Wie baut man einen Lastenkran? Einführung in die Bautechnik

Schwerpunkt: Das Fachwerk


Unterrichtsentwurf, 2011

17 Seiten


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Sachanalyse
1.1. Bautechnik
1.2. Fachwerkkonstruktionen

2. Didaktische Reflexion
2.1. Einordnung in den Bildungsplan ´04
2.2. Einbettung der Stunde in die Unterrichtseinheit
2.3. Bedeutung des Themas für die Schüler/innen
2.4. Exemplarität und didaktische Reduktion
2.5. Aufgabenanalyse und mögliche Schwierigkeiten

3. Kompetenzerwerb/ Lernziele
3.1. Übergeordnete Kompetenzen / Ziele
3.2. Fachliche Lernziele
3.3. Methodische Lernziele
3.4. Soziale Lernziele
3.5. Personale Lernziele

4. Methodische Reflexion
4.1. Artikulation des Unterrichts
4.1.1. Begrüßung/ Einstieg
4.1.2. Überleitung I
4.1.3. Erarbeitungsphase I
4.1.4. Überleitung II
4.1.5. Erarbeitungsphase II
4.1.6. Präsentation
5.1.7 Sicherung und Abschluss
4.1.8. Puffer
4.2. Methoden und Sozialformen
4.2.1. Partnerarbeit
4.2.2. Das Experiment
4.3. Alternativen

5. Verlaufsplan & Anlagen

6. Literaturverzeichnis

1. Sachanalyse

1.1. Bautechnik

Die Unterrichtsstunde „Die Bautechnik“ ist ein Fachgebiet, welches sich mit den Aspekten des Bauens beschäftigt. Hiermit ist die Errichtung von baulichen Anlagen beziehungsweise Bauwerken im Hoch- und Tiefbau gemeint. Auf jedes Bauteil der Bauwerke wirken verschiedene äußere Belastungen ein, denen das Bauwerk standhalten muss. Im Wesentlichen unterscheidet man zwischen Zug- und Druckbelastung, Biege- und Knickbelastung, sowie der Scherbelastung.1 Die Aufgabe der Bautechnik ist es daher, sichere und stabile Tragwerke zu konstruieren, die sich im Gleichgewicht befinden. Insgesamt kennt die Bautechnik zwei große Gruppen von Tragwerken: Die Fachwerke (Pfosten, Streben, Riegel, …) und die Flächentragwerke (Platten, Scheiben, Schalen,…). In dieser Unterrichtseinheit wird der Schwerpunkt hauptsächlich auf das Fachwerk beziehungsweise Fachwerkkonstruktionen gelegt.

1.2. Fachwerkkonstruktionen

Eine Konstruktion aus mehreren Stäben, die an beiden Enden miteinander verbunden sind, wird als Fachwerk bezeichnet. Fachwerke haben ein relativ geringes Gewicht und haben dennoch eine hohe Tragfähigkeit. Werden genau drei Stäbe an den Enden miteinander verbunden, entstehen Dreiecke. Dreiecke sind auch dann stabil, wenn die Stäbe an den Verbindungsstellen bewegliche Gelenke haben. Diese Verbindungsstellen nennt man Knoten. Werden zum anderen vier Stäbe gelenkig miteinander verbunden, entsteht ein beweglicher Rahmen. Die Dreiecke werden daher auch als statische Dreiecke bezeichnet. Aus der flächigen Aneinanderreihung von Dreiecken, bei denen alle Stäbe in den Knoten gelenkig miteinander verbunden sind, entsteht das Fachwerk.2

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Stabiles Dreieck und beweglicher Rahmen

Quelle: Eigene Darstellung

2. Didaktische Reflexion

2.1. Einordnung in den Bildungsplan ´04

Die Unterrichtsstunde „Einführung in die Bautechnik – Bau eines Lastenkrans“ im Fach Technik lässt sich im Bildungsplan ´04 für die Realschule – Klasse 8 dem Problem- und Handlungsfeld „Bauen und Wohnen“ zuordnen. Hinsichtlich der Kompetenzentwicklung von Schülerinnen und Schülern heißt es dort:

„Die Schülerinnen und Schüler können

- technische Experimente zu Problemstellungen im Bereich Bauen und Wohnen planen, durchführen und auswerten. (Handlungsperspektive);
- einfache Tragwerke und das Fachwerk erklären. (Kenntnis- und Strukturperspektive).“ 3

Neben der Handlungsperspektive, sowie der Kenntnis- und Strukturperspektive, erhalten die Schüler durch einen unmittelbaren und handelnden Umgang eine vorberufliche Orientierungsperspektive . 4 5

2.2. Einbettung der Stunde in die Unterrichtseinheit

Die Unterrichtsstunde „Einführung in die Bautechnik – Bau eines Lastenkrans“ dient als Einstieg in die Unterrichtseinheit „Bautechnik – Schwerpunkt: Das Fachwerk“. Am Ende der Unterrichtseinheit sollen die Schüler einfache Tragwerke und das Fachwerk erklären können. Ziel ist es, das jeder Schüler ein Fachwerkhausmodell selbstständig plant und herstellt.

Die praktische Arbeitszeit, um den das Fachwerkhausmodell herzustellen, beträgt ungefähr 15 bis 18 Schulstunden. Theoretische Aspekte werden bei Bedarf immer wieder eingeschoben.

Primär- und Realerfahrungen stehen im Mittelpunkt des handlungs- und problemorientierten Technikunterrichts. Um die Ziele einer technischen Grundbildung zu erreichen, sollen immer wieder technische Experimente zu Problemstellungen geplant, ausgeführt und ausgewertet werden.6 Dieser handlungstheoretische Ansatz basiert auf dem handlungstheoretischen Modell im Primat der Praxis nach J.F. Herbart.7 Zum Abschluss der Unterrichtseinheit werden die Arbeitsergebnisse präsentiert, die Gegenstände beurteilt und eine Nachbetrachtung durchgeführt. Folgende Auflistung gibt einen kleinen Überblick über die Unterrichtseinheit „Bautechnik – Fachwerkhausmodell“, theoretische Ansätze und Experimente:

- Einführung in die Bautechnik - Fachwerkkonstruktion (Einführungsexperiment)
- Das Fachwerkhaus (Elemente),
- Spannungsarten und Kräfte/weitere Stabilitätsversuche
- Anforderungen an das Fachwerkhausmodell à später: Kriterien für die Bewertung
- Einführung und Übung in der Dreitafelprojektion (Planung)
- Baubeginn: Fachwerkshausmodell
- Standsicherheit
- Stabilisierungselemente für Rahmen
- Versuch: Biegebelastung + Modell zur Biegebelastung (Druck- und Zugspannung)
- Statik: Kräfteparallelogramm, Zug- und Druckbelastungen
- Exkurs: Statik von Brückenbauten

2.3. Bedeutung des Themas für die Schüler/innen

Die Bautechnik/Baustatik ist ein Teilgebiet der Mechanik. Sie befasst sich mit dem Gleichgewicht von Kräften an Körpern, damit diese in Ruhe bleiben. Egal ob es sich um eine kilometerlange Brücke, das Eigenheim, das Gartenhäuschen oder das Baumhaus handelt. Alle müssen eine gewisse Tragfähigkeit aufweisen und äußeren Belastungen standhalten können. Fachwerkkonstruktionen haben eine enorm hohe Tragfähigkeit, wodurch ihnen auch eine hohe Erdbebensicherheit zugesprochen wird. Erdbebensicher Bauen ist insbesondere auch für die Menschen im Zollernalbkreis eine Notwendigkeit, gab es hier in den vergangenen 1000 Jahren bereits mehrere Erdbeben. Erst im Jahr 1978 wurde beispielsweise das Stadtgebiet Albstadt von einem Erdbeben getroffen, welches bei nahezu 7000 Gebäuden zu teils schweren Schäden führte. Das im Bereich „Bauen und Wohnen“, insbesondere das Fachwerk eine zentrale Rolle spielen soll, ist vom Bildungsplan 04‘ für die Realschule vorgegeben. Auch wenn die Fachwerksbauweise heute nur noch selten ausgeführt wird (hoher Arbeitsaufwand, Holz als teurer Werkstoff). Dennoch bietet das Thema die Chance Einblicke sowohl in die technische Mechanik (Teilgebiet der Ingenieurwissenschaften) als auch in die klassische Mechanik (Teilgebiet der Physik) zu erhalten.

2.4. Exemplarität und didaktische Reduktion

In der Schule gehen wir von der Situation des technischen Laien aus, der einer immer undurchschaubareren Technik gegenübersteht. Eine technische Grundbildung, „die den Schülerinnen und Schülern fundamentale Einsichten und Handlungsmuster durch eine intensive Auseinandersetzung mit exemplarischen technischen Inhalten vermittelt“, ist somit gefordert . „Dabei stehen immer Primär- und Realerfahrungen mit Technik im Mittelpunkt des handlungs- und problemorientierten Technikunterrichts.“ 8 In dieser Unterrichtseinheit erhalten die Schüler einen Einblick in die Bereiche der Bautechnik. Die fachpraktische Arbeit „Fachwerkmodellhaus“ soll den Bildungsvorgang der Schüler dabei durch bildendes Tun unterstützen. Die Arbeit beschränkt sich in Hinblick auf Material und Fügung der Bauteile auf Holz und Fachwerkbauweise. Auf spezifische Verfahren zur Gestaltung von Fachwerkwänden (Streben Neigung, Versatzflächen, Bundseiten, …) wird keine Rücksicht genommen. Leistungsstarke Schüler bekommen die Möglichkeit ihrer Fachwerkkonstruktion eine einfache Dachkonstruktion (einfache Hängewerk oder doppeltes Hängewerk) aufzusetzen. Bei besonderem Interesse der Schüler im Bereich Bautechnik weitere Baukonstruktionen betrachtet werden. Hierbei sollen die Schüler durch die Bildung von Analogien9 weitere Systeme kennenlernen. In der Unterrichtstunde „Einführung in die Bautechnik – Bau eines Lastenkrans“ greift die didaktische Reduktion insoweit, dass es sich um ein einfaches Experiment handelt, das mit einfachen Materialien durchgeführt werden soll. Der Lastenkran ist des Weiteren nicht schwenkbar und hat keinen Lastenaufzug. Im Unterricht handelt es sich daher um einen einfachen, aber klaren Inhalt, der Induktiv10 herbeigeführt werden soll („statische Dreiecke“). Weiterhin greift hier, dass für die kindliche Entwicklung bedeutsame Prinzip des ganzheitlichen Lernens mit „Kopf, Herz und Hand“11.

[...]


1 Vgl. Helling 2006, S. 213- 215

2 Ebd. S. 216 ff.

3 Vgl. Ministerium für Kultus, Jugend und Sport, S.147

4 Ebd., S. 144ff.

5 Berufsfelder die im Laufe dieser Unterrichtseinheit konkret erkundet werden können sind: Bautechniker und Zimmerer, aber auch Architekten und Bauingenieure.

6 Vgl. Ministerium für Kultus, Jugend und Sport, S.144 u. 147

7 Herbart begründete insgesamt vier Theorie-Praxis Modelle. Beim handlungstheoretischen Modell im Primat der Praxis bestimmt die Theorie Prinzipien und Richtung der Praxis. Die Praxis bildet jedoch den Takt, indem sie Erfahrungswerte dafür liefert, wie in einem konkreten Umfeld Theorie Wirklichkeit werden kann.

8 Ministerium für Kultus, Jugend und Sport, S.144

9 Die Analogiebildung ist neben der Fähigkeit zur Induktion und Deduktion wesentlicher Bestandteil exemplarischen Lernens.

10 Induktion bedeutet seit Aristoteles den abstrahierenden Schluss aus beobachteten Phänomenen auf eine allgemeine Erkenntnis,

11 Dieser Theorieansatz geht auf den Schweizer Pädagogen Johann Heinrich Pestalozzi zurück. Er beschreibt mit dieser Dreiteilung Intellekt, Sitte und praktische Fähigkeiten.

Ende der Leseprobe aus 17 Seiten

Details

Titel
Wie baut man einen Lastenkran? Einführung in die Bautechnik
Untertitel
Schwerpunkt: Das Fachwerk
Hochschule
Staatliches Seminar für Didaktik und Lehrerbildung (Realschulen) Reutlingen
Autor
Jahr
2011
Seiten
17
Katalognummer
V984872
ISBN (eBook)
9783346349156
ISBN (Buch)
9783346349163
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Bautechnik, Fachwerk, Konstruktion, Wettbewerb, Lastenkran
Arbeit zitieren
Martin Briol (Autor), 2011, Wie baut man einen Lastenkran? Einführung in die Bautechnik, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/984872

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