Naturwissenschaft und Technik Unterrichtseinheit: Projekt Hausbau Kopie nur für unterrichtliche und nicht kommerzielle Zwecke erlaubt (erprobt in 8G8 und 9G9)
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UE Projekt Hausbau
INHALTE:
Kurzbeschreibung des Projektes:
Tobias Betgen, Gymnasium Achern
aktuellste Version jeweils unter: www.betgen.eu (die Version auf dem Landesbildungsserver wird in größeren Abständen aktualisiert)
Kurzbeschreibung des Projektes:
Die Schüler sollen bei diesem Projekt eigenständig ein Haus planen. Eine individuelle Arbeitsmappe dokumentiert den jeweiligen Fortschritt.
In der ersten Phase wird die Raumplanung (geographische Aspekte) thematisiert. Es wird die Entstehung und die Struktur der Stadt (hier Achern) im Kontext der Entstehung der mitteleuropäischen Städte betrachtet. Die Bedeutung von Standortfaktoren wird beim Planspiel "Wir gründen ein Dorf" offensichtlich. Damit kann im Anschluss auch die Struktur der Stadt (hier Achern) als Folge besonderer Standortfaktoren und deren Veränderung mit der Zeit erklärt werden. Betrachtung und Arbeit mit Flächennutzungsplänen und Bebauungsplänen runden den Einstieg ab. Ein Besuch des Stadtplanungsamtes bietet sich hier an.
Die zweite Phase beginnt nun mit der Planung der eigenen Häuser und der architektonischen Planung sowie architektonischen Raumkonzepten, Vorüberlegungen und den maßstabsgerechten Zeichnungen. Hier bietet sich der Besuch einer Musterhaussiedlung oder eines Architekturbüros an (Weberhaus etc.). Nach den Grundrissen müssen nun die dazugehörigen Ansichten sowie die maßstabsgerechten Modelle aus Pappe erstellt werden. Des Weiteren müssen Informationen über Baumaterialien eingeholt werden und es muss eine begründete Auswahl für das Objekt getroffen werden.
In der dritten Phase müssen die Haustechnik und die Baumaterialien festgelegt werden. Im vorliegenden Beispiel wird der Schwerpunkt bei der Haustechnik gesetzt. Isolierungen (U-Werte, Wärmedämmung, transparente Wärmedämmung etc.), Heizsysteme (Brennwertheizung, Wärmepumpe, Solar etc.), Lüftung (Feuchtigkeit, Lüftungssysteme etc.) und weitere Haustechniken (Regenwassernutzung etc.) werden theoretisch und in Versuchen (teils Praktikum) veranschaulicht (viel Platz für Exkurse). Hier bietet sich der Besuch von Unternehmen aus der Solar- Heizungsbranche an, sowie der Besuch einer Baustelle oder der Produktionsanlage bei einem Fertighausunternehmen (z.B. Weberhaus). Nun wird von den Schülern eine Auswahl getroffen und das energetische Konzept für ihr selbstgeplantes Haus erstellt und begründet, sowie der theoretische Energiebedarf berechnet (mit frei verfügbaren Spezialprogrammen).
Im Rahmen dieses Projektes bieten sich in den verschiedenen Phasen jeweils Besichtigungen von und die Kooperation mit Partnern in der Wirtschaft an (Stadtplanungsamt, Architekturbüros, Hausbaufirmen, Fertighausbaufirmen, Musterhäuser etc.). Bei den Besichtigungen bekommen die Schüler neben den inhaltlichen Informationen Einblicke in verschiedene Berufe.
Die einzelnen Module des Projektes können je nach persönlichen Vorlieben sehr knapp bis sehr ausführlich behandelt werden, so dass ein individueller Schwerpunkt gesetzt werden kann.
Vorbemerkung (Gründe für die Wahl dieses Projektes):
Die ideale NwT Unterrichtseinheit sollte möglichst die folgenden Vorgaben erfüllen:
sich an der Lebenswelt und den Interessen der Schüler orientieren
einen praktischen Teil besitzen
ein selbstangefertigtes Produkt beinhalten
sinnvolle, ins Projekt eingebettete Exkursionsmöglichkeiten bieten
eine Leistungsdifferenzierung ermöglichen
umfangreiche Exkurse für Referate bieten
für den Lehrer mit einem akzeptablen Zeitaufwand zu verwirklichen sein
geringe Anforderungen an die Räumlichkeiten stellen
auch mit größeren Gruppen durchführbar sein
Diese Vorgaben lassen sich mit dem Projekt Hausbau nahezu ideal erfüllen:
Jeder Schüler hat eigene Vorstellungen und Gedanken zu diesem Thema. Einige werden später einmal selbst zu Bauherren werden.
Es bieten sich bei diesem Projekt viele Versuche (auch im Praktikum) an.
Auf die Arbeitsmappe mit Grundrissen, Ansichten, der Theorie und dem Hausmodell sind alle Schüler am Ende zu recht stolz.
Sinnvolle, ins Projekt eingebettete Exkursionsmöglichkeiten bieten Stadtplanungsämter; Hausbaufirmen (vor allem Fertighausbau wie Weberhaus) etc.. Ideal ist, dass sich die Exkursionen ohne schlechtes Gewissen gegenüber den Betrieben wiederholen lassen (Publicity für Hausbaufirmen und Handwerksbetriebe).
Von der Garage bis zur Villa, jeder Schüler kann ein akzeptables Ergebnis auf seinem Niveau erreichen.
Der Bereich der Heizungs- und Energietechnik bietet eine Vielzahl an Referatsthemen (z.B. Solarthermie, Fotovoltaik, Wärmepumpe etc.).
Die meisten Arbeitsmaterialien finden sich in jeder Physiksammlung, die fehlenden lassen sich lokal leicht beschaffen.
Die Einheit ist in jedem Fachraum durchführbar, in einigen Stunden wird lediglich der Computerraum benötigt.
Theoretisch lässt sich selbst der praktische Teil der Einheit auch in größeren Gruppen durchführen.
Betrachtungsbereiche:
Technik:
Möglichkeiten der Energienutzung analysieren und bewerten
Perspektiven der Energieversorgung der Zukunft nachvollziehen und bewerten
mechanische Konstruktions- und Funktionsprinzipien anwenden
Analogien zwischen technischen und natürlichen Systemen erkennen und beschreiben
Mess- und Arbeitsmethoden
Statistiken lesen und auswerten
Messungen planen, durchführen und die Ergebnisse grafisch darstellen
Diagramme erstellen, auswerten und interpretieren
in Größenordnungen denken und sinnvolle Abschätzungen durchführen
Modelle für die konstruktiven Eigenschaften eines Werkes herstellen
Computer als Werkzeug nutzen
Hilfsmittel sachgerecht als Informationsquellen nutzen
Modul Raumplanung:
Zeit |
Thema |
Inhalt/ Methode |
Material |
1 |
meine Stadt früher und heute (Achern 1875 und heute) |
Orientierung auf der aktuellen Karte Orientierung auf der alten Karte Vergleich der zwei Karten und Dokumentation der Veränderungen |
alte und neue Karten (in jeder Ek- Sammlung) Kopien für Schüler zum Bearbeiten Folie/ Datei zur Projektion |
2 |
Stadtentwicklung |
Entwicklung der mitteleuropäischen Stadt an prägnanten Beispielen. allgemein in (1); ausführlich am Bsp. von Ettlingen (bei KA) in (2) |
(1) Seydlitz Geographie 12/13 alt (1999) S.98- 101 (2) Terra GWG Geographie Wirtschaft 5/6 (2007) S.24- 31 |
1-2 |
Planspiel: Wir gründen ein Dorf (Rundling) |
Durchführung des Planspiels. Achtung es sieht schwieriger aus als es ist!! Zuerst alles gemeinsam durchlesen, dann in Kleingruppen (max. 3) bearbeiten lassen. Zumeist erreichen mehrere Gruppen die ideale Verteilung der Nutzungsarten. Kann auch als Hausaufgabe fertiggestellt werden. |
Dateien/Raumordnung/Spiel_das_ideale_Dorf.zip
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1-2 |
Rundling & andere Dorfformen
Standortfaktoren und Struktur meiner Stadt |
Ergebnis des Spiels Bilder zu Dorfformen Überlegung zum Spiel mit geänderten Rahmenbedingungen (z.B. große Höfe, keine Nachtweide, kein Viehverlust --> Einzelhofsiedlung wie im Allgäu oder Südschwarzwald) Struktur der eigenen Stadt auf Stadtplan ergründen. Markieren von Industrie- und Wohngebieten in der Karte (Karte kolorieren) Gründe für die Entstehung dieser Struktur (Standortfaktoren) herausfinden. |
Bilder (google Bilder: Suchwort Rundling; Dorformen) http://umweltspione.de/kultur/Siedlungen/siedlung_1.htm Dateien/Raumordnung/Dorfformen.zip
Tafelanschrieb zu dieser Stunde: Der Rundling/ die Städtischen Strukturen
aktuelle Karte (TK25) vom eigenen Ort |
2 |
Raumordnung
Vorbereitung des Besuchs beim Stadtplanungsamt |
Lesen von Flächennutzungs- und Bebauungsplänen (idealerweise von der eigenen Gemeinde, sonst (3)).
Schüler formulieren Fragen für den Besuch beim Stadtplanungsamt |
(3) Umwelt: technik 7-10 S.158-159 Webgis von Bühl als Beispiel (bei vielen Gemeinden verfügbar): http://webgisrz.kivbf.de/buehl-online/asp/main.asp Gute Broschüre vom Wirtschaftsministerium: Ökologische Stadt und Gemeindeentwicklung pdf gute Seite:http://www.stadtplanungsamt.bamberg.de |
2 | Besuch des Stadtplanungsamtes |
Beispielprogramm: Vorstellung des Amtes mit einer PPP-Präsentation. Betrachtung und Erläuterung der Karten (Flächennutzungskarten und Benbauungspläne). Schülerfragen. Schüler waren bisher immer begeistert. Protokoll als Hausaufgabe. |
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2 |
Aufgaben des Stadtplanungsamtes - Internetrecherche |
Aufgaben des Stadtplanungsamtes - Internetrecherche
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Modul Architektur:
Zeit |
Thema |
Inhalt/ Methode |
Material |
1 |
Mein Traumhaus- erste Ideen und Vorüberlegungen |
Die Schüler stellen Vorüberlegungen nach dem folgenden Muster an: Mein Traumhaus - Vorüberlegungen Für welche Nutzung brauche ich das Haus? Was für Räume brauche ich? Wie soll mein Haus aussehen? |
google Bilder Stichwort: Haus, Häuser, Schloss, Villa etc. |
2 |
verschiedene Architekturkonzepte (Energie; Mehrgenerationenhaus; Flexibler Grundriss; Feng Shui) |
Schüler setzen sich mit verschiedenen Architekturkonzepten auseinander. |
Material folgt, sobald ich copyrightfreie Texte bekomme, bzw. erstellt habe. |
2 |
Hausplanung (Internetrecherche) |
Freie Recherche zur Ideenfindung. Als Hausaufgabe muss jeder sein eigenes Zimmer im Maßstab 1:50 zeichnen (incl. Möblierung). |
weitere Seiten und Kataloge |
3-4 |
Exkursion Weberhaus |
Besuch der World of Living und Besichtigung der Musterhäuser (Aufgabe dazu). Führung durch die Produktion (genaue Protokollierung des Arbeitsablaufes eine Maschine). |
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1 |
Grundrisszeichnung |
Theorie dazu. Besonderheiten von Bauzeichnungen. |
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4 |
Grundrisszeichnung |
Praxis. Zeichnung der eigenen Grundrisse im Maßstab 1:100
Schriftliche Begründung des eigenen Grundrisses und des Architekturkonzeptes |
Schüler: Druckbleistifte und Lineale Schule: ausgedrucktes Millimeterpapier (freeware Graph Paper Printer oder Gpaper.exe): http://www.freewareguide.de/win9x/divers1.shtml |
3 | Ansichten zeichnen | Zeichnen der Ansichten. Zu Beginn Hinweis auf die Besonderheiten. Maßstab 1:100 | Arbeitsblatt folgt noch |
4 | Modellbau |
Bau des maßstabsgerechten Modells. Zu Beginn
Hinweis auf die Besonderheiten.
Maßstab 1:100
Bau des Modells aus dickem Papier (günstig), oder anderen durch die Schüler zu besorgenden Materialien. |
Arbeitsblatt
folgt noch
Cutter; Metalllineale; Schneidunterlagen (Opitec); dickstes Papier im Fachhandel (190g m³ 500 Blatt ca. 20 €) oder Schülermaterial (Fotokarton etc.) |
Modul Haustechnik:
Zeit |
Thema |
Inhalt/ Methode |
Material |
1 | Motivation und Sensibilisierung für das Thema Energie | Schüler fügen Informationen aus verschiedenen Abbildungen (Mauna Loa Kurve, Vostok- Eisbohrkern; Entwicklung des Weltenergieverbrauchs etc.) zusammen und kommen zur Erkenntnis, dass die Energieproblematik eine der größten Herausforderungen unserer Zeit darstellt. |
Stundenverlauf: Dateien/Energie/Stundenverlauf und Tafelanschrieb.doc verschiedene Abbildungen: Dateien/Energie/Energie Bilder Links Texte.zip |
1- 2 | Energieverbrauch |
Analyse des eigenen Energieverbrauches
Vergleich Niedrigenergiehaus - Altbau: Berechnung der Heizenergie pro Jahr in Liter Öl und in € für ein fiktives Haus Kurzüberblick über Modul Haustechnik |
Arbeitsblatt/ Material folgt noch Broschüre vom Wirtschaftsministerium: |
1 | Energie- eine Wiederholung der Grundlagen | Wiederholung der Grundlagen |
Arbeitsblatt/ Material folgt noch
Energiesparendes Bauen und gesundes Wohnen Kapitel 7.doc
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3 | Wärmeschutz (U-Wert) |
Theorie
Praktikum: Messung von U-Werten verschiedener Materialien oder des Schulgebäudes |
Arbeitsblatt/ Material folgt noch Energiesparendes Bauen und gesundes Wohnen Kapitel 1 + 12.doc |
1 | Baumaterialien & Auswahl |
Arbeitsblatt/ Material folgt noch |
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2 | Heizungen (Gas/ Öl) |
Arbeitsblatt/ Material folgt noch |
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1 | Wärmepumpe |
Broschüren vom Wirtschaftsministerium: Energiesparendes Bauen und gesundes Wohnen Kapitel 9.2.doc Kurzübersicht: Wärmepumpe-Info kurz 12_2006.pdf Animation dazu: dimplex.de/.../so-funktioniert-eine-waermepumpe.html Arbeitsblatt/ Material folgt noch |
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0,5- 1 | Fotovoltaik |
Broschüren vom Wirtschaftsministerium: Arbeitsblatt/ Material folgt noch |
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0,5- 1 | Solarthermie |
Broschüren vom Wirtschaftsministerium: Energiesparendes Bauen und gesundes Wohnen Kapitel 9.doc Solarthermie2006 ausführlich.pdf Sonnenwaerme_Gebaeude-Betrieb.pdf Arbeitsblatt/ Material folgt noch |
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0,5- 1 | Holzheizung |
Broschüre vom Wirtschaftsministerium: Arbeitsblatt/ Material folgt noch |
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3 | Feuchtigkeit und Lüftung |
Theorie
Moderne Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung |
Broschüren vom Wirtschaftsministerium: Gute Darstellung der theoretischen Grundlagen: Energiesparendes Bauen, gesundes Wohnen Kapitel 5 + 6.3 + 9.3 Überblick über Lüftungsanlagen: Lüftungsanlagen ausführlich .pdf Arbeitsblatt/ Material folgt noch |
1-2 |
transparente Wärmedämmung (Bionik)
Putz mit Lotuseffekt (Bionik) Phasenwechselmaterialien in Gebäuden (Latentwärmespeicher) Regenwassernutzung |
Exkurse zur Zukunft des Bauens.
Aktuelle Entwicklungen. Gute Referatsmöglichkeiten |
Bionik: www.lotusan.de www.inspiration-natur.net: Patentwerkstatt Bionik http://www.energiesparhaus.at/gebaeudehuelle/twd.htm
Phasenwechselmaterialien: http://www.enius.de/presse/899.html http://www.micronal.de/portal/streamer?fid=290258 http://www.micronal.de/portal/streamer?fid=290259 http://www.micronal.de/portal/streamer?fid=309969 |
0,5- 1 | Niedrigstenergiehaus | Was macht ein Haus zum Niederenergie, Dreiliter- Passivhaus? Wiederholung der Haustechnik, Architekuraspekte... | Arbeitsblatt/ Material folgt noch |
1 | Auswahl der Heizungsanlage | Arbeitsblatt/ Material folgt noch | |
3 | Exkursion Solarfirma | Arbeitsblatt/ Material folgt noch |
Modul Energiebedarfsberechnung:
Zeit |
Thema |
Inhalt/ Methode |
Material |
2 | Flächenberechnungen mit Excel | Arbeitsblatt/ Material folgt noch | |
4 | Energieberechnung | Berechnung des Energieverbrauchs der selbstgeplanten Häuser nach ENEV |
Berechnungssoftware (komplexes Exceltebellenblatt): |
Abgabe | Mein Haus abzugebende Unterlagen.doc |
1/3 mündlich - 2/3 schriftlich (d.h. 1/3 mündlich, 1/3 Arbeiten, 1/3 Projektmappe)
Schriftlich:
50% die ein bis zwei Arbeiten (Arbeiten.zip) (in der Exceldatei befindet sich auch Bewertungsschema für die Projektmappe Hausbau)
50% die Projektmappe (Mein Haus abzugebende Unterlagen.doc)
Quellen:
Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg
Institut Wohnen und Umwelt
Dank:
Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg für Informationsdokumente (Doris Doll Öffentlichkeitsarbeit)
Institut Wohnen und Umwelt (www.iwu.de Herrn Tobias Loga)
Projekt Hausprojekt 2006.PPT | ||
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