Bobschlitten

• Lesen Sie sich das Online-Material für Schülerinnen und Schüler durch. Zeigen Sie diese Materialien im Unterricht mit einem Beamer.
• Es ist wichtig, dass Sie im Unterricht bereits besprochen haben, wie Vorhersagen getroffen werden.
• Berücksichtigen Sie dabei die Fähigkeiten und den Lernstand aller Schülerinnen und Schüler. Differenzieren Sie die Aufgabe, damit alle einen Zugang dazu finden. Siehe dazu auch die Vorschläge zur Differenzierung im Abschnitt unten.

• Sehen Sie sich das Schülervideo hier an oder öffnen Sie es über das Online-Material für Schülerinnen und Schüler.

• Regen Sie eine kurze Diskussion darüber an, welche Kräfte die Schülerinnen und Schüler schon einmal beobachtet haben, als sie selbst mit dem Schlitten gefahren sind oder anderen beim Schlitten- oder Bobfahren zugesehen haben.
• Stellen Sie Fragen, wie zum Beispiel:
  • Welche Kraft versetzt den Bobschlitten in Bewegung? (anschieben bzw. Schubkraft)
  • Welcher Faktor spielt dabei noch eine Rolle? (Die Erdanziehungskraft zieht eine Masse nach unten. Je schwerer ein Körper ist, desto schneller bewegt er sich. Das wird auch „Schwung“ genannt. Der Schwung sorgt dafür, dass ein sich bewegender Körper länger in Bewegung bleibt. Wenn die Masse größer ist, ist auch der Schwung größer. Dadurch fährt der Bobschlitten weiter.)
• Erzählen Sie der Klasse, dass sie einen Bobschlitten und einen Eiskanal bauen und untersuchen werden, wie sie mithilfe seiner Masse dafür sorgen können, dass der Bobschlitten weiter fährt.

• Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in Zweierteams das Bobschlitten-Modell bauen. Sagen Sie ihnen, dass sie sich abwechseln sollen: Einer fängt an, die Steine herauszusuchen, während der andere baut. Nach jedem Schritt wird gewechselt.
• Zusätzliche Unterstützung finden Sie im Abschnitt Tipps unten.
• Brechen Sie die Bauphase ab, wenn 20 Minuten vergangen sind oder alle Teams mindestens den Bobschlitten und die Gewichte gebaut und den Eiskanal bis Schritt 23 auf Seite 51 im Bauanleitungsheft fertiggestellt haben.
• Lassen Sie die Teams den Eiskanal mit den Minifiguren und dem Bobschlitten austesten. Sie sollen den Bobschlitten dazu an der violetten Markierung oben auf den Eiskanal stellen und dann loslassen. Teams, die sowohl den Eiskanal als auch die Startvorrichtung fertiggestellt haben, können zum Starten des Schlittens auch den Hebel betätigen.

• Lassen Sie sie die zurückgelegte Distanz des Schlittens ab dem unteren Ende des Eiskanals mit einem Zollstock messen. Sagen Sie ihnen, dass sie die Distanzen auf ihren Arbeitsblättern (Unterstützung für Lehrkräfte - Zusätzliche Ressourcen) oder in einer Tabelle in ihren Notizbüchern aufzeichnen sollen.
• Um objektive Versuche sicherzustellen, sollten die Teams ihre Tests dreimal wiederholen und dann den mittleren Wert als finale gemessene Distanz verwenden. Um die zurückgelegte Distanz zu markieren, sollen sie nach jedem Test einen Stein an die entsprechende Stelle neben den Zollstock legen.
• Wenn die Teams die Startvorrichtung noch nicht gebaut haben, aber noch Zeit ist, sollen sie das jetzt tun.

• Versammeln Sie alle für eine Gruppendiskussion über das Gelernte.
• Stellen Sie Fragen, wie zum Beispiel:
  • Durch welche Kraft ist der Bobschlitten den Eiskanal hinuntergefahren? (Erdanziehungskraft)
  • Welche weiteren Variablen können dazu beitragen, dass ein Bobschlitten schneller und weiter fährt? (am Anfang gut anschieben; mehr Gewicht; glatte Oberflächen am Bobschlitten und im Eiskanal reduzieren die Reibung)
• Sie sollen die Minifigur in einer Hand halten und die zwei verbundenen schwarzen Steine in der anderen.
  • Fragen Sie, was schwerer ist (was eine größere Masse hat) und was weiter rutschen wird.
  • Lassen Sie die Teams ihre Vorhersagen mit einem Stein markieren und dann herausfinden, ob sie richtiglagen.
• Dann sollen sie mit einem Zollstock die zurückgelegte Distanz messen und in ihre Tabellen eintragen.
• Lassen Sie sie den Gewichtsstein mit den schwarzen Steinen vergleichen, die sie gerade ausprobiert haben.
• Lassen Sie die Teams ihre Vorhersagen wieder mit einem Stein markieren, bevor sie den Test durchführen.
• Fragen Sie:
  • Was ist anders? (Gewicht/Masse)
  • Was ist gleich? (Volumen, Farbe)
  • Wird dieser Stein weiter rutschen? (Er sollte weiter rutschen. Falls aber die Oberfläche nicht glatt ist, erzeugt er mehr Reibung, sodass die Distanz kürzer ausfällt.)

• Versammeln Sie alle, um ihre Experimente durchzugehen und zu besprechen.
• Stellen Sie Fragen, wie zum Beispiel:
  • Konntet ihr bei der Bewegung des Bobschlittens ein Muster erkennen, als ihr seine Masse verändert habt? (Je größer die Masse, desto weiter rutscht er.)
  • Konntet ihr vorhersagen, was als Nächstes geschieht?
• Geben Sie den Teams ausreichend Zeit, um die Modelle auseinanderzubauen, die Steine zurück in die Schale zu sortieren und ihre Arbeitsplätze aufzuräumen.

• Ermutigen Sie die Teams dazu, die Bewegungen des Modells zu untersuchen, während sie es bauen. Stellen Sie Fragen, wie zum Beispiel:
  • Wo ist die Kurbel?
  • Was geschieht, wenn sie gedreht wird?
  • Bei wie vielen Umdrehungen kippt die Spitze des Eiskanals um?
• Ermutigen Sie die Teams durch Fragen dazu, „laut zu denken“ und so ihre Gedanken auszudrücken und die Entscheidungen zu begründen, die sie zum Lösen der Aufgabenstellung beim Bauen getroffen haben.

Checkliste für Beobachtungen

• Beurteilen Sie, wie gut die Schülerinnen und Schüler beschreiben können, wie das Bewegungsmuster eines Körpers aussieht und wie dieses Muster zum Vorhersagen von Bewegungen genutzt werden kann.
• Erstellen Sie eine geeignete Bewertungsskala. Zum Beispiel:
  1. Benötigt Hilfe
  2. Arbeitet eigenständig
  3. Kann anderen helfen

Selbsteinschätzung

• Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler selbst den Stein auswählen, der am besten ihrer Leistung entspricht:
  • Grün: Ich denke, ich kann ein Muster bei der Bewegung des Bobschlittens erkennen.
  • Blau: Ich weiß, dass ich ein Muster bei der Bewegung des Bobschlittens erkennen kann.
  • Lila: Ich kann ein Muster bei der Bewegung des Bobschlittens erkennen, mithilfe dieses Musters Vorhersagen über seine Bewegung treffen und anderen dabei helfen, es auch zu verstehen.

Feedback von Mitschülern

• Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in ihren Teams über ihre Zusammenarbeit sprechen.
• Ermutigen Sie sie dazu, ihre Rückmeldungen wie folgt zu formulieren:
  • Ich fand es gut, wie/dass du …
  • Ich würde gern mehr darüber wissen, wie du …

Tipps zum Modell

• Zum Testen der Modelle wird eine mindestens einen Meter lange, flache, glatte Oberfläche benötigt. Im Idealfall führen alle Teams die Tests auf derselben Oberfläche durch. Denn die Ergebnisse variieren auf Holz, Fliesen, Teppich, Papier usw. aufgrund der unterschiedlichen Reibungskoeffizienten.
• Die Position des Modells auf dem Tisch oder Fußboden sollte mit etwas Klebeband markiert werden, sodass der Eiskanal bei jedem Versuch an der gleichen Stelle steht.

Um die Aufgabe zu vereinfachen, können Sie Folgendes tun:

• Die Teams nur mit dem Bobschlitten und dem Gewichtsstein arbeiten lassen (d. h. nicht weiter bauen als Schritt 23 auf Seite 51)

Um die Aufgabe anspruchsvoller zu gestalten, können Sie Folgendes tun:

• Die Teams ohne Anleitung etwas bauen lassen, mit dem der Schlitten weiter rutschen wird (z. B. einen schwereren Bobschlitten, etwas zum Reduzieren der Reibung [Räder], einen höheren Eiskanal, etwas zum Anschieben am Start)
• Die Teams etwas konstruieren und bauen lassen, das den Bobschlitten oben im Eiskanal beim Start anschiebt
  • Um bei einem echten Wettbewerb zu gewinnen, muss ein Bobteam seine Masse optimieren und den Schlitten beim Start so kraftvoll und schnell wie möglich anschieben. Wenn die Schülerinnen und Schüler das Prinzip der Masse verstanden haben, können Sie sie etwas bauen lassen, das die Bobschlitten am Anfang kräftig anschiebt, sodass sie noch weiter fahren.

(Hinweis: Die Erweiterungen erfordern zusätzliche Zeit.)
Um mathematische Fähigkeiten zu fördern, können Sie die Schülerinnen und Schüler die einzelnen Schlitten-Konfigurationen wiegen lassen. Dann sollen sie in einem Diagramm auf der vertikalen Achse das Gewicht der einzelnen Bobschlitten und auf der horizontalen Achse die jeweils zurückgelegte Distanz eintragen. Lassen Sie sie jeden Versuch fünfmal wiederholen und die Ergebnisse jeweils in das Diagramm einzeichnen. Regen Sie eine Diskussion über die beobachteten Schwankungen und die Beziehung zwischen Gewicht und zurückgelegter Distanz an.