Unter dem Begriff „einfache Maschinen“ (auch als kraftsparende, kraftumformende oder arbeitserleichternde Maschinen bezeichnet) werden Werkzeuge oder mechanische Vorrichtungen zusammengefasst, die der Umwandlung einer Kraft dienen oder die Wirkung einer Kraft optimieren. Beispiele für einfache Maschinen sind das Seil, der Hebel, die Rolle und die schiefe Ebene (Keil), die in irgendeiner Kombination in fast jeder Kraftmaschine vorkommen. [1]
Sie spielen in der Lebenswelt eine große, häufig durchaus auch unerkannte Rolle. Rollstuhlrampen, das Schraubgewinde, die Schnürung eines Schuhs oder die Türklinke sind Beispiele dafür. Durch die Beschäftigung mit den einfachen Maschinen kann Physikunterricht dazu beitragen, dass Schülerinnen und Schüler ihre Umwelt anders wahrnehmen und die physikalischen Prinzipien der einfachen Maschinen wie ein Muster in den vielfältigen Alltagsanwendungen wiedererkennen. [2]
Einfache Maschinen sind ein traditionelles Thema des Physikunterrichts, das in vielen Lehrplänen zu Beginn der Sekundarstufe I seinen Platz hat. Gelegentlich wird dieses Thema bereits für den Sachunterricht der Grundschule empfohlen. Ihre Berechtigung hat die Auseinandersetzung mit den einfachen Maschinen aufgrund des hohen Lebensweltbezugs und des kulturell verankerten Wissens, das mit ihnen verknüpft ist. [3]
Folgende Themen und Fachbegriffe werden meist in Kombination über mehrere, ganz unterschiedliche Anwendungsmodelle aus dem Alltag behandelt:
Die Modelle, vom Omnibus-Scheibenwischer bis zum Flugzeugfahrwerk, vom Zählwerk bis zum Warenautomaten, gewähren durch eine einfach gehaltene Konstruktionsweise und den leicht verständlichen Erklärungen umfassende Einblicke in verschiedene Mechaniken und die Grundsätze physikalischer Wirkprinzipien.
Die Aufgabenblätter sind entsprechend den Bildungsplänen kompetenzorientiert formuliert. Ziel ist es, das eigene Denken beim Problemlösen zu kontrollieren, reflektieren und zu bewerten und so neues Wissen aufzubauen. Probleme sollen erkannt, Problemlösestrategien entwickelt und angewendet werden.
Auf diese Art wird echtes Technik-Wissen vermittelt – spielerisch leicht, aber fundiert bis in die Tiefe ganz nach Wunsch und Bedarf. Ganz nebenbei werden räumliches Vorstellungsvermögen, logisches Denken, Problemanalyse, physikalische Grundlagen sowie das Verständnis täglich eingesetzter Technik trainiert und im selbst durchgeführten Experiment erfahren.
