Die LandBauTechnik

Die Unterrichtseinheit für das Fach Physik der Klassen 7–8 vermittelt den Schülerinnen und Schülern zentrale Kompetenzen im Bereich der Mechanik und Kräfteübertragung mittels schiefer Ebene, Flaschenzug und Zahnrädern. Die Kraftwandler werden durch lebensnahe Anwendungsbeispiele aus der LandBauTechnik veranschaulicht. Die vorliegende Unterrichtseinheit behandelt zentrale mechanische Prinzipien anhand lebensnaher Kontexte aus der LandBauTechnik und ist auf vier Stunden ausgelegt. Im Mittelpunkt stehen die einfachen Maschinen schiefe Ebene, Flaschenzug und Zahnräder, mit deren Hilfe Kräfte übertragen und verändert werden können. Dabei setzen sich die Schülerinnen und Schüler unter anderem mit der Frage auseinander, wie schwere Lasten effizient bewegt werden können, und lernen die dahinterliegenden physikalischen Zusammenhänge kennen. Die Erarbeitung erfolgt über alltagsbezogene Anwendungsbeispiele und stellt dabei immer wieder Bezüge zur LandBauTechnik her. Zu Beginn der Einheit wird die zentrale Problemstellung der Unterrichtseinheit eingeführt und die Schülerinnen und Schüler lernen die drei thematisierten einfachen Maschinen (schiefe Ebene, Flaschenzug, Zahnräder) kennen. Die Lernenden erproben in einem einfachen Experiment zur schiefen Ebene den Zusammenhang zwischen Rampenlänge, Weg und benötigter Kraft. Das Prinzip des Flaschenzugs wird anhand eines Erklärvideos und anschließender Aufgaben erarbeitet. Im weiteren Verlauf steht das Thema Zahnräder im Fokus. Mithilfe interaktiver Simulationen lernen die Schülerinnen und Schüler, wie sich Kraft und Geschwindigkeit über Zahnräder verändern lassen. In einer abschließenden Anwendungseinheit übertragen die Lernenden ihr Wissen auf konkrete Situationen aus der LandBauTechnik. Die vorliegende Unterrichtseinheit ist im Rahmenlehrplan Physik für die Sekundarstufe I in Nordrhein-Westfalen im Inhaltsfeld 7 "Bewegung, Kraft, Energie“ verankert. Die physikalischen Inhalte werden dabei motivierend in lebensnahen Anwendungskontexten aus der LandBauTechnik eingebettet, was die Relevanz für die Lernenden steigert und den Transfer in die Lebenswelt fördert. Vorkenntnisse zur Kraft als gerichtete Größe sind für die Einheit notwendig. Wissenslücken in diesem Bereich können jedoch im Rahmen der Unterrichtseinheit optional wiederholt bzw. nachgearbeitet werden. Dadurch können auch leistungsschwächer Lernende unterstützt werden. Leistungsstarke Schülerinnen und Schüler erhalten an verschiedenen Stellen hingegen die Möglichkeit, über zusätzliche Aufgaben und Denkanstöße weiterführende Inhalte zu erarbeiten. Durch solche Differenzierungsoptionen wird die Einheit den unterschiedlichen Vorkenntnissen, Fähigkeiten und Lernrhythmen der Schülerinnen und Schüler gerecht. Methodisch wechseln sich Einzel-, Paar- und Gruppenarbeiten sowie Unterrichtsgespräche ab, um unterschiedliche Sozialformen und Lernstile zu berücksichtigen. Das Gruppenpuzzle ermöglicht es, dass Schülerinnen und Schüler Verantwortung für bestimmte Themenbereiche übernehmen und ihr Wissen anschließend an andere weitergeben. Diese Vielfalt fördert nicht nur die aktive Beteiligung, sondern auch kooperatives Lernen und selbstständiges Erarbeiten komplexer Sachverhalte. Die Beschäftigung mit einfachen Maschinen und deren Anwendung in der LandBauTechnik ist von hoher Bedeutung, da sie grundlegende physikalische Prinzipien anschaulich macht und einen Einblick in technische Lösungen des Alltags bietet. Dadurch wird das Verständnis für Technik und Naturwissenschaften gestärkt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können beschreiben, wie einfache Maschinen Kräfte übertragen und verändern. können den Einfluss der Rampenlänge auf die benötigte Kraft bei der schiefen Ebene beschreiben. können das Prinzip eines Flaschenzugs erläutern. können die Goldene Regel anhand der Kraftwandlung an einfachen Maschinen erläutern. können beschreiben, wie sich Kraft und Geschwindigkeit über Zahnräder verändern lassen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können Informationen aus einem Video entnehmen und verschriftlichen . können Informationen und Daten analysieren, interpretieren und kritisch bewerten. können sich Informationen selbst erschließen und adressatengerecht aufbereiten. können digitale Werkzeuge bedarfsgerecht einsetzen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten zielorientiert und kriteriengeleitet in Einzel-, Gruppen- und Paararbeit. verbessern ihre Fähigkeiten ihre Erkenntnisse zu präsentieren. kommunizieren adressatengerecht und verknüpfen dabei Alltags- und Fachsprache situationsgerecht.

Die Unterrichtseinheit für das Fach Physik der Klasse 7–9 vermittelt den Schülerinnen und Schülern wichtige physikalische Kenntnisse zur Hydraulik. Dabei erarbeiten sie Definitionen zu Hydraulik und hydrostatischem Druck, analysieren das Pascalsche Gesetz und wenden dieses in Rechenbeispielen an. Die behandelten Themen werden durch lebensnahe Anwendungsbeispiele aus der LandBauTechnik veranschaulicht. Die Unterrichtseinheit bietet im Rahmen des Physik-Unterrichts sowie von Vertretungsstunden eine spannende Einführung in die Welt der Hydraulik und des Pascalschen Gesetzes, deren Prinzipien im Alltag überall sichtbar sind und in verschiedenen technischen Bereichen Anwendung finden. Die Unterrichtseinheit lässt sich flexibel in die Bereiche Mechanik, Energie, Druck und Technik des Physik-Lehrplans einsetzen und ermutigt die Lernenden dazu, die grundlegenden Konzepte der Hydraulik zu verstehen und deren Bedeutung für alltägliche Anwendungen zu erkennen. Zunächst werden die Schülerinnen und Schüler in die Grundlagen der Hydraulik eingeführt ( Arbeitsblatt 1 ). Es wird erklärt, wie das Pascalsche Gesetz in Hydrauliksystemen verwendet wird, um Kräfte zu übertragen und Bewegungen zu steuern. Rechenaufgaben rund um hydrostatischen Druck vertiefen dabei das physikalische Verständnis ( Arbeitsblatt 2 ). Des Weiteren wird anhand von handlungsorientierten Aufgaben aufgezeigt, wie wichtig hydraulische Systeme in unserem Alltag sind. Anhand von Beispielen aus der Landbautechnik erkunden die Lernenden praktische Anwendungen der Hydraulik ( Arbeitsblatt 3 ). Insgesamt bieten die Arbeitsblätter eine ganzheitliche und praxisnahe Einführung in das Thema Hydraulik, die das Interesse der Schülerinnen und Schüler weckt und ihr Verständnis für die Bedeutung dieses Fachgebiets in der modernen Technik vertieft. Zur weiteren Vertiefung mit der Unterrichtseinheit steht das Arbeitsblatt " Hydraulikzylinder – Kraft durch Flüssigkeit " zum Download bereit. Die Themen "Hydraulik" und "Pascalsches Gesetz" sind nicht nur lehrplanrelevant für den Physik-Unterricht in der Sekundarstufe I. Sie sind für Schülerinnen und Schüler besonders deshalb von hoher Relevanz, da sie diesen wichtigen physikalischen Prinzipien in vielen Bereichen des täglichen Lebens begegnen: am Auto, in Aufzügen, am Müllabfuhrwagen oder an einem Traktor. Auch im späteren Berufsleben kann Hydraulik eine wichtige Rolle spielen, so zum Beispiel im Handwerksberuf Land- und Baumaschinenmechatroniker. Vorkenntnisse im Bereich der Physik sind von Vorteil, aber nicht zwingend erforderlich, da die Arbeitsblätter die Grundlagen der Hydraulik und des Pascalschen Gesetzes verständlich und anschaulich erklären. Durch praktische Beispiele aus dem Alltag sowie durch handlungsorientierte Aufgaben wird das Verständnis der Schülerinnen und Schüler gefördert und ihr Interesse an der Thematik geweckt. Die Unterrichtseinheit zielt darauf ab, das Verständnis der Schülerinnen und Schüler für die Grundlagen der Hydraulik zu vertiefen und ihre Fähigkeit zu fördern, dieses Wissen auf konkrete Situationen anzuwenden. Dabei werden verschiedene Lernmethoden wie Erklärungen, Beispiele, Diskussionen und praktische Aufgaben verwendet, um einen abwechslungsreichen und ansprechenden Lernprozess zu ermöglichen. Ziel ist es, die Schülerinnen und Schüler dazu zu ermutigen, aktiv am Lernprozess teilzunehmen und sie für den Beruf Land- und Baumaschinenmechatroniker/-in zu sensibilisieren. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler definieren "Hydraulik", "hydrostatischer Druck" und "Pascalsche Gesetz". berechnen Aufgaben zum hydrostatischen Druck und zum Pascalschen Gesetz. kennen Anwendungsmöglichkeiten von und Begegnungsfelder mit Hydraulik im Alltag und im Handwerksberuf Land- und Baumaschinenmechatroniker. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren im Internet nach Sachinformationen. nutzen ein Lernvideo im Internet zur Definition von Hydraulik. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten Lern- und Recherche-Inhalte in verschiedenen Sozialformen (Einzel- Paar- und Plenumsarbeit).

In der Unterrichtseinheit für den Sachunterricht der Klassen 3–4 entdecken die Schülerinnen und Schüler, wie Werkzeuge, Maschinen und technische Hilfsmittel den Menschen bei der Arbeit unterstützen. Die Unterrichtseinheit fördert das Verständnis für Arbeitsgeräte im Alltag und zeigt, wie moderne Technik – etwa der Mähdrescher – verschiedene Werkzeuge vereint. Durch Lesetexte, Zuordnungsaufgaben und Interviews erkunden die Kinder Arbeitsweisen und Berufsbilder früher und heute. Analoge wie elektrische Werkzeuge und Maschinen umgeben uns überall im Alltag und werden in den alltäglichsten bis speziellen Situationen passgenau verwendet. Diese Unterrichtseinheit knüpft an diesen Lebensweltbezug der Schülerinnen und Schüler an und thematisiert im Fach Sachunterricht und dessen Lehrplanthemenfeld "Arbeit und Beruf" Werkzeuge, Arbeitshilfen und Maschinen, die den Menschen heute und/oder in vergangenen Tagen bei der Arbeit unterstütz(t)en. Die Schülerinnen und Schüler lernen im Rahmen dieses Materials Begrifflichkeiten durch Wort-Bild-Zuordnungen kennen und setzen sich mit der Frage auseinander, wo sie diese Werkzeuge und Maschinen bereits in ihrem Alltag kennen. Am Beispiel des Mähdreschers wird im zweiten Arbeitsblatt die Zusammenführung verschiedener Werkzeuge und Hilfsmittel in einer modernen Großmaschine thematisiert, die die Arbeit in der Landwirtschaft optimiert und maximiert. Die Schülerinnen und Schüler lernen mittels Wort-Bild-Zuordnung und Lückentext zu einem Kurzfilm die Bestandteile und die Arbeitsweise eines Mähdreschers kennen. Das dritte Arbeitsblatt thematisiert exemplarische Berufsfelder, die zu bestimmten Werkzeugen, Maschinen und Lokalitäten wie Werkstätten, Baustellen oder Backstuben gehören. Hier werden kurze Lesetexte fiktiven Charakteren zugeordnet. In einer Anschlussaufgabe werden die Schülerinnen und Schüler dazu aufgefordert, ein Interview in der Art der Lesetexte mit einer Handwerkerin oder einem Handwerker in ihrem Ort zu führen, um dadurch zu erfahren, in welcher Lokalität mit welchen Werkzeugen und Maschinen gearbeitet wird. Ergänzendes Arbeitsblatt Zur weiteren Vertiefung mit der Unterrichtseinheit steht das Arbeitsblatt " Beruf, Tätigkeiten, Maschinen und Werkzeuge im Handwerk: Wortschatz-Übungen mit Wimmelbild " zum Download bereit. Der Lehrplan des Sachunterrichts in der Grundschule sieht die Behandlung des Themenfeldes "Arbeit und Beruf" vor. Gerade dieses Thema bietet jede Menge Anknüpfungspunkte an die Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler. Der Schwerpunkt liegt in diesem Unterrichtsmaterial auf Arbeitshilfen, Werkzeugen und Maschinen, die Menschen im Alltag sowie im Berufsleben in ihrer Arbeit unterstützen. Das Arbeitsblatt 1 thematisiert zunächst Werkzeuge und Maschinen von damals und heute. Da die passenden Begrifflichkeiten zu den Geräten oftmals noch unbekannt oder ungenau sind, arbeiten die Lernenden hier mit Wort-Bildzuordnungen, denen eine Internetrecherche für schnelle Schülerinnen und Schüler (binnendifferenzierende Sprint-Aufgabe) angeschlossen werden kann. Durch Austausch im Plenum teilen die Schülerinnen und Schüler ihre Begegnungen mit diesen Arbeitshilfen in ihrem Leben mit. Ziel ist die Erweiterung des (muttersprachlichen) Wortschatzes sowie eine Sensibilisierung für diese Werkzeuge und Maschinen in der eigenen Lebenswelt. Auf dem zweiten Arbeitsblatt beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit einer modernen Maschine aus der Landwirtschaft: dem Mähdrescher (in Kombination mit einem Traktor). Zunächst lernen sie durch Wort-Bildzuordnung die Hauptbestandteile eines Mähdreschers kennen, identifizieren den Dreschflegel und die Sense als ursprüngliche Arbeitshilfen in ihm und schauen sich dann einen Erklärfilm zur Arbeitsweise eines Mähdreschers an, zu dem sie einen kurzen Lückentext ausfüllen. Es bietet sich an, die eingefügten Lückenwörter während der Ergebnissicherung an die Tafel zu schreiben, die Arbeitsblätter dann umdrehen zu lassen und die Lernenden dazu aufzufordern, die Arbeitsweise des Mähdreschers mithilfe der Keywords und des Think-Pair-Share-Prinzips nachzuerzählen. Im dritten Arbeitsblatt werden die exemplarischen Werkzeuge und Maschinen der vorigen Arbeitsblätter drei Berufsfeldern mittels kleinerer Lesetexte zugeordnet. Die Texte können als Muster für eigene Texte dienen, die die Kinder zu selbst ausgewählten Arbeitshilfen verfassen. Des Weiteren bietet die Aufgabe 2 an, ein Interview mit einer Handwerkerin oder einem Handwerker in der Region nach Lesetextvorlage zu führen und mehr über ihre/seine Werkzeuge, Maschinen und Tätigkeiten zu erfahren. Diese Unterrichtseinheit eignet sich auch für die sprachsensible Arbeit mit Schülerinnen und Schülern nichtdeutscher Muttersprache und bietet durch verschiedene Sozialformen und Aufgabenstellungen Möglichkeiten zu Binnendifferenzierung an. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihren fremd- oder muttersprachlichen Wortschatz um konkrete Begrifflichkeiten von Werkzeugen, Arbeitshilfen und Maschinen per Wort-Bildzuordnung. lernen die Arbeitsweise und die Bestandteile einer modernen Maschine, dem Mähdrescher, kennen, die frühere Einzelarbeitshilfen in einem Gerät vereint. ordnen Lesetexte über Berufstätigkeiten und Arbeitshilfen exemplarischen Berufsfeldern zu und führen ein Interview mit einem Handwerksbetrieb in der Region zum Thema berufsspezifische Tätigkeiten, Werkzeuge und Maschinen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren aufgabengeleitet im Internet. führen ein Interview nach Vorlage durch. präsentieren Ergebnisse mündlich in der Klasse. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihre Fähigkeit zu konzentrierter produktiver Einzel- und Teamarbeit. lernen, sich zuzuhören und auf Gesagtes einzugehen.