E-Mobilität ist ein wichtiger Baustein zur Reduktion der CO2-Emissionen. In einem interdisziplinären Unterrichtsprojekt sollen die Schüler*innen der Stufe 9 sich handlungsorientiert mit diesem Thema beschäftigen, indem sie in Start-Up-Teams ihren eigenen E-Auto-Prototypen bauen. Quasi nebenbei lernen sie Grundlagenwissen aus den Fächern Physik und Chemie.
Bei der OER-Werkstatt im Februar in Bad Wildbad fanden sich auch einige Physik-Lehrkräfte zusammen. Gemeinsames Ziel war es, die oft etwas drögen Inhalte der E-Lehre in 9. bzw. 10. Klassen in ein Unterrichts-Projekt zu integrieren. Der Grundgedanke dabei ist, dass Schüler*innen in kleinen Gruppen ein eigenes E-Auto bauen.
Fachliche Einbettung
Das Projekt wird in einer 9. Klasse durchgeführt. Vorab erarbeitet wurden Grundlagen der E-Lehre inklusive Spannung und Stromstärke. Folgen Inhalte werden in der vorliegenden Version abgedeckt:
- Allgemein: Nutzung von Multimetern zur Messung von Spannungen und Stromstärken
- Physik: Schaltung von Spannungsquellen und Verbrauchern
- Physik: Ohmsches Gesetz
- Physik: Elektrischer Widerstand und Leitfähigkeit
- Physik: Aufbau und Funktionsweise von Elektromotoren
- Chemie: Aufbau und Funktionsweise von Batterien
Aufbau des Projektes
Ähnlich wie bei einigen anderen auf dieser Seite vorgestellten Bau-Projekten ist auch bei diesem Projekt der Grundsatz, dass sich die Schüler*innen zunächst das naturwissenschaftliche Grundlagenwissen erarbeiten, das sie dann im Anschluss nutzen, um ein möglichst leistungsfähiges Auto zu bauen. Schüler*innen erarbeiten so Inhalte nicht nur um ihrer Selbst willen, sondern um sie in einer reizvollen Aufgabe anzuwenden: Dieses handlungsorientierte Lernen soll die Nachhaltigkeit des Lernens erhöhen.
Der Ablauf ist in zwei Abschnitte gegliedert:
- Level 1: Schüler*innen erarbeiten sich das Wissen das sie brauchen, um ein E-Auto zu bauen. Dabei können sie die einzelnen Module in den Gruppen gemeinsam oder arbeitsteilig in beliebiger Reihenfolge bearbeiten
- Antriebselektronik
- Motor
- Batterie
- Material-Auswahl Leitungen
- Checkup: Schüler*innen absolvieren in ihre Gruppe einen Checkup bei der Lehrkraft, bei dem sie nachweisen, dass sie die das nötige Wissen erworben haben. Als Grundlage dient eine Checkliste, die die wichtigen Aspekte nochmal zusamm
- Level 2: Schüler*innen wenden ihr Wissen an. Um hier den Schüler*innen verschiedene Zugänge zu erlauben, gibt es zwei mögliche Formen:
- Option 1: Die Schüler*innen konstruieren einen Prototyp für ein E-Auto.
- Option 2: Die Schüler*innen produzieren einen Werbespot/Imagefilm zu einem Prototyp, in dem sie die technischen Vorzüge ihres Prototyps erläutern.
Einbettung in „Rahmenhandlung“
Das Lernvorhaben wurde in eine kleine Rahmenhandlung eingebettet. Die Schüler-Gruppen nehmen an einem Startup-Wettbewerb teil, der an TV-Shows wie „Höhle der Löwen“ angelehnt ist. Chef der Jury ist dabei der Tesla-Gründer Elon Musk. In Level 1 unterstützen fiktive Start-Up-Coaches die Schüler*innen bei der Erarbeitung der Inhalte.
Der Kontext der Startup-Gründung ist nicht nur eine Spielerei, sondern kann auch didaktisch begründet werden:
- Der Anwendungskontext E-Mobilität und das Aufgabensetting soll einen Ausblick auf die Berufswelt geben: Schließlich ist es genau die Aufgabe von Ingenieuren, auf der Basis von naturwissenschaftlichem Wissen technische Lösungen zu finden. Und genau wie bei einem Startup besteht auch bei den Projekten ein Wettbewerb um die besten Ideen und die Gefahr des Scheiterns.
- Die verschiedenen Coaches stehen dabei auch für verschiedene Arbeitsbereiche.
- Grundgedanke war auch, das Lernen im Sinne eines Quest-based-Learning in eine Geschichte zu verpacken. Das soll zum einen für Lernanreize aber auch für mehr Struktur sorgen.
Bereitstellung der Materialien für Schüler*innen
Die Lern- und Begleit Materialien werden für Schüler*innen als PDFs auf einem Padlet zur Verfügung gestellt. Die Schüler*innen können darauf im Unterricht und zu Hause ohne Anmeldung zugreifen. Im Klassenraum gibt es für Schüler*innen auch noch einzelne Exemplare als Ausdruck. Padlet hat den Vorteil, dass die zahlreichen Materialien visuell strukturiert veröffentlicht werden können.
Sämtliche Materialien können auch in einem Paket herunter geladen werden (siehe unten).
Materialien für E-Auto-Bau
Für den Bau des E-Autos sollen möglichst günstige Materialien genutzt werden. Hier ist Improvisation und Kreativität gefragt. Die Grundidee ist dabei ein Auto mit Propeller-Antrieb zu bauen, da diese Konstruktion wahrscheinlich am einfachsten zu realisieren ist.
Je nach Ausstattung der Schule kann hier natürlich auch Material gestellt werden:
- Einfach Bausätze für Fahrzeuge – in unserer Schule vorhanden durch Tu-Was-Boxen
- E-Motor-Bausatz von Eschke – diesen können die Schüler*innen vorab selber zusammen bauen
- Handelsübliche Batterien
- Drohnen-Propeller – im Fachhandel für Cent-Beträge zu erstehen
Was ist noch zu tun?
Die hier veröffentlichten Materialien sind Work-in-progress. Es werden sich daher noch zahlreiche Fehler und Ungenauigkeiten finden. Auf dieser Seite werden fortlaufend die aktuellen Versionen veröffentlicht. Darüber bleiben aber noch zahlreiche Möglichkeiten für systematische Verbesserungen.
Differenzierung: Die Materialien sind noch nicht differenziert. Sie orientieren sich an einem gymnasialen Standard-Niveau. Wünschenswäre hier für Gesamtschulen und inklusive Lerngruppen ein Differenzierung.
Gamification: Die ursprüngliche Idee die Gründung des Start-Ups in eine Geschichte bzw. in ein Quest-Based-Learning einzubetten, ist nur in Ansätzen realisiert.
Einbindung in eine Lernplattform: Wünschenswert wäre es, die Inhalte nicht als einzelne Arbeitsblätter im PDF-Format zugänglich zu machen. Das Padlet ist ein erster Schritt für mehr Übersicht zu sorgen. Die Veröffentlichung in einer Lernplattform oder auf einer Website könnte die Übersicht erleichtern. Auch das Quest-Based-Learning wäre so womöglich ansprechender zu realisiern, wenn sich Schüler*innen durch die Geschichte ihres Startups klicken können.
Erweiterung des Kontextes: Das Setting ließe sich thematisch noch erweitern. Weitere denkbare Module:
- Energie / Leistung / Akkukapazität
- Nachhaltigkeit – zum Beispiel durch Nutzung von Solarzellen
- Rekuperaitonsbremse / Generatorprinzip
Nicht zuletzt um diese Verbesserungspotentiale auszuschöpfen ist Überarbeitung, Erweiterung und Remix der Materialien erwünscht. Alle Materialien stehen nicht nur deshalb unter Lizenz CC-BY 4.0.
Download der Materialien
Alle Materialien liegen als PDF- und ODT-Dateien vor, die mit Libre-Office bearbeitet werden können. Um den Download zu erleichter, stehen sie hier als ZIP-Verzeichnis zum Download zur Verfügung.