Naturwissenschaftliches Arbeiten - SINUS Bayern
Naturwissenschaftliches Arbeiten - SINUS Bayern Naturwissenschaftliches Arbeiten - SINUS Bayern
Naturwissenschaftliches Arbeiten SINUS Bayern Ablauf Die Unterrichtseinheit ist für einen der ersten Experimentiernachmittage vorgesehen. Deshalb erhalten die Schüler/innen noch viel Anleitung und Unterstützung durch die Lehrkraft. Nach einem Lehrervortrag zum methodischen Vorgehen von Naturwissenschaftlern (Einführung in naturwissenschaftliches Arbeiten: Fragestellung, Vermutung, Versuch/Experiment; genaues Beschreiben, Trennung von Beobachtung/Messung und Auswertung/Erklärung) zeigt die Lehrkraft in einem Vorversuch das Auflösen eines Zuckerwürfels in Wasser. Die Schüler/innen formulieren ihre Beobachtungen, diese werden besprochen und dann werden die Lernenden aufgefordert, Fragestellungen (noch keine Erklärungen!) zu dieser Beobachtung zu entwickeln. Entweder aus dieser Diskussion oder durch die Lehrkraft eingeworfen, stellt sich die Frage: Verringert sich die Gesamtmasse von Wasser und Zucker, wenn der Zuckerwürfel verschwindet? Die Schülerinnen und Schüler äußern Vermutungen und schließlich wird ein Experiment (Versuch 1, Lösen von Zucker) geplant, mit dem die Vermutungen geprüft werden können. Im Rahmen eines Experimentiernachmittags steht genügend Zeit zur Verfügung, sodass die Schüler/innen zuerst in Einzel- oder Partnerarbeit eine Versuchsplanung aufstellen und diese dann gemeinsam besprechen und bewerten können. An dieser Stelle wird auch die Bedienung der Waagen erklärt. Mithilfe des Arbeitsblattes (vgl. Anlage) führen die Kinder dann in Partnerarbeit selbständig ihre Messungen durch und protokollieren die Ergebnisse. Eine gemeinsame Besprechung der Ergebnisse hat sich als sinnvoll erwiesen. Im anschließenden Unterrichtsgespräch werden die Beobachtungen ausgewertet. Dabei wird zur Erklärung das Teilchenmodell eingeführt. Unter www.denken-in-modellen.de finden sich Animationen zum Lösevorgang, die zur Veranschaulichung dienen können. Alternativ oder zusätzlich sollten schematische Darstellungen (vgl. M2) sowie räumliche Modelle eingesetzt werden, um die Bildung einer möglichst klaren und anschaulichen Vorstellung zu fördern. Um den Verteilungsvorgang sichtbar zu machen, wird in Versuch 2 (Lösen von Farbstoffen) der Farbstoff aus Früchtetee gelöst. Dabei arbeiten jeweils zwei Paare zusammen: eine Gruppe stellt im Becherglas kaltes, die andere heißes Wasser bereit, dann werden die Teebeutel gleichzeitig in beide Gläser vorsichtig eingetaucht und beobachtet. Die deutlich sichtbaren Unterschiede im zeitlichen Ablauf der Lösungsvorgänge werden mit der unterschiedlichen Geschwindigkeit der Wasserteilchen erklärt. Abb. 2: Lösungsvorgang in kaltem und warmem Wasser Versuch 3 (Kapillareffekt) dient als Vorversuch für die Papierchromatographie und soll nur das Phänomen des Kapillareffekts zeigen. Auf eine ausführliche Erklärung des Effekts wurde bisher verzichtet. 2/3
Naturwissenschaftliches Arbeiten SINUS Bayern Abb. 3: Der Kapillareffekt (hier mit Tinte verdeutlicht) Abb. 4: Auftrennung der Bestandteile der Filzstiftfarbe Versuch 4 (Untersuchung der Zusammensetzung von schwarzer Filzstiftfarbe) ist durch das Auftreten der farbigen Ringe für die Schülerinnen und Schüler sehr motivierend und es empfiehlt sich, genügend Papierfilter bereit zu halten. Die getrockneten Papierchromatogramme können auf das Arbeitsblatt geklebt oder fotografiert werden. Bei der Besprechung der Ergebnisse wird das Teilchenmodell erneut aufgegriffen und angewendet, ohne auf Details der chromatographischen Trennung genauer einzugehen. Anmerkungen und Erfahrungen Es hat sich gezeigt, dass die größte Schwierigkeit das Formulieren von Beobachtungen und Schlussfolgerungen darstellt. Hier sind Hilfestellungen erforderlich. Dies kann im Rahmen einer Besprechung im Plenum erfolgen oder auch, indem gelungene Schülerlösungen zu Beginn der Folgestunde auf Folie vorgestellt und besprochen werden. Das Teilchenmodell wurde im allgemeinen gut aufgenommen, viele Lernende nannten von sich aus bereits die Bezeichnungen „Molekül“ oder „Atom“. Als Variante können zu Beginn des Schuljahres nur die ersten beiden Versuche durchgeführt und besprochen werden und die Papierchromatographie später im Schuljahr zur Wiederholung, Anwendung und Vertiefung des Teilchenmodells eingesetzt werden. Zusammengestellt von Harald Haidl, Klenze-Gymnasium München (SINUS Bayern) Bildnachweis: Zeichnung und Fotos H. Haidl Anlage: Arbeitsblatt 3/3
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<strong>Naturwissenschaftliches</strong> <strong>Arbeiten</strong><br />
<strong>SINUS</strong> <strong>Bayern</strong><br />
Ablauf<br />
Die Unterrichtseinheit ist für einen der ersten Experimentiernachmittage vorgesehen. Deshalb<br />
erhalten die Schüler/innen noch viel Anleitung und Unterstützung durch die Lehrkraft.<br />
Nach einem Lehrervortrag zum methodischen Vorgehen von Naturwissenschaftlern (Einführung<br />
in naturwissenschaftliches <strong>Arbeiten</strong>: Fragestellung, Vermutung, Versuch/Experiment;<br />
genaues Beschreiben, Trennung von Beobachtung/Messung und Auswertung/Erklärung)<br />
zeigt die Lehrkraft in einem Vorversuch das Auflösen eines Zuckerwürfels in<br />
Wasser. Die Schüler/innen formulieren ihre Beobachtungen, diese werden besprochen<br />
und dann werden die Lernenden aufgefordert, Fragestellungen (noch keine Erklärungen!)<br />
zu dieser Beobachtung zu entwickeln. Entweder aus dieser Diskussion oder durch die<br />
Lehrkraft eingeworfen, stellt sich die Frage: Verringert sich die Gesamtmasse von Wasser<br />
und Zucker, wenn der Zuckerwürfel verschwindet?<br />
Die Schülerinnen und Schüler äußern Vermutungen und schließlich wird ein Experiment<br />
(Versuch 1, Lösen von Zucker) geplant, mit dem die Vermutungen geprüft werden können.<br />
Im Rahmen eines Experimentiernachmittags steht genügend Zeit zur Verfügung, sodass<br />
die Schüler/innen zuerst in Einzel- oder Partnerarbeit eine Versuchsplanung aufstellen<br />
und diese dann gemeinsam besprechen und bewerten können. An dieser Stelle wird<br />
auch die Bedienung der Waagen erklärt.<br />
Mithilfe des Arbeitsblattes (vgl. Anlage) führen die Kinder dann in Partnerarbeit selbständig<br />
ihre Messungen durch und protokollieren die Ergebnisse. Eine gemeinsame Besprechung<br />
der Ergebnisse hat sich als sinnvoll erwiesen.<br />
Im anschließenden Unterrichtsgespräch werden die Beobachtungen ausgewertet. Dabei<br />
wird zur Erklärung das Teilchenmodell eingeführt. Unter www.denken-in-modellen.de finden<br />
sich Animationen zum Lösevorgang, die zur Veranschaulichung dienen können. Alternativ<br />
oder zusätzlich sollten schematische Darstellungen (vgl. M2) sowie räumliche Modelle<br />
eingesetzt werden, um die Bildung einer möglichst klaren und anschaulichen Vorstellung<br />
zu fördern.<br />
Um den Verteilungsvorgang sichtbar zu<br />
machen, wird in Versuch 2 (Lösen von<br />
Farbstoffen) der Farbstoff aus Früchtetee<br />
gelöst. Dabei arbeiten jeweils zwei<br />
Paare zusammen: eine Gruppe stellt im<br />
Becherglas kaltes, die andere heißes<br />
Wasser bereit, dann werden die Teebeutel<br />
gleichzeitig in beide Gläser vorsichtig<br />
eingetaucht und beobachtet. Die<br />
deutlich sichtbaren Unterschiede im<br />
zeitlichen Ablauf der Lösungsvorgänge<br />
werden mit der unterschiedlichen Geschwindigkeit<br />
der Wasserteilchen erklärt.<br />
Abb. 2: Lösungsvorgang in kaltem und warmem Wasser<br />
Versuch 3 (Kapillareffekt) dient als Vorversuch für die Papierchromatographie und soll<br />
nur das Phänomen des Kapillareffekts zeigen. Auf eine ausführliche Erklärung des Effekts<br />
wurde bisher verzichtet.<br />
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