Arbeitsblatt: Leuchtbox aus Holz

Yves Egli Technisches Gestalten Yves Egli Einleitung Dieses Portfolio setzt sich mit der Gestaltung eines Leuchtobjektes auseinander. Grundlegende Überlegungen zum Was, Wie und Warum dienen als Basis für eine praxisorientierte Unterrichtsplanung. Begleitend werden die einzelnen Schritte selbst ausgeführt und dokumentiert, so dass am Schluss eine kritische Reflexion und somit Möglichkeiten zur Verbesserung erkannt werden können. Vorhaben Wir bauen eine Leuchtbox aus Holz mit einer austauschbaren Vorderseite. Eine Leuchtquelle sorgt für die Hinterbeleuchtung der Vorderseite, diese muss also zumindest Teilweise Lichtdurchlässig sein. Mindestens ein Recyclingaspekt soll dabei berücksichtigt werden. Die Leuchtbox ist eine Abwandlung der beleuchteten Postkarten, die am Anfang des 20. Jahrhundesrs eine besondere Atraktion waren (vgl. Brandenberger Stuber, 2006 und Abbildung 1). Ziel ist es das die Schülerinnen und Schüler ihre eigene Box inklusive „Innenausstattung mit einer Planungshilfe möglichst selbständig Abbildung 1 Beleuchtete Postkarte, bauen. Mit Innenausstattung ist der elektrische Quelle: Brandenberger. Stuber (2006) Teil, der die Beleuchtung ausmacht, gemeint. Damit ist auch eine Auseinandersetzung mit dem Thema Strom und Stromkreise möglich. Um trotz der gegebenen Vorgaben einen individuelle Ausprägung zu erhalten, kann jede Schülerin und jeder Schüler die Leuchtbox nach eigenen Wünschen anmalen, bzw. verzieren. 2 Technisches Gestalten Yves Egli Inhaltsverzeichnis Einleitung . 2 Vorhaben 2 Inhaltsverzeichnis 3 Situationsanalyse 5 Voraussetzungen 5 Lehrplan . 6 Sachanalyse 9 Recyclingaspekt . 9 Welche Leuchtmittel mit welcher Energiequelle sind geeignet? . 10 Ausarbeitung des Leuchtobjekts 11 Material und Werkzeuge 11 Kosten 12 Bauplan 13 Vorderseite . 13 Holzbox 14 Beleuchtung . 15 Didaktische Elemente 17 Didaktische Analyse 17 Aufgabenstellung . 18 Lernziele 21 Herstellen der didaktischen Mittel plus ein Experiment 22 Grobplanung 22 Feinplanung: Ausstellung, Reflexion und Präsentation . 24 Bewertungskriterien . 24 Entwicklung und Ausführung von didaktischen Mitteln . 25 Technisches Experiment: Schwachstrom (Stromkreis) . 25 Ausstellung, Reflexion und Präsentation . 29 Reflexion 31 3 Technisches Gestalten Yves Egli Verzeichnisse . 32 Literatur 32 Abbildungen . 32 Tabellen 32 4 Fachwissenschaft Technisches Gestalten FHNW Institut Primarstufe Yves Egli Situationsanalyse Um einen möglichst praxisnahen Bezug zu haben, nehme ich die Gegebenheiten meines letzten Praktikums in Wildegg als Ausgangslage für diese Unterrichtsplanung. Voraussetzungen Unterrichtssituation und Lernvoraussetzungen Bezug zur Lerngruppe Stufe 6. Klasse Anz. SuS 10 (Halbklassenunterricht) davon 5 Mädchen und 5 Jungen Soz. Umfeld 8 SuS Deutsch, 1 Italienisch, 1 Serbisch Kommunikation SuS Anständig und korrekt, gehen sorgfältig miteinander um, es sind keine Ausgrenzungen oder ähnliches zu beobachten. Bezug zu den SuS Vorkenntnisse Die SuS arbeiten generell im Werken sehr gut mit. Sie haben bereits eine Einführungen für die Decoupiersäge und die Tischbohrmaschinen erhalten. Trotzdem muss immer wieder auf die Sicherheitsbestimmungen hingewiesen werden. (Schutzbrille, keine offenen langen Haare, Kleidung) Bezug zur Infrastruktur Raumsituation Es ist ein sehr grosszügiger und gut eingerichteter Werkraum im Untergeschoss vorhanden. Jede Schülerin und jeder Schüler hat eine eigene Werkbank. Die vorhandenen Werkzeuge sind in der entsprechenden Anzahl der Schülerinnen und Schüler vorhanden. Es stehen vier Decoupiersägen und zwei Tischbohrmaschinen zur Verfügung. Die Leuchtbox kann vollständig im Werkraum geplant und gebaut werden. Bezug Umfang der Lerneinheit Zeitumfang für Lerneinheit, Zeitgefässe 2 Lektionen pro Woche über einen Zeitraum von vier Wochen, jeweils am Donnerstagnachmittag (13:30 bis 15:05). Fächerübergreifend wird Strom im Sachunterricht behandelt. (siehe auch Lehrplanbezug) 5 Technisches Gestalten Yves Egli Lehrplan Als Grundlage dient der Lehrplan 21. (Quelle: Textiles und Technisches Gestalten Die Schülerinnen und Schüler TTG 1 Prozesse und Produkte Kommunikation und Dokumentation TTG 1B2 Die Schülerinnen und Schüler können Gestaltungs- bzw. Designprozesse und Produkte dokumentieren und präsentieren. TTG 2 Prozesse und Produkte Gestaltungs- bzw. Designprozess TTG 2A3 Die Schülerinnen und Schüler können Gestaltungs- bzw. Designprozesse und Produkte dokumentieren und präsentieren. TTG 2 2b) können die Phasen des Designprozesses festhalten, veranschaulichen und die Produkte vorstellen (z.B. Portfolio, Lernjournal, Ausstellung). kennen die Fachbegriffe der im Prozess verwendeten Werkzeuge, Maschinen, Materialien und Verfahren und können diese anwenden. 2b) können die formalen, funktionalen und konstruktiven Bedingungen der Aufgabenstellung berücksichtigen und für die Planung des Prozesses verwenden (z.B. Skizze, Plan, Arbeitsablauf, Schnittmuster, Modell). können das geplante Produkt mit punktueller Unterstützung herstellen. Prozesse und Produkte Funktion und Konstruktion TTG 2B1 Bau/Wohnbereich Die Schülerinnen und Schüler können Funktionen verstehen und eigene Konstruktionen in den Themenfeldern Spiel/Freizeit, Mode/Bekleidung, Bau/Wohnbereich, Mechanik/Transport und Elektrizität/Energie entwickeln. 3b) können für den Wohnbereich oder den Arbeitsplatz funktionale Objekte erfinden und mit einfachen Konstruktionen umsetzen (z.B. Sammelkiste, Bilderrahmen). Elektrizität/Energie 5c) setzen sich mit Eigenschaften von Stromkreisen auseinander (Leuchtdioden, Serie- und Parallelschaltung) und können diese in eigenen Produkten einsetzen. 5d) kennen Energiespeicher und Energiewandler und können damit Produkte entwickeln (Batterie oder Akku, Solarzelle oder Generator). TTG 2 Prozesse und Produkte Verfahren TTG 2D1 Formgebende Verfahren: Trennen Die Schülerinnen und Schüler können die Gestaltungselemente Material, Oberfläche, Form und Farbe bewusst einsetzen. 1b) können die Verfahren erkunden, zunehmend selbstständig und genau ausführen und üben: schneiden (Karton, Textilien, Polystyrol, PET); sägen, bohren (Weichholz, Holzwerkstoffe). Formgebende Verfahren: Umformen 2b) können die Verfahren erkunden, zunehmend selbstständig und genau ausführen und üben: feilen, schleifen (z.B. Holzwerkstoffe); biegen (Polystyrol), giessen (z.B. Zinn, Gips); modellieren (z.B. Plattentechnik). 6 Technisches Gestalten Yves Egli Formgebende Verfahren: Verbinden 3b) können die Verfahren erkunden, zunehmend selbstständig und genau ausführen und üben: nähen (Naht, Randabschlüsse, Verschlüsse, verstürzen); kleben (Polystyrol), schrauben, popnieten, weichlöten. TTG 2 Prozesse und Produkte Material, Werkzeuge und Maschinen TTG 2E1 Material Die Schülerinnen und Schüler kennen Materialien, Werkzeuge und Maschinen und können diese sachgerecht einsetzen. 1b) können Eigenschaften von Materialien benennen und diese bewusst einsetzen (Holzwerkstoffe, Polystyrol, Draht, dünne Bleche, Leder, textile Materialien). Werkzeuge und Maschinen 2b) können Werkzeuge und Maschinen verantwortungsbewusst und der feinmotorischen Entwicklung entsprechend korrekt einsetzen (Nähmaschine, Webgeräte, Decoupiersäge, Akku- und Ständerbohrmaschine). TTG 3 Kontexte und Orientierung Design- und Technikverständnis TTG 3B4 Geräte und Bedienung Die Schülerinnen und Schüler können technische Geräte und Produkte aus dem Alltag in Betrieb nehmen und das entsprechende Wissen aus Gebrauchsanleitungen, Montageplänen und dem Internet aufbauen. 2b) können technische Geräte und einfache Produkte mit Unterstützung in Betrieb nehmen und sich an der Bedienungsanleitung orientieren (z.B. Digital- und Videokamera, technisches Spielzeug, Experimentierkasten). Tabelle 1 Quelle Lehrplan21 Textiles und Technisches Gestalten 7 Technisches Gestalten Yves Egli Fächerübergreifende Möglichkeiten: Natur Mensch Gesellschaft NMG 5 Die Schülerinnen und Schüler Technische Entwicklungen und Umsetzungen erschliessen, einschätzen und anwenden NMG 52 Die Schülerinnen und Schüler können elektrische und magnetische Phänomene sowie deren technische Anwendungen untersuchen. Elektrische Phänomene und technische Anwendungen 1d) können verzweigte Stromkreise als Serie- oder Parallelschaltung aufbauen, ausprobieren, die Bauteile benennen und an Alltagsgeräten wieder erkennen (z.B. bei Spielgeräten, Beleuchtung). Serie- und Parallelschaltung von Stromkreisen 1e) können Stromkreise schematisch darstellen sowie einfache Schaltpläne lesen und umsetzen. Stromkreise können mithilfe eines einfachen Stromkreises experimentell zeigen, welche Materialien elektrisch leiten und welche nicht. elektrische Leitfähigkeit 1f) können untersuchen und darstellen, wie sich Veränderungen in Stromkreisen auswirken (z.B. schwächere Batterie, zwei statt ein Lämpchen, in Serie statt parallel). Tabelle 2 Quelle Lehrplan21 NMG 8 Technisches Gestalten Yves Egli Sachanalyse Mit dem Mindmap habe ich die wichtigsten Fragen zum Bau der Leuchtbox ermittelt. Recyclingaspekt Das reziklierte Material soll sichtbar sein und soll dem Leuchtobjekt den „Design-Effekt geben. Daher soll es in die Vorderseite der Leuchtbox bilden. Das Material muss lichtdurchlässig sein, es braucht eine gewisse Härte und es muss gerade sein, damit es in die Box geschoben werden kann. Da es ein Design-Element ist, sollten Bilder oder Texte darauf sein. Plastiktaschen haben all diese Eigenschaften bis auf die Härte. Ein Versuch zeigt, dass man sie aber ohne Probleme laminieren kann. Abbildung 3 Gebrauchter Plastiksack Abbildung 2 Laminierter Ausschnitt 9 Technisches Gestalten Yves Egli Welche Leuchtmittel mit welcher Energiequelle sind geeignet? Die Energie kann entweder aus der Steckdose oder aus Batterien kommen. Bei Steckdosen muss ein fertiges Produkt eingesetzt werden. Batterien würden den SuS einen Eigenbau ermöglichen. Die Frage ist ob z.B. eine Taschenlampenbirne genügend Leuchtkraft hat. Dazu habe ich einen einfachen Prototyp aus Karton erstellt (siehe Abbildung 4). Die Spannung (Volt) der Glühbirne muss mit der Spannung der Batterie korrespondieren. Ist die Spannung der Batterie zu hoch, geht die Glühbirne kaputt. Wenn die Spannung zu tief ist, leuchtet die Glühbirne nicht. Am einfachsten anzuschliessen lässt sich eine 4,5 Batterie zu der es auch entsprechende Leuchtmittel gibt. Abbildung 4 Prototyp Leuchtbox Abbildung 5 Batterie und Leuchtmittel Um sicherzustellen, dass auch alles funktioniert habe ich den Stromkreis inkl. Schalter Versuchsweise aufgebaut und anschliessend die Leuchtkraft getestet. Abbildung 6 Stromkreis ohne Schalter Abbildung 7 Stromkreis mit Schalter Abbildung 8 Test mit Prototyp aus Karton 10 Technisches Gestalten Yves Egli Ausarbeitung des Leuchtobjekts Material und Werkzeuge Vorderseite Plastiksack mit geeignetem Design Laminierfolien A6 Werkzeuge Massstab Feiner, wasserfester Filzstift Schere Laminiergerät Holz Box Pappelsperrholz 10 mm dick Deckel und Boden 160 120 mm Seite links 110 100 mm Seite rechts 100 98 mm Rückwand 160 100 mmm Holzleim Acrylfarben Werkzeug Decoupiersäge Japansäge Schleifpapier 150 Körnung und Schleifklotz Bohrmaschine mit Holzbohrer 10 mm Pinsel Beleuchtung Flachbatterie 4,5 Volt Fassung für die Glühbirne Lämpchen Einbau-Druckschalter Kabel (rot und schwarz) 2 grosse Schrauben und 2 kleine Isolierband Werkzeug Hammer und Ahle Schraubenzieher Abisolierzange 11 Technisches Gestalten Yves Egli Kosten Berechnung der Kosten für 10 Leuchtboxen in CHF Material Preis Pappelsperrholz Platten 320 300 10 mm* 28.50 OPITEC Flachbatterie 4,5 V, 12 Stück: CHF 16.90** 16.90 Fassungen, 10, 10 Stück: CHF 2.75** 2.75 Lämpchen klar (3,8V/0,07A), 10 Stück: CHF 2.90** 2.90 Druckschalter mit Mutter, 10 Stück: CHF 8.90** 8.90 Kabel: Schaltlitze 0.14/1.1 (rot und schwarz) 3.95 Isolierband (4 Rollen rot, schwarz, gelb, weiss)*** 2.95 Total für 10 Stück Total pro Stück1 66.85 6.70 Coop Bau und Hobby auf entsprechende Grösse zugesägt ** *** Jumbo 1 ohne Verbrauchsmaterial wie Schrauben, Holzleim und Schleifpapier. 12 Technisches Gestalten Yves Egli Bauplan Vorderseite Als erstes sollen Plastiksäcke mit „schönem Design gesammelt werden. Gewünschter Ausschnitt im Format A6 (105 148 mm) mit dem wasserfesten Stift einzeichnen und ausschneiden. Ausschnitt des Plastiksacks für die Stabilität laminieren. 13 Technisches Gestalten Yves Egli Holzbox Holzteile aussagen Einzelne Teile einzeichnen und mit der Decoupiersäge ausschneiden. Deckel und Boden 160 120 mm Seite links 110 100 mm Seite rechts 100 98 mm Rückwand 160 100 mmm Nachbearbeitung Alle Holzteile mit dem Schleifpapier nachbearbeiten, so dass sie gerade aufeinander passen. Nut einsägen Der Deckel, der Boden und die linke Seite brauchen eine Nut, damit die Vorderseite nachher eingeschoben werden kann. Die Nut wird 5 mm vom Rand entfernt eingezeichnet und mit einer Japansäge gesägt. Loch für Schalter bohren In die linke Seite kommt am Schluss der Schalter. Daher braucht es ein Loch. Die Grösse des Lochs muss mit dem Schalter übereinstimmen. Beim hier verwendeten Schalter braucht es ein 10 mm Holzbohrer Nachbearbeitung Danach werden die Holzteile bei der Nut und beim Bohrloch nochmals mit Schleifpapier nachbearbeitet. Zusammenbau Boden, Seiten- und Rückwände werden mit Holzleim zusammengeleimt. Sollte der Leim nicht genügend Stabilität geben (z.B. weil die Holzstücke nicht ganz sauber aufeinander passen), können zusätzlich noch Nägel verwendet werden. Anmalen 14 Technisches Gestalten Yves Egli Wenn der Leim getrocknet ist, kann die Holzbox mit den gewünschten Acrylfarben angemalt werden. Optimierung: Damit das Licht besser reflektiert, sollte der Innenbereich entweder Natur belassen oder mit einer hellen Farbe angemalt werden. Beleuchtung Batterie vorbereiten Damit der Draht besser befestigt werden kann, wird mit der Ahle durch beide Anschlusszungen ein Loch gestanzt. Batteriehalterung Für die Batteriehalterung werden zwei Schrauben in den Boden geschraubt. Am besten wird das gleich zusammen mit der Batterie gemacht, so dass die Schraubköpfe noch oberhalb der Batterie sind. Die Batterie sollte danach wieder herausgezogen werden können. Stromkreis aufbauen Batterie mit Schalter und Lampenfassung verbinden. Darauf achten, dass die Kabel genug lang sind. 15 Technisches Gestalten Yves Egli Stromkreis einbauen Lampenfassung an der Rückseite anschrauben. Batterie in die Batteriehalterung einschieben. Schalter durch das Loch schieben. Glühbirne einsetzen und Testen. Deckel anleimen Wenn der „Einbau fertig ist, wird noch der Deckel angeleimt. Vorderseite einschieben und anzünden Optimierung: Dass das Licht nicht von einem Punkt her leuchtet, sollte die Lampenfassung am Deckel angemacht werden. 16 Technisches Gestalten Yves Egli Didaktische Elemente Didaktische Analyse In dieser Arbeit werden zwei Schwerpunkte gesetzt. Erstens soll Wissens über elektrische Phänomene aufgebaut werden, wenn möglich Fächerübergreifend begleitet durch den Sachunterricht. Elektrizität ist in unserer Welt allgegenwärtig. Der Strom kommt aus der Steckdose oder der Batterie. Er bietet Möglichkeiten, kann aber auch gefährlich sein. Die Kinder haben oft gar keine Vorstellung was dahinter steckt und wie unser Strom produziert wird. In Zukunft wird Elektrizität und deren Produktion ein wichtiges Thema der Menschheit sein. Daher lohnt es sich mit den Schülerinnen und Schüler gewisse Aspekte davon näher zu betrachten. Ein zweiter Schwerpunkt liegt beim Bau der Leuchtbox. Hier sollen vor allem die Fertigkeiten zur Herstellung eines Holzobjektes verbessert werden: Sägen, bohren, schleifen und leimen. Aus den in der Situationsanalyse ausgewählten Zielen des Lehrplans 21 und den oben genannten Schwerpunkten ergeben sich folgende Lernziele: 1. Die SuS können mit Hilfe der Planskizze die Leuchtbox herstellen. 2. Die SuS erarbeiten sich in Experimenten das nötige Wissen über Stromkreise. Sie nutzen dieses Wissen um ein funktionstüchtiges mit schwachstrombetriebenes Leuchtobjekt zu erstellen. 3. Die SuS üben den Umgang mit den Maschinen (Decoupiersäge und Standbohrmaschiene). a. Sie können die entsprechenden Sicherheitsbestimmungen benennen. b. Sie kennen die richtige Handhabung, wie z.B. Austausch eines Sägeblattes. c. Sie können gerade Strecken sägen. 4. Die SuS verarbeiten die Holzbox sauber: Holzstücke sind geschliffen. Bei Verbindungen mit Holzleim gibt es keine Leimrückstände. 5. Die SuS reflektieren ihr eigenes Produkt kritisch und bewerten es anhand der Kriterien der Selbstbeurteilung. 17 Technisches Gestalten Yves Egli Aufgabenstellung Auftrag: Baue eine Leuchtbox Wähle für die Vorderseite aus den gesammelten Plastiksäcken einen Ausschnitt der Grösse DIIN A6 (105 148 mm), der dir besonders gefällt. Baue dazu einen Kasten aus Holz bei dem sich deine Vorderseite einschieben lässt. Montiere ein Glühlämpchen mit einer Batterie und einem Schalter, so dass die Vorderseite beleuchtet wird. Du darfst zwischen den Teilaufträgen 1 bis 3 frei wählen, wo du beginnen willst. Schaue dir immer zuerst die Voraussetzungen an, vielleicht musst du zuerst noch etwas machen bevor du anfangen darfst. Wenn du einen Teilauftrag erledigt hast, trägst du das auf der Liste beim Lehrerpult ein. Teilauftrag 1: Vorderseite Material Werkzeuge Plastiksack mit geeignetem Design Massstab Laminierfolien A6 Feiner, wasserfester Filzstift Schere Laminiergerät Voraussetzung: Jemand hat dir gezeigt wie das Laminiergerät funktioniert. Du kannst es dir von der Lehrperson zeigen lassen oder, falls diese im Moment keine Zeit hat, von einer Mitschülerin oder einem Mitschüler der schon instruiert worden ist. Du kannst auf der Liste nachschauen, wer schon laminiert hat. Anleitung: Wähle von einem Plastiksack einen Ausschnitt der Grösse DIIN A6 (105 148 mm). Markiere den Ausschnitt mit dem wasserfesten Filzstift und schneide ihn aus. Nimm eine DIIN A6 Laminierfolie und laminiere deinen Ausschnitt. 18 Technisches Gestalten Yves Egli Teilauftrag 2: Holzbox Material Werkzeuge Pappelsperrholzplatte 10 mm dick Grösse :320 300 mm Massstab Holzleim Decoupiersäge Acrylfarben Japansäge Bleistift Schleifpapier: 150 Körnung und Schleifklotz Bohrmaschine mit Holzbohrer 10 mm Pinsel Voraussetzung: Du hast das Arbeitsblatt „Sicherer Umgang mit Maschinen gelesen und die Fragen dazu beantwortet. Anleitung: Nimm eine vorbereitete Pappelsperrholzplatte und zeichne die Elemente gemäss Plan ein. Lasse diesen Schritt zuerst durch eine Mitschülerin oder einen Mitschüler kontrollieren und dann durch die Lehrperson abnehmen. Säge die einzelnen Stücke mit der Decoupiersäge aus. Halte dich an die Sicherheitsrichtlinien. Zeige die gesägten Teile der Lehrperson. Säge die Nut in die entsprechenden Teile. Zeichne auf der linken Seite das Loch für den Schalter ein und bohre es mit der Standbohrmaschiene. Schleife die gesägten und gebohrten Stellen sauber nach, so dass keine Holzfasern mehr sichtbar sind. Zeige die geschliffenen Teile der Lehrperson. Leime alles bis auf den Deckel mit Holzleim zusammen und lasse es trocknen. Male die Holzbox und den Deckel an. Die Aussenseiten kannst du nach deinen Wünschen gestalten. Verwende für die Innenseite nur helle Farben, die das Licht gut reflektieren. 19 Technisches Gestalten Yves Egli Teilauftrag 3: Beleuchtung Material Werkzeuge Flachbatterie 4,5 Volt Hammer und Ahle Fassung für die Glühbirne Abisolierzange Glühbirne 4,5 Volt Einbau-Druckschalter Kabel (rot und schwarz) 2 grosse Schrauben und 2 kleine Isolierband Voraussetzung: Du hast das Experiment Schwachstrom (Stromkreis) ausgeführt. Anleitung: Nimm die Batterie und stanze mit der Ahle durch beide Anschlusszungen ein Loch. Baue dir einen Stromkreis dem Draht, mit der Fassung der Glühbirne, dem Druckschalter und der Batterie, so wie du es im Experiment gelernt hast. Setze die Glühbirne ein und Teste ihn. Falls nötig kannst du die Drahtenden mit Isolierband fixieren. Teilauftrag 4: Abschlussarbeiten Material Werkzeuge Deine Holzbox inkl. Deckel Schraubenzieher Dein Stromkreis Holzleim Glühbirne 4,5 Volt 2 grosse Schrauben und 2 kleine Voraussetzung: Du hast Auftrag 1 bis 3 erledigt Anleitung: Lege die Batterie an den vorgesehenen Ort (hinten links) und befestige sie mit zwei Schrauben, so dass du sie wieder herausziehen kannst. Baue nun den ganzen Stromkreis in die Holzbox, wobei die Fassung der Glühbirne am Deckel angeschraubt wird. Test ob alles noch sauber verkabelt ist. Leime den Deckel auf die Box. Teste deine Leuchtbox im Dunkeln. Zusatzauftrag 20 Technisches Gestalten Yves Egli Material Werkzeuge Papier in unterschiedlichen Farben und dicken Ahlen Karton Nadeln Plastiksäcke Scheren evtl. Stoff Laminiergerät Stüpferahlen evtl. Postkarten Voraussetzung: Du hast Auftrag 1 bis 4 erledigt Du kannst im Moment nichts machen, weil z.B. der Leim oder die Farbe trocknen muss. Auftrag: Gestalte weitere Vorderseiten für deine Leuchtbox. Experimentiere mit den unterschiedlichen Materialen: Mache eine Zeichnung oder einen Scherenschnitt, denn du laminieren kannst. Finde ein lichtundurchlässiges Material und mache mit Löchern ein Muster. Setze eine eigene Idee um. Lernziele Deine Lernziele sind: Umgang mit Decoupiersäge: Du kannst die vorgezeichnete Linie nachsägen, ohne mehr als 1mm von der Linie abzuweichen. Verarbeitung Du hast alle Flächen fein geschliffen. Deine Leuchtbox ist stabil. Die Kanten sind gerade und stehen senkrecht aufeinander. Dein Leuchtobjekt ist sauber verleimt, es sind kein Leimrückstände zu sehen. Stromkreis Du kannst die Teile deines Stromkreises benennen. Du weisst was es braucht, damit ein Stromkreis funktioniert. Du hast einen funktionierenden Stromkreis in dein Leuchtobjekt eingebaut. 21 Technisches Gestalten Yves Egli Herstellen der didaktischen Mittel plus ein Experiment Grobplanung Diese Unterrichtseinheit wird zu einem grossen Teil als Werkstattunterrichts durchgeführt. Für die Teilaufträge 1 bis 3 braucht es keine bestimmte Reihenfolge. Die Schülerinnen und Schüler können selber entscheiden mit welchem Tempo und mit wem sie zusammen arbeiten möchten. Die einzelnen Teilaufträge sind in Posten unterteilt, für jeden Posten müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein (siehe Aufgabenstellung). Für Schülerinnen und Schüler die schneller fertig sind, steht ein Posten mit einem Zusatzauftrag bereit. Ebenfalls können so Wartezeiten überbrückt werden. Für die Planung bedeutet das, dass vor jeder Doppelstunde alle Posten bereitgemacht werden. Im Gegensatz dazu bietet der Werkstattunterricht den Schülerinnen und Schülern selbstständiges Arbeiten und der Lehrperson den nötigen Freiraum um da zu unterstützen, wo Probleme vorahnden auftauchen. Lektion Thema Inhalt Kommentar/Material 1 Einführung Einführung erfolgt im Plenum. Jeder Posten enthält die Auftragsblätter. Das Material und die Werkzeuge müssen die SuS selber holen. 2-8 Vorstellung was gemacht wird Historischer Exkurs „Beleuchtete Postkarten Erklärung zum Arbeitsauftrag und der Erledigungsliste Vorstellung der einzelnen Posten Verteilung der Lernziele und Beurteilungskriterien Beginn der Postenarbeit. Posten 1 siehe Aufgabenstellung Teilauftrag 4 Posten 5 siehe Aufgabenstellung Teilauftrag 3 Posten 4 siehe Aufgabenstellung Teilauftrag 2 Posten 3 siehe Aufgabenstellung Teilauftrag 1 Posten 2 Erledigungsliste auf Lehrerpult siehe Aufgabenstellung Zusatzauftrag Posten 6 siehe Aufgabenstellung 22 Technisches Gestalten Experiment Schwachstrom (Stromkreis) Posten 7 9-10 Arbeitsblätter Sicherer Umgang mit Maschinen Ausstellung, Reflexion und Präsentation Yves Egli Vorbereitung Ausstellung Reflexion und Selbstbeurteilung Ausstellung der Arbeiten Präsentation Der Ausstellungsanlass wird im Schulzimmer durchgeführt. Die SuS erhalten Zeit, um das Schulzimmer so einzurichten, dass sie ihre Arbeiten präsentieren können. Die SuS machen eine Selbstbewertung ihres Werkes. Evtl. können auch noch weitere Personen dazu eingeladen werden. 23 Technisches Gestalten Yves Egli Feinplanung: Ausstellung, Reflexion und Präsentation Feinplanung der letzten Doppellektion 9 und 10 Ausstellung, Reflexion und Präsentation (90 Minuten total). Die Arbeitsaufträge dazu sind im Kapitel Entwicklung und Ausführung von didaktischen Mitteln unter Ausstellung, Reflexion und Präsentation zu finden. Zeit Inhalte, Tätigkeiten der LP und der SuS Vorbereitung: Umstellung Schulzimmer SF Material PL Die Pulte werden zu einem grossen zusammengeschoben, so dass man, indem man den Pulten entlang läuft, jedes Ausstellungsobjekt betrachten kann. 5‘ Einleitung PL AB: Präsentation Reflexion EA Leuchtbox Forscherheft AB mit AA 1 EA Leuchtbox Forscherheft AB mit AA 2 Stifte und Notizpapier LP erklärt den Ablauf der Doppelstunde, verteilt die AB. Die SuS erhalten Zeit um die AA durchzulesen und können Fragen stellen. 5‘ Ausstellung vorbereiten SuS bereiten ihre Objekte für die Ausstellung vor (siehe Arbeitsauftrag 1) 20‘ Reflexion und Präsentation Die SuS denken über ihr Produkt nach und bereiten sich auf die Präsentation vor (siehe Arbeitsauftrag 2) 10‘ Ausstellung (Würdigung der Arbeiten) PL Der Raum wird dunkel. Die Leuchtboxen werden angezündet. Die SuS haben nun Zeit durch die Ausstellung zu gehen und die anderen Objekte zu betrachten. 35‘ Kurz-Präsentationen EA Leuchtbox EA Beurteilungsbogen Die SuS präsentieren ihre Leuchtboxen (siehe Arbeitsauftrag 3) 10‘ Selbstbewertung SuS füllen die Selbstbewertung aus (siehe Beurteilungsbogen) 5‘ Aufräumen PL Bewertungskriterien Siehe Beurteilungsbogen im Kapitel Entwicklung und Ausführung von didaktischen Mitteln. 24 Technisches Gestalten Yves Egli Entwicklung und Ausführung von didaktischen Mitteln Technisches Experiment: Schwachstrom (Stromkreis) Material: Flachbatterie 4.5 Fassung Schalter Glühlämpchen Prüfkabel Schraubenzieher Taschenlampe Auftrag: 1. Bringe ein Glühlämpchen mit Hilfe der 4.5 Volt Flachbatterie zum Leuchten. Verwende nun Fassung, Prüfkabel und Schalter und baue diesen Stromkreis nach: Symbole: 25 Technisches Gestalten Yves Egli 2. Schau dir die folgenden Schaltpläne an und zeichne sie in dein Forscherheft. Stelle eine Vermutung auf, was passiert wenn du den Schalter drückst. Baue die Stromkreise nach und überprüfe deine Vermutung. Lagst du richtig? Schreibe die Erkenntnisse zu der Vermutung ins Forscherheft. 3. Experimentiere mit mehreren Lämpchen und Schaltern. Baue sie nacheinander oder parallel ein. Schreibe deine Feststellungen ins Forscherheft. Zeichne dazu den jeweiligen Stromkreis mit den entsprechenden Symbolen. 26 Technisches Gestalten Yves Egli Falls du schon fertig bist, kannst du noch folgendes erforschen: Untersuche welche Materialien den Strom leiten und welche nicht. Sammle zuerst zehn Gegenstände, die du auf die Leitfähigkeit testen willst. Dann stelle zu jedem deiner Gegenstände eine Vermutung an, wie gut er leitet oder nicht. Halte deine Vermutung im Forscherheft fest. Erstelle ein Prüfgerät nach folgendem Schema fest. Überprüfe deine Materialien und deine Vermutungen. Überlege dir welche Materialien gute Leiter sind und welche nicht. Lehrerkommentar zu den Experimenten1 Serielle Schaltung: Die Serieschaltung hat die Eigenschaft, dass die Ausgangspannung der Batterie auf die Lämpchen aufgeteilt wird. (U U1 U2 usw.). Im Starkstrombereich wird dies bei den Lichterketten ausgenützt. So erhält jedes Lämpchen einer 10er-Kette nur 23 Spannung. In der Serieschaltung brennen die Lämpchen weniger hell. Wenn ein Lämpchen defekt ist, unterbricht es den Stromkreis. Es brennt kein Lämpchen mehr. Bei der Lichterkette wird häufig ein spannungsabhängiger Widerstand eingebaut, der bei Ausfall eines Glühlämpchens den Strom leitet. Parallele Schaltung Die Parallelschaltung hat die Eigenschaft, dass alle Lämpchen gleich hell brennen, aber die Batterie wird dadurch viel schneller verbraucht. Wenn ein Lämpchen kaputt geht, brennen die anderen trotzdem weiter, da sie in einem unabhängigen Stromkreis angeschlossen sind. Im Haushalt sind die meisten Schaltungen parallel aufgebaut. Auch die Mehrfachsteckdosen funktionieren wie eine Parallelschaltung, damit jedes angeschlossene Gerät die volle Netzspannung erhält. 1 Quelle: Brandenberger, C. Stuber T. (2006) Phänomenales Gestalten: Schwachstrom Magnetismus. Schulverlag plus, Bern 27 Technisches Gestalten Yves Egli Bei ungleichen elektrischen Bauteilen muss die Parallelschaltung angewendet werden, weil sonst einer der beiden Teile nicht genügend Spannung erhält und nicht richtig funktioniert. Wenn beispielsweise Leuchtdioden zusätzlich zu einem anderen Verbraucher als Messanzeigen eingesetzt werden, sind diese zwingend parallel zu schalten Leiter/Nichtleiter Gute Leiter: Kupfer, Eisen, Aluminium etc. Isolatoren: Keramik, Glas, Acrylglas etc. Halbleiter: Chemische Elemente oder Verbindungen (z Silicium, Germanium), deren Widerstand stark abhängig ist von der Temperatur und der Reinheit des Materials Halbleitermaterialien sind z.B. bei Dioden ein wichtiger Bestandteil. Wasser leitet den Strom ebenfalls, besonders Leitungswasser und Mineralwasser, welche Salz Ionen enthalten 28 Technisches Gestalten Yves Egli Ausstellung, Reflexion und Präsentation Passend zur ganzen Unterrichtseinheit stehen auch für den Präsentations- und Bewertungsanlass entsprechende Arbeitsaufträge in schriftlicher Form zur Verfügung. Der Beurteilungsbogen wird, für die Selbst-, die Peer und die Lehrerbeurteilung verwendet. Präsentation und Reflexion Lernziele: Du kannst deine eigene Produkt ausstellen und präsentieren. Du kennst die Vorzüge und Schwachpunkte deiner Arbeit. Achte auf die Beurteilungskriterien: Du präsentierst deine Leuchtbox klar strukturiert und wirkungsvoll (siehe Auftrag 3). Du hast Vorzüge, Schwachpunkte und Optimierungsmöglichkeiten deiner Leuchtbox verständlich dargelegt (siehe Auftrag 2 und 3) Auftrag 1: Stell deine Leuchtbox und zusätzliche Materialien anschaulich aus. Stell deine Leuchtbox, sowie dein Forscherheft aus. Wenn du mehrere Vorderseiten gestaltet hast, lege diese dazu. Platziere deine Leuchtbox möglichst wirkungsvoll. Auftrag 2: Überlege, was du an deiner Leuchtbox ändern würdest, wenn du deine Leuchtbox nochmals herstellen würdest Schau dir deine Leuchtbox an: Gefällt sie dir? Wirkt sie so, wie du es dir vorgestellt hast? Was an ihr wirkt besonders gut? Hat sie einen Nachteil oder einen Schwachpunkt? Notiere die wichtigsten Punkte ins Forscherheft. Auftrag 3: Präsentiere deine Leuchtbox mit ihren Vorzügen, Nachteilen und Optimierungsmöglichkeiten. Überlege dir, wie du den andern deine Leuchtbox präsentieren willst. Womit beginnst du? Wie baust du deinen Vortrag auf? Wie schliesst du? Steile deine Leuchtbox der Klasse vor, beleuchtet und unbeleuchtet (Zeit max. 3 Min.). Teile ihnen deine Überlegungen zur Leuchtbox und zu den Optimierungsmöglichkeiten mit. 29 Technisches Gestalten Yves Egli Beurteilungsbogen Der Beurteilungsbogen wird sowohl von der Schülerin oder dem Schüler ausgefüllt, als auch von der Lehrperson. Abweichungen in der Bewertung werden miteinander diskutiert. Dies ermöglicht ein differenziertes Feedback. Begründung Trifft nicht zu Trifft zu Trifft sehr zu Kriterien Trifft teilweise zu Beurteilungsbogen Leuchtbox Verarbeitung Der Gesamteindruck der Leuchtbox ist gleichmässig. Die Vorderseite hat einen Designeffekt Deine Leuchtbox ist stabil. Die Kanten sind gerade und stehen senkrecht aufeinander. Präsentation Reflexion Funktion Sie sauber verleimt, es sind kein Leimrückstände zu sehen Die Leuchtbox leuchtet, der Schalter ist erreichbar und die das Lämpchen kann ein- und ausgeschaltet werden. Du präsentierst deine Leuchtbox klar strukturiert und wirkungsvoll Du hast Vorzüge, Schwachpunkte und Optimierungsmöglichkeiten deiner Leuchtbox verständlich dargelegt 30 Technisches Gestalten Yves Egli Reflexion „Aller Anfang ist schwer. Genau so ging es mir mit der Aufgabenstellung. Durch die Offenheit und die damit einhergehende Vielfalt der Möglichkeiten, hatte ich Schwierigkeiten mich für ein bestimmtes Objekt zu entscheiden. Nachdem ich einige Lehrmittel durchgestöbert hatte, fand ich schliesslich einen mögliches Objekt. Die nächste Schwierigkeit bereitete mir der Recyclingaspekt. Mit dem Plastiksack habe ich diesen zwar integriert, aber sicher nicht so umgesetzt, dass man im Unterricht vertieft darauf eingehen könnte. In Bezug auf diesen Aspekt gibt es sicher noch Verbesserungspotential. Dafür fand ich es sehr spannend etwas tiefer auf Strom und Schaltkreise einzugehen und diesen als Experiment in die Unterrichtseinheit einzuplanen. Aus meiner Sicht ist eine fächerübergreifende Behandlung dieses Phänomens zwingend. Wenn dies trotzdem aus einem Grund nicht möglich ist, muss man diese Unterrichtseinheit erweitern, damit die Schülerinnen und Schüler ein tieferes Verständnis aufbauen und die Lernziele gemäss LP21 erreichen können. Im Rückblick würde ich die Unterrichtseinheit wohl noch mit weiteren Experimenten anreichern. So wie ich das für die Zusatzaufgabe angedacht habe. Man könnte auch noch mehr in Bezug auf die Gestaltung der Holzbox machen, so dass Schülerinnen und Schüler denen der technische Aspekt nicht so zusagt, einen anderen Zugang zu dieser Werkarbeit erhalten. Beim Bau meiner Leuchtbox habe ich einiges gelernt. Ich denke, es macht Sinn, dass ich bevor ich mit den Schülern etwas im Werken umsetze, einen eigenen Prototyp baue. So lassen sich schon von vornherein gewisse Fehler vermeiden. Ich hatte zum Beispiel den Deckel angeleimt bevor ich die Beleuchtung einbaute. Dies hatte zur Folge, dass ich die Schrauben für die Batteriehalterung kaum mehr montieren konnte. Auch war es nicht ganz einfach die Fassung zu befestigen. Andere Verbesserungen habe ich bereits im Kapitel „Ausarbeitung des Leuchtobjekts erwähnt. Dazu gehören die Montage der Fassung an den Deckel und die helle Farbe im „Innenbereich. Abschliessend kann ich sagen, diese Arbeit hat mir Spass gemacht, sowohl der praktische als auch der schriftliche Teil, auch wenn Sie wesentlich aufwändiger war als erwartet. Und genau da bin ich auch gespannt, wie dass dann in der Praxis sein wird. Ich frage mich, ob ich wirklich genügend Zeit finden werde, um eine Werkarbeit in dieser Form zu planen und vorzubereiten. 31 Technisches Gestalten Yves Egli Verzeichnisse Literatur Brandenberger, C. Stuber T. (2006) Phänomenales Gestalten: Schwachstrom Magnetismus. Schulverlag plus, Bern Lehrplan 21 (2016). Onlinequelle: [Stand: 26.10.2016] Abbildungen Abbildung 1 Beleuchtete Postkarte, Quelle: Brandenberger. Stuber (2006) 2 Abbildung 2 Laminierter Ausschnitt . 9 Abbildung 3 Gebrauchter Plastiksack 9 Abbildung 4 Prototyp Leuchtbox. 10 Abbildung 5 Batterie und Leuchtmittel . 10 Abbildung 6 Stromkreis ohne Schalter 10 Abbildung 7 Stromkreis mit Schalter 10 Abbildung 8 Test mit Prototyp aus Karton 10 Tabellen Tabelle 1 Quelle Lehrplan21 Textiles und Technisches Gestalten 7 Tabelle 2 Quelle Lehrplan21 NMG . 8 32