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Das stabile Dreieck - Fachwerksbauten - Unterrichtsentwurf 4. Klasse

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Lesson plan + tasks
Pedagogy

University, School

Universität Hildesheim

Grade, Teacher, Year

Frau Blank, 2017

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Unterrichtsentwurf


Klasse:

4a

Unterrichtsfach:

Sachunterricht

Thema der Unterrichtseinheit:

Fachwerkhäuser

Thema der Unterrichtsstunde:

Das stabile Dreieck

Ziele

Hauptziel:
SuS sollen lernen, dass das Dreieck die stabilste geometrische Form ist. Sie sollen zwischen stabil und beweglich/instabil unterscheiden können. Insgesamt sollen sie Dreiecke als wichtige Konstruktionselemente beibehalten, die verschiedenen Baukonstruktionen Stabilität verleihen.


Teilziele:

-          SuS sollen erkennen, dass das stabile Dreieck ihnen oft im Alltag begegnet (z.B. Fahrrad)

-          Kinder sollen angeregt werden, ihre Umgebung bewusster wahrzunehmen und mit einem „statischen“ Blick zu betrachten

-          SuS sollen erkennen, dass Papier eine stabile Struktur bekommt und somit Gewicht tragen kann, wenn sie es ziehharmonikaartig falten (Versuch 1)

-          SuS sollen lernen, dass sich durch das gebildete Dreieck aus Holzstäben, das Gewicht gut auf die verschiedenen Teile (Gläser) der Brücke verteilt (Versuch 2)

-          SuS sollen durch die unterschiedlichen Versuche ihre Feinmotorik weiter ausbauen
(Versuch 2)

-          SuS sollen geometrische Formen auf Stabilität prüfen (Versuch 3)

-          SuS sollen erkennen, dass durch Diagonalverstrebung zwei Dreiecke entstehen und es somit stabil wird


Sachanalyse

Ein Dreieck ist immer stabil, man kann es nicht verformen, ohne die Seiten zu verbiegen. Wenn man ein Dreieck aus drei Streichhölzern legt, erhält man immer dieselbe Form.

Legt man vier Streichhölzer zu einem
Viereck
zusammen, so gibt es unendlich viele verschiedene Möglichkeiten. Diesen Umstand nutzt die
Technik. Beispielsweise an
Fahrrädern, an
Brücken
oder in einem Dachgebälk finden sich oft Dreiecke, denn diese sind absolut stabil.

Ein Fahrrad oder eine Brücke klappen nicht in sich zusammen, wenn sie auf Dreiecken aufgebaut sind. Ein Dachgebälk aus Dreiecken ist ebenso sehr tragfähig und kann sich nicht verbiegen. (vgl. )

In Bezug auf das Fachwerk war mittelalterlichen Baumeistern schnell klar, dass Fachwerk sich verschieben würden, wenn es keinen diagonalen Balken gibt.  Wenn man Fachwerkhäuser betrachtet, sieht man das sie immer Balken, durch die Dreiecke entstehen, besitzen.

Regale werden gleichermaßen oft dadurch stabilisiert, dass eine Latte oder Stange in der Diagonalen angeschraubt wird. So werden Regale ohne Rückwand winkelstabil. (vgl. )

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Bei einer horizontal von links auf die Spitze des Dreiecks wirkenden Kraft, entsteht im rechten Schrägen Stab eine Druckkraft und im linken schrägen Stab eine Zugkraft. Bei beiden Krafteinwirkungen kommt es zu keiner sichtbaren Verformung des Dreiecks. Die Struktur bleibt stabil.

Wirken auf ein Quadrat, das nicht durch eine Diagonale ausgesteift ist, zwei vertikale Kräfte von oben auf die gelenkigen Knoten, so entstehen in den beiden vertikalen Stäben Druckkräfte.

Bei einer horizontal angreifenden Kraft auf die linke obere Ecke, den gelenkigen Knoten, verformt sich das Quadrat erheblich. Die Struktur wird offenbar instabil bzw. beweglich.

Bei einem mit einem Diagonalstab ausgesteiften Quadrat ist der Kräfteverlauf bei zwei angreifenden vertikalen Kräften von oben wie in dem Quadrat, das nicht ausgesteift ist.

Die vertikalen Stäbe nehmen die Druckkräfte auf. Bei der horizontal angreifenden Kraft auf die linke obere Ecke, entstehen im oberen horizontalen Stab Druckkräfte und im Diagonalstab Zugkräfte. Da durch den Diagonalstab das Quadrat in zwei Dreiecke unterteilt wird, bleibt die Struktur ebenso wie bei der Krafteinwirkung auf ein einzelnes Dreieck stabil.

(vgl.


Didaktische Analyse

Bei der Unterrichtsstunde am 12.05 im Fach Sachunterricht ist das Thema, sowie der Bildungsinhalt, das stabile Dreieck. Um das den Kindern anschaulich und verständlich näher zu bringen, führen die SuS Versuche dazu aus.

Der Bildungswert, der in dem Bildungsinhalt steckt, beschreibt das was die Kinder nach der Unterrichtsstunde behalten sollen. Unser Ziel ist es, dass die SuS Dreiecke als wichtige Konstruktionselemente beibehalten, die verschiedenen Baukonstruktionen .....

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Außerdem gibt es begriffliche Voraussetzungen, wie stabil, instabil, beweglich und geometrische Formen.

Methodische Vorüberlegungen

1.       Situation: Einstieg in das Stundenthema
Möglichkeiten:
- Lehrervortrag
- Schülervortrag
- stummer Impuls
Wir haben uns für den stummen Impuls entschieden, da sich dies gut eignet für den Einstieg in eine neue Unterrichtsstunde.

Dadurch wollen wir das Interesse der SuS wecken und die Motivation erhöhen. Außerdem können die SuS ggf. Vorwissen zu dem Thema miteinbringen.
Der Lehrer kann durch Stichworte oder Leitfragen die Situation beeinflussen, falls die SuS nicht auf den stummen Impuls reagieren.

Im Gegensatz zum Lehrervortrag werden die SuS dazu aufgefordert sich selbst Gedanken zu machen.
Wir haben uns nicht für einen Schülervortrag entschieden, da eine vorherige Absprache mit den SuS nicht möglich war.


2.       Situation: Erarbeitung des Stundenthemas durch die Sozialform Gruppenarbeit.
Möglichkeiten:
- Gruppenarbeit
- Einzelarbeit
- Partnerarbeit
- Frontalunterricht
In der Unterrichtsstunde wollen wir eine methodische Vielfalt erreichen, um die Aufmerksamkeit der SuS aufrecht zu erhalten.

Wir beginnen und beenden den Unterricht im Plenum und die Erarbeitung des Unterrichtsthemas erfolgt in Gruppenarbeit. Alle SuS bekommen die Chance aktiv mitzuarbeiten. Durch die Gruppenarbeit können sich die SuS gegenseitig helfen und Impulse geben, weshalb wir uns nicht für Einzelarbeit oder Frontalunterri.....

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Textfeld: Bild 5



Stabiles Regal durch viele stabile Dreiecke


Literaturangaben

·         Unterrichtsentwurf zum Thema Fachwerkbau, Universität Münster
.uni-muenster.de/imperia/md/content/fachbereich_physik/technik_didaktik/
fachwerkbau.pdf

·         Materialien für den naturwissenschaftlichen und technischen Sachunterricht 1, Anette Lambert, Petra Reddeck, Brücken-Türme-Häuser, Zolg, Wodzinski, Wöhrmann (Hrsg.)

·        

·     &.....

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