Die kleine Stadt Tariyana liegt idyllisch eingebettet zwischen grünen Hügeln – ein wunderschöner Ort, der allerdings in einem gefährlichen Erdbebengebiet liegt. Beim letzten großen Beben wurde die Stadt schwer getroffen: Hohe Gebäude stürzten ein, Verkehrswege wurden blockiert und die Kommunikation zur Außenwelt brach vollständig zusammen.
Dieses Szenario ist der Ausgangspunkt für ein dreistufiges Projekt, das wir mit Kindern unserer Making-AG umgesetzt haben. Es basiert auf einer mehrteiligen Challenge der Plattform makerstars.org.
Drei Projektphasen – ein Erdbebensimulator
Doch zurück zur Story: Inmitten dieser Katastrophe übernehmen mutige junge Bauingenieurinnen und -ingenieure eine entscheidende Aufgabe: Sie werden von der Bürgermeisterin beauftragt, einen möglichst hohen, stabilen und funktionsfähigen Funkturm zu bauen, der die Kommunikation wiederherstellt – mit einfachsten Mitteln, denn Baustoffe und Werkzeuge sind rar im Erdbebengebiet.
Im zweiten Projektschritt wird der Turm mit einer Lichtquelle an der Spitze ausgestattet – ein wichtiger Beitrag zur Sicherheit im Flugverkehr, besonders bei Nacht oder schlechter Sicht.
Im dritten und finalen Schritt erhält der Turm eine intelligente Erdbebenwarnfunktion: Er erkennt Erschütterungen und warnt so die Bevölkerung rechtzeitig mit Licht- und Tonsignalen.
Ein zentrales Element des Projekts ist der Erdbebensimulator, auf dem die Stabilität des Turms sowie die Funktionsfähigkeit des Warnsystems getestet werden. Der Simulator lässt sich mit einfachen Mitteln selbst bauen – ideal für den Einsatz im Klassenzimmer.
Hier geht’s zur Anleitung: PBS Design Squad – Seismic Shake-Up
Aufgabe 1: Ein Turm aus Zeitungspapier – hoch und erdbebensicher
Die Kinder bauen in kleinen Teams einen möglichst hohen und stabilen Turm mit einfachen Mitteln.
Materialien und Hilfsmittel:
- Zeitungspapier
- Schere und Lineal
- Klebstoff (wahlweise einfacher Kleber, Klebeband oder Heißkleber)
Kriterien:
- Höhe: Der Turm soll möglichst hoch sein, um über die umliegenden Hügel hinauszuragen.
- Stabilität: Muss einem Test auf dem Erdbebensimulator standhalten.
- Materialtreue: Nur Zeitungspapier und die erlaubten Hilfsmittel sind zugelassen.
- Flächenbegrenzung: Die Grundfläche darf die des Erdbebensimulators nicht überschreiten.
Voraussetzungen:
- Kontextwissen: Was sind Erdbeben und wie entstehen sie?
- Umgang mit Schere und Kleber
- Bei Bedarf erhalten die Kinder diese Anleitung zur Herstellung stabiler Streben aus Zeitungspapier.
Reflexionsfragen:
- Was macht einen Turm stabil?
- Wie kann man Schwerpunkt und Gleichgewicht optimieren?
Weiterführender Link zu makerstars.org: Mit Zeitungen die Wolken kratzen
Aufgabe 2: Der Leucht-Turm – Sicherheit für den Flugverkehr
Damit der Turm auch bei schlechten Sichtverhältnissen sichtbar bleibt und keine Gefahr für Flugzeuge darstellt, soll er mit einer Lichtquelle an der Spitze ausgestattet werden.
Materialien und Hilfsmittel:
- LEDs
- Kupferlitze
- Lüsterklemmen
- Batterien (3V)
Kriterien:
- Eine LED-Beleuchtung am höchsten Punkt des Turms
- Kabelverlegung entlang der Turmstruktur (nicht frei hängend)
Voraussetzungen:
- Verständnis für einfache elektrische Stromkreise
- Die Kinder wissen, dass eine LED nur funktioniert, wenn sie richtig herum angeschlossen ist, und dass Spannungen über 3 Volt sie zerstören können.
Reflexionsfragen:
- Welche Auswirkungen hat die Installation der elektrischen Komponenten auf die Form und Stabilität des Turms?
- Wie sollte die Installation und Verkabelungen einer LED geplant und umgesetzt werden?
- Kann mehr als eine LED an eine 3V-Stromquelle angeschlossen werden? Wenn ja , wie?
Weiterführender Link: Der leuchtende Wolkenkratzer
Aufgabe 3: Der Warn-Turm – Intelligente Erdbebenmeldung
Im letzten Schritt wird der Funkturm zu einem echten Lebensretter: Er erkennt Erschütterungen und warnt die Bevölkerung mit Licht- und Tonsignalen.
Materialien und Hilfsmittel:
- Microcontroller: Calliope mini oder Micro:bit. Diese verfügen über einen Lautsprecher und ein LED-Display. Zusätzlich können externe LEDs angeschlossen und gesteuert werden
- Kupferlitze
- Lüsterklemmen
- Kroko-/Jumperkabel als Verbindungsstück zwischen Lüsterklemme und Microcontroller
Kriterien:
- Der Turm registriert Erdbeben (z. B. durch Lagesensoren)
- Alarmfunktion: Visuelle und akustische Warnsignale
- Optional: Die Lichtquelle an der Turmspitze leuchtet nur bei Dunkelheit
Voraussetzungen:
- Die Kinder können mit einfachen Codeblöcken arbeiten und sie auf einen Microcontroller übertragen
- Die Kinder können Licht- und Lagesensoren der Microcontroller nutzen
- Die Kinder verstehen einfache Programmierung mit „Wenn-Dann“-Logik oder „Während-Schleifen“
Reflexionsfragen:
- Kriterien für Wirksamkeit von Alarmsignalen (z.B. Sichtbarkeit, blinken, Lautstärke) und deren Abfolge
- Was muss bei der Installation des Microcontrollers und seinem Batteriehalter beachtet werden?
- Wie kann der Microcontroller visuelle und akustische Signale gleichzeitig ausgeben?
Weiterführender Link: Der intelligente Wolkenkratzer
Fazit
Das Projekt vermittelt Kindern auf anschauliche und praktische Weise technische Grundlagen aus den Bereichen Bauwesen, Elektronik, Programmierung und optional Plattentektonik. In drei aufeinander aufbauenden Aufgaben entwickeln sie Schritt für Schritt einen funktionalen Turm: Zunächst liegt der Fokus auf Höhe und Stabilität, dann wird eine LED-Beleuchtung integriert, schließlich folgt eine einfache Erdbebenwarnfunktion mithilfe eines Microcontrollers.
Alle Aufgaben sind mit z.T. haushaltsüblichen Materialien umsetzbar und eignen sich für den Unterricht oder außerschulische Bildungsangebote. Der Einsatz des Erdbebensimulators ermöglicht eine praxisnahe Überprüfung der Konstruktionen und Funktionen. Gleichzeitig fördern die Aufgaben Reflexion, Teamarbeit und problemlösendes Denken.
Wenn Sie Fragen zu diesem Projekt haben kontaktieren Sie bitte rymes@kmz-es.de.