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Naturwissenschaftlich-technische Aufgabenschwerpunkte des Lehrplans SU
Übersicht: Aufgabenschwerpunkte	Eingangsseite des Unterrichtsgegenstandes

Fahrzeuge
Bausteine der Umsetzung


Fahrzeugmodelle aus Holz Fahrzeugmodelle aus Verpackungsmaterialien Optimierung der Fahrzeuge Fahrzeugmodelle mit Antrieb Fahrzeugmodelle mit Lenkung Konstruktionsbaukästen

Von den verschiedenen Möglichkeiten, sich dem Thema zu nähern (vgl. Sache-Wort-Zahl 30 (2002), empfiehlt sich zunächst der Bau einfacher Fahrzeuge aus Holz oder Verpackungsmaterialien. Eine hohe Motivation übt dabei ein in Aussicht gestellter Wettbewerb aus. Die Kinder bekommen die Aufgabe in Partnerarbeit ein Fahrzeug zu bauen, das von einer leicht abfallenden Rampe weit rollt und möglichst geradeaus fährt. Zunächst überlegen sich die Kinder, welche Materialien sie für Achsen, Räder, Fahrgestell und Karosserie ihrer Fahrzeugmodelle verwenden können. Die Vorschläge werden auf ihre Eignung diskutiert und auf einem Plakat "Planungshilfe" notiert. Das Sammeln der Materialien sollte über einen längeren Zeitraum erfolgen, wobei die Kinder natürlich immer wieder neue Ideen einbringen können. Die Sammlung kann gegebenenfalls von der Lehrperson um weitere geeignete Materialien und das notwendige Werkzeug komplettiert werden.

Fahrzeugmodelle aus Holz	Holzmodell
	Der Bau einfacher Fahrzeugmodelle motiviert die Kinder im besonderen Maße und verläuft in der Regel befriedigender als die Herstellung von Modellen aus Verpackungsmaterialien. Im einfachsten Fall wird eine Grundplatte mit Ringschrauben als Halterungen für bewegliche Achsen versehen oder die Kinder treiben Nägel bzw. Schrauben als feste Achsen direkt in die Grundplatte.

Achsenkonstruktionen

	Auf die Grundplatte nageln oder leimen die Kinder aus Holzresten eine Karosserie, die sie anschließend mit Abtönfarbe bemalen können. Das Bauen von Fahrzeugen aus Holz wirft allerdings immer wieder Probleme auf, die im Vorfeld zu beachten sind. So stehen zunächst weniger die technischen Aspekte des Fahrzeugbaus im Vordergrund als vielmehr Grundlagen des Werkzeuggebrauchs, der Materialkunde und des Arbeitschutzes. Der sachgemäße Gebrauch der wichtigsten Holzwerkzeuge muss dabei mit den Kindern zuvor eingeübt werden! Da Kinder in Hartholz nicht mit einem Handbohrer selbst bohren, Holzschrauben eindrehen und nur mit Mühe Nägel einschlagen können, sind weiche Holzsorten (z.B. Nadelhölzer) zu wählen. Kleinere Säge- und Bohrarbeiten können Kinder dann nach Einweisung und unter Verwendung geeigneter Werkzeuge selbständig vornehmen. Wichtig ist hierbei, dass Werkstücke grundsätzlich eingespannt und Löcher vorgebohrt werden müssen! Zum Leimen sollte ein schnelltrocknender Holzleim verwendet werden. Die Beschaffung geeigneter Räder stellt eine besondere Schwierigkeit dar. Es empfiehlt sich, den Kindern für ihre ersten Modelle runde Holzscheiben mit einem Loch in der Mitte zumindest als eine Möglichkeit anzubieten. Die Scheiben sind zu kaufen oder mit einer Bohrmaschine mit Frässchneideaufsatz durch Erwachsene selbst zu fertigen. Den Mittelpunkt eines Rades können die Kinder aber auch selbst ermitteln: Sie nutzen das Rad als Schablone um seinen Umriss auf Papier zu zeichnen, schneiden ihn aus und bestimmen durch zweimaliges Falten den Mittelpunkt, den sie auf das Rad übertragen können.


Fahrzeugmodelle aus Verpackungsmaterialien	Fahrzeug aus Verpackungsmaterialien
	Weitaus schwieriger gestaltet sich erfahrungsgemäß das Bauen von Fahrzeugmodellen aus Verpackungsmaterialien, die häufig auch durch ihre Optik die Kinder nicht sehr zufrieden stellen. Zum einen lassen sich z. B. Kunststoffe oder Blech nur sehr schwer bearbeiten, zum anderen sind die meisten Klebstoffe für die oftmals beschichteten Materialien nicht geeignet, so dass der nicht unproblematische Einsatz von Heißklebepistolen oder speziellen Plastik-Klebstoffen fast unumgänglich ist. Des weiteren lassen sich Baufehler häufig nicht oder nur mühsam beheben, was bei einigen Kindern zu Frustrationen führen kann. Für den Bau von Fahrzeugmodellen mit Verpackungsmaterialien spricht demgegenüber, dass die Kinder hier sehr weitgehend bei der Planung und der Materialbeschaffung einbezogen werden können und ihre Kreativität mehr gefordert wird. Außerdem sind hierbei kein Werkraum und keine Werkzeuge zur Holzverarbeitung notwendig. Um die beschriebenen Probleme und Frustrationen so weit wie möglich auszuschließen, sind individuelle Hilfestellungen und Tipps der Lehrperson unumgänglich. In erster Linie sind aber ständige Zwischenreflexionen notwendig, in denen aufgetretene Schwierigkeiten möglichst frühzeitig gemeinsam analysiert und Lösungsmöglichkeiten entwickelt werden können!


Optimierung der Fahrzeuge	Die Kinder werden feststellen, dass ihre Fahrzeuge in unterschiedlicher Weise, unterschiedlich weit und mit verschiedenen Geschwindigkeiten die Rampe herabfahren. Einige ruckeln, "eiern", andere fahren nicht geradeaus, andere fahren eine Kurve und fallen herunter. Die Kinder ermitteln gemeinsam die Ursachen für diese Beobachtungen und optimieren ihre Fahrzeuge entsprechend. Ursachen können dabei u.a. sein: Die Räder schleifen an Fahrgestell oder Karosserie. Die Achsen sind schief. Das Loch für die Achse im Rad ist nicht mittig. Das Loch für die Achse ist zu groß ,sie hat zu viel Spiel. Das Loch für die Achse ist zu klein. Das Fahrzeug ist zu leicht. ... Der Bau von Fahrzeugen mit Antrieb und / oder Lenkung gestaltet sich schwieriger und empfiehlt sich nicht vor dem dritten Schuljahr, wobei der Unterrichtsgegenstand "einfache Geräte und Maschinen nacherfinden, untersuchen, montieren und demontieren" thematisiert wird.


Fahrzeugmodelle mit Antrieb
	Spielzeugautos werden häufig mit einem Federwerk oder einem Elektromotor angetrieben. Auch Konstruktionsbaukästen enthalten mitunter Elektro- oder sogar Solarmotoren, mit denen selbstgebaute Fahrzeuge angetrieben werden können.

	Die Aussicht, ein selbstgebautes Fahrzeug mit einem eigenen Antrieb versehen zu können, stellt eine hohe Motivation dar und veranlasst die Kinder zu konstruktiven, problemorientierten Auseinandersetzungen mit physikalisch-technischen Fragestellungen, auch wenn Gummi-, Segel- oder Rückstoßantrieb für "richtige" Autos keine bzw. eine unbedeutende Rolle spielen.
Antriebsarten	Die Prinzipien aller drei Antriebsarten sind recht einfach und können auch von Kindern in Grundzügen nachvollzogen werden.
	Für die Ausstattung mit einem Antrieb eignen sich vor allem die Holzmodelle der Kinder. Die Überlegungen über verschiedene Antriebsmöglichkeiten und deren Funktionsweisen werden durch Abbildungen (Segelantrieb) und einfache Demonstrationsobjekte (Luftballon, "Gummimotor") unterstützt.
	Segelfahrzeug
	Rückstoßantrieb
	Gummimotor
	Nach dieser Informationssequenz ermitteln die Kinder die nötigen Materialien und Werkzeuge und rüsten ihr Fahrzeug mit einem der drei Antriebe aus, gegebenenfalls werden einige Schüler auch neue Fahrzeuge bauen müssen.


Fahrzeugmodelle mit Lenkung	Hier werden die Kinder auf jeden Fall völlig neue (Holz-) Modelle bauen müssen. Zunächst überlegen sie sich (gruppenweise), wie ein Modellfahrzeug mit einer Lenkung aussehen könnte. Eigene Skizzen unterstützen sie dabei zwar bei ihren Überlegungen, sie eignen sich jedoch i.d.R. nicht als echte Planzeichnungen für den Bau der Modelle. Viele Kinder verfügen über Vorerfahrungen (Spielzeugmodelle, Konstruktionsbaukästen, Seifenkisten...), die sie in die Überlegungen einbringen können. Außerdem können Abbildungen und Demonstrationsmodelle hilfreich sein.
	Drehschemel-Lenkung
	Während die meisten Kinder wissen, dass die bewegliche Achse an einem Punkt mit dem Fahrgestell drehbar "befestigt" sein muss, bedenken sie im Vorfeld häufig nicht, dass ein genügend großer Lenkausschlag vorhanden sein muss.

	Geringer Lenkausschlag
	Da dieser Fehler später häufig nicht oder nur schwer zu korrigieren ist, sollten das Problem und mögliche Lösungen im Vorfeld an einem Beispiel diskutiert werden.

Drei Lösungsmöglichkeiten für einen ausreichenden Lenkausschlag (Verlängerte Achse / Einbuchtung im Fahrgestell / tiefliegender Drehschemel)


Konstruktionsbaukästen	Im Idealfall bauen die Kinder ihre Modelle mit Konstruktionsbaukästen, da hier ablenkende Materialaspekte nachrangig sind und das Augenmerk der Kinder direkter auf die zentralen technischen Fragestellungen gerichtet wird. Allerdings müssen die Kinder zunächst mit dem Material der einzelnen Systeme vertraut werden. Am Beginn stehen daher zunächst Phasen freien Bauens oder das Nachbauen einfacher Modelle nach Anleitung. Später können die Kinder dann Fahrzeuge nach ihren eigenen Vorstellungen bauen. Diese Modelle können problemlos verändert bzw. modifiziert und mit Lenkungen oder verschiedenen Antriebsarten ausgestattet werden.
	Als besonders geeignet hat sich hier das System "Fischertechnik" erwiesen, das an einigen Grundschulen vorhanden ist.

Drei Fahrzeugmodelle aus Konstruktionsbauskästen