Entwicklung eines Solarbootes

Planung der Vorgehensweise

In der Einführungsphase Technik Elektrotechnik bekommen die Schüler*innen die Aufgabe, ein funktionstüchtiges und schwimmfähiges solarbetriebenes Modellboot zu konzipieren, die Entwicklung zu planen, zu dokumentieren und ihr Projekt mit einer Methode ihrer Wahl zu präsentieren. Dabei sind der Phantasie keine Grenzen gesetzt. Die Kreativität der Lernenden ist dabei wohl unerschöpflich. Die Ideen, die dabei bis jetzt gezeigt wurden, erstaunen immer wieder. Neben Katamaran oder Trimaran ist auch bereits ein U-Boot realisiert worden. Alle Boote waren voll funktionsfähig, obwohl der Schaltplan nicht vorgegeben wird. Natürlich werden der Schaltplan und die Technik im Unterricht besprochen, so dass keiner elektrotechnische Vorkenntnisse mitbringen muss.

Die Ziele der Schüler*innen sind meistens weiter gesteckt

Erstaunlich ist auch, dass sehr viele Arbeitsgruppen ihre Boote mit mehr Ausstattung versehen als gefordert. Die Boote sollen nur mit Solarzellen fahren können, bei bewölktem Himmel muss Akkubetrieb möglich sein, bei Sonnenschein muss das Laden der Akkus funktionieren und die rote und grüne Positionslampe müssen einschaltbar sein. Sehr häufig haben wir bereits Lauflichter auf den Booten, zusätzliche Motoren verstärken den Antrieb, eine „alte“ Fernbedienung wird in das Solarboot integriert und steuert es. Als Highlight hat eine Gruppe es geschafft, das Solarboot mit einer selbstgebauten Funkeinrichtung mit einem Notebook vom Rande des Sees zu steuern.

Jungfernfahrt

Die Jungfernfahrt wird natürlich im Rahmen des Unterrichts mit den Schüler*innen des „Schnupperkurses“ Elektrotechnik begangen. Dabei gehen wir zum Maschteich, der in der Nähe der Schule liegt. Auch dabei sind bereits Kuriositäten aufgetreten. Da die meisten Boote keine Fernbedienung an Bord haben, besteht die Gefahr, dass die Boote auf dem See die Runden drehen und nicht zurückkommen. Um dies zu verhindern, haben die Lernenden findige Ideen, wie sie ihr Boot im Notfall zurückholen wollen, jedoch mit unterschiedlichen Erfolgen. Einige Gruppen banden zu Sicherheit einen Bindfaden an ihr Boot, um es im Notfall an Land ziehen zu können. Die mitgebrachte hochseetaugliche Angel half zwar bei kurzen Entfernungen, bei großen Entfernungen war es jedoch zu schwierig, das Boot mit dem Angelhaken auch zu treffen. Das mitgebrachte eigene ferngesteuerte „Rettungsboot“ erschien als nicht leistungsfähig genug. Ein aufgetuntes Solarboot drehte seine Runden mitten auf den Maschteich, ohne Anstalten zu machen, wieder an Land zu kommen. Das “herbeigeeilte“ Rettungsboot sah allerdings nur die „Rückleuchten“, ohne auch nur die geringste Chance gehabt zu haben es auf neuen Kurs zu bringen. Eine Kollision war für das Rettungsboot zu gefährlich, es hätte gegen das massive Solarboot wohl keine Chance gehabt und hätte möglicherweise als U-Boot ein Ende gefunden.

Besondere Herausforderungen

Aber nicht nur die Elektrotechnik stellte die Schüler*innen-Gruppen vor schwierige Aufgaben. Auch die Physik stellte Herausforderungen. Es zeigte sich, dass die Lernenden den Schwerpunkt des Bootes nicht ganz sauber geplant haben. Es kam vor, dass die Propeller bei der Jungfernfahrt aus dem Wasser herausschauten, ohne mit diesem Medium in Kontakt zu kommen. Mit einer kurzfristigen Umverlagerung der Akkus und Solarzellen konnte das Problem dann gelöst werden. Die Berücksichtigung des Schwerpunktes führte auch schon dazu, dass ein Boot bei einer leichten Windböe oder Vorbeifahrt eines Wellen machendes Rennboliden sich kurzerhand auf den Kopf stellte und seine Weiterfahrt einstellte.

Fazit

Alles in allem kann man wohl sagen, dass die angewandte Elektrotechnik sehr vielseitig ist und in Verbindung mit der Praxis den Schüler*innen auch viel Spaß bereitet. Taucht man tiefer in die Materie ein, so wird sie abstrakter und man braucht natürlich Übung um sie zu verstehen, aber dabei helfen die Lehrkräfte stets gerne.

Die Halbjahresthemen dieses Jahrganges lauten:

• • • Technische Produkte gestalten und dimensionieren sowie

• • •  Herstellung und Prüfung technischer Produkte planen

Hier geht es im ersten Halbjahr darum, auf der Grundlage der Regeln des Projektmanagements und der Aussagen der VDI-Richtlinie zum Gestalten technischer Produkte einen Projektauftrag sachgerecht zu bearbeiten. Ergebnis ist eine technische Konstruktion mit den entsprechenden technischen Unterlagen wie Berechnungen, Festigkeitsnachweisen, Entwürfen, Zeichnungen sowie Stück- und Bestelllisten.
Die Anwendung der erworbenen Kompetenzen erfolgt anschließend während der Projektarbeit. Hier werden weitere Projektaufträge bearbeitet.
Im zweiten Kurshalbjahr wird die Fertigung der erarbeiteten Konstruktionen geplant. Anschließend werden im Praxisunterricht die am besten gelungenen Projekte realisiert.
Die so zustande gekommenen Produkte werden auf Messen und Wettbewerben präsentiert.
In den vergangenen Jahren konnten Schüler*innen unserer Schule bei der alle zwei Jahre stattfindende Messe „Technik verbindet“ sowie auf verschiedenen Berufsbildungsmessen ihre Konstruktionen vorstellen.
Erfolgreich waren wir außerdem bei mehreren „Jugend forscht“ – Wettbewerben, bei bisher beiden IdeenExpo-Wettbewerben sowie bei der Leibniz-Challenge und beim Wettbewerb „Invent a chip“.