Elektrizität
Bausteine
der Umsetzung
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| 1. Basiselement | ||
| 1a. einfache Stromkreise bauen |  |
Materialien für einen einfachen Stromkreis |
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Kinder versuchen auf verschiedenen Wegen eine Glühlampe zum Leuchten
zu bringen.
a) mit Batterie und
Glühlampe Hierbei setzen sie sich von Beginn an handelnd mit dem grundlegenden Element dieses Aufgabenschwerpunktes auseinander. Dabei machen sie zentrale Erfahrungen, die Fragen und Problemstellungen in ihr Blickfeld rücken, die sie in der Auseinandersetzung mit den weiteren Grundlagen selbstständig beantworten können. |
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| 1b. Weitere Grundlagen | Die Grundlagen können durch nachfolgende Arbeitsblätter, Informationstexte sowie Hilfen und Hinweise z.B. im Rahmen der Wochenplanarbeit erworben werden. Dabei ist es neben individuellen Hilfestellungen unerlässlich, zwischenzeitlich immer wieder die Beobachtungen und Ergebnisse zu verbalisieren, visualisieren und strukturieren. | |
| Arbeitsblatt 1 | ||
| Arbeitsblatt 2 | ||
| Arbeitsblatt 3 | ||
| Arbeitsblatt 4 | ||
| Arbeitsblatt 5 | ||
| Arbeitsblatt 6 | ||
| Arbeitsblatt 7 | ||
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| 2. Ideenbörse |
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Anwendungsbeispiel für Stromkreis mit Schalter: Leuchtturm |
| Die Aufgabenstellungen der Ideenbörse initiieren auf verschiedene Weise entdeckende und problemorientierte Lernprozesse. Dabei erweitern die Kinder ihr praktisches, technisches Können und Wissen, sie verstehen erste grundlegende technische Funktions- und Handlungszusammenhänge und erlernen elementare Formen technischen Handelns. Hervorzuheben ist darüber hinaus der emanzipatorische Aspekt, durch den Abbau geschlechtsspezifischer Einstellungen zu technischen Fragestellungen. (vgl. Perspektivrahmen der GDSU Feb. 2002) | ||
| Die Ideenbörse stellt ein Angebot dar, das nicht gänzlich abgearbeitet werden muss. Es kann auch durch weitere Fragestellungen ergänzt werden. | ||
| Angebote der Ideenbörse | ||
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| Bei
der "Zitterachterbahn" handelt es sich um ein Geschicklichkeitsspiel,
das als einfacher Stromkreis mit einem schalterähnlichen Prinzip betrachtet
werden kann. Der eine Pol der Batterie ist mit dem einen Ende eines nicht isolierten stabilen, leitenden Drahtes verbunden. Am anderen Pol der Batterie ist ein Kabel mit einer zwischengeschalteten Glühlampe befestigt, das mit einer nicht isolierten Öse endet. Diese Öse kann um den stabilen Draht geführt werden. Der Stromkreis ist geschlossen, wenn die Öse den Draht berührt. Ziel des Spiels ist es, die Öse über den Draht zu führen, ohne den Stromkreis zu schließen, also ohne dass die Öse den Draht berührt. Die Öse funktioniert hier als Schalter. Die Lampe zeigt durch Aufleuchten an, dass der Stromkreis geschlossen worden ist. |
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Material:
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| Arbeitsblatt 8 (Zitterachterbahn) | ||
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| Elektroquiz |  |
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| Die
Grundlage des zu bauenden Elektroquiz ist der geschlossene Stromkreis. Für das Spiel werden Lampe und Batterie mit einem Draht verbunden. Jeweils ein weiteres Kabel führt von der Lampe und der Batterie weg. Auf der Rückseite des Spielplans ist die Frage mit der richtigen Antwort verbunden. Wird nun das eine Kabelende mit der Frage und das andere mit der richtigen Antwort verbunden, ist der Stromkreis geschlossen, die Lampe leuchtet. |
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| Rückseite des Spielplans | ||
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Material:
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| Der
"Stromkäfer" ist ein Leitfähigkeits-Prüfgerät,
basierend auf einem einfachen offenen Stromkreis. Berühren die beiden
Drahtenden ("Fühler") einander oder einen leitenden Gegenstand,
wird der Stromkreis geschlossen und die Glühlampe leuchtet. Als Stromquelle dienen zwei hintereinander angeordnete 1,5V-Batterien. Ein Leitungsdraht wird mit einem Pol einer Batterie verbunden. Das andere Ende dieses Drahtes bildet einen Fühler des Käfers. Der freie Pol der anderen Batterie wird mit der Glühlampenfassung verbunden. Ein weiterer, von der Glühlampenfassung ausgehender Leitungsdraht, bildet mit seinem freien Ende den zweiten Fühler. |
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Material:
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| Arbeitsblatt 10 (Stromkäfer) | ||
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| Der
Bau von Sternbilderguckkästen kann sowohl ein Arbeitangebot innerhalb
einer Unterrichtsreihe zum Thema "Sterne und Planeten" als auch
zum Thema "Strom" sein. Voraussetzung für den ersten Fall
ist allerdings, dass die Kinder, die die Guckkästen bauen, bereits
über (schulisches) Vorwissen zum Thema Stromkreise verfügen (1.
Basiselement). Der sehr ansprechende Effekt ist relativ einfach zu erzielen: In einem Schuhkarton mit einem Guckloch sind Lämpchen angebracht, die ein Kärtchen mit einem Sternbild wahlweise von hinten oder vorne beleuchten. Leuchtet die hintere Lampe , sind nur die Sterne zu sehen, leuchtet die vordere Lampe, erscheint das Sternbild. |
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| Beispiel für Sternbilderkarten | ||
| Die
Beleuchtung so eines Sternbilderguckkastens stellt eine der vielen motivierenden
anwendungsorientierten Möglichkeiten dar, die Unterschiede zwischen
einer Reihen- und einer Parallelschaltung zu
thematisieren: Wird nur eine Batterie eingebaut, lässt sich der Effekt nur dann erzielen, wenn die Lämpchen parallel geschaltet werden. Die Kinder entdecken dies beim Ausprobieren. |
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| Im einfachsten Fall wird der Deckel des Kartons abgenommen, um die Lämpchen heraus- bzw. hereinzudrehen. Vorteilhafter ist allerdings der Einbau von Schaltern, mit denen sich die Beleuchtung von Außen regeln lässt. | ||
| Arbeitsblatt 11 (Sternbilderguckkasten) | ||
| Arbeitsblatt 12 (Sternbildkärtchen) | ||
| Arbeitsblatt 13 (Bauanleitung Sternbilderguckkasten) | ||
| Arbeitsblatt 14 (Arbeitshilfe Schaltung im Sternbilderguckkasten) | ||
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| Quelle: Hennecken, Claudia: Beleuchtung von Tannenbäumen. Unterrichtsentwurf für das Fach Sachunterricht am Studienseminar für die Primarstufe Münster, 1995. | ||
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| Funktionsweisen
und Besonderheiten von Parallel- und Reihenschaltungen können Kinder
bei Planung und Montage einer Beleuchtungsanlage für einen Weihnachtsbaum
entdecken. Im Rahmen des Werkunterrichts werden zunächst Weihnachtsbäume aus Holz ausgesägt und bemalt. Der Stand kann erreicht werden durch einen Sockel, angenagelte Holzklötze oder indem man den fertigen Baum in einen Eimer mit Sand setzt. |
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| Konstruktion
der Beleuchtungsanlage: An jedem der zu beleuchtenden Weihnachtsbäume werden neun Fassungen für 3,5V (0,2 A) Glühlampen aufgeschraubt. Bei der Verkabelung wird eine Schaltung für jeweils drei Glühlampen mit je einer Batterie 4,5V als Stromquelle verwendet. |
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Material
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| Arbeitsblatt 15 (Weihnachtsbaumbeleuchtung) | ||
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| Die
Beschäftigung mit einem Morseapparat stellt eine reizvolle Aufgabe
dar, die die Kinder dazu anregt, sich in einem sinnvollen Zusammenhang mit
einfachen Schalterkonstruktionen auseinander zusetzen. Darüber hinaus besteht hier die Möglichkeit geschichtliche Aspekte der Kommunikationstechnik im Unterricht zu thematisieren (Rauchzeichen, Lichtsignale, Telegraph, Telefon - bis hin zum heutigen SMS- und E-Mail-Verkehr) |
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| Arbeitsblatt 16 (Morseapparat) | ||
| Der
Elektromagnetismus stellt ein Phänomen dar, das Kinder durch den sehr
motivierenden Bau eines Elektromagneten erfahren und nutzen können.
Die Magnetkraft ist bei diesen batteriebetriebenen Modellen vor allem von
der Zahl der Drahtwicklungen abhängig. Bei der Demontage von Geräten mit Elektromotoren entdecken die Kinder entsprechende Kupferdrahtwicklungen um einen Eisenkern. |
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| Bei Elektromotoren wird die Magnetkraft genutzt, um elektrische Energie in Bewegungs- bzw. Antriebsenergie umzuwandeln. Sie bestehen aus einem festen und aus einem drehbaren Teil, dem Läufer. | ||
| Arbeitsblatt 17 (Elektromagnet) | ||
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| Dem
Bedürfnis der Kinder "hinter die Dinge zu schauen" kommt
das Demontieren von defekten Elektrogeräten entgegen, das parallel
zu den Arbeiten mit dem Stromkreis durchgeführt werden kann. Die Kinder lernen hierbei Werkzeuge wie Schraubendreher und Kombizange sachgerecht zu gebrauchen. Schülerinnen und Schüler mit entsprechendem Vorwissen werden auch einige Teile benennen und einordnen können (Elektromotor, Platine, Kondensatoren, Transistoren, Dioden...), mitunter werden einige sogar ansatzweise ihre Funktion kennen - für diese Kinder sollten kindgerechte Sachinformationen z.B. in Form von Sachbüchern bereitliegen. Sicherheitsaspekte sind beim Demontieren von elektrischen oder elektronischen Geräten von großer Bedeutung. Leitungen und Stecker sind zuvor zu entfernen, Computerbildschirme oder Fernseher sollten nicht auseinandergenommen werden. Selbstverständlich dürfen Geräte, mit denen gebastelt wurde, nicht wieder in Betrieb genommen werden! |
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| Auch
bei der Beleuchtung von Modellräumen und Fahrzeugen bieten sich unterschiedliche
Aufgabenstellungen in problemhaltiger Form an, bei denen die Kinder nach
Lösungsmöglichkeiten suchen müssen, diese ausprobieren und
bewerten. Denkbar wären der Bau beleuchteter Fahrzeuge, Häuser oder Wohnräume. Um diese Aufgaben selbstständig lösen zu können, müssen die Kinder ihre Vorkenntnisse über den einfachen Stromkreis sowie ihre Erfahrungen mit Reihen- und Parallelschaltungen anwenden. Zusätzlich könnte der Einbau von Schaltern thematisiert werden. Aufgabenstellungen dieses Bereiches können auch unter anderen fachlichen Schwerpunkten bearbeitet werden. So könnte beim Bau von Fahrzeugmodellen die Fragestellung der Beleuchtung integriert werden. |
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Kupferspulen