"Viertakt-Ottomotor - real3D"(Physik / Technik, Sek. I + Berufsschule)

Diese DVD-ROM bietet einen virtuellen Einblick in einen Vierzylinder-Viertakt-Ottomotor. Anhand von interaktiv bewegbaren 3D-Modellen können Aufbauund Funktion der verschiedenen Motorbauteile von Lehrern demonstriert undvon Schülern aktiv nachvollzogen werden. Die real3D-Software ist ideal geeignet sowohl für den Einsatz am PC als aucham interaktiven Whiteboard ("digitale Wandtafel"). Mit der Maus am PC odermit dem Stift (bzw. Finger) am Whiteboard kann man die 3D-Motormodelleschieben, drehen, kippen und zoomen, - (fast) jeder gewünschte Blickwinkelist möglich. Einzelne Bauteile des Motors und ihre Bezeichnungen können ein-und ausgeblendet werden.Elf auf die real3D-Software abgestimmte, computeranimierte Filmmoduleliefern prägnante Erklärungen zu Aufbau und Funktion der einzelnenMotorbauteile. Die Inhalte der real3D-Modelle und der Filmmodule sind jeweilsaltersstufen- und lehrplangerecht aufbereitet.

Die DVD soll Ihnen größtmögliche Freiheit in der Erarbeitung des Themas"Viertakt-Ottomotor" geben und viele individuelle Unterrichtsstile unterstützen.Auf dieser DVD sind deshalb zusammengefasst:

- 3 real3D-Modelle- 11 Filmmodule (3D-Computeranimation)

- 11 PDF-Arbeitsblätter (speicher- und ausdruckbar, jeweils in Schüler- und in Lehrerfassung)

- 18 PDF-Farbgrafiken (ausdruckbar)

- Online-Zugang zum GIDA-Testcenter mit 4 interaktiven Testaufgaben

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Einsatz im UnterrichtArbeiten mit dem "Interaktiven Whiteboard"An einem interaktiven Whiteboard können Sie Ihren Unterricht mit Hilfe unsererreal3D-Software besonders aktiv und attraktiv gestalten. Durch Beschriften,Skizzieren, Drucken oder Abspeichern der transparenten Flipcharts IhresWhiteboards über den real3D-Modellen ergeben sich viele zusätzlicheMöglichkeiten, die Software für unterschiedlichste Bearbeitung undErgebnissicherung zu nutzen.Für den klassischen Unterricht z.B., indem Sie einzelne Motorbauteile und ihreFunktion anhand der real3D-Modelle erklären und auf dem transparentenFlipchart selbst beschriften. In einem induktiven Unterrichtsansatz können Sieeinzelne Motorbauteile und/oder ihre Beschriftungen zunächst ausblenden unddann sukzessive mit Ihren Schülern erarbeiten.Ebenso können Sie die Schüler "an der Tafel" agieren lassen: VerschiedeneMotorbauteile sollen in ihrer korrekten Lage auf transparente Flipchartseingezeichnet werden. Anschließend wird die richtige Lösung der real3D-Software eingeblendet und verglichen. Die 3D-Modelle und Filmmodule bleibenwährend der Bearbeitung der Flipcharts voll funktionsfähig.Ebenso können einzelne Bestandteile der real3D-Modelle gekennzeichnet undmit Hilfe des Textwerkzeugs oder per Handschrift auf dem transparentenFlipchart bezeichnet werden. Die richtigen Benennungen können anschließendzur Lösungsüberprüfung eingeblendet werden.Indem Sie auf transparente Flipcharts zeichnen oder schreiben (lassen),erstellen Sie quasi "live" eigene Arbeitsblätter und erweitern so die bereits mitder DVD-ROM gelieferten Arbeitsblätter. Um selbst erstellte Arbeitsblätter zuspeichern oder zu drucken, befolgen Sie die Hinweise zu "Ergebnissicherungund -vervielfältigung".

Über den Button "Hintergrundfarbe" können Sie während der Bearbeitungzwischen zwei vorgefertigten Hintergründen (blau und hellgrau) wählen. Aufdem dunklen Blau kontrastieren die Modelle besonders gut, außerdem ist derdunkle Hintergrund angenehm für das Auge während der Arbeit an Monitor oderWhiteboard. Das helle Grau ist praktisch, um selbst erstellte Arbeitsblätter(Screenshots) oder Ergebnissicherungen zu drucken.

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Ergebnissicherung und -vervielfältigungÜber das "Kamera-Tool" Ihrer Whiteboardsoftware können Sie IhreArbeitsfläche (Modelle samt handschriftlicher Notizen auf dem transparentenFlipchart) "fotografieren", um so z.B. Lösungen verschiedener Schüler zuspeichern. Alternativ zu mehreren Flipchartdateien ist die Benutzung mehrererFlipchartseiten (z.B. für den Vergleich verschiedener Schülerlösungen) in einerspeicherbaren Flipchartdatei möglich. Generell gilt: Ihrer Phantasie in derUnterrichtsgestaltung sind (fast) keine Grenzen gesetzt. Unsere real3D-Software in Verbindung mit den Möglichkeiten eines Whiteboards soll Sie inallen Belangen unterstützen.Um optimale Druckergebnisse Ihrer Screenshots und selbst erstellten Arbeits-blätter zu erhalten, empfehlen wir Ihnen, für den Moment der Aufnahme überden Button "Hintergrundfarbe" die hellgraue Hintergrundfarbe zu wählen.

Die 11 Filmmodule zu den verschiedenen Arbeits- und Themenbereichenkönnen Sie je nach Belieben einsetzen. Ein Filmmodul kann als kompakterEinstieg ins Thema dienen, bevor anschließend mit der Software die Thematikanhand des real3D-Modells vertieft erarbeitet wird. Oder Sie setzen die Filmmodule nach der Tafelarbeit mit den Modellen ein, umdas Ergebnis in einen Kontext zu stellen. 11 PDF-Arbeitsblätter liegen in ausgefüllter Lehrerfassung und in elektronischausfüllbarer Schülerfassung vor. Sie können die PDF-Dateien ausdrucken oderdirekt am interaktiven Whiteboard oder PC ausfüllen und mit Hilfe desDiskettensymbols abspeichern.18 PDF-Farbgrafiken, die das Unterrichtsgespräch illustrieren, bieten wir für die"klassische" Unterrichtsgestaltung an.Im GIDA-Testcenter auf unsererWebsite www.gida.de finden Sie vierArbeitsaufgaben, die von Schülern onlinebearbeitet und abgespeichert werdenkönnen. Sie können auch als ZIP-Dateiheruntergeladen und dann später offlineim Unterricht benutzt werden. Das Test-Ergebnis "100%" wird nur erreicht, wennohne Fehlversuche sofort alle Antwortenkorrekt sind. Um Ihre Ergebnisse imTestcenter zu sichern, klicken Sie bzw.die Schüler einfach im Webbrowser auf"Datei" → "Speichern unter" und speichern die HTML-Datei lokal auf Ihrem PC.

Einsatz in SelbstlernphasenElf auf die real3D-Software abgestimmte Filmmodule erklären den Aufbau desViertakt-Ottomotors und die Funktion der diversen Motorbauteile prägnant undanschaulich. Damit ist die DVD-ROM auch für Selbstlernphasen besondersgeeignet (Startfenster-Auswahl "PC")!

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Systemanforderungen- PC mit Windows 2000, XP, Vista oder Windows 7

(Apple Computer mit PC-Partition per "Bootcamp" und Windows-System)- Prozessor mit mindestens 2 GHz - 512 MB RAM - DVD-ROM-Laufwerk - Grafikkarte - kompatibel ab DirectX 9.0c- Soundkarte- Aktueller Windows Media Player zur Wiedergabe der Filmmodule- Aktueller Adobe Reader zur Benutzung des Begleitmaterials - Aktueller Webbrowser, z.B. Internet Explorer, Firefox, Netscape, Safari etc. - Internet-Verbindung für den Zugang zum Online-Testcenter

Starten der real3D-SoftwareErste SchritteLegen Sie die DVD-ROM "Viertakt-Ottomotor I - real3D" in das DVD-LaufwerkIhres Computers ein. Die Anwendung startet automatisch von der DVD, esfindet keine Installation statt! - Sollte die Anwendung nicht automatischstarten, "doppelklicken" Sie auf "Arbeitsplatz" → "PHYS-SW001" → "Start.exe",um das Programm manuell aufzurufen.

Startmenü / HauptmenüIm Startmenü der DVD legen Sie fest, obSie die Anwendung an einem interaktivenWhiteboard (mit Stift bzw. Finger) oderan einem normalen PC-Bildschirm (mitMaus) ausführen.

Bitte beachten Sie: Beide Dar-stellungsvarianten sind optimal auf diejeweilige Hardware zugeschnitten. Beifalscher Auswahl können Anzeige-probleme auftreten.

Nach der Auswahl "PC" oder "Whiteboard" startet die Anwendung und Siegelangen in die Benutzeroberfläche.Hinweis: Mit der Software werden sehr aufwendige, dreidimensionaleComputermodelle geladen. Je nach Rechnerleistung kann dieser umfangreicheerste Ladevorgang von der DVD ca. 1 Minute dauern. Danach läuft die Softwaresehr schnell und interaktiv.

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BenutzeroberflächeDie real3D-Software ist in mehrereArbeitsbereiche gegliedert, die Ihnen denZugang zu unterschiedlichen Teil-aspekten des Themas "Viertakt-Ottomotor" bieten. Die Arbeitsbereiche sind alle einheitlichgestaltet, damit Sie sich schnellzurechtfinden. Auf jeder Ebene findenSie gleiche Schaltflächen, mit denen Siekomfortabel arbeiten können.

Schaltflächen

Hauptmenü Diese Schaltfläche führt von jeder Ebene zurück ins Hauptmenü.

FilmmoduleFilmmodule zu allen Arbeitsbereichen der real3D-Software.

Menüleiste ein- und ausblendenBlendet die Menüleiste ein und aus (links bzw. rechts).

ScreenshotErstellt einen "Screenshot" vom momentanen Zustand des real3D-Modells und legt ihn auf Ihrem Desktop ab. Der Screenshot kann dannin diversen Dateiformaten abgespeichert werden (jpg, tif, tga, bmp).

BegleitmaterialStartet Ihren Webbrowser und öffnet den Zugang zu den Begleit-materialien (Arbeitsblätter, Grafiken und Begleitheft) der DVD-ROM.Keine Internetverbindung nötig!

TestcenterStartet eine Verbindung zum Online-Testcenter auf www.gida.de.Eine Internetverbindung wird benötigt!

HintergrundfarbeWählen Sie zwischen zwei verschiedenen Hintergrundfarben für diebeste Darstellung über PC, Beamer oder Ausdruck.

NavigationshilfeNavigationshilfe zur Steuerung der Anwendung und zum Reset derModellansicht.

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DVD-Inhalt - Strukturdiagramm

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Hauptmenü

Wesentliche Motorbauteile

Zylinder, Kolben und Kurbelwelle

Die vier Takte

Mechanische Motorsteuerung

real3D-Modelle

Filmmodule

Nockenwellen, Ventile und Steuerkette

Hubraum

Die vier Takte(Kurzfassung)

Die vier Takte(Langfassung)

Energieumwandlung im Motor

Motorsteuerung - Überblick

Drosselklappe

Ventilsteuerung

Steuerkette

Verdichtungsverhältnis

Arbeitsbereiche und Filmmodule

Wesentliche MotorbauteileNach der Auswahl zwischen "Whiteboard" oder "PC" startet die real3D-Softwareund öffnet mit dem ersten Arbeitsbereich "Wesentliche Motorbauteile". Ein laufendes real3D-Modell des Vierzylinder-Viertaktmotors steht imMittelpunkt, alle Detailbeschriftungen und andere Arbeitsbereiche können ein-oder ausgeblendet werden. Die Motorbauteile lassen sich über die linkeMenüleiste durch Einfärbung hervorheben.

Das Motormodell ist in allen Raumachsen bewegbar (schieben, drehen, kippen,zoomen). Der Lauf des Motors kann über die "Play/Pause"-Schaltfläche nachBelieben gestoppt und wieder gestartet werden.

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Filmmodul "Zylinder, Kolben und Kurbelwelle"Laufzeit: 1:40 MinutenDas Zusammenwirken von Zylinder,Kolben, Kolbenringen, Pleuel undKurbelwelle wird ausführlichbeschrieben. Es wird besondersverdeutlicht, dass die Kurbelwelle zweiwichtige Aufgaben erfüllt: Zum einenleitet sie die Motorkraft an denAntriebsstrang weiter. Zum anderenleistet sie über die Steuerkette diemechanische Motorsteuerung.

Filmmodul "Nockenwellen, Ventile und Steuerkette"Laufzeit: 2:20 MinutenDas Zusammenspiel von Steuerkette,Steuerrädern, Nockenwellen undVentilen oberhalb des Zylinderkopfswird ausführlich beschrieben.

Filmmodul "Hubraum"Laufzeit: 1:40 MinutenDie Berechnung des "Hubraums" wirderklärt, ebenso die Begriffe"Kompressionsraum" und "Brennraum".

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Die vier Takte

Dieser Arbeitsbereich stellt die Darstellung der vier Arbeitstakte des Ottomotorsin den Mittelpunkt der Betrachtung. Die Darstellung zeigt eine hervorgehobene Zylinder-Kolben-Ventile-Gruppe, derrestliche Motor ist nur schemenhaft angedeutet. Im hervorgehobenen Zylinder sind auch die Gaswechsel sehr deutlichdargestellt.

Der Motorlauf kann über die "Play/Pause"-Schaltfläche nach Belieben gestopptund wieder gestartet werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Motor über die "Einzeltakt"-Schaltfläche nur jeweils einen kompletten Takt weiterlaufen zu lassen. Diesermöglicht ein sehr prägnantes Herausarbeiten des Vier-Takte-Prinzips.

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Filmmodul "Die vier Takte (Kurzfassung)"Laufzeit: 1:20 MinutenDas Funktionsprinzip der vier Taktewird in knapper Form skizziert, ohneGasströme.1. Takt: Ansaugen2. Takt: Verdichten3. Takt: Arbeiten4. Takt: Ausstoßen

Filmmodul "Die vier Takte (Langfassung)"Laufzeit: 2:40 MinutenDas Funktionsprinzip der vier Taktewird ausführlich beschrieben, auchdie Gasströme werden gezeigt. Imweiteren Filmverlauf werden diversezusätzliche Informationen zu diesenvier Motortakten gegeben, u.a. Druckund Temperatur während Ver-dichtung und Verbrennung. Ebensowerden die äußere Gemischbildungund die Fremdzündung durch dieZündkerze erläutert.

Filmmodul "Energieumwandlung im Motor"Laufzeit: 1:10 MinutenDieses Filmmodul erläutert diedreistufige Energieumwandlung imOttomotor, die mit einem Wirkungs-grad von ca. 30 - 35% abläuft.

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Mechanische Motorsteuerung

Der Arbeitsbereich "Mechanische Motorsteuerung" zeigt das real3D-Motormodell zunächst nur in seinen schemenhaften Umrissen. Über die Bauteile-Liste (ein-/ausblendbar) am linken Bildrand können dieeinzelnen Bauteile des Motors bzw. der mechanischen Motorsteuerung in ihrerkorrekten Lage und in Funktion zugeblendet werden. Man kann also beliebige Bauteile des Motors sichtbar oder unsichtbar machen.

Mit diesem Modell sind unterschiedlichste Unterrichtsansätze denkbar, z.B. dasinduktive Erarbeiten von Motorbauteilen und ihre Funktion in der mechanischenSteuerung des Motorlaufs.Der Motorlauf kann über die "Play/Pause"-Schaltfläche nach Belieben gestopptund wieder gestartet werden.

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Filmmodul "Motorsteuerung - Überblick"Laufzeit: 1:00 MinutenDer Film leitet ein mit einer knappentabellarischen Aufstellung der wesentlichenBestandteile der mechanischen und derelektronischen Motorsteuerung.

Filmmodul "Drosselklappe"Laufzeit: 0:50 MinutenDie Drosselklappe wird als Element dermechanischen Motorsteuerung vorgestellt.

Filmmodul "Ventilsteuerung"Laufzeit: 2:00 MinutenDie Ein- und Auslassventile und ihreBetätigung über die Nockenwellen werdenausführlich erläutert (DOHC, OHC,Schwinghebel, Kipphebel).

Filmmodul "Steuerkette"Laufzeit: 2:10 MinutenDas Filmmodul zeigt, wie die Kurbelwelle dieNockenwellen über die Steuerkette antreibtund die 2:1-Übersetzung realisiert wird (2Kurbelwellenumdrehungen = 1 Nocken-wellenumdrehung).

Filmmodul "Verdichtungsverhältnis"Laufzeit: 0:50 MinutenDas Filmmodul zeigt am Weg des Kolbensdas Verdichtungsverhältnis eines Motors.

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