1. Geschichte des Bauens von Brücken und Türmen – was blieb gleich, was veränderte sich?

- Bauweisen der Antike

- Leonardo da Vinci, ein genialer Baumeister?

- Moderne Brücken und Hochbauten

MK:

• analysieren und interpretieren komplexere diskontinuierliche Texte wie Grafiken, Statistiken, Schaltpläne, Schaubilder Diagramme sowie Bilder, Karikaturen und Filme (MK 6)

Links:

• http://www.leonardo-bewegende-erfindungen.de/modelle_br.html

2. Einführung in die Statik und Mechanik – wann sind Bauwerke stabil?

- Wann ist etwas stabil?

- Was sind Kräfte? Wie wirken Kräfte?

- Zerlegung von Kräften rechnerisch und zeichnerisch (evtl. unter Verwendung von Vektorrechnung)

- Freischnitt

- Kraftverläufe in Stäben

- Berechnung einfacher Stabwerke

- Technische Kommunikation (Zeichnen, CAD Design)

MK:

• identifizieren die unter einer Fragestellung relevanten Informationen innerhalb einer Zusammenstellung verschiedener Materialien, gliedern diese und ordnen sie in thematische Zusammenhänge ein (MK 4),

Versuchsmaterial:

• Statikbaukästen
• PC mit BridgeBuilder
• Taschenrechner

3. Baumaterialien und Bauweisen – wie macht es die Natur vor?

- Endo- vs. Exoskelett

- Mikroskopieren von Proben

- Stabilität durch Knicke und Falten

- Bienenwabe und Wespennest (optimale Räume und stabile Strukturen)

- Sandwichstrukturen

konkretisierte SK:

• erläutern Funktionsanalogien in Natur und Technik

MK:

• stellen fachspezifische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter sprachlicher Mittel und Fachbegriffe adressatenbezogen sowie problemorientiert dar und präsentieren diese anschaulich (MK 9).

Versuchsmaterial:

•  Knochen (Säugetier vs. Vogel)
• Gräser, Bambus, Ackerschachtelhalm, Lianen, usw.
• Papier und Pappe

4. Werkstoffkunde – welche Eigenschaften von Baumaterialien sind wichtig?

- Was trägt wie?

- Was ist wofür einsetzbar?

- Welche Eigenschaften haben verschiedene Baumaterialien?

konkretisierte SK:

• stellen für technische Problemlösungen relevante Funktionsprinzipien biologischer Systeme dar,

konkretisierte UK:

• erörtern Möglichkeiten und Grenzen des Prinzipientransfers von biologischen auf technische Systeme,

Literatur:

• Datenblätter zu Baumaterialien
• Konstruktionsbeispiele

5. Bionik meets Technik – wie konstruiere und fertige ich ein eigenes Bauwerk?

- Türme und Brücken in der Natur

- Wie sind die Knotenpunkte aufgebaut?

- Fasern und Faserrichtungen

- Arten von Brücken

- Entwurf, Konstruktion, Berechnung und Fertigung einer Brücke

- Bau von Brücken (virtuell mit Bridgebuilder, mittels Statikbaukasten oder als Funktionsmodell)

- Testen von Brücken

konkretisierte SK:

• erläutern die Ausprägungsgrade biologischer Merkmale anhand eines Bionik-Fallbeispiels,

konkretisierte UK:

• bewerten Chancen und Risiken der Bionik unter ökonomischen, ökologischen und sozialen Aspekten,

MK:

• entwickeln Kriterien und Indikatoren zur Beschreibung, Erklärung und Überprüfung komplexerer technischer Sachverhalte (MK 8).

Versuchsmaterial:

• Statikbaukästen
• PC mit BridgeBuilder
• Weitere Materialien zum Brückenbau
• Taschenrechner

Diagnose von Schülerkonzepten:

• · Stabilitätsprüfung verschiedener Brückenmodelle

Leistungsbewertung:

• · Schülerreferate zu Brückenarten und –bauweisen
• · Dokumentation der eigenen Bauwerkskonstruktion und Präsentation des Funktionsmodells