Luft braucht Platz

Datum: 18. August 2009 Autor: Leaha Kommentare: 0

Zusätzliche Informationen:

Luft braucht Platz

1. Darstellung der Unterrichtseinheit

Folgende Kompetenzen mit Blick auf die verschiedenen Kompetenzbereiche sollen im Rahmen der Unterrichtseinheit gefördert werden:

Fachliche Kompetenzen:

- Naturphänomene sachorientiert wahrnehmen, beobachten, benennen und beschreiben

- Ausgewählte Naturphänomene mit Hilfe von fachlich gesichertem Wissen und Modellvorstellungen erklären können

Methodische Kompetenzen:

- Kompetenzen zum Auffinden, Erklären, Darstellen und Begründen von Strategien zur Lösung von Sachfragen (Bilden von Hypothesen, Überprüfen von Annahmen, Experimentieren, Schlüsse ziehen, Übertragen von Ergebnissen auf analoge Sachverhalte)

- Arbeitsergebnisse und -prozesse präsentieren

Soziale Kompetenzen:

- Zusammenarbeit mit einem Partner und in der Gruppe, gemeinsames Übernehmen von Aufgaben

- Kommunikative Kompetenzen (Gesprächsformen, grundlegende Arbeitsbegriffe, Sprachformen des Berichtens, Darstellens und Referierens, Auswerten von Sachtexten)

Dies soll an folgenden Inhalten geschehen:

2. Begründung des Lernvorhabens

Teilrahmenplan Sachunterricht[1] {#_ftn1}

Leistungsprofil Sachunterricht:

Am Ende ihrer Grundschulzeit sollten die Schüler folgende Lernleistungen erbringen:

- Die Kinder wenden sich Fragen und Problemen aus ihren natürlichen Erfahrungsbereichen mit Neugier und Selbstvertrauen zu

- Sie haben zu diesen Erfahrungsbereichen angemessene sprachliche Darstellungsformen erworben (Gesprächsformen, grundlegende Arbeitbegriffe, Sprachformen des Berichtens, Darstellens und Referierens)

- Sie verfügen über Kompetenzen zum Auffinden, Erklären, Darstellen und Begründen von Strategien zur Lösung von Sachfragen (Bilden von Hypothesen, Überprüfen von Annahmen, Experimentieren, Schlüsse ziehen, Übertragen von Ergebnissen auf analoge Sachverhalte)

Orientierungsrahmen (Erfahrungsbereich „natürliche Phänomene und Gegebenheiten" - Perspektive Natur):

- Naturphänomene sachorientiert wahrnehmen, beobachten, benennen und beschreiben: erlebte bzw. arrangierte Phänomene gezielt beobachten und beschreiben; „Unsichtbare" Kräfte erfahren (z.B. Wind)

- Ausgewählte Naturphänomene mit Hilfe von fachlich gesichertem Wissen und Modellvorstellungen erklären können: Einige Gesetzmäßigkeiten erforschen und anwenden; Experimente planen, durchführen und auswerten

Gegenwarts- und Zukunftsbedeutung

- Luft ist für die S. ein alltägliches Medium, dass selbstverständlich vorhanden ist

- S. nehmen Luft aber i.d.R. nicht bewusst wahr, da sie nicht unmittelbar sichtbar, fühlbar oder greifbar ist

- Luft ist von elementarer Bedeutung für die gesamte Umwelt (Menschen, Tiere, Pflanzen) und damit auch für die Schüler selbst à Bedeutung im Alltag

- Damit ist sie auch wichtiger Bestandteil aller naturwissenschaftlichen Fächer: Biologie (Atmung, Tiere, Pflanzen, Photosynthese,...), Chemie (chemische Reaktionen, Moleküle, ...), Geographie (Aufbau der Erde, Atmosphäre, ...) à Bedeutung für Schullaufbahn und Beruf

- Experimentieren ist eine grundlegende Arbeitsform des Sachunterrichts, aber insbesondere auch in weiterführenden Schulen im Biologie-, Chemie- und Physikunterricht à Bedeutung für die Schullaufbahn

- Arbeitsweisen beim Experimentieren (Planvolles und systematisches Arbeiten, Vermutungen anstellen, Versuche durchführen, Ergebnisse dokumentieren und begründen, ...) sind aber auch im Alltag von Vorteil und im späteren Arbeitsleben der Schüler, insbesondere in naturwissenschaftlichen Berufszweigen à Bedeutung für Alltag und Beruf

3. Analyse des Lernvorhabens

Die Erde ist von einer etwa 1000km dicken Luftschicht umgeben, der Atmosphäre. Diese schützt die Erde vor den Sonnenstrahlen und gleichzeitig vor der Kälte des Weltraums. Luft besteht aus einem Gasgemisch. Hauptbestandteile sind Stickstoff (78%), Sauerstoff (20%), Kohlendioxid und Edelgase (zusammen etwa 1%). Physikalisch gesehen ist Luft ein gasförmiger Körper und hat damit ein Volumen und ein Gewicht (1l Luft wiegt etwa 1,3g).

In der Lehrprobe wird die 3. Stunde der Unterrichtseinheit gezeigt, in der die Schüler sich vor allem mit dem Phänomen „Luft braucht Platz" auseinandersetzen. Aufgrund ihres Volumens nimmt die Luft einen Raum ein. In eine abgedichtete, mit Luft gefüllte Flasche kann aufgrund dessen kein Wasser eingefüllt werden kann. In dem ersten Versuch der Stunde sollte diese Eigenschaft erarbeitet werden. In einem zweiten Versuch müssen die Schüler das bisher Gelernte anwenden und auf eine neue Problemstellung übertragen. Dazu müssen sie auch auf die Erkenntnis der letzten Stunden zurückgreifen: Luft ist leichter als Wasser (deshalb steigen Luftblasen im Wasser immer nach oben. Wir nutzen diese Eigenschaft zum Beispiel bei aufblasbaren Schwimmreifen oder einer Taucherglocke.).

Luft ist in der Regel farb-, geruchs- und geschmacklos, und damit schwer wahrzunehmen. Das Naturphänomen Luft lässt sich hier dennoch „sachorientiert wahrnehmen, beobachten, benennen und beschreiben"[2] {#_ftn2}. In beiden Versuchen wird Luft in Verbindung mit Wasser verwendet. Dadurch lässt sie sich zwar nicht sichtbar machen, aber das Vorhandensein von Luft kann deutlich an den Auswirkungen des Versuches abgelesen werden. Anhand der ausgewählten Experimente kann somit die angegebene Kompetenz angestrebt werden. Zudem ist Luft ein allgegenwärtiges und kostengünstiges Versuchsmaterial, so dass der Zeit- und Materialaufwand sich in Grenzen hält. Sie werden außerdem angeregt, sich zu Hause weiter mit dem Thema zu beschäftigen, ohne dass sie zahlreiche zusätzliche Materialien benötigen.

Das Experimentieren mit Luft trägt in besonderem Maße zur Kompetenzerweiterung im Bereich des Auffindens, Erklärens, Darstellens und Begründens von Strategien zur Lösung von Sachfragen bei. Durch das eingeübte Schema „Vorbereiten - Vermuten - Durchführen - Beobachten - Begründen" lernen die Schüler, strukturiert zu arbeiten und die Problemstellungen systematisch zu lösen. Diese Fähigkeit müssen sie gerade im zweiten Versuch auf die Probe stellen, da hier eine eigene Lösungsstrategie zu finden, zu erklären, darzustellen und zu begründen ist.

4. Analyse der Lernausgangslage

5. Analyse des Lernarrangements

Forscherkonferenz (Einstieg, Ergebnissicherung und Problemstellung, Abschluss)

Nach der Begrüßung beruft die LAA als „Vorsitzende" die Forscherkonferenz ein. Dadurch wissen die S. direkt, dass sie sich in einem Stuhlkreis vorne in der Klasse einfinden. Dieser Einstieg ist ritualisiert und zeigt den an, dass heute wieder experimentiert und „geforscht" wird. Durch den Bezug zu „Forschern" (durch Forscherkonferenz, Forscherbuch, Versuchsreihe,...) werden die S. motiviert und spielerisch an wissenschaftliche Arbeitsweisen herangeführt. Die Forscherkonferenz findet im Stuhlkreis statt, um eine entspannte Gesprächsatmosphäre zu schaffen. Hier können sich alle S. barrierefrei anschauen und gleichberechtigt kommunizieren. Die LAA ist zwar Vorsitzende der Konferenz, übernimmt aber eher eine moderierende Rolle als eine „belehrende". In der Konferenz werden neue Fragestellungen vorgestellt, Vermutungen aufgestellt und Versuchsergebnisse besprochen. Dementsprechend trifft sich die Konferenz am Anfang der Stunde, in der Mitte (Ergebnissicherung und Problemstellung und zum Abschluss und der Präsentation der Arbeitsergebnisse.

Im Einstieg wird den S. die Fragestellung vorgestellt, an der heute geforscht werden soll. Zu dieser können sich die S. zunächst äußern und Vermutungen anstellen. Diese Phase ist für den eigentlichen Unterrichtsablauf unnötig, da die Vermutung während dem Experiment sowieso formuliert werden soll. Die S. sind es aber gewohnt, sich zu einer Fragestellung direkt zu melden und zu äußern, weshalb ich sie hier ungern „abwürgen" möchte. Außerdem können die mündlichen Vermutungen als Ideen mit in die Partnerarbeit genommen werden und gerade schwachen S. helfen, eine eigene Hypothese aufzustellen.

Die Ergebnisse des ersten Experiments werden wieder in die Forscherkonferenz getragen. Dabei tragen einzelne Paare ihre Vermutungen, Beobachtungen und Begründungen vor. Die Reihenfolge der Experimentierschritte setzt sich auch in der Besprechung fort, so dass die S. sich weiterhin daran orientieren können. Im Anschluss soll nach dem Vorbild der schon erarbeiteten Eigenschaften der Luft ein Merksatz formuliert werden. Dieser wird an der Seitentafel und im Forscherbuch festgehalten, um das Lernergebnis noch einmal zu festigen und die Erkenntnis präsent zu halten. Anschließend wird die zweite Problemstellung in der Konferenz vorgestellt. Wieder erhalten S. die Gelegenheit, sich mündlich dazu zu äußern und ihre Ideen zu formulieren.

Zum Abschluss trifft sich die Konferenz noch einmal. Die Forscherteams stellen ihre Lösungswege vor. Hier dient das gemeinsame Besprechen vor allem der Würdigung der Schülerarbeiten, die ja im Idealfall eigenständig einen Lösungsweg gefunden haben. Das gemeinsame Besprechen ermöglicht es außerdem, allen Gruppen, den Lösungsweg und die Begründung nachzuvollziehen, auch wenn dies bei ihnen vielleicht nicht oder unvollständig erarbeitet wurde.

1. Experiment

Das erste Experiment führen die S. in Partnerarbeit an ihren normalen Sitzplätzen durch. Da es von der Durchführung bewusst recht einfach gehalten ist, ist es für eine Gruppenarbeit eher ungeeignet. Einzelarbeit wäre möglich, wäre aber mit einem zu großen Materialaufwand verbunden. Außerdem können die S. so mit einem Partner kommunizieren und ihre Ideen sozusagen „zusammenwerfen".

Der Versuchsaufbau ist bereits vorbereitet, da es ein wenig Geschick erfordert, den Flaschenhals mit Knetgummi wirklich luftdicht abzuschließen. Dies kann von den S. so nicht geleistet werden, zumal sie auch noch nicht so explizit erfahren sollen, dass diese Abdichtung für den Versuchsaufbau von Bedeutung ist. Dies würde der Deutung und Begründung des Experiments vorgreifen.

Der Schwerpunkt der Schülerarbeit liegt bei diesem Versuch also auf dem Vermuten, Beobachten und Begründen, während Aufbau und Durchführung streng vorgegeben sind. Dies ist auch damit gerechtfertigt, dass das Experiment auf die Gewinnung einer vorbestimmten Erkenntnis ausgelegt ist, nämlich „Luft braucht Platz". Eine offenere Vorgehensweise wäre dieser Erkenntnisgewinnung nicht zuträglich.

Als Differenzierung für schnelle S. gibt es ein Impulskärtchen, dass auf die Begründung zurückgreift: Was müsste man ändern, damit das Wasser in die Flasche gelangen kann? Haben S. dagegen Probleme bei der Formulierung der Begründung, erhalten sie ggf. ein Kärtchen mit Satzanfängen als Hilfe.

2. Experiment

Das zweite Experiment ist offener gehalten. Hier haben die S. eine Problemstellung, die sie selbstständig bearbeiten und lösen sollen. Im Gegensatz zum ersten sind bei diesem Experiment Materialien, Versuchsaufbau und Durchführung nicht oder nur zum Teil vorgegeben. Die S. sollen hier ihre Vorkenntnisse kreativ anwenden, Hypothesen aufstellen und erproben und werden damit auch Fehlversuche in Kauf nehmen müssen. Dies entspricht mehr der eigentlichen Intention eines Experiments. Da hier keine bestimmte Erkenntnis erlangt werden soll, sondern umgekehrt, die Erkenntnisse angewendet werden, bietet sich diese Form eher an. Das Experiment wird in den Forscherteams durchgeführt, da es kreative und vielfältige Lösungsansätze erfordert, die in gemeinschaftlicher Beratung eher zu leisten sind, als alleine oder nur mit einem Partner. Um dieses kreative Denken weiter zu fördern, erhalten die Gruppen mehr Materialien als sie eigentlich bräuchten. Darauf muss natürlich vorbereitend hingewiesen werden, da die S. sonst vermuten könnten, alle Gegenstände müssten zur Lösung verwendet werden. Hat jedoch eine Gruppe Schwierigkeiten, einen richtigen Ansatz zu finden, kann ein Hinweis („Ich würde es mal mit dem Glas versuchen") als Hilfestellung gegeben werden. Sollte eine Gruppe wieder Erwarten sehr schnell auf die richtige Lösung kommen und diese auch fertig dokumentiert haben, erhalten sie den Auftrag, eine Skizze ihres Versuches anzufertigen.

Da hier eventuell mehrere Fehlversuche nötig sind, ist das Arbeitsblatt nicht so gestaltet, wie die S. es eigentlich aus der Einheit kennen. Stattdessen gibt es zwei verschiedene Blätter: auf weißen Zetteln werden Ideen und Vermutungen notiert und außerdem angekreuzt, ob sie funktioniert haben oder nicht. Wenn nicht, nehmen die S. ein weiteres weißes Blatt. Haben sie aber die Lösung gefunden, sollen sie auf einem grünen Blatt ihre Beobachtung und (ganz wichtig) Begründung des Versuchs festhalten. Die Farben dienen dabei der leichteren Orientierung.

6. Vorgesehene Verlaufsplanung

Literatur

Bäuml, Maria-Anna: Das Experiment im Sachunterricht der Grundschule. Umweltorientiertes, wissenschaftsorientiertes, schülerorientiertes Lernen durch Experimentieren. Anbach 1979

Institut für Didaktik der Chemie der Universität Frankfurt/M. (Hrsg.): Wasser, Luft und Lebensmittel. Theoretische Grundlagen und experimentelle Zugänge zu chemischen und physikalischen Inhalten für den Sachunterricht. (Handbuch zur Experimentierkiste). (Basierend auf einem Skript von Drechsler-Köhler, Beate Dr.). Frankfurt

Kultusministerium Rheinland-Pfalz (Hrsg.): Lehrplan Sachunterricht - Grundschule. Mainz 1984

Ministerium für Bildung, Frauen und Jugend (Hrsg.): Rahmenplan Grundschule. Teilrahmenplan Sachunterricht. (Weiterentwicklung der Grundschule). Mainz 2006

Strucks, Carolin/Wittkowske, Steffen: Experimente im Sachunterricht: Luft. Berlin 2000

Walkstein, Jürgen: CVK- Experimentierbox Luft. Lehrerhandreichung. Berlin 1983

Weber, Stefanie/Hoenecke, Christian: Experimentieren mit Luft. 3./4. Schuljahr. (Lernen an Stationen in der Grundschule). Berlin 2005

Weltbild Verlag: Das große Buch der Experimente. Über 200 Versuche aus allen Wissensgebieten. Berlin 2000

[1] {#_ftnref1} Vgl. Teilrahmenplan Sachunterricht 2006

[2] {#_ftnref2} Teilrahmenplan Sachunterricht 2006, S. 10