim Bauen, so dass sich auch Lernende mit bescheideneren Sprachkompetenzen bewähren und profilieren können durch die Einsicht, dass eine fachbezogene Kommunikation letztlich auch auf Fachbegriffe angewiesen ist

2. Selbstbau durch Lehrpersonen Absicht: Motivation durch einfache, „vertrauenswürdige“ Geräte erhöhen Beispiel 1: Die additive Farbmischung veranschaulichen Farbfelder: Rote und grüne Aufkleber auf Kartonscheibe rasch rotierende Scheibe, weiss beleuchtet

Beispiel 2: Der Beschleunigungsmesser Luftblase durchsichtiger PVC-Schlauch 3 2 1 0 1 2 3 m/s2 Beschleunigung a = g  tan  Kleiderbügel 

d) Das Zylinder-Rennen Eisenkern, Masse mKern Kunststoff-Regenrohr Deckel aus Schaumstoff Bleimantel, Masse mMantel

3. Selbstbau durch Lernende Kategorien Nachbau nach Bauplan Absicht: Aufbauen von neuen Begriffen, Konzepten und Zusammenhängen Bau nach Lastenheft bzw. Pflichtenheft Absicht: Anwenden von aufgebauten Begriffen, Konzepten und Zusammenhängen

Bau nach Pflichtenheft Merkmale:    Die „Fähigkeiten“ des Gerätes sind in einem Pflichtenheft beschrieben Optimierungsaufgabe: Wie erreiche ich mit gegebenem Aufwand am meisten? Individuelle Lösungen werden von den Lernenden gesucht und realisiert Wettbewerb! Geeignete Beispiele sollen - mehr oder weniger – folgende Anforderungen erfüllen:  Die Aufgabe soll attraktiv sein ( - "das möchte ich wirklich bauen...")  Die Aufgabe soll nicht zu aufwendig sein (ca. 1 Stunde Bauzeit)  Bessere Konstruktionen sollen offensichtlich leistungsfähiger sein  Bessere und schlechtere Eigenschaften sollen theoretisch begründbar sein

Beispiel zum Bau nach Pflichtenheft Konstruktionsaufgabe: Rennwagen aus Papier Bauen Sie nur mit dem hier verfügbaren Material ein Fahrzeug mit vier Rädern, das eine „Nutzlast“ von 1/2 kg (Rennfahrerin) tragen kann. Am oberen Ende einer schiefen Ebene losgelassen, sollte das Fahrzeug möglichst weit rollen, ohne die Last zu verlieren und ohne beschädigt zu werden.  Material: - 4 Bogen Zeichnungspapier A4, in diversen Farben - 4 Bogen Halbkarton A4 - 4 „Bierdeckel“ (Untersteller aus Karton) - 1 Rolle Klebband - 1 Tube Klebstoff Schere, Bleistift, Massstab (kein Zirkel!) Nehmen Sie mit Ihrer Konstruktion am Rennen teil! Startrampe: Länge ca. 1 m; Höhendifferenz 20 cm; die Hinterachse liegt über der Startmarke. Der zurückgelegte Rollweg (bester aus drei Versuchen) wird gemessen.

Beispiele für realisierte Rennwagen aus Papier:

wichtig weniger wichtig unwichtig Worauf kommt es an? wichtig weniger wichtig unwichtig   Fahrzeuggewicht:      Aerodynamik:      Achsdurchmesser:       Achsenparallelität:     Radnabe zentrisch:      Lagerbreite:      Reibungskoeffizient:     Lage der Zuladung:    möglichst klein! Klebefolie / Klebefolie weit hinten!

Herzlichen Dank für Ihr Interesse… …und bauen Sie wieder mal was selbst! Kurs 9.1.1 EHB 2011