Kontextinformationen
Die Szene stammt aus einer Unterrichtseinheit mit drei Doppelstunden (DS) zu den Themen „Was passiert, wenn eine Balkenbrücke belastet wird? Wie kann man eine flache Fahrbahn stabiler machen? Die Belastbarkeit einer Hängebrücke mit der einer Balkenbrücke vergleichen.“ Der Unterricht wurde in einer vierten Klasse durchgeführt.
In der 1. DS wiederholen die Schülerinnen und Schüler (SuS) die Bestandteile der Balkenbrücke, indem sie Wortkarten an die richtige Stelle an der Tafelskizze heften. Die Lehrperson (LP) belastet die Fahrbahn einer Balkenbrücke mit einem Ziegelstein, so dass sich diese durchbiegt. Die Vermutungen der SuS, wie dies verhindert bzw. wie die Brücke stabiler gemacht werden könnte, werden an der Tafel festgehalten. Anschließend prüfen die SuS mit Material, welche der vermuteten Faktoren tatsächlich einen Einfluss auf die Stabilität der Fahrbahn haben. Die Ergebnisse werden gesammelt. An einem Schaumstoffstreifen mit vertikal aufgezeichneten Linien führt die LP die Begriffe Druck- und Zugkraft ein und macht deutlich, dass sich diese Kräfte umso besser verteilen, je dicker der Balken ist. In einem einfachen Versuch mit den Fingern erfahren die SuS diese Kräfte körperlich. Gemeinsam mit der LP entwickeln die SuS in einer Zeichnung, wie die Zug- und Druckkräfte in einem Brückenträger mit Pfeilen sichtbar gemacht werden können. Zum Schluss werden die wirkenden Kräfte nochmals an den zur Verfügung stehenden Holzleisten gezeigt.
In der 2. DS wiederholen die SuS angeregt durch einen Demonstrationsversuch den in der ersten DS erarbeiteten Zusammenhang: Je dicker die Fahrbahn, desto stabiler ist sie. Gemeinsam erarbeiten sie die Nachteile immer dickerer Fahrbahnen.
Die SuS erhalten die Aufgabe, mit einem Papierbogen eine stabile Brücke zu bauen, berichten der Klasse von ihren Erfahrungen, beschreiben die Gemeinsamkeiten der stabilen Brücken und erarbeiten, dass die Höhe der Faltung bzw. der Fahrbahnkanten die Stabilität beeinflussen. Die LP führt den Begriff „Profil“ ein und die SuS suchen im Klassenzimmer nach Beispielen. An verschieden Papier- und Holzfahrbahnen mit unterschiedlich hohen Profilkanten werden die Erkenntnisse überprüft und wiederholt.
In einer nicht aufgezeichneten Unterrichtssequenz zwischen der 2. und 3. DS konstruieren die SuS Hängebrücken und testen deren Stabilität.
In der 3. DS formulieren die SuS Kriterien für ein faires Experiment (alle Bedingungen werden konstant/gleich gehalten, nur die zu untersuchende Einflussgröße – z. B. Tragfähigkeit von Brücken – wird verändert), mit dem die Stabilität von Hängebrücken und Balkenbrücken verglichen werden kann. Anschließend entwickeln sie mit verschiedenen Materialien in Partnerarbeit einen fairen Versuch. In einem „Museumsgang“ im Klassenzimmer beurteilen die SuS bei jedem Versuch, ob die formulierten Kriterien berücksichtigt worden sind. Die SuS argumentieren dabei zu Fragen eines fairen Experiments und erkennen im Vergleich die Vorteile der Hängebrücke (hohe Belastbarkeit bei großen Spannweiten).
Ziel der 1. DS ist es, durch Vermuten und Untersuchen den Zusammenhang zwischen der Dicke eines Trägers und der Belastbarkeit von Brücken herzuleiten sowie zu erkennen, dass der Balken bei Belastung oben zusammengedrückt und unten auseinandergezogen wird. Die SuS bauen dabei die Fachbegriffe „Druckkraft“ und „Zugkraft“ auf und testen diese an den eigenen Händen.
Szene
Ausgehend von den besprochenen Vermutungen zur Frage „Was erhöht die Stabilität und Belastbarkeit von Balkenbrücken?“ werden die Materialien für das Überprüfen der Vermutungen vorgestellt, das Vorgehen beim Experimentieren und gleichzeitig der Auftrag für die nachfolgende Arbeit der SuS geklärt.
(Szene 2 schließt direkt an Szene 1c an; die Ausgangsfrage wird in beiden Szenen aufgenommen)
Die Szene läuft von 16:17 bis 20:04 der 1. DS.
Lehrpersonen-Handeln
Die LP stellt die für das Experimentieren zur Verfügung gestellten Materialien vor und gibt einige Hinweise dazu. Sie klärt im Gespräch mit den SuS, wie die Vermutungen überprüft werden können und zeigt exemplarisch, wie dabei vorgegangen werden kann.
Möglicher Analysefokus
Einen vollständigen Analyseauftrag können Sie als PDF herunterladen:
Analyseauftrag und Kontextinformationen
Diese Unterrichtseinheit eignet sich u.a. zur Analyse folgender Aspekte:
- Unterrichtsphasen: Einstieg
- Formen der Lernunterstützung: Herausfordernde Aufgaben stellen; Sequenzieren; Zielklarheit schaffen; Veranschaulichen; Modellieren
- Aktivitäten der SuS: Einbringen und Austauschen von Erfahrungen und Ergebnissen
- Unterrichtsthemen: Brücken
- Klassenstufe: Klasse 4
Tags
- Art des Videos
- S · Szene (Lernarrangement)
- Perspektive
- SL · Schüler-Lehrer
- Unterrichtsthemen
- TH3 · Brücken
- Klassenstufe
- KS4 · Klasse 4
- Unterrichtsphasen
- UP1 · Einstieg
- Unterrichtsaktivität
- UA1 · Lehrerinstruktion
- UA2 · Unterrichtsgespräch
- Analyseschwerpunkt
- LU · Lernunterstützung
- LU: Kognitive Aktivierung
- KA7 · Herausfordernde Aufgaben stellen
- LU: Inhaltliche Strukturierung
- IS1 · Sequenzieren
- IS2 · Zielklarheit schaffen
- IS6 · Veranschaulichen
- IS7 · Modellieren
- LU: Aktivitäten der Schülerinnen und Schüler
- AS4 · Einbringen und Austauschen von Erfahrungen und Ergebnissen
