Energie aus Windkraftanlagen:

 

Windkraft als regenerative Energiequelle steht in diesem Programm im Mittelpunkt. Die Schüler*innen bauen nach einer Einführung in die Thematik der regenerativen Energieformen in Kleingruppen aus verschiedenen Materialien wie Papier, Holz, Kunststoff oder Metall eine eigene kleine Windkraftanlage. Sie verstehen die technischen Prozesse dieser Art der Energiegewinnung und experimentieren mit der Herstellung von Stromkreisen. Ziel ist es, die eigene Windkraftanlage mit einem selbst konstruierten stabilen Turm und den am besten geeigneten Rotorblättern so auszustatten, dass es eine kleine Glühlampe (bzw. LED) zum Leuchten bringt. Parallel zum Konstruktionsprozess dokumentieren die Schüler ihre Testergebnisse auf einer Checkliste.

 

Beim Tüfteln und Konstruieren entstehen viele Fragen. Die Kinder können Mutmaßungen und Erwartungen festhalten und im Arbeitsprozess selbstständig überprüfen. Darüber hinaus lernen die jungen Teilnehmer im Team zu arbeiten, sich mit anderen konstruktiv auseinander zusetzen und gemeinsame Regeln zu befolgen.

Die Kinder zu motivieren, Verantwortung für den Forscherauftrag zu übernehmen und das Ergebnis im Rahmen der Abschlusskonferenz zu präsentieren, sind weitere Ziele des Kurses.

Die Teilnehmer berichten zum Schluss von ihren Ergebnissen und präsentieren ihre Windkraftanlage. Hierbei werden Abhängigkeiten von Material, Form und Stabilität deutlich und auch, dass die Form und das Gewicht der Rotorblätter eine Auswirkung auf die Stromerzeugung der Windkraftanlage haben.

Optional, in Abhängigkeit von der jeweiligen Gruppe: Die Klassenkameraden bewerten die Teamleistung der einzelnen Gruppen nach folgenden Aspekten: Stromleistung (brennt die Lampe?), Stabilität, Turmhöhe und Kreativität.

Die Gruppe mit den meisten Punkten gewinnt.

Der Kurs wird in zwei leicht differenzierten Varianten angeboten: Für Klassenstufe 4 oder Klassenstufe 6.

Eine entsprechende Lehrerhandreichnung kann vorab angefordert werden.

 

 

 

 

 

Energie aus Windkraftanlagen:

 

Windkraft als regenerative Energiequelle steht in diesem Programm im Mittelpunkt. Die Schüler*innen bauen nach einer Einführung in die Thematik der regenerativen Energieformen in Kleingruppen aus verschiedenen Materialien wie Papier, Holz, Kunststoff oder Metall eine eigene kleine Windkraftanlage. Sie verstehen die technischen Prozesse dieser Art der Energiegewinnung und experimentieren mit der Herstellung von Stromkreisen. Ziel ist es, die eigene Windkraftanlage mit einem selbst konstruierten stabilen Turm und den am besten geeigneten Rotorblättern so auszustatten, dass es eine kleine Glühlampe (bzw. LED) zum Leuchten bringt. Parallel zum Konstruktionsprozess dokumentieren die Schüler ihre Testergebnisse auf einer Checkliste.

 

Beim Tüfteln und Konstruieren entstehen viele Fragen. Die Kinder können Mutmaßungen und Erwartungen festhalten und im Arbeitsprozess selbstständig überprüfen. Darüber hinaus lernen die jungen Teilnehmer im Team zu arbeiten, sich mit anderen konstruktiv auseinander zusetzen und gemeinsame Regeln zu befolgen.

Die Kinder zu motivieren, Verantwortung für den Forscherauftrag zu übernehmen und das Ergebnis im Rahmen der Abschlusskonferenz zu präsentieren, sind weitere Ziele des Kurses.

Die Teilnehmer berichten zum Schluss von ihren Ergebnissen und präsentieren ihre Windkraftanlage. Hierbei werden Abhängigkeiten von Material, Form und Stabilität deutlich und auch, dass die Form und das Gewicht der Rotorblätter eine Auswirkung auf die Stromerzeugung der Windkraftanlage haben.

Optional, in Abhängigkeit von der jeweiligen Gruppe: Die Klassenkameraden bewerten die Teamleistung der einzelnen Gruppen nach folgenden Aspekten: Stromleistung (brennt die Lampe?), Stabilität, Turmhöhe und Kreativität.

Die Gruppe mit den meisten Punkten gewinnt.

Der Kurs wird in zwei leicht differenzierten Varianten angeboten: Für Klassenstufe 4 oder Klassenstufe 6.

Eine entsprechende Lehrerhandreichnung kann vorab angefordert werden.

 

 

Nur ein kleiner Teil der seit Milliarden Jahren vom "Kraftwerk" Sonne erzeugten Energie erreicht unsere Erde in Form von Sonnenstrahlen. Die täglich gelieferte Menge an Energie ist aber so groß, dass sie rein rechnerisch den kompletten Energiebedarf der Erde für 8 Jahre decken würde.

Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie mittels Solarzellen.

Diese Zellen werden als Kleinstlieferant z.B. in Armbanduhren eingebaut. Durch Vergrößeren (Kombination vieler Zellen) kann man hektargroße Flächen bilden, die dann als Solarkraftwerk verlässlich Strom erzeugen.

Im Klassenkurs "Solarenergie" experimentieren die Schüler*innen in Kleingruppen  mit kleinen Solarmodulen. In verschiedenen Experimenten vertiefen sie auch ihr Vorwissen über den einfachen Stromkreis, Reihen- und Parallelschaltungen werden be"griffen". Solarstrom wird genutzt um Töne oder Licht zu erzeugen. Strom wird gespeichert sodass er "später" genutzt werden kann. Mit einem Multimeter gemessen wird die Stromausbeute effektiviert indem man z.B. den Einfallswinkel verändert, u.v.m.  .

Dauer ca. 3 Stunden

Bionikkurs A

Klettverschluss

Dauer:  ca. 3 Zeitstunden

Es werden keine Vorkenntnisse vorausgesetzt.

Übersicht:

Pflanzen sind gebunden an ihren Standort, so haben sie vielfältigste Mechanismen entwickelt ihre Samen und Früchte zu verbreiten. Klettfrüchte, die über das Tierfell auch weit verbreitet werden können, sind Vorbilder für einfache, dauerhafte und dennoch wieder lösbare Verbindungen in der Technik.

Die Schüler*innen lernen Grundlegendes zur Entstehung und Wirkungsweise des Klettverschlusses als Grundlage für die Übertragung auf konkrete technische Problemstellungen aus dem Alltag.

Bionikkurs B

Lotus-Effect®

Dauer:  ca.4 Zeitstunden

Grundkenntnisse zum Thema Wasser (Oberflächenspannung verändern/hydrophob/hydrophil/lipophob/lipophil) werden vorausgesetzt.

Übersicht:

 

Auf einer mikrorauen, fein genoppten wasserabweisenden Oberfläche können Schmutzpartikel schlecht haften. Wo finden sich in der Natur solche Oberflächen, wie sind sie aufgebaut, regenerieren sie sich und wie können sie nachgeahmt werden ?

Die Schüler*innen lernen Grundlegendes zu selbstreinigenden Oberflächen und zur Entstehung und Wirkweise des Lotus-Effects® als Grundlage für die Übertragung auf technische Problemstellungen.

 

 

Bionikkurs C

Fluidic Muscle®

Dauer:  ca.4 Zeitstunden

Grundkenntnisse zum Thema physikalischer Druck / Tabellenkalkulation mit Excel (Diagramme erstellen) werden vorausgesetzt.

Übersicht:

 

 

Die Kombination aus Kraft, Schnelligkeit und Präzision auch bei komplexen Bewegungen von Tieren und Menschen sind Vorbilder für die Bewegung von Maschinenelementen (Robotern). Wie kann solch eine Bewegung technisch simuliert und optimiert werden ?

Die Schüle*innen lernen Grundlegendes zur Wirkungsweise eines doppeltwirkenden Zylinders und des Fluidic Muscles® als Grundlage für die Übertragung auf konkrete technische Problemstellungen aus dem Alltag.

Bionikkurs D

Fin Ray Effect®

Dauer:  ca.3 Zeitstunden

Kenntnisse im Umgang mit dem Strahlensatz werden vorausgesetzt.

Übersicht:

 

 

 

 

U.a. Schwanzflossen von Fischen und Flügel von Vögeln haben die mechanische Eigenschaft, dass sie sich bei Druck nicht wegbiegen, sondern sich in Richtung des Drucks hin krümmen. Dieser paradoxe Effekt kann in vielerlei Hinsicht technisch genützt werden.

Die Schüler*innen lernen Grundlegendes zur Entstehung und Wirkweise von Produkten mit Fin Ray Effect® als Grundlage für die Übertragung auf konkrete technische Problemstellungen aus dem Alltag.

Bionikkurs E

Leichtbau

Dauer:  ca.3 Zeitstunden

Grundkenntnisse zum Thema Mechanik / Tabellenkalkulation mit Excel (Diagramme erstellen) werden vorausgesetzt.

Übersicht:

 

 

 

 

 

 

Im Laufe der Entwicklungsgeschichte hat sich für Lebewesen (Pflanze/Tier/Mensch) der sparsame Umgang mit Material und Energievorräten als Selektionsvorteil herausgebildet. So entwickelten sich vielfältige Leichtbaukonstruktionen z. B. beim Knochenbau, Pflanzenwuchs, u.ä. .

Die Schüler*innen lernen Grundsätzliches zur Biegesteifigkeit von Strukturen mit und ohne Wellenkernen als Grundlage für die Übertragung auf konkrete technische Problemstellungen aus dem Alltag. 

Bionikkurs F

Bauteiloptimierung

Dauer:  ca.4 Zeitstunden

Grundkenntnisse in Mechanik sowie in der Geometrie (gleichschenkliges Dreieck) werden vorausgesetzt.

Übersicht:

 

 

 

 

Die Natur hat im Laufe der Evolution Konstruktionen entwickelt, die (wie z.B. Bäume, Knochen) bei sparsamstem Materialeinsatz auch  hohen Belastungen standhalten können.

Die Schüler*innen lernen Grundlegendes zur Entstehung und Anwendung der Optimierungsmethode mittels Zugdreiecken als Grundlage für die Übertragung auf konkrete technische Problemstellungen aus dem Alltag. Bei den praktischen Versuchen lernen sie u.a. die Labormethode der Spannungsoptik kennen.

 

 

Zukunftsakademie
Forscherwerkstatt
Gelbe Halle
Schmelzofenvorstadt 33/4
89520 Heidenheim
an der Brenz

Email
zukunftsakademie@
heidenheim.de
Tel: 07321 / 9245-310
Fax: 07321 / 9245-340

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