Lernunterstützung - Brücken - 2. Unterrichtseinheit - Szene 7

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 2. DS ist, dass die SuS erläutern können, wie die Belastbarkeit eines Trägers durch Umformungen (Faltungen, Zickzackbildung, etc.) steigt und die Stabilität mit der Höhe der Aufkantung zunimmt.

Szene
Die LP belastet nacheinander zwei unterschiedlich dicke Fahrbahnen mit einem Gewicht. Auf diesen Impuls hin beschreiben die SuS, was sie in der ersten DS bei der Durchführung der Versuche beobachtet haben und erklären die Beobachtungen mit den wirkenden Zug- und Druckkräften.
Die Szene läuft von 00:06 bis 03:10 der 2. DS.

Lehrpersonen-Handeln
Die LP regt die SuS durch die Demonstration von zwei Versuchen an, die Erkenntnisse aus der vorangehenden DS wiederaufzunehmen und unterstützt sie bei der Suche nach einer Erklärung für das beobachtete Phänomen.

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: vorhandene Vorstellungen erschließen; Anwendung von Konzepten ermöglichen; auf sprachliche Klarheit achten
• 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

UA2 · Unterrichtsgespräch

Analyseschwerpunkt

LU · Lernunterstützung

LU: Kognitive Aktivierung

KA:VE · Vorhandene Vorstellungen bewusst machen/erschließen

KA:AE · Anwendung von (neuen, angemessenen) Vorstellungen ermöglichen

LU: Kognitive Unterstützung

KU:SA · Auf sprachliche Klarheit achten

LU: Aktivitäten der Schülerinnen und Schüler

AS4 · Einbringen und Austauschen von Erfahrungen und Ergebnissen