Was schwimmt, was sinkt im Wasser?

In der Veranstaltung „Was schwimmt, was sinkt im Wasser?“ erarbeiten sich die Kinder auf experimentelle, handlungsorientierte Weise grundlegende Erkenntnisse zum Phänomen Schwimmen und Sinken. Ausgehend von bekannten Erfahrungen und Erscheinungen lernen sie an mehreren Stationen Fragen zu stellen, Hypothesen zu bilden und diese experimentell zu überprüfen. Dabei sind neben qualitativen Untersuchungen auch quantitative Versuche möglich, die zu ersten Messergebnissen führen.

Es werden Boote konstruiert und gebaut und auf ihre Schwimm- und Tragfähigkeit hin überprüft. Die gewählten Experimente und Materialien entsprechen der Lebenswelt der Kinder und wecken somit Neugier und Interesse.

Bildungsp​lanbezug:
Sachunterricht Grundschule
Thema Schwimmen und Sinken: Erwerb von Kompetenzen in den Bereichen: Orientierung in unserer Welt unter naturwissenschaftlicher Perspektive, Erkenntnisgewinnung und Urteilsbildung. Speziell: Naturphänomene und Erscheinungen sachbezogen wahrnehmen, Wissen über Naturwissenschaften erwerben, Technik nutzen, Technische Problemstellungen lösen. Perspektivenübergreifende Kompetenzen: Fragen stellen, Informationen gewinnen, auswerten und darstellen, sich mit anderen sachgerecht austauschen.

Auf den Spuren des Archimedes, Auftrieb im Wasser

In der Veranstaltung „Auf den Spuren des Archimedes, Auftrieb im Wasser“ erarbeiten sich die Schüler:innen auf experimentelle, handlungsorientierte Weise vertiefte Erkenntnisse zum Phänomen des Schwimmens und Sinkens, wobei die quantitativen Aspekte des Auftriebs im Wasser (Prinzip des Archimedes) einen Schwerpunkt darstellen. Es werden u.a. Cartesische Taucher, einfache Segelboote und selbst konstruierte „Tauchboote“ gebaut.

Dabei wird an Stationen mit Wettbewerbscharakter gearbeitet, die Arbeitsergebnisse können mitgenommen und in der Schule weiter verwendet werden.
Die gewählten Experimente und Materialien entsprechen der Lebenswelt der Schüler:innen und wecken Neugier und Interesse.

Die im Bildungsplan der Grundschule für den Sachunterricht (Kl. 3-4) verbindlichen Kompetenzen und Inhalte, sowie die didaktischen Grundsätze werden berücksichtigt.

Bildungspl​anbezug:
Sachunterricht Grundschule:
Erwerb von Kompetenzen in den Bereichen: Orientierung in unserer Welt unter naturwissenschaftlicher Perspektive, Erkenntnisgewinnung und Urteilsbildung.

Speziell: Naturphänomene und Erscheinungen sachbezogen wahrnehmen, Wissen über Naturwissenschaften erwerben, Technik nutzen, technische Problemstellungen lösen
Perspektivenübergrei​fende Kompetenzen: Fragen stellen, Informationen gewinnen, auswerten und darstellen, sich mit anderen sachgerecht austauschen.

Auf den Spuren des Archimedes, Auftrieb im Wasser

Es werden u.a. Cartesische Taucher, einfache Segelboote und selbst konstruierte „Tauchboote“ gebaut. Dabei wird an Stationen mit Wettbewerbscharakter gearbeitet, die Foto Nr.: 2923

Arbeitsergebnisse können mitgenommen und in der Schule weiter verwendet werden.
Die gewählten Experimente und Materialien entsprechen der Lebenswelt der Kinder und wecken Neugier und Interesse.

Bildungsplanbezug:
Natu​rwissenschaft und Technik Sek I, Stadtteilschule und Gymnasien:
Umgang mit Fachwissen: Naturwissenschaftliche Phänomene sowie technische Sachverhalte erklären auf der Grundlage von einfachen Fachkonzepten, Nutzung erster Modellvorstellungen zur Erklärung einfacher Phänomene, Bauen einfacher Funktionsmodelle von Fahrzeugen nach Anleitung.
Berücksichtigun​g der Rahmenvorgabe „Lernen an außerschulischen Lernorten“.

Schiffbau mit CAD: Schiffsrümpfe am Computer entwerfen, bauen und testen

Die Schüler:innen entwerfen zunächst ein 3D-Modell eines Schiffsrumpfs am Computer, der anschließend mit einer CNC-Fräse gefertigt und von Hand nachbearbeitet wird (Oberfläche glätten, Ballast zur Verbesserung der Schwimmlage anbringen, ggf. Antrieb einbauen, …). Anschließend werden die Rümpfe am Wasserbecken getestet und verglichen.

Beim Entwurf am Computer lernen die Schüler:innen zunächst die CAD-Software FreeCAD kennen. Dabei stehen Fachkompetenzen aus den Bereichen Informatik und Mathematik im Vordergrund: Die Schüler:innen nutzen ein objektorientiertes Anwendungsprogramm, um einfache geometrische Körper wie Quader, Zylinder und Kugeln, aber auch ein Rotationsellipsoid zu erzeugen. Durch die Variation von Parametern, die die Lage der Objekte im Raum und deren Maße beschreiben, passen sie das Rumpfmodell ihren individuellen Vorstellungen an.

Außerdem lernen sie Verfahren kennen, um aus 2D-Skizzen Körper zu erstellen, etwa durch Rotation oder durch Interpolation von Querschnittsflächen (Spantenbauweise). Dabei stellen sie Beziehungen zwischen Objekten wie 2D-Skizzen, Körpern und deren Verknüpfungen durch Rotation, Mengenoperationen etc. her. Die Darstellung von Objekten in 2D und 3D mit Hilfe von Koordinaten und Parametern sowie die Nutzung von Symmetrien und Ähnlichkeiten spielen dabei eine wesentliche Rolle.
Die anschließende Fertigung greift Aspekte des Unterrichtsfachs Arbeit und Beruf auf, dazu gehört der angemessene Einsatz von Werkzeugen, Verfahren und Materialien.
Die Schüler:innen arbeiten i.d.R. in Dreiergruppen. Durch gezielten Medien- und Materialeinsatz (Erklärvideos, Experimente, …) fördern wir die verschiedenen Wahrnehmungsebenen, was Sprachförderung und Inklusion Rechnung trägt. Darüber hinaus können wir mit gezielten Hilfestellungen oder variierten Arbeitsaufträgen auf individuelle Bedürfnisse im Rahmen der Inklusion reagieren. Der gesamte Werkstattbereich ist barrierefrei.
Für die Arbeit mit Erklärvideos sollten die Schüler:innen eigene Kopfhörer mitbringen (mit Klinkenstecker), zum Speichern ihrer Dateien einen USB-Stick.