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 De-monstrationsversuch den in der ersten DS erarbeiteten Zu-sammenhang: 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 – hier 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 3. DS ist die Erarbeitung von Kriterien für ein faires Experiment (es wird jeweils nur eine Einflussgröße verändert) sowie deren Umsetzung in einem eigenen Versuch. Die SuS sollen die Experimente der anderen SuS hinsichtlich der Berücksichtigung der genannten Kriterien überprüfen. Zudem sollen sie anhand der Beobachtungen die konstruktiven Besonderheiten von Hängebrücken (große Spannweite, hohe Belastbarkeit) herausfinden und beschreiben.
Szene
Aufgrund der Ergebnisse aus dem Vergleich zwischen der Balkenbrücke und der Hängebrücke bringen die SuS im Klassengespräch Überlegungen und Erkenntnisse ein, was für die größere Stabilität der Hängebrücke ausschlaggebend ist.
Die Szene läuft von 56:14 bis 1:00:39 der 3. DS.
Lehrpersonen-Handeln
Die LP unterstützt die Suche nach Beschreibungen und Erklärungen mit Rückfragen, durch Hervorheben und Veranschaulichen. Sie regt zum Austausch unter den Lernenden an.
Möglicher Analysefokus
Einen vollständigen Analyseauftrag können Sie als PDF herunterladen:
Analyseauftrag und Kontextinformationen
Diese Unterrichtseinheit eignet sich u.a. zur Analyse folgender Aspekte:
- Unterrichtsphasen: Reflexion
- Formen der Lernunterstützung: Vorhandene Vorstellungen erschließen; Vorstellungen aufbauen und weiterentwickeln; Austausch über Vorstellungen von Konzepten anregen; Hervorheben
- Aktivitäten der SuS: Einbringen und Austauschen von Erfahrungen und Ergebnissen
- Schülervorstellungen und Lernschwierigkeiten: Diagnostizieren von Schülervorstellungen
- Unterrichtsthemen: Brücken
- Klassenstufe: Klasse 4
Tags
- Art des Videos
- S · Szene (Lernarrangement)
- Perspektive
- SL · Schüler-Lehrer
- Unterrichtsthemen
- TH3 · Brücken
- Klassenstufe
- KS4 · Klasse 4
- Unterrichtsphasen
- UP3 · Reflexion
- Unterrichtsaktivität
- UA2 · Unterrichtsgespräch
- Analyseschwerpunkt
- LU · Lernunterstützung
- LU: Kognitive Aktivierung
- KA1 · Vorhandene Vorstellungen erschließen
- KA3 · Vorstellungen aufbauen bzw. weiterentwickeln
- KA5 · Austausch über Vorstellungen und Konzepte anregen
- LU: Inhaltliche Strukturierung
- IS4 · Hervorheben
- LU: Aktivitäten der Schülerinnen und Schüler
- AS4 · Einbringen und Austauschen von Erfahrungen und Ergebnissen
- LU: Schülervorstellungen und Lernschwierigkeiten
- SL1 · Diagnostizieren von Schülervorstellungen
