STEM/STEAM-Integration: Arbeitsblätter für handlungsorientiertes Lernen und kreatives Experimentieren

Unterrichtseinheit: Brücken kennenlernen
Aktivität: Lehrbuch lesen, Hängebrücke definieren
Leistungsnachweis: Begriffe auf Arbeitsblatt definieren
Problem: Keine praktische Anwendung (nur abstraktes Wissen)

TECHNISCHE DESIGN-HERAUSFORDERUNG: Baue eine Brücke, die 100 Cent-Münzen trägt

SCHRITT 1: FRAGEN (Problem identifizieren)
Was ist die Herausforderung? ________________________________
Welche Einschränkungen haben wir? (Materialien, Zeit, Größe)
_________________________________________________

SCHRITT 2: IDEEN ENTWICKELN (Lösungen brainstormen)
Skizziere 3 verschiedene Brückendesigns:
[Zeichenfeld 1]    [Zeichenfeld 2]    [Zeichenfeld 3]

Welches Design wählst du? _____ Warum? ___________
_________________________________________________

SCHRITT 3: PLANEN (Detailliertes Design)
Zeichne dein finales Design mit Beschriftungen:
[Großes Zeichenfeld]

Benötigte Materialien:
☐ _____________  ☐ _____________  ☐ _____________

Vorhergesagte Tragfähigkeit: _____ Münzen

SCHRITT 4: ERSTELLEN (Baue es!)
[Nach dem Bauen ausfüllen]
Notizen zum Bauprozess: ___________________________
Herausforderungen, denen ich begegnet bin: _______________________________

SCHRITT 5: VERBESSERN (Testen & Neu gestalten)
Tatsächliche Tragfähigkeit: _____ Münzen
Ziel erreicht (100 Münzen)? ☐ Ja ☐ Nein

Wenn ich es nochmal bauen würde, würde ich ändern: _________________
_________________________________________________

Was ich gelernt habe: ____________________________________

Turmbau: Datensammlung

VOR-BAU-VORHERSAGE:
Ich schätze, mein Turm wird ____ cm hoch.

BAUPHASE:
Wie viele Stäbe hast du verwendet? ____
Welche Form hat die Basis? (Kreis, Quadrat, Dreieck) ____

MESSUNG:
Tatsächliche Höhe: ____ cm
Unterschied zur Vorhersage: ____ cm (höher oder niedriger?)

DATENANALYSE:
Miss die Türme von 5 Mitschülern:

Schülername | Turmhöhe (cm) | Basisform
------------|---------------|----------
1.          |               |
2.          |               |
3.          |               |
4.          |               |
5.          |               |

DIAGRAMM ERSTELLEN:
Erstelle ein Balkendiagramm der Turmhöhen:
[Diagrammvorlage mit Achsenbeschriftungen]

MATHE-FRAGEN:
1. Was war der höchste Turm? ____ cm
2. Was war der niedrigste Turm? ____ cm
3. Was ist der Unterschied? ____ cm
4. Was ist die Durchschnittshöhe? ____ cm (alle Höhen addieren ÷ 5)
5. Welche Basisform war am häufigsten? ____________

ANALYSE:
Beeinflusst die Basisform die Turmhöhe? (Mit Daten belegen)
_________________________________________________

Papierflugzeug-Experiment

FRAGESTELLUNG: Welches Flugzeugdesign fliegt am weitesten?

HYPOTHESE:
Ich denke, das _____________ Design fliegt am weitesten, weil
_________________________________________________

MATERIALIEN:
☐ 3 Blätter Papier (gleiche Größe)
☐ Maßband
☐ Offener Raum

DURCHFÜHRUNG:
1. Falte 3 verschiedene Flugzeugdesigns
2. Wirf jedes Flugzeug 3-mal
3. Miss die zurückgelegte Strecke (cm)
4. Trage Daten in Tabelle ein

DATENSAMMLUNG:

Design A (Standard-Pfeil):
Versuch 1: ____ cm  |  Versuch 2: ____ cm  |  Versuch 3: ____ cm
Durchschnitt: ____ cm

Design B (Breite Flügel):
Versuch 1: ____ cm  |  Versuch 2: ____ cm  |  Versuch 3: ____ cm
Durchschnitt: ____ cm

Design C (Schmal):
Versuch 1: ____ cm  |  Versuch 2: ____ cm  |  Versuch 3: ____ cm
Durchschnitt: ____ cm

ERGEBNISSE:
Gewinner: Design ____ (Durchschnittsdistanz: ____ cm)

SCHLUSSFOLGERUNG:
War deine Hypothese richtig? ☐ Ja ☐ Nein
Warum glaubst du, ist dieses Design am weitesten geflogen?
_________________________________________________

WISSENSCHAFTLICHE BEGRÜNDUNG:
Welche Kräfte wirkten auf das Flugzeug? (Schwerkraft, Luftwiderstand)
_________________________________________________

Wie könntest du das Gewinner-Design verbessern?
_________________________________________________

Algorithmus-Herausforderung: Gib Anweisungen zum Schatz zu finden

ZIEL: Schreibe Schritt-für-Schritt-Anweisungen, um jemanden von START zum
SCHATZ auf dem Raster zu führen.

[5×5 Raster mit START links unten, SCHATZ rechts oben, Hindernisse markiert]

PLANUNG:
Wie viele Schritte brauchst du vermutlich? ____

SCHREIBE DEINEN ALGORITHMUS:
Nutze nur diese Befehle:
- VORWÄRTS (bewege 1 Feld vorwärts)
- RECHTS DREHEN (drehe 90° nach rechts)
- LINKS DREHEN (drehe 90° nach links)

Schritt 1: ___________
Schritt 2: ___________
Schritt 3: ___________
Schritt 4: ___________
...

TESTE DEINEN CODE:
Tausche Blätter mit einem Partner. Lass deinen Partner DEINE Anweisungen befolgen.
Hat er/sie den Schatz erreicht? ☐ Ja ☐ Nein

FEHLERSUCHE (DEBUGGING):
Wenn es nicht funktioniert hat, was ist schiefgelaufen? ____________________
Wie kannst du es korrigieren? _________________________________

ÜBERARBEITETER ALGORITHMUS (falls nötig):
Schritt 1: ___________
...

INFORMATIK-KONZEPT:
Diese Aktivität lehrt SEQUENZIERUNG: Die Schritte müssen in der richtigen
Reihenfolge sein, sonst schlägt das Programm fehl.

Produktdesign-Herausforderung: Erstelle einen Stiftehalter

FUNKTIONALE ANFORDERUNGEN (Technik):
☐ Muss mindestens 10 Stifte halten
☐ Muss aufrecht auf dem Tisch stehen
☐ Muss stabil sein (darf nicht umkippen)

ÄSTHETISCHE ANFORDERUNGEN (Kunst):
☐ Muss Farbe haben (nicht einfarbig)
☐ Muss ein Muster oder Design enthalten
☐ Muss visuell ansprechend sein

VERFÜGBARE MATERIALIEN:
Papier, Pappe, Klebeband, Kleber, Filzstifte, Schere

DESIGN-SKIZZE:
[Zeichenfeld für funktionale Ansicht]
Beschrifte wichtige Merkmale (wie steht es? wie passen Stifte rein?)

KUNST-DESIGN:
[Zeichenfeld für ästhetische Ansicht]
Welche Farben verwendest du? _______
Welches Muster/Design? __________

BAUEN & BEWERTEN:

Funktionstest:
☐ Hält 10 Stifte? (Ja/Nein)
☐ Steht aufrecht? (Ja/Nein)
☐ Stabil? (Ja/Nein)

Ästhetische Bewertung:
☐ Farbig? (Ja/Nein)
☐ Hat Muster/Design? (Ja/Nein)
☐ Visuell ansprechend? (Ja/Nein - frage 3 Mitschüler zur Abstimmung)

REFLEXION:
Was war schwieriger: es funktionsfähig machen oder es schön machen? Warum?
_________________________________________________

Wie hast du Funktion und Kunst in Einklang gebracht?
_________________________________________________

Arbeitsblatt: Stadtplanung

Welche Gebäude braucht eine Stadt? (Brainstorming):
☐ Häuser         ☐ Geschäfte      ☐ Schulen
☐ Krankenhaus    ☐ Feuerwehr      ☐ Park
☐ Sonstiges: _______

Unsere Stadt wird haben:
- ___ Häuser
- ___ Geschäfte
- ___ öffentliche Gebäude

Stadtplan-Skizze:
[Raster für Layout-Planung]

Mathe-Berechnungen:
Wenn jedes Gebäude 10 cm × 10 cm ist, wie viel Platz brauchen wir?
Gesamtfläche: _____ cm²

Arbeitsblatt: Bau-Protokoll

Gebäude, das ich erstelle: __________
Materialien: ___________________
Höhe: ____ cm  |  Breite: ____ cm

Design-Merkmale (Kunst):
- Verwendete Farben: ___________
- Dekorationen: ___________

Technische Herausforderungen:
- Problem, dem ich begegnet bin: ___________
- Wie ich es gelöst habe: ___________

Arbeitsblatt: Stadt-Präsentation

Name unserer Stadt: __________

Besondere Merkmale:
1. ___________________
2. ___________________
3. ___________________

Naturwissenschaftlicher Bezug:
Wie haben wir Strukturen stabil gemacht? ______________
Welche Kräfte haben wir berücksichtigt? (Schwerkraft, Gewichtsverteilung)
_________________________________________________

STEM Problemlösungs-Arbeitsblatt

PROBLEM IDENTIFIZIEREN:
Aktuelle Situation: Unsere Schule nutzt 500 Plastikwasserflaschen/Woche
Umweltauswirkung: _________________________

LÖSUNGEN BRAINSTORMEN:
Idee 1: _____________________
Idee 2: _____________________
Idee 3: _____________________

BESTE LÖSUNG WÄHLEN:
Wir werden: ____________________
Weil: ____________________

DIE LÖSUNG ENTWERFEN:
Skizziere deinen Plan:
[Zeichenfeld]

Benötigte Materialien: ___________
Kostenschätzung: €__________

TESTEN & BEWERTEN:
Nach 1 Woche, wie viele Plastikflaschen verwendet? ____
Hat unsere Lösung funktioniert? ☐ Ja ☐ Nein ☐ Teilweise

Datenanalyse:
Vorher: 500 Flaschen/Woche
Nachher: ___ Flaschen/Woche
Reduktion: ___ Flaschen (___%)

VERBESSERN:
Was würdest du ändern, um die Ergebnisse zu verbessern?
_________________________________________________

STEM-Projekt-Bewertungsraster

TECHNIK (Design & Bauen):
4 = Design erfüllt alle Anforderungen, kreative Lösung
3 = Design erfüllt die meisten Anforderungen
2 = Design erfüllt einige Anforderungen
1 = Design erfüllt Anforderungen nicht

WISSENSCHAFTLICHES DENKEN (Testen & Daten):
4 = Klare Hypothese, genaue Daten, durchdachte Analyse
3 = Hypothese und Daten vorhanden, etwas Analyse
2 = Hypothese oder Daten vorhanden, begrenzte Analyse
1 = Hypothese, Daten oder Analyse fehlen

MATHEMATIK (Messung & Berechnungen):
4 = Genaue Messungen, korrekte Berechnungen
3 = Größtenteils genau, kleinere Fehler
2 = Einige Genauigkeitsprobleme
1 = Erhebliche Mess-/Berechnungsfehler

KUNST/KREATIVITÄT (nur STEAM):
4 = Sehr kreativ, ästhetisch ansprechend
3 = Etwas Kreativität, akzeptables Erscheinungsbild
2 = Begrenzte Kreativität
1 = Keine kreativen Elemente

DOKUMENTATION (Arbeitsblätter):
4 = Vollständig, detailliert, klare Kommunikation
3 = Größtenteils vollständig, angemessene Details
2 = Unvollständig, begrenzte Details
1 = Erhebliche Dokumentation fehlt

GESAMT: ___/20 Punkte (oder ___/16 ohne Kunst)