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Diesen aiMOOC als Battle spielen: Physik, Klasse 9-10, M-Niveau

NWT9 - Anforderungen und Kriterien festlegen

Einleitung

Ein Produkt entsteht nicht dadurch, dass man einfach „irgendetwas baut“. Bevor Du Material zuschneidest, Bauteile verbindest oder einen Prototyp testest, musst Du klären, was das Produkt können soll, welche Grenzen gelten und woran Du erkennst, ob die Lösung wirklich gut genug ist. Genau darum geht es in diesem aiMOOC für NwT in Klasse 9.

Du lernst, aus allgemeinen Wünschen wie „Der Ständer soll stabil, sicher, günstig und nachhaltig sein“ messbare beziehungsweise überprüfbare Anforderungen zu entwickeln. Dabei arbeitest Du mit einem schulgerechten Lastenheft, mit Prüfkriterien, Prioritäten, Kriterienmatrizen und einfachen Formen der Nutzwertanalyse. Als durchgängiges Beispiel dient ein Smartphone-Ständer für den Schultisch. Die Vorgehensweise lässt sich aber genauso auf einen Organizer, eine Brücke, einen Behälter, ein Modellfahrzeug oder andere technische Produkte übertragen.

Die Abbildung zeigt einen technischen Entwicklungsprozess als Kreislauf: Problem verstehen, Anforderungen klären, Ideen entwickeln, Modelle beziehungsweise Prototypen bauen, testen, bewerten und verbessern. Anforderungen und Kriterien stehen dabei nicht nur am Anfang. Nach jedem Test können sie überprüft, präzisiert oder begründet angepasst werden.

Lernziele

Nach diesem aiMOOC kannst Du Anforderungen von bloßen Wünschen unterscheiden, Anforderungen messbar formulieren, geeignete Prüfverfahren festlegen, Muss- und Soll-Kriterien priorisieren und mehrere Produktideen mit einer Kriterienmatrix vergleichen. Du beziehst dabei Funktion, Größe, Stabilität, Sicherheit, Kosten und Nachhaltigkeit ein.

Für die Differenzierung gelten drei Niveaus:

Niveau	Das kannst Du am Ende
G – grundlegendes Niveau	Du erkennst ungenaue Anforderungen, ergänzt Messgrößen und Grenzwerte und kannst einfache Ja-Nein-Prüfungen planen.
M – mittleres Niveau	Du formulierst vollständige Anforderungen mit Prüfbedingungen und Toleranzen, setzt Prioritäten und wertest eine gewichtete Kriterienmatrix aus.
E – erweitertes Niveau	Du begründest Zielkonflikte, untersuchst die Wirkung veränderter Gewichtungen, bewertest Messunsicherheiten und entwickelst Anforderungen zu Lebensdauer, Reparierbarkeit und Ressourceneinsatz weiter.

Von der Idee zur überprüfbaren Anforderung

Wunsch, Anforderung, Kriterium und Randbedingung

Ein Wunsch beschreibt zunächst eine Vorstellung: „Der Smartphone-Ständer soll stabil sein.“ Das Wort „stabil“ ist aber noch nicht eindeutig. Zwei Gruppen können darunter etwas völlig Unterschiedliches verstehen.

Eine Anforderung beschreibt, welche Eigenschaft oder Leistung erreicht werden muss. Eine gute Anforderung enthält möglichst einen beobachtbaren oder messbaren Zielzustand.

Ein Kriterium ist ein Merkmal, mit dem Du eine Lösung prüfst oder bewertest. Zum Kriterium „Stabilität“ gehört beispielsweise die Frage, welche Belastung ein Produkt ohne Umkippen aushält.

Eine Randbedingung oder Einschränkung legt einen Rahmen fest. Beispiele sind ein maximales Budget, vorgegebene Materialien, eine maximale Baugröße oder eine verfügbare Bearbeitungszeit.

Ein Prüfverfahren legt fest, wie Du entscheidest, ob die Anforderung erfüllt ist. Ohne Prüfverfahren bleibt selbst eine Zahl manchmal unklar.

Die Anforderungsformel

Eine hilfreiche Satzschablone lautet:

Das Produkt muss [Eigenschaft oder Funktion] unter [Prüfbedingung] mit [Grenzwert beziehungsweise Toleranz] erfüllen. Der Nachweis erfolgt durch [Prüfverfahren].

Aus „Der Ständer soll klein sein“ wird zum Beispiel:

Die Grundfläche des Smartphone-Ständers darf höchstens 120 mm × 100 mm betragen. Der Nachweis erfolgt durch Messen mit Lineal oder Messschieber.

Aus „Der Ständer soll stabil sein“ wird:

Der Ständer muss mit einem 250-g-Prüfkörper bestückt einer waagerechten Kraft von 5 N für 5 s standhalten, ohne umzukippen. Der Nachweis erfolgt mit Federkraftmesser und Prüfkörper.

So wird aus einem ungenauen Adjektiv eine überprüfbare Aussage.

Schwache Wörter erkennen

Wörter wie stabil, sicher, günstig, klein, schnell, umweltfreundlich, hochwertig oder benutzerfreundlich sind als Ausgangspunkt nützlich, reichen als technische Anforderung aber meistens nicht aus. Du musst klären: Wie viel? Unter welchen Bedingungen? Wie wird geprüft?

Ungenaue Aussage	Bessere technische Frage	Beispiel für eine überprüfbare Formulierung
„Das Produkt soll klein sein.“	Welche Außenmaße sind maximal erlaubt?	Grundfläche höchstens 120 mm × 100 mm.
„Das Produkt soll stabil sein.“	Welche Last oder Kraft muss es aushalten?	Kein Umkippen bei 5 N horizontaler Prüfkraft.
„Das Produkt soll sicher sein.“	Welche konkrete Gefahr soll vermieden werden?	Keine frei zugängliche scharfe Kante; alle Außenkanten entgratet oder mit mindestens 2 mm Radius beziehungsweise Fase ausgeführt.
„Das Produkt soll billig sein.“	Welches Budget darf nicht überschritten werden?	Materialkosten höchstens 5,00 € nach vereinbarter Preisliste.
„Das Produkt soll nachhaltig sein.“	Welcher messbare Nachhaltigkeitsaspekt ist gemeint?	Mindestens 80 % der Produktmasse bestehen aus wiederverwendeten oder stofflich verwertbaren Materialien.

Das Lastenheft als Arbeitsmodell

Ein Lastenheft beschreibt die Anforderungen aus Sicht des Auftraggebers beziehungsweise der Nutzer. Es beantwortet vor allem die Frage: Was soll erreicht werden und wozu? Ein Pflichtenheft beschreibt anschließend genauer, wie und womit eine gewählte Lösung umgesetzt werden soll. In einem schulischen NwT-Projekt können beide Gedanken in einer vereinfachten Projektmappe verbunden werden, wichtig ist aber die gedankliche Trennung zwischen Anforderung und Lösungsidee.

Lastenheft-Modell 1: Kurzform für Klasse 9

ID	Bereich	Anforderung	Priorität	Prüfmethode	Nachweis
A1	Funktion	Der Ständer muss Smartphones mit 65 mm bis 85 mm Breite und bis 12 mm Dicke im Hoch- und Querformat halten.	Muss	Passprobe mit mindestens drei Prüfkörpern	bestanden / nicht bestanden
A2	Größe	Die Grundfläche darf höchstens 120 mm × 100 mm betragen; die Gesamthöhe darf 160 mm nicht überschreiten.	Soll	Messen	Messprotokoll
A3	Stabilität	Der bestückte Ständer muss einer horizontalen Prüfkraft von 5 N für 5 s standhalten, ohne umzukippen.	Muss	Belastungstest mit Federkraftmesser	Testprotokoll
A4	Sicherheit	Alle berührbaren Kanten müssen entgratet, gerundet oder gefast sein; es dürfen keine Splitter oder scharfkantigen Überstände vorhanden sein.	Muss	Sicht- und Tastprüfung anhand einer Checkliste	Sicherheitscheck
A5	Kosten	Die Materialkosten dürfen 5,00 € pro Produkt nicht überschreiten; wiederverwendbare Werkzeuge werden nicht eingerechnet.	Soll	Kostenrechnung mit vereinbarter Preisliste	Kostenblatt
A6	Nachhaltigkeit	Mindestens 80 % der Produktmasse sollen aus wiederverwendeten oder stofflich verwertbaren Materialien bestehen.	Soll	Bauteile wiegen und Massenanteil berechnen	Materialbilanz

Dieses Lastenheft enthält absichtlich noch keine Festlegung wie „aus 8-mm-Sperrholz bauen“. Das wäre bereits eine mögliche Lösung. Anforderungen sollen genügend Freiraum lassen, damit verschiedene Entwürfe entstehen können.

Lastenheft-Modell 2: Vorlage für Dein eigenes Produkt

ID	Anforderung	Warum ist sie wichtig?	Messgröße oder Beobachtung	Grenzwert / Toleranz	Priorität	Prüfverfahren
F1	…	…	…	…	Muss / Soll / Kann	…
G1	…	…	…	…	Muss / Soll / Kann	…
ST1	…	…	…	…	Muss / Soll / Kann	…
SI1	…	…	…	…	Muss / Soll / Kann	…
K1	…	…	…	…	Muss / Soll / Kann	…
N1	…	…	…	…	Muss / Soll / Kann	…

Arbeitsauftrag G: Fülle für mindestens vier Bereiche je eine überprüfbare Anforderung aus.

Arbeitsauftrag M: Fülle alle sechs Bereiche aus und ergänze zu jeder Anforderung ein konkretes Prüfverfahren.

Arbeitsauftrag E: Ergänze zusätzlich Toleranzen, begründe Prioritäten und beschreibe mindestens einen möglichen Zielkonflikt.

Beispielprodukt: Smartphone-Ständer

Zwei Smartphone-Ständer können dieselbe Hauptfunktion erfüllen und trotzdem sehr unterschiedlich konstruiert sein. Genau deshalb müssen Anforderungen lösungsneutral genug formuliert werden. Ein Entwurf kann beispielsweise aus Karton, Holz, Kunststoffresten oder einem Stecksystem bestehen. Erst die Prüfungen zeigen, ob die Lösung die festgelegten Kriterien tatsächlich erfüllt.

Produktidee und Prototyp

Ein Prototyp ist ein Modell oder eine frühe Ausführung, mit der Du Annahmen prüfen kannst. Ein Prototyp muss nicht schön sein. Er muss vor allem so gebaut sein, dass Du wichtige Fragen beantworten kannst: Ist der Winkel geeignet? Kippt das Produkt? Passt das Smartphone hinein? Ist die Bedienung sicher? Sind die Abmessungen sinnvoll?

Ein Modell aus Karton kann deshalb wertvoller sein als ein sofort aufwendig gefertigtes Endprodukt. Fehler werden früh sichtbar und können kostengünstig verändert werden.

Sechs zentrale Anforderungsbereiche

Funktion

Die Funktion beschreibt, was ein Produkt leisten soll. Gute Funktionsanforderungen nennen einen Nutzungskontext und einen überprüfbaren Erfolg.

Ungeeignet: „Der Ständer soll Handys gut halten.“

Überprüfbar: „Der Ständer muss Prüfkörper mit 65 mm, 75 mm und 85 mm Breite jeweils im Hochformat mindestens 30 s selbstständig halten, ohne dass der Prüfkörper herausrutscht.“

Weitere mögliche Funktionskriterien sind Verstellbarkeit, Zugänglichkeit einer Ladebuchse, Bedienung mit einer Hand oder die Eignung für unterschiedliche Gerätebreiten.

G: Formuliere eine Ja-Nein-Prüfung.

M: Ergänze einen Messwert oder eine Zeitangabe.

E: Definiere zusätzlich verschiedene Nutzungssituationen und einen Grenzfall.

Größe

Größe lässt sich besonders gut messen. Trotzdem musst Du genau festlegen, welche Abmessung gemeint ist: Breite, Höhe, Tiefe, Grundfläche, Volumen oder Masse.

Ein Messschieber eignet sich für genauere Außen-, Innen- und Tiefenmessungen. Für viele Schulprojekte reicht bei großen Bauteilen auch ein Lineal. Wichtig ist, dass Messgerät und geforderte Genauigkeit zusammenpassen.

Beispiel:

Anforderung: „Die Breite des Produkts muss 100 mm ± 2 mm betragen.“

Damit sind Werte von 98 mm bis 102 mm zulässig. Die Angabe ± 2 mm ist eine Toleranz.

Stabilität

Stabilität bedeutet nicht nur „fühlt sich fest an“. Du kannst Stabilität über Lasten, Kräfte, Verformungen oder Kippgrenzen prüfen.

Für einen Smartphone-Ständer könnte gelten:

Anforderung: „Der bestückte Ständer darf bei einer horizontalen Kraft von 5 N nicht umkippen.“

Zusatz M: „Während des Tests darf er auf der Tischoberfläche höchstens 10 mm verrutschen.“

Zusatz E: „Der Test wird dreimal wiederholt; alle drei Versuche müssen bestanden werden.“

Damit entsteht ein reproduzierbarer Test. Wenn unterschiedliche Gruppen dieselbe Prüfanordnung verwenden, werden ihre Ergebnisse besser vergleichbar.

Sicherheit

Sicherheit bezieht sich sowohl auf das Produkt als auch auf die Herstellung. Beim fertigen Produkt können scharfe Kanten, herausstehende Schrauben, instabile Bauteile oder Quetschstellen Gefahren verursachen. Bei der Fertigung gelten zusätzlich die Regeln des Werkraums und die Vorgaben der Lehrkraft.

Beispiel für eine überprüfbare Produktanforderung:

„Alle frei zugänglichen Kanten müssen nach der Bearbeitung entgratet, gefast oder gerundet sein. Bei der Sicht- und Tastprüfung dürfen keine Splitter, Grate oder scharfkantigen Überstände festgestellt werden.“

Für eine noch präzisere Vorgabe kann zusätzlich ein Mindest-Radius oder eine Mindest-Fasenbreite festgelegt werden.

Wichtig: Persönliche Schutzausrüstung ersetzt keine sichere Konstruktion. Ein Produkt sollte Gefahren möglichst schon durch seine Gestaltung vermeiden.

Kosten

„Günstig“ ist keine überprüfbare Anforderung. Ein Budget dagegen schon.

Anforderung: „Die verbrauchten Materialien dürfen nach der vereinbarten Klassenpreisliste zusammen höchstens 5,00 € kosten.“

Eine einfache Kostenrechnung lautet:

Materialkosten = Summe aus Materialmenge × Preis je Einheit

Dabei muss vorher festgelegt sein, wie Verschnitt, Reststücke oder wiederverwendete Teile bewertet werden. Nur dann sind verschiedene Gruppen fair vergleichbar.

G: Addiere die Einzelkosten.

M: Berechne Kosten pro Bauteil und Gesamtkosten.

E: Vergleiche zwei Werkstoffvarianten und begründe, ob ein höherer Preis durch längere Lebensdauer oder bessere Reparierbarkeit gerechtfertigt sein kann.

Nachhaltigkeit

Nachhaltigkeit ist mehr als „recycelbar“. Technische Produkte können über Materialwahl, Lebensdauer, Reparierbarkeit, Energiebedarf, Transport, Wiederverwendung und Entsorgung bewertet werden.

Für Klasse 9 eignen sich messbare Teilkriterien:

Materialanteil: Mindestens 80 % der Produktmasse bestehen aus wiederverwendeten oder stofflich verwertbaren Materialien.
Demontage: Das Produkt lässt sich mit den vereinbarten Schulwerkzeugen in höchstens 3 Minuten in Materialgruppen zerlegen.
Reparierbarkeit: Ein beschädigtes Hauptbauteil kann ausgetauscht werden, ohne das gesamte Produkt zu zerstören.
Materialmenge: Zwei Entwürfe mit gleicher Funktion werden hinsichtlich ihrer Gesamtmasse verglichen.

Ein einzelner Messwert bildet Nachhaltigkeit nie vollständig ab. Auf E-Niveau untersuchst Du deshalb mehrere Lebensphasen und mögliche Zielkonflikte.

Prüfbarkeit und Messbarkeit

Der Prüfplan

Zu jeder wichtigen Anforderung gehört ein Plan, wie sie nachgewiesen wird.

Anforderung	Messmittel / Hilfsmittel	Prüfaufbau	Bestehensgrenze	Ergebnis
Breite maximal 120 mm	Lineal oder Messschieber	größte Außenbreite messen	≤ 120 mm	…
Kippsicherheit bei 5 N	Federkraftmesser, Prüfkörper	5 N für 5 s horizontal anlegen	kein Umkippen	…
Materialkosten maximal 5,00 €	Preisliste, Taschenrechner	verbrauchte Mengen berechnen	≤ 5,00 €	…
nachhaltiger Materialanteil mindestens 80 %	Waage	verwertbare und gesamte Masse bestimmen	≥ 80 %	…

Merksatz: Eine Anforderung ist besonders nützlich, wenn eine andere Gruppe anhand Deiner Beschreibung denselben Test durchführen und zu einem vergleichbaren Ergebnis kommen kann.

Messfehler und Toleranzen

Messwerte sind nie völlig exakt. Ein Lineal mit Millimeterteilung liefert keine sinnvolle Genauigkeit von 0,001 mm. Deshalb müssen Messgerät, Toleranz und Prüfziel zusammenpassen.

Beispiel: Die Vorgabe „100,000 mm ± 0,001 mm“ wäre für einen einfachen Holzständer im Schulwerkraum meist unangemessen. „100 mm ± 2 mm“ kann dagegen sinnvoll und prüfbar sein.

Auf E-Niveau solltest Du fragen:

Ist die geforderte Genauigkeit technisch notwendig?
Kann das verwendete Messgerät die Toleranz sinnvoll prüfen?
Kann die Fertigung diese Toleranz mit vertretbarem Aufwand erreichen?
Welche Folgen hätte eine Überschreitung?

Anforderungen priorisieren

Nicht jede Anforderung ist gleich wichtig. Eine einfache Priorisierung nutzt Muss, Soll und Kann.

Muss-Kriterien sind unverzichtbar. Wird ein Muss-Kriterium nicht erfüllt, ist die Lösung in der vorgesehenen Form nicht akzeptabel.

Soll-Kriterien sind wichtig, dürfen aber in begründeten Fällen gegen andere Ziele abgewogen werden.

Kann-Kriterien bieten Zusatznutzen, sind aber nicht entscheidend für die Grundfunktion.

Eine mögliche Priorisierung für den Smartphone-Ständer lautet:

ID	Kriterium	Priorität	Begründung
A1	Funktion	Muss	Ohne sichere Aufnahme des Smartphones ist der Produktzweck nicht erfüllt.
A3	Stabilität	Muss	Umkippen kann Gerät und Produkt beschädigen.
A4	Sicherheit	Muss	Verletzungsgefahren sind nicht akzeptabel.
A2	Größe	Soll	Das Produkt soll auf einen Schultisch passen, geringfügige Abweichungen können aber diskutiert werden.
A5	Kosten	Soll	Das Budget ist begrenzt, kann aber bei begründeter Qualitätsverbesserung angepasst werden.
A6	Nachhaltigkeit	Soll	Ressourcenschonung soll von Beginn an berücksichtigt und nicht erst nachträglich ergänzt werden.

Kriterienmatrix und Nutzwertanalyse

Eine Nutzwertanalyse hilft, mehrere Lösungsvarianten systematisch zu vergleichen. Dabei werden Kriterien gewichtet und Varianten bewertet. Die Zahlen ersetzen keine Begründung, machen Entscheidungen aber nachvollziehbarer.

Schritt 1: K.O.-Prüfung

Bevor Punkte verteilt werden, prüfst Du alle Muss-Kriterien. Eine Variante, die eine zentrale Sicherheitsanforderung nicht erfüllt, darf nicht allein wegen einer hohen Gesamtpunktzahl gewinnen.

Schritt 2: Gewichtung festlegen

Für das Beispiel werden 100 % verteilt:

Kriterium	Gewicht
Funktion	25 %
Größe	10 %
Stabilität	20 %
Sicherheit	20 %
Kosten	10 %
Nachhaltigkeit	15 %
Summe	100 %

Schritt 3: Varianten bewerten

Bewertungsskala: 0 = nicht erfüllt, 1 = schwach, 2 = teilweise, 3 = gut, 4 = sehr gut.

Kriterium	Gewicht	Karton-Stecksystem	Holzständer	Acrylständer
Funktion	25 %	4	4	4
Größe	10 %	4	3	4
Stabilität	20 %	2	4	3
Sicherheit	20 %	4	3	3
Kosten	10 %	4	3	2
Nachhaltigkeit	15 %	4	3	1
Gewichteter Gesamtwert	100 %	3,60 von 4	3,45 von 4	2,95 von 4

Die Rechnung für jede Zeile lautet:

Teilwert = Bewertung × Gewicht

Der Gesamtwert ist die Summe der Teilwerte. Eine hohe Punktzahl bedeutet nur dann etwas, wenn die Bewertungen durch Tests, Messungen oder nachvollziehbare Argumente begründet sind.

Sensitivitätsfrage auf E-Niveau

Was passiert, wenn Stabilität statt 20 % plötzlich 35 % Gewicht erhält und Nachhaltigkeit dafür weniger stark gewichtet wird? Kann dadurch eine andere Variante gewinnen?

Diese Untersuchung heißt vereinfacht Sensitivitätsanalyse. Sie zeigt, wie stark eine Entscheidung von den gewählten Gewichtungen abhängt. Ein Ergebnis ist besonders robust, wenn kleine Änderungen der Gewichte nicht sofort zu einem völlig anderen Sieger führen.

Zielkonflikte erkennen

Technische Entwicklung besteht oft aus Abwägungen. Ein Ziel kann ein anderes verschlechtern.

Ziel 1	Möglicher Konflikt	Ziel 2
geringe Masse	dünnere Bauteile können sich stärker verformen	hohe Stabilität
niedrige Kosten	besonders günstige Materialien können eine geringere Lebensdauer besitzen	lange Lebensdauer
hohe Stabilität	zusätzliche Verstärkungen erhöhen Materialmenge und Masse	geringer Ressourceneinsatz
einfache Demontage	lösbare Verbindungen benötigen manchmal mehr Bauteile	geringe Teilezahl
sehr kleine Baugröße	kleine Auflageflächen können die Kippsicherheit verschlechtern	hohe Standsicherheit

Die Aufgabe der Entwicklung besteht nicht darin, alle Ziele gleichzeitig zu maximieren. Du suchst eine Lösung, die die Muss-Kriterien sicher erfüllt und die wichtigsten übrigen Ziele möglichst gut miteinander ausgleicht.

Vom Test zur Verbesserung

Ein Test ist kein „Urteil über die Gruppe“, sondern eine Informationsquelle über das Produkt.

Ein sinnvoller Verbesserungszyklus lautet:

Anforderung festlegen.
Prototyp bauen.
Prüfung unter festgelegten Bedingungen durchführen.
Messdaten dokumentieren.
Abweichung zwischen Soll und Ist bestimmen.
Ursache vermuten und begründen.
Änderung am Entwurf durchführen.
Retest mit derselben Prüfmethode durchführen.

Wenn Du zwischen erstem und zweitem Test die Prüfmethode veränderst, sind die Ergebnisse schlechter vergleichbar. Deshalb ist ein sauberer Prüfplan wichtig.

Beispiel: vollständiger Prüf- und Abnahmebogen

ID	Soll	Prüfmethode	Ist	Erfüllt?	Maßnahme
A1	65–85 mm Breite, bis 12 mm Dicke, Hoch- und Querformat	Passprobe	…	ja / nein	…
A2	Grundfläche ≤ 120 mm × 100 mm, Höhe ≤ 160 mm	Messen	…	ja / nein	…
A3	5 N für 5 s ohne Umkippen	Belastungstest	…	ja / nein	…
A4	keine scharfen Kanten, Splitter oder Grate	Sicht- und Tastprüfung	…	ja / nein	…
A5	Materialkosten ≤ 5,00 €	Kostenrechnung	…	ja / nein	…
A6	≥ 80 % wiederverwendete oder stofflich verwertbare Masse	Wiegen und berechnen	…	ja / nein	…

G/M/E-Differenzierung im Projekt

Arbeitsbereich	G	M	E
Anforderungen formulieren	Messgröße und Grenzwert ergänzen	Bedingung, Grenzwert und Prüfmethode vollständig angeben	zusätzlich Toleranz, Grenzfälle und Begründung angeben
Prüfen	einfache Ja-Nein-Prüfung	Messreihe mit Protokoll	Wiederholungen, Messunsicherheit und Reproduzierbarkeit diskutieren
Bewerten	Kriterien ohne Gewichtung vergleichen	gewichtete Matrix ausfüllen	Gewichtungen variieren und Sensitivität untersuchen
Nachhaltigkeit	Material und Wiederverwendung betrachten	Massenanteil und Demontage bewerten	Lebensdauer, Reparierbarkeit und Zielkonflikte einbeziehen
Dokumentieren	Tabelle vollständig ausfüllen	Ergebnisse begründen	Entscheidungen kritisch reflektieren und Änderungen nachweisen

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Wodurch wird aus der Aussage „Das Produkt soll klein sein“ eine überprüfbare Anforderung? (Durch einen konkreten Grenzwert für die Abmessung und eine Prüfmethode) (!Durch die Verwendung des Wortes klein) (!Durch eine möglichst lange Beschreibung ohne Messwert) (!Durch eine Zeichnung ohne Maße)

Welche Aussage beschreibt ein Muss-Kriterium am besten? (Es muss erfüllt sein, damit die Lösung akzeptiert werden kann) (!Es ist nur eine unverbindliche Zusatzidee) (!Es zählt ausschließlich bei gleicher Punktzahl) (!Es darf grundsätzlich nicht geprüft werden)

Welche Formulierung ist für die Stabilität am besten überprüfbar? (Der bestückte Ständer kippt bei 5 N horizontaler Kraft für 5 s nicht um) (!Der Ständer ist ziemlich stabil) (!Der Ständer sieht robust aus) (!Der Ständer besteht aus einem festen Material)

Welche Angabe gehört zu einer Größenanforderung? (Eine maximale Breite von 120 mm) (!Eine schöne Form) (!Eine moderne Wirkung) (!Eine angenehme Farbe)

Warum wird vor einer Nutzwertanalyse zuerst geprüft, ob Muss-Kriterien erfüllt sind? (Weil ein Verstoß gegen ein unverzichtbares Kriterium nicht durch Punkte ausgeglichen werden soll) (!Weil Muss-Kriterien grundsätzlich kein Gewicht bekommen dürfen) (!Weil nur die Kosten bewertet werden) (!Weil dadurch alle Varianten dieselbe Punktzahl erhalten)

Was beschreibt eine Toleranz? (Den zulässigen Bereich einer Abweichung vom Zielmaß) (!Den Preis eines Bauteils) (!Die Reihenfolge der Fertigung) (!Die Farbe eines Prototyps)

Welche Aussage ist eine überprüfbare Kostenanforderung? (Die Materialkosten dürfen 5,00 € nicht überschreiten) (!Das Produkt soll günstig sein) (!Das Produkt soll nicht teuer wirken) (!Die Gruppe soll sparsam arbeiten)

Welche Größe eignet sich für ein messbares Nachhaltigkeitskriterium? (Der Massenanteil wiederverwendeter oder stofflich verwertbarer Materialien) (!Die persönliche Lieblingsfarbe der Gruppe) (!Die Anzahl der Entwurfsskizzen) (!Die Lautstärke während der Gruppenarbeit)

Wozu dient eine gewichtete Kriterienmatrix? (Sie macht den Vergleich mehrerer Varianten anhand priorisierter Kriterien nachvollziehbar) (!Sie ersetzt alle praktischen Tests) (!Sie garantiert automatisch die sicherste Lösung) (!Sie bewertet ausschließlich das Aussehen)

Was untersucht eine Sensitivitätsanalyse bei einer Kriterienmatrix? (Ob sich das Ergebnis bei veränderten Gewichtungen deutlich ändert) (!Ob ein Werkstück elektrisch leitfähig ist) (!Ob ein Messschieber korrekt abgelesen wird) (!Ob alle Produkte dieselbe Farbe besitzen)

Memory

Lastenheft	Anforderungen aus Sicht des Auftraggebers
Muss-Kriterium	unverzichtbare Bedingung
Toleranz	zulässige Abweichung
Prüfverfahren	festgelegte Methode zum Nachweis
Nutzwertanalyse	gewichteter Vergleich von Varianten
Prototyp	frühes Modell zum Testen

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Priorisierung
Funktions-Muss	Smartphone wird im vorgesehenen Größenbereich sicher gehalten
Stabilitäts-Muss	Produkt kippt beim festgelegten Belastungstest nicht um
Sicherheits-Muss	Keine scharfkantigen oder splitternden Außenstellen
Kosten-Soll	Vereinbartes Materialbudget wird eingehalten
Nachhaltigkeits-Soll	Festgelegter Anteil verwertbarer oder wiederverwendeter Materialien wird erreicht

Die Priorisierung ist keine ewige Wahrheit. In einem anderen Projekt kann zum Beispiel ein Kostenlimit ein Muss-Kriterium sein.

Kreuzworträtsel

Lastenheft	Wie heißt das Dokument, das Anforderungen aus Sicht des Auftraggebers zusammenfasst?
Funktion	Welcher Bereich beschreibt, was ein Produkt leisten soll?
Toleranz	Wie heißt die zulässige Abweichung von einem Zielwert?
Messschieber	Welches Werkzeug kann Außen-, Innen- und Tiefenmaße genauer bestimmen?
Stabilitaet	Welches Kriterium beschreibt Widerstand gegen Kippen oder unerwünschte Verformung?
Recycling	Welcher Begriff bezeichnet die stoffliche Rückführung von Materialien in einen Verwertungskreislauf?

LearningApps

Lückentext

Eine technische Anforderung sollte möglichst

formuliert sein.

Ein unverzichtbares Ziel wird als

bezeichnet.

Die zulässige Abweichung von einem Zielmaß heißt

.

Die Überprüfung einer Anforderung erfolgt mit einem festgelegten

.

Für eine Größenanforderung wird eine passende

benötigt.

Bei einer gewichteten Kriterienmatrix werden Kriterien mit unterschiedlicher

berücksichtigt.

Eine Variante darf ein zentrales Sicherheits-Muss nicht durch eine hohe

ausgleichen.

Ein früher Entwurf zum praktischen Testen heißt

.

Bei einem Kostenkriterium muss ein konkretes

festgelegt werden.

Nachhaltigkeit kann unter anderem über Materialanteil, Demontage und

überprüfbarer gemacht werden.

Interaktive Priorisierung: Was zuerst?

Ordne bei Deiner eigenen Produktidee zunächst alle Anforderungen in Muss, Soll und Kann. Prüfe danach, ob jedes Muss-Kriterium tatsächlich unverzichtbar ist. Vergib anschließend für die bewertbaren Kriterien Gewichte, deren Summe 100 % ergibt.

Eine mögliche Klassenmethode:

Jede Person erhält zehn Gewichtungspunkte.
Die Punkte werden auf Funktion, Größe, Stabilität, Sicherheit, Kosten und Nachhaltigkeit verteilt.
Die Gruppen vergleichen ihre Verteilungen.
Große Unterschiede müssen mit Nutzungssituation und Risiken begründet werden.
Erst danach legt die Gruppe eine gemeinsame Gewichtung fest.

G: Begründe ein Muss-Kriterium.

M: Verteile die Gewichte und begründe die drei höchsten Werte.

E: Verändere das wichtigste Gewicht um mindestens zehn Prozentpunkte und untersuche, ob sich die Rangfolge der Entwürfe verändert.

Offene Aufgaben

Leicht / G-Niveau

Anforderungen-Check: Suche in einer Produktbeschreibung fünf ungenaue Wörter wie „stabil“ oder „günstig“ und formuliere daraus überprüfbare Fragen.
Messbare Größe: Wähle einen Alltagsgegenstand und entwickle je eine überprüfbare Anforderung zu Größe, Funktion und Kosten.
Prüfstation: Plane eine einfache Teststation für die Kippsicherheit eines kleinen Produkts und zeichne den Prüfaufbau.
Produktvergleich: Fotografiere oder skizziere zwei unterschiedliche Smartphone-Ständer und notiere, welche Kriterien Du vergleichen würdest.

Standard / M-Niveau

Lastenheft erstellen: Entwickle für einen Schreibtisch-Organizer ein Lastenheft mit mindestens sechs Anforderungen zu Funktion, Größe, Stabilität, Sicherheit, Kosten und Nachhaltigkeit.
Kriterienmatrix: Entwirf drei Produktvarianten, lege eine Gewichtung mit insgesamt 100 % fest und berechne eine gewichtete Bewertung.
Testprotokoll: Baue einen einfachen Prototyp aus Karton und dokumentiere mindestens drei Prüfungen mit Sollwert, Istwert und Ergebnis.
Interview: Befrage drei mögliche Nutzerinnen oder Nutzer. Überführe mindestens drei Aussagen in messbare oder überprüfbare Anforderungen.

Schwer / E-Niveau

Zielkonfliktanalyse: Untersuche einen Zielkonflikt zwischen Stabilität, Materialeinsatz und Kosten. Entwickle zwei Lösungen und begründe, welche Du bevorzugst.
Sensitivitätsanalyse: Verändere die Gewichte Deiner Kriterienmatrix systematisch und prüfe, ab wann eine andere Produktvariante gewinnt.
Nachhaltigkeitsprofil: Entwickle für Dein Produkt vier überprüfbare Nachhaltigkeitskriterien aus den Bereichen Material, Lebensdauer, Reparatur und Demontage.
Validierungsprojekt: Tausche Dein Lastenheft mit einer anderen Gruppe. Lass die andere Gruppe die Anforderungen interpretieren, protokolliere Missverständnisse und überarbeite anschließend Formulierungen, Grenzwerte und Prüfmethoden.

Lernkontrolle

Transfer auf ein neues Produkt: Für eine transportable Pflanzenbewässerung sollen die Begriffe „zuverlässig“, „leicht“, „sicher“ und „günstig“ verwendet werden. Formuliere daraus vier überprüfbare Anforderungen und begründe die gewählten Messgrößen.
Zielkonflikt bewerten: Ein stabilerer Entwurf benötigt 40 % mehr Material, besteht aber länger. Erkläre, welche weiteren Daten Du für eine Entscheidung zu Nachhaltigkeit und Kosten benötigst.
Prüfplan kritisieren: Eine Gruppe testet ihren Ständer mit einem anderen Smartphone als die Vergleichsgruppe und zieht daraus eine Rangliste. Beurteile die Fairness des Vergleichs und entwickle einen verbesserten Prüfplan.
Prioritäten begründen: Ein Produkt erfüllt alle Soll-Kriterien sehr gut, verletzt aber eine Sicherheitsanforderung. Entscheide, ob es trotzdem gewinnen darf, und begründe Deine Entscheidung.
Kriterienmatrix hinterfragen: Zwei Gruppen erhalten mit denselben Bewertungen unterschiedliche Sieger, weil sie andere Gewichte verwenden. Erkläre, warum das möglich ist, und beschreibe, wie eine gemeinsame Gewichtung transparent festgelegt werden kann.
Anforderung weiterentwickeln: „Das Produkt soll nachhaltig sein.“ Entwickle daraus mindestens drei verschiedene überprüfbare Anforderungen und zeige, warum keine einzelne davon Nachhaltigkeit vollständig beschreibt.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig, dass Du nicht nur Begriffe nennen, sondern technische Entscheidungen nachvollziehbar begründen kannst.

Du unterscheidest Wunsch, Anforderung, Kriterium, Randbedingung und Prüfverfahren.
Du formulierst Anforderungen eindeutig und möglichst messbar.
Du entwickelst überprüfbare Anforderungen zu Funktion, Größe, Stabilität, Sicherheit, Kosten und Nachhaltigkeit.
Du legst Grenzwerte, Toleranzen oder klare Bestehensbedingungen fest.
Du planst geeignete Prüfverfahren und dokumentierst Soll- und Istwerte.
Du unterscheidest Muss-, Soll- und Kann-Kriterien.
Du erstellst und interpretierst eine gewichtete Kriterienmatrix.
Du erkennst Zielkonflikte und begründest technische Kompromisse.
Du kannst auf M-Niveau Gewichtungen und Bewertungen rechnerisch nachvollziehen.
Du kannst auf E-Niveau die Robustheit einer Entscheidung durch veränderte Gewichtungen prüfen und Messgrenzen kritisch reflektieren.

OERs zum Thema

Zu diesem Themenfeld passt besonders der Wikipedia-Artikel zum Lastenheft:

Ergänzend sind die Themen Nutzwertanalyse, Anforderungsmanagement, Produktentwicklung, Prototyp, Technisches Zeichnen, Messtechnik und Nachhaltigkeit sinnvoll.

Verknüpfte Lernbereiche

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