3.2: Wie funktioniert ein Fahrrad?
| Autoren: | |
| Publikation: | 9.3.2015 |
| Lernstufe: | 3 |
| Übersicht: | Untersuchung der Funktionsweise eines Fahrrads |
| Angestrebte Kenntnisse: |
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| Wortschatz: | Drehbewegung, Bewegungsübertragung, Bewegungsumwandlung |
| Dauer: | 1 Stunde 30 Minuten |
| Material: |
Für die ganze Klasse:
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| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
Ausgangsfrage
Zu Beginn der Unterrichtsstunde sollen die Schüler ein Fahrrad zeichnen und die Zeichnung mit einer Legende versehen. Alternativ oder zusätzlich können sie einige Sätze schreiben, um die Funktionsweise eines Fahrrads zu erläutern. Sie haben zunächst weder das Fahrrad im Blickfeld noch ein Foto oder eine Zeichnung eines Fahrrads zur Hand.
Pädagogische Anmerkungen
- Es mag trivial erscheinen, die Schüler ein Fahrrad zeichnen und seine Funktionsweise erklären zu lassen, ist es aber durchaus nicht. Die "Illusion des Wissens" ist in den kognitiven Wissenschaften ein bekanntes Phänomen: Man denkt, man wisse, wie ein vertrautes Gerät funktioniert, weil man es täglich benutzt. Wenn man es aber erklären soll, stellt man fest, dass man überhaupt nicht weiß (oder nur ganz grob), wie es tatsächlich funktioniert.
- Diese Aufgabe hält selbst in einer 6. Klasse einige Überraschungen bereit: Manche Schüler zeichnen das Vorderrad (anstatt des Hinterrads) als Antriebsrad, andere zeichnen die Tretkurbel nicht unterhalb des Sattels, sondern an eins der beiden Räder. Wieder andere "vergessen", dass die Kette aus einzelnen Gliedern besteht.
- Es empfiehlt sich also, sich für diese Übung, so einfach sie auch scheinen mag, hinreichend Zeit zu nehmen.
Abb. 1: Beispiele von Schülerzeichnungen (zum Vergrößern auf das Bild klicken): a) Die Kette verbindet beide Räder mit dem Kettenblatt der Tretkurbel. b) Das Vorderrad ist das Antriebsrad, obwohl laut Legende das Hinterrad dafür sorgt, dass sich das Fahrrad vorwärtsbewegt. c) Hier ist die Übertragungsmechanik richtig wiedergegeben, aber es fehlt der Rahmen des Fahrrads [1].
Wenn die Schüler (nach etwa 20 Minuten) mit ihrer Zeichnung und der Legende fertig sind, wird ihnen das reale Fahrrad präsentiert, das sie beobachten und untersuchen können. Anschließend haben sie noch einmal 20 Minuten, um ihre Zeichnungen zu korrigieren und zu vervollständigen. Diesmal arbeiten sie in kleinen Gruppen.
Abb. 2: Zwei Mädchen untersuchen ein Fahrrad [1].
Gemeinsame Erörterung
Die Klasse erstellt nun gemeinsam eine schematische Zeichnung zur Funktionsweise des Fahrrads. Es genügt an dieser Stelle, wenn die Beschreibung sich auf den einfachen Antrieb beschränkt (tritt man in die Pedale, dreht sich die Kette, die wiederum das Hinterrad in Bewegung versetzt) und die bereits gelernten Begriffe erscheinen (Kette, Kettenblatt, Zahnkranz, Tretkurbel usw.). Die Gangschaltung ist Gegenstand der übernächsten Unterrichtsstunde.
Zusammenfassung
Falls die Klasse vor dieser Unterrichtseinheit zum Fahrrad bereits das Thema Energie bearbeitet hat (siehe "Mit welchen Energiequellen werden die verschiedenen Verkehrsmittel betrieben?"), ergibt sich hier eine Verbindung: Fahrrad und Fahrer bilden eine "Maschine", und die Schlussfolgerung könnte lauten:
Beim Fahrrad wird eine Bewegung der Muskeln in eine mechanische Drehbewegung der Räder umgewandelt.
Wenn noch nicht über Energie gesprochen wurde, ist die Schlussfolgerung einfacher, zum Beispiel:
Die Bewegung der Beine macht, dass sich die Tretkurbel dreht.
Fußnote
1:
Abb. 1: 1.-6. Klasse von Marion Olivier und
Marie Mellet (Paris), 6. Klasse von
Sophie Gouet (Paris) und 5. Klasse von
Cécile Perrin (Kremlin-Bicêtre)
Abb. 2: 5. Klasse von Jean-François Schelcher (Rosheim)
Letzte Aktualisierung: 18.1.2017
