Naturwissenschaft und Technik

Unterrichtseinheit: Projekt Hausbau

Kopie nur für unterrichtliche und nicht kommerzielle Zwecke erlaubt

(erprobt in 8G8 und 9G9)

 

UE Projekt Hausbau

 INHALTE:

      Autor:

    Kurzbeschreibung  des Projektes:

      Vorbemerkung (Motivation):

    Bezüge zu den Standards:

    Unterrichtsverlauf:

    Mögliche Erweiterungen:

    Leistungsbeurteilung:

    Materialien in der Übersicht:

Autor:

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:

  1. sich an der Lebenswelt und den Interessen der Schüler orientieren

  2. einen praktischen Teil besitzen

  3. ein selbstangefertigtes Produkt beinhalten

  4. sinnvolle, ins Projekt eingebettete Exkursionsmöglichkeiten bieten 

  5. eine Leistungsdifferenzierung ermöglichen

  6. umfangreiche Exkurse für Referate bieten

  7. für den Lehrer mit einem akzeptablen Zeitaufwand zu verwirklichen sein

  8. geringe Anforderungen an die Räumlichkeiten stellen

  9. auch mit größeren Gruppen durchführbar sein

Diese Vorgaben lassen sich mit dem Projekt Hausbau nahezu ideal erfüllen:

  1. Jeder Schüler hat eigene Vorstellungen und Gedanken zu diesem Thema. Einige werden später einmal selbst zu Bauherren werden.

  2. Es bieten sich bei diesem Projekt viele Versuche (auch im Praktikum) an.

  3. Auf die Arbeitsmappe mit Grundrissen, Ansichten, der Theorie und dem Hausmodell sind alle Schüler am Ende zu recht stolz.

  4. 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).

  5. Von der Garage bis zur Villa, jeder Schüler kann ein akzeptables Ergebnis auf seinem Niveau erreichen.

  6. Der Bereich der Heizungs- und Energietechnik bietet eine Vielzahl an Referatsthemen (z.B. Solarthermie, Fotovoltaik, Wärmepumpe etc.).

  7. Die meisten Arbeitsmaterialien finden sich in jeder Physiksammlung, die fehlenden lassen sich lokal leicht beschaffen.

  8. Die Einheit ist in jedem Fachraum durchführbar, in einigen Stunden wird lediglich der Computerraum benötigt.

  9. Theoretisch lässt sich selbst der praktische Teil der Einheit auch in größeren Gruppen durchführen.

 

Bezüge zu den Standards:

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

 

Unterrichtsverlauf

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

 

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.

 

2

Aufgaben des Stadtplanungsamtes - Internetrecherche

Aufgaben des Stadtplanungsamtes - Internetrecherche

 

http://www.stadtplanungsamt.bamberg.de/

Aufgaben des Stadtplanungsamtes

 

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).

www.weberhaus.de

www.hebelhaus.de

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).

Besuch Weberhaus in Rheinau- Linx

1

Grundrisszeichnung

Theorie dazu. Besonderheiten von Bauzeichnungen.

Grundrisszeichnungen

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

http://pharm.kuleuven.be/pharbio/gpaper.htm

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:

Energiesparendes Bauen und gesundes Wohnen Kapitel 1-3.doc

1 Energie- eine Wiederholung der Grundlagen Wiederholung der Grundlagen

Arbeitsblatt/ Material folgt noch 

 

Energiesparendes Bauen und gesundes Wohnen Kapitel 7.doc

 

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

Energiesparendes Bauen und gesundes Wohnen Kapitel 7.doc

2 Heizungen (Gas/ Öl)  

Arbeitsblatt/ Material folgt noch

Energiesparendes Bauen und gesundes Wohnen Kapitel 8.doc

1 Wärmepumpe  

Broschüren vom Wirtschaftsministerium:

Energiesparendes Bauen und gesundes Wohnen Kapitel 9.2.doc

Kurzübersicht: Wärmepumpe-Info kurz 12_2006.pdf

WP-Info ausführlich .pdf

Wärmepumpen Foliensatz ppt

Wärmepumpen-Foliensatz.pdf

Animation dazu: dimplex.de/.../so-funktioniert-eine-waermepumpe.html

Arbeitsblatt/ Material folgt noch

0,5- 1 Fotovoltaik  

Broschüren vom Wirtschaftsministerium:

Photovoltaik-Foliensatz.pdf

Arbeitsblatt/ Material folgt noch

0,5- 1 Solarthermie  

Broschüren vom Wirtschaftsministerium:

Energiesparendes Bauen und gesundes Wohnen Kapitel 9.doc

Solarthermie2006 ausführlich.pdf

Solarthermie kurz .pdf

Solarthermie-Foliensatz.pdf

Sonnenwaerme_Gebaeude-Betrieb.pdf

Arbeitsblatt/ Material folgt noch

0,5- 1 Holzheizung  

Broschüre vom Wirtschaftsministerium:

WaermeausHolz knapp .pdf

Arbeitsblatt/ Material folgt noch

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

Energiesparendes Bauen und gesundes Wohnen.doc

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):

Dateien/Energieberechnungen/NwT Info wichtig!!!!!!!!.txt

Dateien/Energieberechnungen/EnEv Programm.zip

  Abgabe    Mein Haus abzugebende Unterlagen.doc

 

 

Mögliche Erweiterungen:

 

Leistungsbeurteilung:

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)

 

Materialien in der Übersicht

Projekt Hausprojekt 2006.PPT    
     
     
     
     
     
     
     
     

 

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