FHNW Maker Studio, Steinackerstrasse 5, 5210 Windisch
+41 56 202 74 52

Maker Kugelbahn

Maker Kugelbahn

Die Maker Kugelbahn hat das Hauptziel, bei Schülern und Lehrpersonen das Interesse an Technik zu wecken.

Die Kugelbahn wird am PC spielerisch entworfen und anschliessend mit einem 3D-Drucker hergestellt.
Nach dem Zusammenbau können die Schüler/-innen die Bahn ausprobieren und erfahren dabei spielerisch den Umgang mit Technik.

 

Die Maker Kugelbahn eignet sich gut um als eigenständiges Modul beispielsweise im Werkunterricht, oder auch in einer Projektwoche behandelt zu werden.

Lehrpersonen werden bei der Lektionenplanung durch Anleitungen, Beispielaufgaben und Aufgabenblätter unterstützt. Diese können kostenlos heruntergeladen werden.

Auch für das anschliessende 3D-Drucken der entworfenen Kugelbahn stehen wir Ihnen gerne als Ansprechpartner zur Verfügung.

Falls Ihre Schule bereits über 3D-Drucker verfügt, sind die wichtigsten infrastrukturellen Voraussetzungen schon erfüllt. Falls dies nicht der Fall ist, bestehen folgende Möglichkeiten:

– a) Ihre Schule schafft sich einen eigenen 3D-Drucker an (Anschaffungskosten ca. 2’500.-). Im FHNW Maker Studio können Kurse bezüglich der Bedienung von 3D-Druckern besucht werden.

– b) Sie lassen die Bahnteile im Maker Studio herstellen (Preisliste finden Sie hier)

In allen Fällen würden wir uns freuen, von Ihnen zu hören. Gerne beraten wir Sie bezüglich der Anschaffung eines eigenen 3D-Druckers oder 3D-Drucken an der Fachhochschule.

Nehmen Sie mit uns Kontakt auf, um die nächsten Schritte gemeinsam zu besprechen.
makerstudio.windisch@fhnw.ch      +41 56 202 74 52

Ab Schuljahr 2020 / 21 wird der neue Lehrplan, genannt Aargauer Lehrplan, in Kraft gesetzt. Dieser ist das Resultat einer Schulharmonisierung in 21 deutschsprachigen Kantonen und wird deshalb, ausserhalb des Kantons Aargau, mehrheitlich Lehrplan 21 genannt.

Im neuen Aargauer Lehrplan, wie auch im Lehrplan 21, hat?  das Modul «Medien & Informatik» einen grossen Stellenwert. In Anbetracht der schnellen Entwicklung der Informations- und Kommunikationstechnologien in der heutigen Zeit, sollen sich die Kinder ein Grundverständnis für die Aufgabe und Bedeutung der Medien, sowie für gewisse Abläufe in der Informatik aneignen. Dies soll nicht in einem eigenen Fach geschehen, sondern vielmehr fächerübergreifend verankert sein.

Das Projekt Kugelibahn bietet eine ideale Gelegenheit zur Umsetzung dieser Vorgabe. So werden beim Projekt Kugelibahn in erster Linie Kompetenzen des Fachbereichs «Gestalten», aufgeteilt in die zwei Bereiche «Bildnerisches Gestalten» und «Textiles und Technisches Gestalten», mit den Kompetenzen des Moduls «Medien & Informatik» verknüpft und geschult.

 

Im Bereich «Textiles und Technisches Gestalten» betrifft dies insbesondere folgende Kompetenzen:

– 2. A. 3. Die Schülerinnen und Schüler können gestalterische und technische Produkte planen und herstellen

– 2. B. 1. Die Schülerinnen und Schüler können Funktionen verstehen und eigene Konstruktionen in den Themenfeldern Spiel / Freizeit, Mode / Bekleidung, Bau / Wohnbereich, Mechanik / Transport und Elektrizität / Energie entwickeln.

– 2. D. 1. Die Schülerinnen und Schüler können handwerkliche Verfahren ausführen und bewusst einsetzen.

– 2. E. 1. Die Schülerinnen und Schüler kennen Materialien, Werkzeuge und Maschinen und können diese sachgerecht einsetzen.

 

Im «Modul Medien & Informatik» wird die folgende Kompetenz gefestigt:

– 2. 2. Die Schülerinnen und Schüler können einfache Problemstellungen analysieren, mögliche Lösungsverfahren beschreiben und in Programmen umsetzen.

 

Des Weiteren erlaubt das Projekt eine starke Schulung der überfachlichen Kompetenzen. Denn dank der Arbeit in einer Gruppe, in welcher die Planung, die Erstellung sowie das anschliessende Zusammenbauen der Kugelibahn erfolgt, können die Kinder wertvolle Erfahrungen im Bereich der personalen, sozialen und methodischen Kompetenzen sammeln.

Zielpublikum: Primarschüler ab vierter Klasse

Arbeitsteamgrössen (Empfehlung): Zweiergruppen beim Entwerfen am PC und beim Zusammenbauen der Kugelbahn

Anzahl Lektionen (Empfehlung): ca. 5 Doppellektionen (à je 2x 45min)

Unterrichtsstruktur (Empfehlung): Einführung/Anleitung (ca. 90min), entwerfen am PC (ca. 90min), 3D-Drucken Demo (ca. 45min), Bahn zusammenbauen (ca. 90min)

Aufwand Vorbereitung: ca. 2h, benötigte Unterlagen und Arbeitsblätter finden Sie bei den jeweiligen Themen

3D-Drucken: ca. 2h Arbeitsaufwand (Drucker vorbereiten, Druck starten), ca. 2h Druckzeit (pro Bahnteil) / ca. 35h Druckzeit (alle Bahnteile)

Notwendiges Vorwissen: räumliches Vorstellungsvermögen, basale PC-Kenntnisse

Neues Wissen: Entwerfen, 3D-Drucken, Zusammenbauen, Ausprobieren

Benötigte Infrastruktur: Klassenzimmer (idealerweise Werkraum), 3D-Drucker (falls vorhanden), Laptops/PCs mit Internetzugang

Benötigte Werkzeuge: Schraubenzieher, Gabelschlüssel, Holzfeile

Benötigtes Material: Schrauben und Muttern für das Zusammenbauen der Bahn, (Filament für den 3D-Drucker)

Die Maker Kugelbahn kann im grösseren Rahmen in drei Teilprojekte aufgeteilt werden.
E010, M010 und S010, wobei sich sämtliche Informationen und Angaben auf dieser Webseite auf E010 beziehen.

Die drei Teilprojekte entsprechen einer einfachen, einer mittelschweren und einer schwierigen Ausführung derselben Grundidee.

  • E010: Kugelbahn entwerfen, Bahnteile drucken, Kugelbahn zusammenbauen.
  • M010: E010 mit dem Zusatz von elektrisch gesteuerten Weichen.
  • S010: E010 mit dem Zusatz eines technischen Gesamtsystems (CPS), welches die Ansteuerung von Weichen und Boostern via Smartphone umfasst.

Bei Interesse kann so auf Basis E010 ein Ausbau zu M010 oder S010 in Angriff genommen werden.

1 – Entwerfen

Um eine Kugelbahn am PC zu entwerfen steht der Kugelbahn-Konfigurator zur Verfügung.  Als Herzstück dieses Projekts bietet er in Form eines Computerprogrammes alle nötigen Funktionen zum virtuellen Entwerfen einer Kugelbahn.

Kugelbahn-Konfigurator herunterladen
Konfigurator
Konfigurator

2 – Herstellen

Nachdem eine Bahn entworfen wurde, kann sie nun aus der virtuellen in die reale Welt gebracht werden. Hierfür werden die einzelnen Bahnteile mithilfe eines 3D-Druckers hergestellt.
Idealerweise verfügt Ihre Schule bereits über einen eigenen 3D-Drucker, ansonsten gibt es auch die Möglichkeit die Teile bei uns im Makerstudio in Auftrag zu geben.
So oder so empfehlen wir einen Einführungskurs im Makerstudio, der Ihnen die Welt des 3D-Druckens näher bringt. Der Einführungskurs bietet ausserdem die Gelegenheit das Projekt ‚Maker Kugelbahn‘ und dessen Einbringen im Unterricht persönlich zu besprechen, um auf Fragen und Wünsche eingehen zu können.
Genauere Angaben zum 3D-Druck und den Einführungskursen finden Sie nebenan.

3D-Drucken
3D-Drucken

3 – Zusammenbauen

Nach der Herstellung der benötigten Bahnteile können diese nun zur fertigen Bahn zusammengebaut werden.

Die Montage der Teile ist einfach und leicht nachvollziehbar. Zwei Bahnteile werden jeweils mithilfe einer Verbindungsplatte und je vier Schrauben und vier Muttern zusammengehalten.

Montage
Montage

4 – Ausprobieren

Zuerst die Arbeit, dann das Vergnügen – und mit getaner Arbeit geht es nun ans Spielen.
Nun geht es um das Ausprobieren der soeben gebauten Kugelbahn. Funktioniert die Kugelbahn so wie erwartet? Bleibt die Kugel in der Bahn? Was kann geändert/verbessert werden?

Testen
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