Bewegung und Konstruktion - Carolina-science.de

STC © STC Bewegung und Konstruktion Stoffe und ihre Eigenschaften LeKTion 01
®
Science and Technology for Children ®
STC
Science & Technology
for Children
®
Bewegung und Konstruktion
Lektion 01
Stoffe Einführung und ihre Eigenschaften
Smithonian/The National Academies
National Science Resources Center
MUSTER
1

4
Bewegung und Konstruktion Überblick über die Einheit
Überblick über die Versuche
Ein Kleinkind schiebt ein Plastikauto vor sich
her. Ein kleiner Junge müht sich, einen mit
Holzklötzen beladenen Wagen zu ziehen. Ein
Mädchen bemerkt, dass ihr Fahrradreifen am
Schutzblech schleift, was das Fahrradfahren
anstrengender macht.
Kinder erfahren bereits sehr früh die
Grundkonzepte von Bewegung, wenn sie mit
Fahrzeugen spielen oder Fahrzeuge in ihrer
Freizeit nutzen.
Kinder sind von Natur aus neugierig und
konstruieren und bauen gern. Sie spielen mit
allen verfügbaren Materialien, experimentieren
frei und probieren ihre Ideen aus. Kinder, die
Baukästen benutzen, erfahren spielerisch wie
man Objekte baut, verändert und wie sich diese
Veränderungen auswirken.
Bewegung und Konstruktion verbindet das
Interesse der Kinder in diesen beiden Bereichen.
Die Einheit ermöglicht es den Schülern,
die Bewegung selbstgebauter Fahrzeuge zu
analysieren. Sie untersuchen, wie Kräfte die
Bewegung eines Fahrzeugs beeinflussen und
konstruieren Fahrzeuge, die mithilfe gespeicherter
Energie angetrieben werden.
Überblick über Grundkonzepte, Fertigkeiten
und Einstellungen
In dieser Einheit erkunden die Schüler die
Grundkonzepte der Physik der Bewegung
und wenden diese Konzepte auf technische
Konstruktionen an. Die Schüler lernen, dass
durch Schieben oder Ziehen eine Kraft auf
einen Körper ausgeübt wird. Körper werden
in Bewegung versetzt, abgebremst oder ihre
Bewegungsrichtung verändert, wenn eine
Kraft auf sie wirkt. Sie erkunden Kräfte, die der
Bewegung entgegenwirken, wie die Reibung oder
den Luftwiderstand. Sie untersuchen Energie und
die Umwandlung von Energie mit einfachsten
Mitteln – mit Gummibändern. Sie entdecken,
dass die in einem gedehnten, aufgewickelten
Gummiband gespeicherte Energie die Welle ihres
Fahrzeugs antreiben oder einen Propeller drehen
kann und so ihr Fahrzeug in Bewegung versetzt
wird.
MATERIALPROBE
STC ®
Die Konstruktionsaufgaben werden im Verlauf
der Einheit immer komplexer. Die Schüler lernen,
dass auch Faktoren wie die Kosten des Produktes
für eine erfolgreiche Konstruktion berücksichtigt
werden müssen.
Die Schüler erwerben bei ihren
Untersuchungen in dieser Einheit die Fähigkeit,
Konstruktionsvorgaben für Fahrzeuge zu
entwickeln. Sie bauen die Fahrzeuge, testen
sie, und überprüfen, ob sie die Vorgaben
erfüllen. Wenn nötig, verändern und
testen sie die Fahrzeuge so lange, bis die
Konstruktionsvorgaben erfüllt sind. Die
Schüler dokumentieren ihre Konstruktionen
mithilfe von technischen Zeichnungen. Sie
werden messen, wie lange ihre Fahrzeuge
zum Zurücklegen einer bestimmten Strecke
benötigen. Die Schüler treffen außerdem
Vorhersagen, wie eine Kraft die Bewegung
ihres Fahrzeugs beeinflusst und überprüfen sie.
Während der gesamten Einheit tauschen sie
ihre Ergebnisse auf vielfältigen Wegen aus. Die
Einheit ermöglicht es den Schülern die Rolle zu
verstehen, die die technische Konstruktion bei
der Produktentwicklung und bei der Lösung
praktischer Probleme spielt.
Einen „Roter Faden“ für den Verlauf der
Lektionen von Bewegung und Konstruktion
finden Sie auf S. 7 dieses Kapitels.
Zusammenfassung der einzelnen Lektionen
Lektion 1 macht den Schülern bewusst, was sie
über Bewegung und Konstruktion bereits wissen
und welche Fragen sie dazu haben. Nachdem
sie sich mit den Bauteilen vertraut gemacht
haben, konstruieren und bauen sie ein einfaches
Fahrzeug. In Lektion 2 fertigen die Schüler eine
Zeichnung zur Dokumentation des in Lektion 1
konstruierten Fahrzeugs an. Danach bauen
sie anhand einer technischen Zeichnung das
„Standardfahrzeug“. In den Lektionen 1 und 2
wird das Vorwissen der Schüler geklärt. Die
Bewertung des Lernerfolges am Ende der Einheit
ist darauf abgestimmt.
In Lektion 3 untersuchen die Schüler mithilfe
des Standardfahrzeugs aus Lektion 2, wie sich
ein Fahrzeug bewegt, das mit unterschiedlicher
Kraft gezogen wird. Die Schüler bauen eine

STC ®
„Fallgewichtsvorrichtung“ zum Ziehen des
Fahrzeugs. Sie beobachten, wie sich das Fahrzeug
bewegt, wenn es von einer Schnur gezogen wird
und untersuchen, wie die Zugkraft, die auf das
Fahrzeug wirkt, dessen Bewegung verändert. In
Lektion 4 verändern die Schüler das Fahrzeug so,
dass es eine Last tragen kann und untersuchen
anschließend, wie unterschiedliche Lasten die
Bewegung des Fahrzeugs bei konstanter Zugkraft
beeinflussen. Die Schüler messen die Zeit, die das
Fahrzeug benötigt, um eine definierte Strecke
zurückzulegen. Sie stellen ihre Ergebnisse grafisch
dar. Diese beiden Lektionen bereiten den Boden
für eine Konstruktionsaufgabe in Lektion 5. Diese
Lektion können Sie als eingebettete Bewertung
nutzen, indem Sie die Schüler bei der Konstruktion
eines Fahrzeugs beobachten, das eine vorgegebene
Strecke innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums
zurücklegt. Die Schüler präsentieren der Klasse ihre
Ergebnisse und diskutieren die Strategie, die sie zur
Bewältigung der Konstruktionsaufgabe angewendet
haben.
In den Lektionen 6 bis 12 untersuchen die Schüler
Fahrzeuge mit Antrieb. In Lektion 6 erhalten sie die
Aufgabe, ihr Fahrzeug mithilfe von Gummibändern
zu bewegen. Die Schüler erkunden frei, was passiert,
wenn sie die Gummibänder auf unterschiedliche
Arten am Fahrzeug befestigen. Danach lernen sie
eine Methode kennen, die Fahrzeuge mithilfe der
in aufgewickelten Gummibändern gespeicherten
Energie in Bewegung zu versetzen. In Lektion 7
führen die Schüler ein kontrolliertes Experiment
durch. Sie untersuchen, wie die Anzahl der
Wicklungen der Gummibänder um die Welle
des Fahrzeugs die Länge der zurückgelegten
Strecke beeinflusst. Die Schüler erfahren, dass in
Gummibändern Energie gespeichert werden kann
und dass ihr Fahrzeug umso weiter fährt, je mehr
Energie in den aufgewickelten Gummibändern
gespeichert ist.
In Lektion 8 untersuchen die Schüler gezielt
bestimmte Konstruktionsmerkmale des
Standardfahrzeugs. Sie erkennen, dass einige
Konstruktionsmerkmale die Vorwärtsbewegung
ihres Fahrzeugs erleichtern, andere diese
erschweren. Auf diese Weise lernen die Schüler die
Auswirkungen des Phänomens Reibung kennen.
Sie diskutieren die Frage, wie Teile des Fahrzeugs
aneinander reiben können und begreifen, dass die
Reibung die Leistung ihres Fahrzeugs beeinflusst
und bei der Konstruktion berücksichtigt werden
muss.
MATERIALPROBE
Bewegung und Konstruktion Überblick über die Einheit
In den Lektionen 9 und 10 erweitern die Schüler
ihre Kenntnisse über die Reibung, indem sie
sich mit der Luftreibung, dem Luftwiderstand
beschäftigen. Sie konstruieren Fahrzeuge mit einem
Segel und untersuchen die Auswirkungen des des
Luftwiderstands auf die Bewegung ihrer Fahrzeuge.
In den Lektionen 11 und 12 wenden die Schüler
ihr Wissen über die Physik der Bewegung und
den Konstruktionsprozess beim Bau und der
Untersuchung von Konstruktionsmerkmalen eines
propellergetriebenen Fahrzeugs an. Sie bauen
in Lektion 11 das Propellerfahrzeug mithilfe
einer technischen Zeichnung. In Lektion 12
verändern die Schüler nacheinander verschiedene
Konstruktionsmerkmale des propellergetriebenen
Fahrzeugs und untersuchen die Auswirkungen auf
die Bewegung des Fahrzeugs.
Lektion 13 macht die Schüler mit einer weiteren
wichtigen Konstruktionsvorgabe bekannt – den
Kosten. Anhand vorgegebener Kosten für jedes
Bauteil berechnen die Schüler die Gesamtkosten
ihrer propellergetriebenen Fahrzeuge. Um
die Kosten zu senken, bauen die Schüler ihre
Fahrzeuge um und überprüfen, ob diese noch
dieselbe Leistung bringen. Nachdem sie nach
wiederholtem Testen und Verändern mit ihren
Fahrzeugen zufrieden sind, berechnen die Schüler
die endgültigen Kosten ihrer Fahrzeuge.
Die Lektionen 14 bis 16 ermöglichen es den
Schülern, ihr im Verlauf der Einheit erworbenes
Wissen für eine herausfordernde abschließende
Konstruktionsaufgabe einzusetzen. Diese Lektionen
können Sie als zweite eingebettete Bewertung
nutzen. Die Schüler arbeiten hier in neuen,
größeren Arbeitsgruppen. Sie bearbeiten eine
von fünf verschiedenen Konstruktionsaufgaben.
In Lektion 14 planen die Teams eine Lösung
der Konstruktionsaufgabe. Sie entscheiden über
wichtige Konstruktionsmerkmale ihres Fahrzeugs,
das Antriebssystem, die zu erwartenden Kosten
und wie sie testen wollen, ob das Fahrzeug die
Konstruktionsvorgaben erfüllt. Dann skizzieren
sie ihr geplantes Fahrzeug. In Lektion 15 bauen,
testen, verbessern und prüfen die Teams ihre
Fahrzeuge und achten dabei auf die Kosten. Die
Arbeitsgruppen präsentieren ihre Lösungen und
Fahrzeuge in Lektion 16. Schließlich reflektieren die
Schüler den Konstruktionsprozess ihres Fahrzeugs
in ihren Laborjournalen.
Lektion 17 dient der Bewertung des Lernerfolgs.
Sie knüpft an die Klärung des Vorwissens der
Klasse in den Lektionen 1 und 2 an. Die Schüler
gehen ihre Laborjournale und die gemeinsamen
5

6
Bewegung und Konstruktion Überblick über die Einheit
erstellten Poster durch und machen Ergänzungs-
und Änderungsvorschläge. Sie können auch
Sachverhalte verdeutlichen oder bestätigen.
Dabei begründen die Schüler jede Änderung,
die vorgenommen werden soll. Wie in Lektion
1 beschäftigen sich die Schüler mit einer
Konstruktionsaufgabe. Sie vergleichen ihre neuen
Aufzeichnungen mit denen aus Lektion 1 und
besprechen die Ergebnisse ihrer Arbeit mit der
Klasse.
Bei diesen Aktivitäten können Sie den
Lernfortschritt der Schüler gut dokumentieren.
Den Schülern wird bewusst, wie viel sie
über technische Konstruktion und über die
Zusammenhänge zwischen Kraft und Bewegung
gelernt haben.
MATERIALPROBE
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Bewegung und Konstruktion ist für die
Schüler eine motivierende Einheit. Wie
Ingenieure planen, testen und bewerten sie
ihre Fahrzeugkonstruktionen und verbessern
diese, bis sie die Vorgaben erfüllen. Sie
wenden dabei physikalische Konzepte an, um
praktische Probleme zu lösen. Die Einführung
in das technische Zeichnen verbessert ihre
Dokumentationsfähigkeiten und erweitert ihre
visuelle Wahrnehmung. In der Klasse beteiligen
sich die Schüler kreativ an Problemlösungen, am
Überprüfen von Ideen und an der Präsentation
von Ergebnissen. Schließlich reflektieren die
Schüler ihre Arbeit im Verlauf der Einheit und
begreifen, wie sie die Problemlösetechniken und
Konzepte in ihrer eigenen Lebenswelt einsetzen
können.

STC ® Bewegung und Konstruktion Überblick über die Einheit
Bewegung und Konstruktion: Der rote Faden durch das Konzept
Unterkonzept 1
Die Produkte einer technischen Konstruktion
müssen bestimmte Spezifikationen einhalten,
die sich in technischen Zeichnungen
wiederfinden.
Lektion 1: Klärung des Wissensstandes der
Kinder: Fahrzeuge konstruieren
Die Kinder bauen Fahrzeuge, die bestimmte
Konstruktionsvorgaben erfüllen müssen.
Lektion 2: Verwendung von Zeichnungen als
Dokumentation und Bauvorlage
Die Kinder zeichnen das Fahrzeug, das sie in
Lektion 1 gebaut haben, und lernen etwas
über technische Zeichnungen.
Unterkonzept 2
Die Position und die Bewegung eines
Objektes kann durch eine Kraft, wie das
Ziehen oder Anstoßen, geändert werden.
Lektion 3: Ein Fahrzeug wird gezogen: Was
ist Kraft?
Die Kinder untersuchen das Prinzip: Eine
Kraft, die auf ein Objekt wirkt, ändert seine
Geschwindigkeit.
Lektion 4: Bewegung eines Fahrzeugs mit
einer Last
Die Kinder untersuchen, wie das Hinzu-fügen
einer Masse (Last) zu ihrem Fahrzeug seine
Bewegung beeinflusst.
Lektion 5: Konstruieren von Fahrzeugen nach
Vorgaben
Verbindendes Konzept
Der Erfolg technischer Produkte hängt
von den technischen Eigenschaften ihrer
Konstruktion und ihrer Anwendbarkeit ab.
Die Kinder bauen ein Fahrzeug, das bestimmte
Konstruktionsanforderungen erfüllen muss.
Unterkonzept 3
Die Kräfte, die auf ein Fahrzeug wirken,
können in verschiedene Formen von Energie
umgewandelt werden, sowohl antreibende als
auch bremsende Kräfte wirken hierbei.
Lektion 6: Können Gummibänder ein Fahrzeug
bewegen?
Die Kinder untersuchen eine mögliche
Antriebsenergie für ihre Fahrzeuge.
Lektion 7: Wie wirkt Gummiband-Energie?
Die Kinder untersuchen, wie unterschiedliche
Energiemengen die Bewegung ihres
Fahrzeuges beeinflussen.
Lektion 8: Bewertung der Fahrzeug-
konstruktion: Betrachten der Reibung
Die Kinder untersuchen, wie Kon-
struktionsvariablen die Reibung ihres
Fahrzeuges erhöhen oder erniedrigen..
Lektion 9: Konstruktion eines Fahrzeugs mit
einem Segel
Die Kinder bauen ihr Fahrzeug so um, dass es
ein Segel hält, und diskutieren, wie es dessen
Bewegung beeinflusst.
Lektion 10: Testen der Wirkung des
Luftwiderstandes auf die Bewegung eines
Fahrzeugs
Die Kinder untersuchen den Luftwiderstand..
Lektion 11: Bau eines propeller-getriebenen
Fahrzeuges
Die Kinder konstruieren und bauen
propellergetriebene Fahrzeuge
und vergleichen diese mit ihren
achsengetriebenen Fahrzeugen.
Lektion 12: Auswertung von Bewegung und
der Konstruktion eines propeller-getriebenen
Fahrzeugs
Konzept der Einheit
Voraussetzungen für eine erfolgreiche Konstruktion
von Fahrzeugen sind die Kenntnis von Energie, Kraft
und Reibung, sowie der Materialeigenschaften und
der Kostenkalkulation.
Die Kinder bewerten die Konstruktion ihres
propellergetriebenen Fahrzeugs.
MATERIALPROBE
Konzept für die Klassenstufe
Um zu überprüfen, wie die Variablen und
Komponenten einer Konstruktion deren Leistung
und Fähigkeiten beeinflussen, können Modelle
Unterkonzept 4
verwendet werden.
Technische Konstruktionen und Produkte
können anhand ihrer Kosten bewertet
werden, aber auch anhand ihrer
naturwissenschaft-lichen und technischen
Leistung.
Lektion 13: Betrachtung der Kosten
Die Kinder bestimmen die Kosten ihrer
Fahrzeuge und verändern ihre Konstruktion,
um die Kosten zu senken.
Lektion 14: Zeigt was ihr könnt – Die letzte
Konstruktion
Die Teams beratschlagen, wie sie die
Konstruktionsaufgabe bewältigen können.
Lektion 15: Verbessern der Konstruktion
Die Kinder bauen und testen ihre Fahrzeuge
und verbessern ihre Konstruktionspläne.
Lektion 16: Präsentation eurer Konstruktions-
aufgabe
Die Teams stellen ihre Konstruktions-lösungen
ihrer Klasse vor.
Lektion 17: Bestimmung des
Wissenszuwachses: Wir diskutieren, was wir
über Bewegung und Konstruktion gelernt
haben
Die Kinder reflektieren was sie gelernt haben,
und diskutieren darüber.
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8
Bewegung und Konstruktion Überblick über die Einheit
Ziele der Einheit
In dieser Einheit erkunden die Schüler die Physik der Bewegung. Sie wenden ihre Erkenntnisse bei der
technischen Konstruktion von Fahrzeugen an. Durch ihre Erfahrungen werden die Schüler mit den
folgenden Grundkonzepten, Fertigkeiten und Einstellungen vertraut gemacht.
Grundkonzepte
Durch Schieben oder Ziehen wird eine Kraft auf einen Körper ausgeübt. Ein unausgeglichenes
Kräfteverhältnis ist nötig, um einen ruhenden Körper in Bewegung zu versetzen, einen sich bewegenden
Körper anzuhalten oder seine Bewegungsrichtung zu ändern.
Eine Kraft, die auf einen Körper wirkt, kann dessen Geschwindigkeit verändern. Größere Kräfte verändern
die Geschwindigkeit des Körpers stärker als kleinere Kräfte.
Reibung ist eine Kraft, die auftritt, wenn zwei Körper aneinander reiben. Reibung wirkt der Bewegung
entgegen.
Wirkt die gleiche Kraft auf ein leichteres und auf ein schwereres Fahrzeug, verändert sich die
Geschwindigkeit des leichteren Fahrzeugs stärker als die des schwereren.
Energie kann in Gummibändern gespeichert und zum Antrieb einer Welle oder eines Propellers genutzt
werden. Die in den Gummibändern gespeicherte Energie wird in Bewegungsenergie des Fahrzeugs
umgewandelt.
Ein sich drehender Propeller drückt die Luft nach hinten und schiebt das Fahrzeug vorwärts.
Reibung muss bei der Konstruktion eines Fahrzeugs berücksichtigt werden.
Der Luftwiderstand ist eine Kraft, die die Bewegung eines Fahrzeugs verlangsamen kann.
Konstruktionsvorgaben legen fest, was ein Fahrzeug bzw. ein Produkt leisten muss.
Die Kosten sind ein wichtiger Faktor bei der Konstruktion eines Produkts.
Ingenieure entwickeln, verändern und verbessern Konstruktionen, um bestimmte Vorgaben zu erfüllen.
Fertigkeiten
Die Schüler können...
Fahrzeuge konstruieren, bauen, testen und verändern, um Konstruktionsvorgaben zu erfüllen.
Fahrzeuge mithilfe technischer Zeichnungen bauen.
Fahrzeugkonstruktionen durch Zeichnungen dokumentieren.
beobachten, wie sich ein Körper bewegt und seine Bewegung sowie Bewegungsänderungen beschreiben.
die Zeit messen, die ein Fahrzeug zum Zurücklegen einer gegebenen Strecke benötigt.
Daten sammeln und dokumentieren.
Daten analysieren und repräsentative Werte bestimmen.
die Wirkung einer Kraft auf die Bewegung eines Fahrzeugs vorhersagen.
die Länge von Strecken dokumentieren und vergleichen, die ein Fahrzeug unter verschiedenen
Bedingungen zurücklegt.
ein Fahrzeug konstruieren, das durch in Gummibändern gespeicherter Energie angetrieben wird.
Konstruktionsprobleme unter Verwendung zuvor gesammelter Daten lösen.
Ergebnisse mithilfe von Datenblättern, schriftlich dokumentierten Beobachtungen, Zeichnungen und
Diskussionen austauschen.
MATERIALPROBE
STC ®

STC ®
Einstellungen
Die Schüler...
MATERIALPROBE
Bewegung und Konstruktion Überblick über die Einheit
erkennen die Rolle, die die technische Konstruktion bei der Lösung alltäglicher Probleme spielt.
verstehen, wie naturwissenschaftliche Erkenntnisse eingesetzt werden, um praktische Probleme zu lösen.
erkennen die Wichtigkeit der Wiederholung von Versuchen, um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten.
erkennen den Wert dokumentierter Daten für zukünftige Untersuchungen.
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Bewegung und Konstruktion Überblick über die Einheit
Übereinstimmung dieser Einheit mit den Standards der
Kultusministerkonferenz
Prozessbezogene Standards: Die Schüler...
beobachten naturwissenschaftliche
Phänomene und beschreiben sie mithilfe
der Alltags- und Fachsprache
finden zu einfachen Fachbegriffen
Beispiele aus Natur und Technik
unterscheiden bei
naturwissenschaftlichen Aussagen
zwischen Beobachtungen und
Erklärungen
entwickeln einfache Untersuchungen und
führen sie durch
unterscheiden bei Experimenten
konstante und variable Bedingunge.
nutzen Beobachtungs- und
Messinstrumente korrekt und
situationsgerecht
berücksichtigen beim
naturwissenschaftlichen Arbeiten
Sicherheits- und Umweltaspekte
protokollieren Messdaten und stellen sie
in Tabellen und Diagrammen dar
fertigen naturwissenschaftliche Skizzen
an
entwickeln und nutzen Modelle zur
Erklärung naturwissenschaftlicher
Phänomene
erschließen zielgerichtet Informationen
aus verschiedenen Medien und Quellen
entwickeln gemeinsam
naturwissenschaftliche Fragen und
Vermutungen
beziehen sich bei der Diskussion
naturwissenschaftlicher Überlegungen
aufeinander
halten vereinbarte Arbeitsregeln ein und
treffen eigenständig Absprachen
nutzen geeignete Präsentationsformen
zur Darstellung von Ergebnissen
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
* X X * * X X * X * X *
* * * * * X * X * * *
* * * * * * * * * * *
* * * X * * * * X X X * *
X X * X * X * *
* X * (opt.) * (opt.) (opt.) * * * *
MATERIALPROBE
* * * * * * * * (*) (*) (*)
X X (opt.) * (opt.) (opt.) *
X * X X
* * X * * X X * X X * * *
X * X (opt.) * *
X * X * X X * X X *
* * * * * * * * * * * * * *
* * X X X * * X * * * * X X X *
* X * * X X * * * * * X * X * X *
STC ®

STC ®
Basiskonzept- und inhaltsbezogene Standards: Die Schüler...
beschreiben spezifische Eigenschaften
von grundlegenden Stoffen des Alltags
und erklären ihre gezielte Verwendung
untersuchen und beschreiben die
Veränderung von Stoffen durch
chemische Reaktion
untersuchen und beschreiben die
physikalische Veränderung von Stoffen
erklären den Aufbau von Stoffen mithilfe
eines einfachen Teilchenmodells
wenden das Prinzip der Kraft- und
Energieumwandlung auf Beispiele aus
Natur und Technik an
beschreiben an Beispielen die
Wechselwirkungen zwischen Systemen
erläutern Beziehungen zwischen Struktur
und Funktion in Natur und Technik
stellen ausgeprägte Unterschiede,
Ähnlichkeiten und Gemeinsamkeiten von
Tieren und Pflanzen dar
stellen an Beispielen die Angepasstheit
von Organismen an die Bedingungen
eines Lebensraumes dar
beschreiben ausgewählte Organsysteme
von Lebewesen und deren
Grundfunktionen
nennen Beispiele für
gesundheitsfördernde und -gefährdende
Verhaltensweisen
beschreiben die Vielfalt der menschlichen
Sexualität
Legende:
* wird gefördert
X wird stark gefördert
(opt.) in den Erweiterungen gefördert
(*) kann, je nach gewählter Strategie der Schüler gefördert werden
MATERIALPROBE
Bewegung und Konstruktion Überblick über die Einheit
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
* X X X X X X X X * X * * (*)
* * * * * * * * * *
* * X * X X X X *
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12
Bewegung und Konstruktion Überblick über die Einheit
Aufbau der Lektionen
Die STC-Lehrerhandbücher und Schülerhefte
ergänzen sich. Wenn Sie sich mit der Zielsetzung
und dem Inhalt der einzelnen Basiskomponenten
des Lektionsaufbaus in den beiden Büchern
vertraut gemacht haben, werden Sie es einfacher
finden, die Versuche zu organisieren und den
Schülern das Lernen zu erleichtern.
Lehrerhandbuch
Jede Lektion im Lehrerhandbuch zu Bewegung
und Konstruktion ist in die folgenden
Hauptabschnitte gegliedert:
Die Lektion im Überblick: Eine kurze
Zusammenfassung, die den Inhalt der Lektion
in den Kontext stellt, den Ablauf kurz umreisst,
wichtige Begriffe auflistet und ggf. Hinweise zur
Durchführung gibt.
Material: Eine Liste aller für die Lektion
benötigten Materialien.
Hintergrund: Kurze Erklärungen der in der
Lektion behandelten naturwissenschaftlichen
Schlüsselkonzepte sowie Informationen über die
Verwendung der Materialien und die
Organisation der Versuche.
Vorbereitung: Hier wird beschrieben, wie die
Materialien, die die Schüler in dieser Lektion
benutzen werden, vorzubereiten sind.
Ablauf: Abgestufte Richtlinien zur Erleichterung
der Untersuchung im Klassenzimmer.
Einige Lektionen enthalten illustrierte Blätter
mit Schüleranweisungen (auch Bestandteil des
Schülerhefts).
Erweiterungen:
Vorschläge für
NATURWISSENSCHAFT
Aktivitäten, die die
mATHEmATIK
naturwissen schaftlichen
Lerninhalte mit anderen
GESELLSCHAFT
Bereichen des Lehrplans
verknüpfen. Achten Sie auf
SPRACHE
diese Symbole, die
Erweiterungsideen
mUSIK
kennzeichnen:
KUNST
MATERIALPROBE
Zusätzlich enthalten viele Lektionen die
folgenden Komponenten:
STC ®
Lernerfolgskontrolle: Vorschläge für die
Kontrolle des Lernfortschritts der Schüler. Diese
Kontrollen ergänzen die Klärung des Vorwis sens
und die abschließenden Lern erfolgs kon trol len
in Lektion 1 bzw. Lektion 17 sowie die
zusätzlichen Auswertungen (siehe Kap. 4).
Lesetexte: Bewegung und Konstruktion enthält
drei ausge wählte Lesetexte.
Lektion 2: Der Traum vom Rennwagen
Lektion 5: Der Mondrover: Spuren auf dem
Mond
Lektion 10: Jens Voigt - Radrennfahrer
Die Lesetexte finden sich sowohl in den Schüler-
als auch in den Lehrerhandbüchern.
Eine Liste mit zusätzlicher Literatur finden SIe in
Kapitel 6 dieses Handbuchs.
Vorbereitung für Lektion … : Ab und zu
erscheinen am Ende einer Lektion Anweisungen
für erweiterte Vorbereitungen. Diese Anweisungen
beziehen sich oft auf Materialien, die Sie
oder Ihre Schüler von zuhause mitbringen
sollen.
Kopiervorlagen
Zu den reproduzierbaren Materialien, die für die
Schüler versuche gebraucht werden, gehören die
Datenblätter, Arbeitsblätter, Versuchsanleitungen,
Lesetexte und Kopiervorlagen. Die Versuchs anlei
tun gen und die meisten Lesetexte sind auch in
den Schülerheften enthalten und müssen nicht
foto ko piert werden. Der Material ab schnitt in
jeder Lektion des Lehrer hand buchs gibt Infor matio
nen darüber, wie viele Kopien der Daten blätter
oder anderer repro du zier barer Materialien Sie
benötigen werden. Für den Unter richts gebrauch
können Sie auch Over head folien von bestimmten
Seiten oder Elementen im Lehrer hand buch
anfertigen.

STC ®
Andere Lektionskomponenten
Management-Tipps geben nützliche Hinweise
zur Durchführung der Lektionen.
Das Glossar für diese Einheit (siehe Kapitel 3)
ist ein Hilfsmittel für Lehrer und Schüler. Die
Definitionen sind nicht spezifisch für die
jeweilige Einheit und sollen für das gesamte
STC-Programm gelten. Die Definitionen werden
bereitgestellt, um Diskussionen zu erleichtern
und können dazu dienen, andere Aktivitäten
weiterzuentwickeln. Unter keinen Umständen
sollte von den Schülern verlangt werden, die in
dem Glossar zusammengestellten Begriffe oder
Definitionen auswendig zu lernen.
MATERIALPROBE
Schülerheft
Bewegung und Konstruktion Überblick über die Einheit
Das Schülerheft Bewegung und Konstruktion
enthält einfache Anweisungen und Illustrationen,
die die Schüler bei der Durchführung der
Aktivitäten dieser Einheit unterstützen. Das
Schülerheft hilft den Schülern außerdem dabei,
Ihrem Unterricht zu folgen. Es wird auch für
Schüler hilfreich sein, die eine Lektion verpasst
oder bei bestimmten Aktivitäten oder Konzepten
Verständnisschwierigkeiten haben.
Die Lektionen des Schülerhefts sind, analog dem
Lehrerhandbuch, in die folgenden Abschnitte
aufgeteilt:
Ein einleitender Absatz beschreibt die Ideen und
Aktivitäten der Lektion, die in den Abschnitten
Lektion im Überblick und Hintergrund des
Lehrer hand buchs beschrieben sind.
Material listet die Materialien auf, die die
Schüler und ihre Partner oder Gruppen mitglieder
gebrauchen werden.
Forscht selbst läuft parallel mit den Schritten
im Abschnitt Ablauf und führt die Schüler in
einfachen und knappen Worten durch die
Lektion.
Ideen zum Weiterforschen spiegelt oft den
Abschnitt Erweiterungen im Lehrerhandbuch
wider und bietet den Schülern zusätzliche
Aktivitäten, toder Ideen zum Nachdenken an.
Einige Lektionen enthalten Ve r s u c h s a n l e i t u n -
gen, die wichtige Schritte, die die Schüler bei
den Versuchen ausführen müssen, auflisten und
oft auch illustrieren.
Lesetexte erscheinen sowohl in den Schülerheften
als auch in den Lehrerhandbüchern.
13

14
Bewegung und Konstruktion Überblick über die Einheit
Unterrichtsstrategien
Die Lektionen der STC-Einheiten bauen auf
einem Lernzyklus auf, der auf Forschungen über
die Lernwege von Kindern basiert.
1. Zunächst fokussieren die Schüler, was
sie über ein Thema wissen und was sie
darüber gerne wissen möchten. Mit anderen
Worten, die Lektionen beginnen mit dem
vorhandenen Wissen und den Erfahrungen
der Schüler.
2. Anschließend untersuchen die Schüler,
normalerweise in Zweiergruppen, ein
naturwissenschaftliches Prinzip oder
Phänomen, indem sie eine Reihe von
Versuchen durchführen.
3. Die Schüler reflektieren über das, was sie
gelernt haben – indem sie ihre Ergebnisse
mit ihren Gruppen- oder Klassenkameraden
diskutieren oder sie in ihre Laborjournale
schreiben.
4. Im Anschluss wenden die Schüler ihr neues
Wissen auf reale Situationen und andere
Themen des Grundschullehrplans an.
Die in diesem Kapitel beschriebenen
Unterrichtsstrategien können ihnen dabei helfen,
den Einsatz des STC-Lernzyklus in Ihrer Klasse zu
erleichtern.
Klassendiskussion
Von der Lehrkraft angeleitete Klassen dis kussionen
sind wichtige Aus gangs punkte für das naturwissen
schaftliche Lernen. Forschungen zeigen, dass
die Art, wie Fragen gestellt werden sowie die
Zeit, die für Antworten zur Verfügung steht, die
Qualität der Schüler diskussion positiv beein flussen
können.
Behalten Sie bei Ihren Fragen im Blick, was Sie
in der darauffolgenden Diskussion erreichen
wollen. Zum Beispiel werden offene Fragen, auf
die es mehrere richtige Antwort gibt, die Schüler
zu kreativen und durchdachten Antworten
ermuntern. Sie können andere Arten von
Fragen verwenden, um die Schüler anzuregen,
spezifische Verwandtschaften oder Unterschiede
zu entdecken oder um sie beim Zusammenfassen
und Ziehen von Schlussfolgerungen zu
unterstützen. Es hat sich bewährt, diese Fragen
MATERIALPROBE
STC ®
zu mischen und den Schülern „Bedenkzeit“ zu
geben. Auf diese Weise können sich mehr Schüler
mit durchdachten Antworten an der Diskussion
beteiligen. Verfolgen Sie die Gedankengänge der
Schüler aufmerksam, um sie bei entsprechender
Gelegenheit zu ermutigen, Hypothesen zu
formulieren, Verallgemeinerungen vorzunehmen
oder zu erläutern, wie sie zu einer bestimmten
Schlussfolgerung gekommen sind.
Brainstorming/Ideensammlung
Brainstorming ist eine Methode für die ganze
Klasse, bei der die Schüler ihre Gedanken zu
einer bestimmten Idee oder einem bestimmten
Problem einbringen. Wenn es zur Einführung
eines neuen naturwissenschaftlichen Themas
eingesetzt wird, kann es eine anregende und
produktive Übung sein. Es ist außerdem eine
nützliche und effiziente Methode für Sie um
herauszufinden, was die Schüler über ein Thema
wissen und denken. Durch wiederholten Einsatz
der Methode, werden die Schüler zunehmend
gewandter.
Definieren Sie zu Beginn einer Brainstorming-
Sitzung die Themen, über die die Schüler ihre
Ideen austauschen sollen. Geben Sie ihnen die
folgenden Regeln:
Akzeptiert alle Ideen, ohne sie zu bewerten.
Kritisiert die Beiträge anderer nicht und
verzichtet auf unnötige Kommentare.
Versucht, eure Ideen mit denen anderer zu
verknüpfen.
Kooperative Lerngruppen
Eine der besten Methoden, Naturwissenschaften
„hands-on“ also mit Praxisbezug zu unterrichten,
ist die Aufteilung der Schüler in Kleingruppen.
Die Materialien und der Ablauf vieler
Lektionen in Bewegung und Konstruktion
sind auf Dreiergruppen ausgelegt. Diese
Organisationsweise hat einige Vorteile. Sie bietet
den Schülern ein kleineres Forum, um ihre Ideen
auszudrücken und Rückmeldung zu erhalten. Sie
bietet den Schülern außerdem die Möglichkeit,
auf vielfältige Weise voneinander zu lernen.
Unter Betreuung können Schüler, die an koope rativen
Lerngruppen teilnehmen, wichtige soziale

STC ®
Kompetenzen entwickeln, die ihnen in ihrem
späteren Leben sehr nützlich sein werden. Bei der
Arbeit diskutieren die Schüler das was sie tun und
so entsteht ein ständiges Gesprächsgemurmel.
Falls Sie an Ruhe gewöhnt sind, dürfte diese
geschäftige Atmosphäre eine gewisse Umstellung
erfordern.
mind-maps
Mind-Maps ermöglichen es Ihnen, Ideen grafisch
um einen Begriff herum zu gruppieren, wobei
das Hauptthema die Mitte, oder den Kern bildet.
Mind-Maps zeigen Beziehungen zwischen dem
Kernbegriff und verwandten Ideen auf. Sie helfen
den Schülern, sich bewusst zu machen, was sie
über ein Thema bereits wissen und ermuntern sie
dazu, möglichst viele Assoziationen abzurufen.
Die Schüler können Mind-Maps während einer
Brainstorming-Sitzung einsetzen oder um Ideen
in ihrem Laborjournal aufzuzeichnen.
Mithilfe der Mind-Maps können Sie
ausgewählte Aspekte der Lektion oder Einheit
separat analysieren. Eine Mind-Map kann
z.B. die Aufmerksamkeit auf eine Anzahl
unterschiedlicher, miteinander verbundener
Ideen lenken. Dies können Prinzipien, Prozesse,
Funktionen, Eigenschaften, Kategorien oder
Systeme sein, die für die Lektion oder Einheit
charakteristisch sind. Durch die genaue
Bestimmung des Schwerpunktes (Fahrzeuge)
entwickeln die Schüler ein analytischeres
Verständnis der dargestellten Ideen.
Beispiel für ein Mind-Map
MATERIALPROBE
Bewegung und Konstruktion Überblick über die Einheit
Venn-Diagramme
Venn-Diagramme sind nützliche Werkzeuge
für die Zusammenstellung von Informationen,
die verglichen werden sollen. Venn-Diagramme
verwenden zwei oder mehr sich überschneidende
Kreise, um unterschiedliche Informationsgruppen
darzustellen. Informationen, die sich auf einen
Begriff beziehen, werden in einen der beiden
Kreise hineingeschrieben. Informationen über
den anderen Begriff werden in den anderen
Kreis hineingeschrieben. Informationen, die
zu beiden Begriffen gehören, werden in den
Überschneidungsbereich zwischen den beiden
Kreisen geschrieben.
Lernstationen
Sie können für ergänzende natur wissen schaftliche
Materialien einen Platz im Klassenzimmer
reservieren, der „Lernstation“ genannt wird.
Die Schüler nutzen die Station auf verschiedene
Weise: z.B. als Zentrum für Projekte in Eigenregie
oder als Leseecke. Verändern Sie die Lernstation
oder ergänzen Sie sie regelmäßig mit neuen
Gegenständen, um das Interesse wachzuhalten.
Hier folgen einige Vorschläge für Elemente, die
Sie dort zur Verfügung stellen können:
Leichtverständliche naturwissenschaftliche und
andere Bücher, wie z.B. Biographien, die für die
Einheit relevante Themen behandeln
(vgl. Kapitel 6)
Der Eimer mit Bauteilen für die Klasse
Hörspiele oder Filme zu verwandten Themen
Gegenstände, die Sie oder Ihre Schüler in den
Unterricht mitbringen
Material für Versuche, die die Schüler zusätzlich
durchführen können
Überprüfen Sie den Abschnitt Erweiterungen
in den Lektionen. Viele dieser Vorschläge
eignen sich als Aktivität für die Lernstation.
15

16
Bewegung und Konstruktion Überblick über die Einheit
Bewertung des Lernfortschritts
Einführung
Die Lernerfolgskontrolle ist im STC-Programm
ein integraler Teil des Unterrichts. Da sich
die Erfolgskontrollen aus den Aktivitäten
im Unterricht ergeben, müssen sich die
Bewertungsmethoden daran orientieren. Das
geschieht indem Sie die Schüler beobachten,
wenn sie Experimente durchführen,
ihre Beobachtungen protokollieren oder
eine mündliche Präsentation liefern. Die
Erfolgskontrollen erlauben die Unter suchung
von Prozessen und Produkten und legen den
Schwerpunkt auf das, was die Schüler wissen und
umsetzen können.
Die STC-Lernerfolgskontrollen konzentrieren
sich auf die Lerninhalte, die für die Schüler am
wichtigsten sind. Sie helfen, die Argu men ta tionsfähig
keit der Schüler und ihr Verständnis für
natur wissen schaft liche Prinzipien zu be ur teilen.
Durch ihre Vielfalt ermöglichen die STC-Lernerfolgs
kontrollen allen Schülern, ihre Stärken zu
zeigen.
Bewertungsstrategien
Folgende Bewertungsstrategien, werden in der
Einheit Bewegung und Konstruktion eingesetzt:
Eine aufeinander abgestimmte Klärung des
Vorwissens (Lektion 1) und Bewertung des
Lernerfolgs (Lektion 17) ermöglicht es Ihnen,
den Lernzuwachs Ihrer Schüler zu beurteilen.
Eingebettete Lernerfolgskontrollen, die ein
nahtloses Miteinander von Lernen und Erfolgskontrolle
ermöglichen.
Zusätzliche Bewertungen (auch ab schließende
Lern erfolgs kontrollen genannt), die eine
Reihe von Möglichkeiten für die Beur tei lung des
Lernfortschritts der Schüler bieten. Einige sind
leistungs orientierte Kontrollen, die die Schüler
herausfordern, ihre natur wissen schaft lichen
Kenntnisse zum Lösen neuer Auf gabenstellungen
zu benutzen. Andere beinhalten die
Überprüfung von Arbeits produkten der Schüler
durch die Lehr kraft, mündliche Präsentationen
und schriftliche Tests. Die zusätzlichen Lernerfolgs
kontrollen finden sich in Kapitel 4 dieses
Hand buchs.
MATERIALPROBE
Schüler-Selbstbewertungen, die es Schülern
und Lehrkräften ermöglichen, den Lern fortschritt
zu verfolgen.
Alle STC-Aktivitäten zur Lernerfolgskontrolle
wurden von Forschern der Program Evaluation
Research Group am Lesley College, Cambridge,
MA, evaluiert.
STC ®
Weitere Informationen zu Lern erfolgs kontrollen
in der Einheit Bewegung und Konstruktion,
zielgerichtete Bewer tungshilfsmittel und ein
Bewertungsraster, das Sie kopieren und in der
Klasse verwenden können, finden Sie in Kapitel 4.

MATERIALPROBE

Science and Technology for Children ®
Bewegung und Konstruktion
The NSRC is an Organization of:
Smithonian Institution and
The National Academies
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STC ®