Ein Samenkorn, eine Pflanze?
| Autor/inn/en: | MJENR/DESCO und französische Académie des sciences/La main à la pâte |
| Publikation: | 1.10.2002 |
| Lernstufe: | 2 |
| Ziele: |
|
| Angestrebte Kenntnisse: | Einheit und Vielfalt der Welt des Lebendigen |
| Dauer: | 3 Unterrichtseinheiten mit insgesamt ca. 8 bis 12 Unterrichtsstunden |
| Material: |
Für eine Gruppe von 5 oder 6 Schüler/innen
|
| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
In dieser Unterrichtseinheit soll die in Kindergarten und Vorschule
begonnene Arbeit an der Vorstellung vom Leben weitergeführt und
vertieft werden. Die Schüler/innen finden mehr und mehr heraus, was das
Lebendige ausmacht. Die Unterrichtseinheit soll mit pädagogischen
Hilfen nach und nach ein Verständnis vom Samenkorn aufbauen. In der
Lernstufe 2 werden nur die Entwicklungsstufen Samen (Definition und
Funktion) und Keim zur Sprache gebracht, der Kreislauf der Entwicklung
bleibt der Lernstufe 3 vorbehalten. In den Unterrichtsstunden wird
naturwissenschaftlich forschend vorgegangen, was sich leicht bewerkstelligen
lässt und keiner besonderen und/oder kostspieligen Materialien bedarf.
Die Untersuchung des Samenkorns, seine Bedeutung am Anfang der pflanzlichen
Entwicklung (für Blumen und Nadelbäume) eignet sich besonders
für die Grundschule, weil die Schüler/innen leicht einen Zugang finden.
Gartenarbeiten, beginnend mit der Aussaat, sind in Kindergarten und
Vorschule nicht selten an der Tagesordnung und die Kinder haben im
Allgemeinen eine intuitive Vorstellung vom Samenkorn und seiner besonderen
Bedeutung (als Ergebnis und Mittel der Fortpflanzung).
Ergänzend gibt es zu dieser Unterrichtseinheit eine Bechreibung der Stellung dieses Themenbereichs im [französischen] Lehrplan. Da es für den deutschsprachigen Raum so viele verschiedene Lehrpläne gibt, die Lehrpläne sich aber doch in vielen Punkten ähneln, verweisen wir an dieser Stelle auf den französischen Lehrplan.
Möglicher Ablauf der Unterrichtseinheit
| Unterrichtsstunden | Anfängliche Fragestellung | Schülerarbeiten | Naturwissenschaftliche Herangehensweise | Sprachliche Arbeit |
|---|---|---|---|---|
| Stunde 1 | Samenkorn oder kein Samenkorn? |
Anfangsvorstellungen
Vorbereitung einer eventuellen Exkursion Proben sammeln Sortieren und Hypothesen formulieren Ausbringen der Saat |
Beobachtung und Experimente |
Mündliche Mitteilung
Individuelle Aufzeichnungen und Skizzen Gemeinsame Niederschrift |
| Stunde 2 | ||||
| Stunde 3 | ||||
| Stunde 4 | ||||
| Stunde 5 | Beobachtung und Deutung | |||
| Stunde 6 | Was enthält ein Samenkorn? |
Anfangsvorstellungen
Beobachtung, Deutung, Unterscheidung der Proben |
Beobachtung mit der Lupe und Aufschneiden |
Mündliche Mitteilung
Individuelle Skizzen |
| Stunde 7 | ||||
| Stunde 8 | Was braucht ein Samenkorn zum Keimen? |
Anfangsvorstellungen
Hypothesen Versuchsprotokoll Analyse der Ergebnisse und Schlussfolgerung |
Experimentieren |
Mündliche Mitteilung
Individuelle Aufzeichnungen und Skizzen Gemeinsame Niederschrift |
| Stunde 9 | ||||
| Stunde 10 | ||||
| Stunde 11 | Wie keimen die Samen? |
Ausarbeitung des Versuchsprotokolls
Beobachtung Gemeinsame Arbeit zum Thema "gesellschaftliche Bedeutung des Samenkorns" |
Fortsetzung der Beobachtung und Literaturrecherche |
Individuelle Aufzeichnungen
Mündliche Mitteilung Gemeinsame Niederschrift Lektüre |
| Stunde 12 | ||||
| Stunde 13 | ||||
| Stunde 14 |
Erweiterung:
Gehen die Samen auf Reisen? |
Gemeinsame Arbeit zum Thema biologische Rolle des Samenkorns | Beobachtung und Literaturrecherche |
Mündliche Mitteilung
Lektüre |
| N.B.: Zwischen den Stunden 4 und 5 und den Stunden 11 und 12 liegen notwendigerweise längere Zeiten der Dauerbeobachtung von aufgehenden und sich entwickelnden Saaten. Die sprachlichen Arbeiten (siehe Tabelle) können einzeln, in Gruppen oder in der ganzen Klasse stattfinden. | ||||
Unterrichtsstunde 1. Samenkorn oder kein Samenkorn? – Ausgangsvorstellungen
Die Schüler/innen versuchen zu bestimmen, was ein Samenkorn ist.
Diese Unterrichtsstunde kann, wenn der Stundenplan für die
Naturwissenschaften es verlangt, mit
der Unterrichtsstunde 2 zusammengelegt werden.
Die/der Lehrende hat die Alternative: entweder ein Ausflug in die Natur, bei
dem die Kinder Proben sammeln oder die Arbeit mit Proben, die sie/er
vorbereitet hat.
Zu Anfang der Stunde kann jedes Kind aufgefordert werden, ein Korn oder
mehrere nach seiner Vorstellung zu zeichnen und zum Ausdruck zu bringen, was
es unter einem Samenkorn versteht.
Zur Eröffnung ihres Versuchsheftes notieren die Schüler/innen (Text,
Zeichnung,...), welche Vorstellung sie vom Samenkorn haben.
Abb. 1: Die Schüler/innen stellen ihre Vorstellung von einem Samenkorn dar.
Unterrichtsstunde 2. Samenkorn oder kein Samenkorn? – Sammeln der Versuchsproben
Bei einem Ausflug in die Natur sammeln die Kinder alles, was sie für Samenkörner halten. Die Unterrichtseinheit kann gleich im September mit einem Ausflug beginnen[1].
Gemeinsam
Die/der Lehrende fordert die Kinder auf, einzusammeln, was sie für
Samenkörner halten. Damit später eine Verbindung der geernteten
Proben mit der Herkunft hergestellt werden kann, haben die Kinder die Aufgabe,
sorgfältig in ihren Versuchsheften zu notieren, was sie wo gefunden haben
(auf/unter einem Baum oder einer Pflanze; auf dem Boden, unter
Blättern...). Für Klassen in der Stadt, die keine Möglichkeit
haben, Proben in der Natur zu sammeln, wird die/der Lehrende als Ersatz
für den Ausflug ein Gemisch von Samenkörnern und ähnlichen
Gebilden in mehrfacher Ausführung vorbereiten. Dass die Versuchsproben in
diesem Fall vorher bekannt sind, erleichtert dem/der Lehrer/in das Gelingen
des Versuchs.
Nach der Ernte verfügt die Klasse über eine große Auswahl
verschiedener Proben.
Abb. 2: Beispiele von Proben (Körner, Tee, kleine Steinchen). Das Geldstück (hier zehn Cents) liefert den Maßstab.
Unterrichtsstunde 3. Samenkorn oder kein Samenkorn? – Sortieren des Materials und Hypothesen
Die Schüler/innen verfügen über eine Reihe von Proben, denken nach, wie sie die Samenkörner erkennen können und sortieren. Um sicher zu gehen, dass eine Probenmenge sowohl Samen wie "Nichtsamen" enthält, kann die/der Lehrende entweder die gesamte Ernte einsammeln und an kleinere Gruppen neu verteilen oder den Schüler/innen einer Gruppe vorschlagen, ihre Ernte zusammenzulegen.
In kleinen Gruppen
Die/der Lehrende zeigt den Schüler/innen die verschiedenen Proben (Samen und Nichtsamen) und sagt dabei nicht, ob es sich um Samen handelt oder nicht. Sie/er fragt die ganze Klasse "Was ist dies?" oder "Welches sind nach eurer Meinung Samenkörner?" Nachdem die Schüler/innen in kleineren Gruppen[2] darüber nachgedacht und eine erste Auswahl getroffen haben, kann es gut sein, dass bei der einen oder anderen Probe sich nicht alle einig sind, ob es sich um ein Samenkorn handelt.
Gemeinsam
Damit die Schüler/innen nicht aufhören, weiterzudenken, fragt die/der Lehrende: "Wie lässt sich feststellen ob das Steinchen sind oder ... oder Samen?" Es dauert nicht lange bis Einigkeit besteht: "Man kann es nur wissen, wenn man sie sät". Die/der Lehrende ist bemüht, die Schüler/innen im mündlichen Austausch untereinander zu Voraussagen zu bewegen.
Abb. 3: "Man kann es nur wissen, wenn man sät..."
Die Schüler/innen werden durch Fragen in ihren Überlegungen
unterstützt: "Was kann passieren, wenn man das alles aussät?". Die
Antwort wird in einer Frage vorweggenommen: "Wenn das alles wächst,
heißt das, dass alles Samen
sind."[3]
Die Schüler/innen entwerfen ein Schema für das Versuchsprotokoll und
tragen ihre Voraussage für das Ergebnis mit der Angabe von Gründen
ein.
Unterrichtsstunde 4. Samenkorn oder kein Samenkorn? – Saatexperimente
Die Schüler/innen bereiten ihre Pflanzungen vor und bringen die Saat aus.
In kleinen Gruppen
Eine Gruppe von zwei bis vier Schüler/innen kann sich zum Beispiel mit
der Aussaat von zwei verschiedenen, auf der Experimentierfläche
ausgebreiteten Proben (Mengen gleichartiger "Samen" oder "Nichtsamen")
beschäftigen. Ein Blumenkasten aus Styropor ist mit einer Mischung aus
feuchter Gartenerde und Sand gefüllt. Die Schüler/innen grenzen zwei
"Beete" ab. Sie pflanzen die Exemplare der beiden Proben abgezählt und in
Abständen in das jeweilige Beet. Die Anzahl wird auf einem Fähnchen
(Holzstab oder Draht mit Aufkleber) für jedes Beet festgehalten.
Der/die Lehrer/in kann vorschlagen, einen Kalender herzustellen oder
bereitzulegen, in den die Schüler/innen, wenn es so weit ist und in einer
der Abteilungen ein erster Keimling erscheint, ein Samenkorn der
ausgesäten Probe einkleben.
Abb. 4: Beispiele der von den Schüler/innen angelegten Pflanzungen
In der Lernstufe 2 lässt sich ein Samenkorn kaum von einer Frucht mit Samenkorn, zum Beispiel Ahorn, unterscheiden, in beiden Fällen spricht man von Samen. Die Unterscheidung wird dann in der Lernstufe 3 gemacht, nachdem die Herkunft der Samen besprochen wurde. Der Begriff Samen (für das was man sät) ist nützlich, aber im Sprachgebrauch ungenau. In der Lernstufe 2 wird nur systematisch festgestellt, ob etwas keimt und ein "wahres" Samenkorn ist.
Unterrichtsstunde 5. Samenkorn oder kein Samenkorn? – Beobachtung der Saat, Deutung
Die Schüler/innen beobachten von Zeit zu Zeit, wie die Saaten sich entwickeln und ziehen die ersten Schlüsse. Man erkennt ein Samenkorn daran, dass es sich verändern kann: Es wächst, wenn man es in die Erde bringt; ein Samenkorn, das wächst, wird eine Pflanze; zwei ähnliche Samenkörner ergeben auch ähnliche Sprösslinge.
Jeder für sich
Über einen Zeitraum von einer Woche bis zu zehn Tagen – in
Abhängigkeit von der Entwicklung der Saaten – beobachten die
Schüler/innen alle zwei Tage ungefähr eine Viertelstunde lang die
Veränderungen und protokollieren, was sie sehen. Das nennt man eine
Dauerbeobachtung. Jedes Mal wird gezeichnet und aufgeschrieben, und das Datum
vermerkt.
Zum Schluss können die Schüler/innen jedes Mal, falls sie es
möchten, ihre Beobachtungen mit der Gruppe/Klasse austauschen.
Mit der Zeit entwickeln sich die Unterschiede der Saaten: Vom dritten Tag an
treten junge Pflanzen ans Licht, andere erst nach sieben Tagen. Bei manchen
Saaten erscheint gar keine Pflanze. Die Schüler/innen wollen "die Erde
wegnehmen", um nachzusehen, was gesät wurde. Sie stellen dann fest, ob
sich die gesäten Exemplare verändert haben oder nicht.
Gemeinsam
Ungefähr vier bis fünf Tage nach der Aussaat kann eine erste Bilanz
gezogen werden. Es wird notiert:
- was nicht gekeimt hat[4],
- was gekeimt hat.
Die Schüler/innen finden, dass in einem gegebenen Beet die jungen Keime beinahe alle zur gleichen Zeit erschienen sind und dass zwischen den Beeten Unterschiede bestehen (manchmal mehrere Tage). In einem und demselben Beet ähneln sich die Keime, wie auch die Samen sich ähnlich waren, und es treiben so viele Keime aus, wie Samen ausgesät wurden, manchmal weniger (der ein oder andere Samen ist nicht aufgegangen), aber niemals mehr.
Gemeinsame Zusammenfassung/Synthese
Die/der Lehrende fordert die Schüler/innen auf, ihre Notizen und
Niederschriften durchzulesen, sich die anfänglichen Umstände, die
Fragestellung und die Voraussage ins Gedächtnis zu rufen. Die
Schüler/innen versuchen zu erklären, was das Experiment in Bezug auf
die anfängliche Fragestellung gezeigt hat. Jede Gruppe teilt der Klasse
ihre Erklärung mit. Die/der Lehrende veranlasst die Schüler/innen zu
besprechen, wie möglichst viel von dem, was gesagt wurde, in einem Satz
zum Ausdruck gebracht werden kann. Zum Beispiel wird man sich auf den Satz "Es
sind Pflanzen gewachsen. Das heißt, dass es Samen waren." einigen, und
die/der Lehrende wird seine Gültigkeit bestätigen. Man erkennt ein
Samenkorn daran, dass es sich verändern
kann[5].
Jeder notiert die Schlussfolgerung.
Ausgehend von diesen ersten Beobachtungen stellt sich die Frage, woran
Samenkörner außerdem noch zu erkennen sind.
Abb. 5: Die Schüler/innen beobachten und notieren die Entwicklung der Saaten im Versuchsheft.
Unterrichtsstunde 6. Was ist in einem Samenkorn? – Ausgangsvorstellungen
Die Schüler/innen kennen jetzt die morphologischen Eigenschaften (äußere Ansicht), die ontogenetischen (Entwicklungsschritte des Samenkorns) und interessieren sich für die sichtbaren anatomischen Veränderungen beim Keimen (das teilweise Verschwinden des Samens nach innen). Auf der Suche nach weiteren Unterscheidungsmerkmalen kommt das Innere des Samenkorns in Betracht. Die Schüler/innen äußern ihre Vermutungen zum inneren Aufbau.
Gemeinsam
Die/der Lehrende stellt Fragen nach den Beobachtungen in den vorangegangenen
Stunden und sammelt die Ausgangsvorstellungen der Kinder:
- Wie lassen sich "Nichtsamen" von nicht keimfähigen Samen unterscheiden?
- Wie lässt sich das Verhältnis von einem Samenkorn und einer
Pflanze erklären?
- Wie kommt es, dass ein Samen keimt und warum tut er das?
Abb. 6: Zwei Beispiele von Ausgangsvorstellungen zum Aufbau eines Samenkorns
"Man muss nachsehen, was im Samenkorn drin ist", "im Samenkorn ist eine kleine
Pflanze"... sind wahrscheinlich die mündlich geäußerten
Vorschläge. Den Schüler/inne/n kann nahe gelegt werden, ihre
Vorstellung vom Inneren des Saatkorns aufzumalen, und mündlich zu
erklären, was passiert, wenn es keimt.
Manche Skizzen der Schüler/innen werden unter Umständen gemeinsam
besprochen und beurteilt[6]. Um
Wirklichkeit und Vorstellungen einander gegenüberzustellen und die Frage
nach dem Aufbau zu beantworten wird einstimmig beschlossen, das Innere eines
Samenkorns anzusehen. Beobachtung und Vergleich haben nur dann einen Sinn,
wenn ein "wahrer" Samen mit den anderen Proben (also den "Nichtsamen" und den
nicht keimfähigen Samen) verglichen wird. Die Auswahl eines
tatsächlichen Samens ist also das
Allerwichtigste[7].
Die Bezugsprobe wird so gewählt, dass sie möglichst zur Beobachtung
geeignet ist, vorzugsweise unter den größeren Samen, die sich
leicht teilen lassen: Erbsen, Bohnen, Linsen, Saubohnen. Der Anfang ist
leichter, wenn die ganze Klasse mit gleichartigen Samen arbeitet.
Unterrichtsstunde 7. Was ist in einem Samenkorn? – Anatomie des Samens
Die Schüler/innen zerteilen und beobachten mit einem Vergrößerungsinstrument das Innere von verschiedenen Samen. Sie entdecken und zeichnen die Organe: den Keim, die Nahrungsvorräte und die Schale. Sie unterscheiden endgültig die Proben nach Samen oder Nichtsamen. Der Bezugssamen kann von der/dem Lehrenden zerteilt werden, damit die Schüler/innen die Technik sehen, die besonders knifflig ist, wenn der Samen klein ist. Die Proben werden über Nacht in Wasser gelegt, damit die schützende Samenschale weich wird und die Schüler/innen die Samen leichter öffnen können.
Jeder für sich
Im Anschluss an das Zerteilen wird den Schüler/innen genügend Zeit gegeben, dass sich jede/r für sich ein Bild machen kann. Je nach verfügbarer Ausrüstung kann zunächst mit bloßem Auge beobachtet werden. Später brauchen die Schüler/innen ein Vergrößerungsinstrument (Binokular, Handlupe). Während sie beobachten, sollen sie zeichnen, damit sie das, was sie sehen, mit den Ausgangsvorstellungen vergleichen können.
Gemeinsame Ausarbeitung/Synthese
Nach gemeinsamer Besprechung fertigt jede/r eine durchdachte und mit Legenden versehene Skizze an. Sie sollen darin den Keim bezeichnen. Ebenso die zwei weißen kleinen embryonalen Blättchen[8], die Keimblätter. Bei den Bohnen sind sie gut zu erkennen (sie entsprechen den beiden inneren Hälften des Samens). Schließlich die "Haut" oder Samenschale.
Jeder für sich
Die Schüler/innen bemühen sich, allgemeingültige Feststellungen
zu treffen und suchen in anderen Samen den gleichen Aufbau. Jetzt untersuchen
nicht mehr alle gleichzeitig die gleichen Samen, sondern jede/r widmet sich
erst einmal verschiedenen Proben. Später wird dann verallgemeinert.
Die Saaten, die in der zweiten Stunde nicht gewachsen sind (aber
sorgfältig aufbewahrt wurden), enthielten wahrscheinlich keine Keime. Das
lässt sich feststellen, wenn man sie (soweit das möglich ist)
zerteilt. Wenn es Steinchen waren, erhält man Sand oder Staub, aber man
sieht keine Keime und auch keine Samenschalen.
Eine entsprechende Beobachtung lässt sich bei organischen, aber toten
Proben machen. Bei manchen stellt man fest, dass sie faul sind (sie riechen
schlecht, wenn man sie öffnet). Das sind tote Samen (die Keimbedingungen
sind die Ursache). Andere sind nicht keimfähig (weil sie nicht reif
sind).
Unterrichtsstunde 8. Was braucht ein Samenkorn zum Keimen? – Ausgangsvorstellungen
Nachdem der Begriff vom Samenkorn jetzt morphologisch, ontogenetisch und
anatomisch genauer bestimmt ist, kommen die physiologischen Bedürfnisse
dieses Lebewesens in Betracht, das heißt, die für seine Entwicklung
notwendigen Umweltbedingungen[9].
Die Kinder möchten wissen, was das Samenkorn braucht, damit es keimen
kann. Aufgrund der beobachteten Unterschiede in der Entwicklung der Saaten
(siehe Stunde 5, Phase 1) fragen sich die
Schüler/innen: "Woran liegt es, dass manche Samen schneller wachsen als
andere?"
Jeder für sich
Zunächst schreibt jede/r auf, was sie/er meint, was das Samenkorn braucht. Formulierungen wie "Vielleicht ist es so, dass..." überwiegen. Manche Schüler/innen bringen nur einen Gedanken zum Ausdruck, andere mehrere.
Gemeinsam
Im nächsten Schritt werden die Gedanken der Schüler/innen
zusammengetragen und "Ausgangsvorstellungen der
Klasse"[10] formuliert. Hier eine
Auswahl von Schülervorschlägen:
- "Vielleicht darf man nicht zu tief pflanzen?"
- "Vielleicht muss Licht da sein?"
- "Vielleicht darf nicht zu viel Wasser da sein?"
- "Vielleicht sind es nicht dieselben Pflanzen?"
- "Vielleicht darf kein kalter Luftzug da sein?"
- "Vielleicht darf man nicht zu fest drücken?"
Alle schreiben die Ausgangsvorstellungen der Klasse auf.
Dann nimmt die/der Lehrende einen Gedanken heraus und stellt ihn der ganzen
Klasse als Versuchsaufgabe. In dieser Unterrichtseinheit ist es der Vorschlag
"Vielleicht darf nicht zu viel Wasser da sein?". Die folgenden
Unterrichtsstunden ergeben sich dementsprechend, lassen sich aber an die
Untersuchung anderer Umgebungseinflüsse anpassen.
Unterrichtsstunde 9. Was braucht das Samenkorn zum Keimen? – Experiment
Die Kinder entwerfen ein Versuchsprotokoll: Es soll festgestellt werden, ob
Wasser ein notwendiger Faktor für das Aufgehen des Samens ist.
Die Frage war: "Vielleicht darf nicht zu viel Wasser da sein?" Es entfacht
sich ein Streitgespräch um den Ausdruck "nicht zu viel Wasser". Manche
Schüler/innen finden, "nicht zu viel Wasser" nichts sagend. "Keiner
weiß, wie viel nicht zu viel ist!" Schließlich kommt man auf den
Gedanken: "Man müsste sagen kein Wasser und Wasser."
Aus der einen werden jetzt zwei Ausgangsfragen: "Wächst das Samenkorn,
wenn Wasser da ist, oder wächst es nicht?" und "Geht das Samenkorn auf,
wenn kein Wasser da ist, oder geht es nicht auf?" Ausgehend von diesen Fragen
erarbeiten die Schüler/innen nicht nur Kenntnisse zu den Keimbedingungen
des Samenkorns, sondern eignen sich auch methodologische Fähigkeiten an,
bereiten einen Versuch und einen Gegenversuch vor, können die Ergebnisse
vergleichen und sichere Schlüsse ziehen.
Als Versuchsmaterial wird man zwei oder drei verschiedene Arten von Samen
nehmen. Auf diese Weise findet man heraus, dass alle Samen das gleiche
brauchen, damit sie aufgehen. Bestimmte Samen (Bohnen, Weizenkörner,
Erbsen...) können als "Bezugssamen" bezeichnet werden, weil sie sich
besonders zum Experimentieren eignen.
In kleinen Gruppen
In einem geeigneten Miniaturgewächshaus (wo sich bewässerte neben
unbewässerten Beeten einrichten lassen) säen die Schüler/innen
verschiedene Arten von Samen, einerseits in bewässerte, andererseits in
unbewässerte Beete und schreiben auf die Aufkleber-Fähnchen
Samensorte, Datum, Stunde, bewässert bzw.
trocken[11].
In ihren Versuchsheften skizzieren die Kinder den Versuch und vergessen dabei
nicht, der Zeichnung auch eine Legende zu geben.
Abb. 7: Schematische Darstellung zum Versuch der Klasse
Unterrichtsstunde 10. Was braucht das Samenkorn zum Keimen? – Schlussfolgerung
Die Schüler/innen werden sich über die Ergebnisse der Versuche klar
und folgern: Ein Samenkorn braucht zum Keimen Wasser; ohne Wasser keimt es
nicht.
Die/der Lehrende fordert die Kinder auf, über die Versuchsergebnisse
nachzudenken.
Gemeinsam
Nach einigen Tagen lässt sich feststellen, dass die Samen in den
unbewässerten Beeten nicht aufgehen. Im Gegensatz dazu kommen in den
bewässerten Beeten die Keimlinge zum Vorschein. Ein oder zwei kleine
grüne Blättchen, die Keimblätter oder Cotyledonen, entfalten
sich ebenso wie eine kleine, weiße Wurzel.
Es ist jetzt möglich, Beete mit gleichen Samen untereinander und mit
anderen zu vergleichen; die Schüler/innen finden, dass die
Sprösslinge einer Art sich ähneln und sich von denen einer anderen
Samenart deutlich unterscheiden.
Jeder für sich
Jede Schülerin, jeder Schüler zeichnet in ihrem/seinem Versuchsheft die Ergebnisse ihrer/seiner Gruppe und die in der Klasse insgesamt gezogenen Schlussfolgerungen auf. Weitere Versuche zum Wasser als notwendigem Wachstumsfaktor der Pflanzen können sich anschließen[12].
Abb. 8: Beispiel einer schematischen Darstellung der Versuchsergebnisse
Unterrichtsstunde 11. Wie keimen die Samen? – Experiment
Das Keimen soll hier als erste Entwicklungsstufe einer neuen Pflanze begriffen
werden. In der Lernstufe 3 wird man bei der Untersuchung der
Blütenpflanzen, sei es der einjährigen oder der Stauden, auf diese
Bestimmung zurückkommen. In der Unterrichtseinheit haben die
Schüler/innen eine biologische Entfaltung und Verwandlung beobachtet,
schriftlich protokolliert und sich von den Entwicklungsschritten eines
Lebewesens überzeugt. Im weiteren Gedankengang kommt eine Parallele der
Entwicklung unserer Ernährung mit dem Fortschritt von Naturwissenschaft
und Technik ins Blickfeld.
Die Schüler/innen versuchen anhand ihrer Saaten zu verstehen, wie das
Samenkorn "erwacht" und zum Sprössling wird.
Gemeinsam
Zur Untersuchung der Verwandlung des Samenkorns in eine Pflanze werden neue
Saaten vorbereitet. Die Schüler/innen wissen jetzt, dass die Pflanzen zum
Keimen Wasser brauchen, Wasser, das sie in der bewässerten Erde finden.
Aber "die Erde stört uns bei der Beobachtung." Mit welcher
Versuchsanordnung kann man den Störfaktor Erde umgehen?
Es ist Sache der Schüler/innen, zu erfinden, wie sie die Samen in
feuchter Umgebung beobachten können. Der/die Lehrer/in kann ihnen dabei
helfen: Die Saat auf Wasser aufnehmender Watte (mit der Gefahr des Faulens der
Kulturen) ausbringen; auf Filter- oder Löschpapier oder, noch besser, auf
Styroporplatten mit Löchern – je eins pro Samenkorn, die im
Wasserbecken oder einer Schüssel schwimmen.
Die Hilfe der Lehrerin/des Lehrers wird auch zweckmäßig sein, wenn
die Schüler/innen am Anfang das
Protokoll[13] der Dauerbeobachtung
vorbereiten.
Jeder für sich oder in kleinen Gruppen
Über einen Zeitraum von einer Woche oder zehn Tagen wird alle zwei Tage, je nach Entwicklung der Saat, etwa eine Viertelstunde lang beobachtet (beobachten und protokollieren).
Unterrichtsstunde 12. Wie keimen die Samen? – Auswertung der Daten
Die Kinder entdecken, dass die Organe, die sie im Samenkorn beobachten konnten, alle eine wohl definierte Rolle spielen: Zuerst entwickelt sich die (Haupt-)Wurzel, richtet sich nach unten; der Stängel mit den Blättern entwickelt sich anschließend nach oben; die beiden Hälften des Samens dienen gleichzeitig als Nahrungsreservoir für den Sprössling und als "erste Blätter" der Pflanze.
Jeder für sich oder in kleinen Gruppen
Jede Schülerin, jeder Schüler betrachtet selbständig das eigene oder der gemeinsam erarbeitete Fries (Zeichnungen, aufgeklebte Pflanzen, Diapositive, Fotos) und schreibt seine Zusammenfassung der Beobachtung in einem kurzen Text auf.
Gemeinsam
Gemeinsam werden die vorangegangenen Arbeiten ausgewertet, die beobachtete
Entwicklung des Keimlings wird beschrieben.
Ein Videofilm (CD/DVD) von der Keimung einer Bohne oder Erbse im Zeitraffer
kann die Formulierung der Ergebnisse erleichtern. Eine Reihe von Aufnahmen mit
einer Digitalkamera erfüllt den gleichen Zweck. Auch ein
vervielfältigtes Blatt mit Zeichnungen der Entwicklungsstufen des Keims
(Erbse oder Bohne), das die Schüler/innen einzeln oder gemeinsam
beschriften, kann zweckdienlich sein.
Jeder für sich
Die Schüler/innen können die früher hergestellte Zeichnung von der Anatomie des Samenkorns neu betrachten und jetzt die verschiedenen Teile besser beschreiben. Der Begriff vom Samenkorn ist damit verfügbar[14].
Unterrichtsstunde 13. Die Rolle des Samenkorns – Samen und ihre Nahrungsvorräte
Wenn der Begriff vom Samenkorn einmal erworben ist, bieten sich viele
Gelegenheiten zum Weiterdenken und mit Anregungen der Lehrerin/des Lehrers das
Gelernte auszuwerten. Das kann zu weiteren gemeinsamen oder individuellen
Arbeiten führen, etwa zur Beobachtung anderer Keimprozesse, in der Klasse
oder zu Hause, an Samen, die entweder draußen gesammelt oder auch
"virtuell" (in Büchern, Videofilmen, Internetseiten?) entdeckt wurden.
Die Schüler/innen lernen beim Vergleichen Ähnlichkeiten und
Unterschiede kennen und werden aufnahmefähig für das Wissen um
Einheit und Vielfalt des Lebendigen.
Das Weiterdenken macht die Schüler/innen neugierig auf Umwelt, Einheit
und Vielfältigkeit der Lebewesen, auf die Beziehungen unter ihnen in ein
und derselben Umgebung. Wo die Lebewesen bewahrt werden sollen, können
Probensammlungen oder Ersatzunterlagen (zum Beispiel Fotos) hergestellt
werden. In den folgenden beiden Unterrichtsstunden werden Möglichkeiten
zur Weiterarbeit anhand von zwei Themen erörtert: die
Nahrungsvorräte des Samenkorns und die biologische Rolle dessen, was man
die Samen- oder Keimform nennt.
Die Schüler/innen bestimmen die wichtige Rolle des Samens im
Wachstumsprozess der Blütenpflanzen und besonders die
gesellschaftlich-wirtschaftliche Bedeutung von Samen in der Ernährung.
Es können Versuche zur Rolle der Nahrungsvorräte für die
Entwicklung der Pflanze gemacht werden: Man kann einen Keim ohne die
Vorräte säen oder auch nur eine Hälfte des Samens.
In einem einfachen Experiment könnte die Klasse den Fortgang der Keimung
bei Licht und im Dunkeln untersuchen. Es würde sich zeigen, dass das
Licht nicht notwendig ist, weil das Samenkorn während der ersten Stadien
des Sprösslings genügend Vorräte hat. Es bestätigt sich,
dass der Samen ein Nahrungsspeicher ist.
Die Entwicklung der jungen Pflanze kann weiter untersucht werden, wenn die
Vorräte aufgebraucht sind: Die Schüler/innen vergleichen
Pflänzchen, die in der Erde gedeihen mit solchen, die auf einem anderen
Boden (Watte oder Filterpapier) wachsen. Auch kann beobachtet werden, wann die
jungen Blätter sich grün färben. Alle Beobachtungen werden als
Ausgangspunkte für die Untersuchung des Nährstoffbedarfs von
Grünpflanzen in der Lernstufe 3 zur Geltung kommen.
Die Samen enthalten Nährstoffe, mit denen auch Menschen sich
ernähren können. Man kann im Menü der Schulküche alle
möglichen Körner und Samen aufzeigen (Bohnen, Erbsen, Kichererbsen,
Linsen?), die entweder so wie sie sind oder in verwandelter Form
(Weizenkörner) verzehrt werden. Es lässt sich ein historischer Bezug
herstellen: Früher waren Körner und Samen für die
Ernährung der Menschen besonders wichtig, weil von Natur aus trockene
Nahrungsmittel sich, vor Feuchtigkeit geschützt, leicht aufbewahren
lassen. Aufgrund des Fortschritts in den Naturwissenschaften wurden weitere
Konservierungsmethoden möglich (Konserven und Tiefkühlkost). Dadurch
ist unsere heutige Ernährung zu jeder Jahreszeit sehr abwechslungsreich
geworden.
Unterrichtsstunde 14. Die Rolle des Samenkorns – Einheit und Vielfalt der Lebewesen
Die Schüler/innen suchen die besondere Bedeutung des Samenkorns für
die Ausbreitung der Art zu bestimmen.
Gestützt auf Literatur können Einordnungen nach objektiven Kriterien
vorgenommen werden, und die Schüler/innen machen sich mit dem Lesen kurzer,
naturwissenschaftlicher Texte vertraut.
Gemeinsam
Die Frage kann zum Beispiel bei einem Ausflug in die Natur (siehe Unterrichtsstunde 2) aufkommen. Nach ihrer Rückkehr in die Klasse stellen die Schüler/innen fest, dass sich Samen und Saatgut (Samen in Früchten) an ihre Kleidung (Stiefelsohlen, Wollsachen) geheftet haben und mitgebracht wurden. Falls ein Ausflug nicht möglich war, kann die/der Lehrende mit entsprechenden von ihr/ihm gesammelten Proben der Klasse bei der gemeinsamen Besprechung des Themas zeigen, wie manche Samen an Kleidung und Schuhen haften.
Abb. 9: Beispiele von Flugsamen; andere schwimmen oder haken sich fest.
Eine kleine Waldbodenprobe (Blätter und Humus) weist zahlreiche winzige
Samenkörner auf, die ein Spaziergänger in den Rillen seiner
Schuhsohlen mitnehmen kann. Die Parallele des Samentransports durch die
Schüler/innen und durch Tiere (Pfoten, Fell von Säugetieren oder
Federkleid der Vögel; Schuhe und Kleider der Schüler/innen) kommt in
Betracht. Andererseits können Samen und Früchte von Wind oder Wasser
fortgetragen werden.
In der Klasse legen die Schüler/innen eine differenzierte Sammlung an,
indem sie ihre Ernte trocknen, auf kleine Kartonkärtchen kleben und
anschließend zuordnen: Samen und Früchte, die vom Wind getragen
werden (sie sind leicht und können schweben), die das Wasser mitnimmt
(sie haben eine harte Schale und Schwimmkörper) oder die von Tieren
verpflanzt werden (Samen und Früchte können an Federn und vor allem
am Fell haften, sie haben dazu eine mit der Lupe erkennbare Ausrüstung).
Oft werden Samen von Tieren mit der Nahrung aufgenommen und finden sich, wenn
die Samenschale den Verdauungsprozess übersteht, in den Exkrementen
wieder. Mit Hilfe einschlägiger Literatur können vermutete
Zuordnungen zu bekannten Pflanzen überprüft werden.
Texte oder Comics zur Eroberung eines Landstücks durch Pflanzen
können herangezogen werden (zum Beispiel wird eine einsame Insel
"besiedelt"). Halden haben ihre eigentümliche Vegetation zum Teil von
Hölzern, die von anderswo kamen und zum Ausbau der Sohlen und
Schächte des Bergwerks verwendet wurden; die Pionierpflanzen auf einer
neu entstandenen Vulkaninsel verdanken ihr Dasein dem Meer, den Tieren und dem
Wind.
Alle Blütenpflanzen haben Samen, aber die Samen und Früchte
können anatomisch sehr verschieden gebaut sein, damit sie die Verbreitung
der Art in der näheren und weiteren Umgebung sichern. Es ist sinnvoll,
die Schüler/innen darauf aufmerksam zu machen, dass die Verbreitung durch Samen
die Landvegetation kennzeichnet (jedoch nicht alle Pflanzen). Zu Land hat sich
diese Entwicklungsstufe (die Samenform) bei den Blütenpflanzen
herausgebildet. Sie verleiht ihnen die Fähigkeit, wasserlose Zeiten zu
überstehen und neues Land zu erobern.
Voraussetzungen für die praktische Umsetzung der UnterrichtseinheitMaterialien für eine Gruppe von 5 oder 6 Schüler/innen
- eine Auswahl von Proben [Samen (Linsen, Bohnen, Salat, Kresse,
Radieschen, Saubohnen, Weizenkörner, Maiskörner,
"Rasensamen", Vogelfutter...), mineralisches Granulat (Katzenstreu,
Kiesel...), totes organisches Material (Grieskörner, kleine
Holzkügelchen...)]
WarnungDie/der Lehrende macht die jungen Schüler/innen auf die Giftigkeit mancher Samen und Früchte (Rizinus/Wunderbaum, Eibe, Tollkirsche, Aronstab, Nachtschatten, Bittersüß...) aufmerksam und entfernt solche, falls vorhanden, aus der Probensammlung. Elementare Gesundheitsregeln sind unbedingt zu beachten: Hände mit Seife waschen und Nägel bürsten, wenn die Erde ohne Handschuhe angefasst wurde. DauerDie Unterrichtseinheit besteht aus vierzehn Unterrichtsstunden, die jeweils ungefähr eine Zeitstunde beanspruchen. Die Stunden können in fünf Phasen aufgeteilt werden, zu jeweils einer Ausgangsfragestellung. Diese Aufteilung ist jedoch in keiner Weise bindend. Empfohlene ArbeitsblätterNützliche Informationen finden sich in den Arbeitsblättern 4: "Die Lebensstadien eines Lebewesens", 5: "Allen Lebewesen gemeinsame Funktionen" und 8: "Die Welt des Lebendigen klassifizieren". Lernmittel
- Bestimmungsbücher für die Samen von Bäumen und
Gräsern, die in der Natur geerntet wurden (Beispiel: "Was ist
was? Band 31 – Bäume", Tessloff, 2001 oder "Was ist was?
Band 26 – Wildblumen", Tessloff, 2004;
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Schluss
Diese inhaltlich reiche Unterrichtseinheit ist nicht auf kostspielige Materialien angewiesen und kann von jeder/jedem Lehrenden der Lernstufe 2 angewandt werden. Die kognitiven Errungenschaften beziehen sich allein auf das Samenkorn. Sie sind bescheiden, sollen aber streng gültig sein, weil sie in der Lernstufe 3 als Rückhalt für den Kenntniserwerb zum pflanzlichen Lebenskreislauf und in Sekundarstufe 1 zum Verständnis der Eroberung einer Umgebung durch die Vegetation gebraucht werden. Entscheidend wichtig für die Lernstufe 2 sind die methodologischen Errungenschaften des aktiven Lernens: Der/die junge Schüler/in wird aus sich heraus von der Neugier auf seine Umgebung und durch die eigene Fragestellung angetrieben. Sie/er macht sich mit Beobachtungsvorgängen und Versuchsanordnungen vertraut, untersucht eigene Vorstellungen, stellt Hypothesen auf und eignet sich gemeinsam mit der Klasse Wissen und Können an.
Fußnoten
1: In dieser Jahreszeit braucht man nur durch den Wildwuchs einer Brache zu streifen und schon sind Kleider, Schuhe und Schnürsenkel mit Körnern und Samen übersät. Die/der Lehrende kann diese Proben einsammeln, sie werden in Unterrichtsstunde 14 zur Geltung kommen.
2: Je nach Ernte kann die/der Lehrende hier eventuell zusätzliche Proben von "verlässlichen" Samen und "Nichtsamen" einbringen, um die Stunde interessanter zu gestalten und ein besseres Ergebnis zu erzielen. Sie/er ist gut beraten, hier keine Proben zu verwenden, die in der Natur nicht vorkommen (Grieskörner, gekörntes Silikat).
3: Zur Aussaat kommen mehrere Möglichkeiten in Frage: einfach in die Erde, Bau eines "Gewächshauses" (technologischer Gegenstand), Topf oder Kasten, der von der/dem Lehrenden vorher präpariert wurde, im Lehrmittelhandel gekaufter Behälter.
4: Da wo nichts keimt, kann es sich um Samen handeln, die keine waren, aber auch um nicht keimfähige Samen oder um solche, für die die Keimungsbedingungen nicht erfüllt waren; die anfängliche Annahme "Wenn es Samenkörner sind, dann wächst etwas..." scheint sich zu bewahrheiten, aber reicht nicht aus: Es müssen weitere Unterscheidungsmöglichkeiten gesucht werden...
5: Dass sich etwas im Lauf der Zeit verändern kann, und dass es mit der Umgebung in Austausch treten kann, deutet darauf hin, das es lebt. Das eigentliche Konzept von Leben entsteht allerdings erst nach und nach in zahlreichen weiteren Untersuchungen.
6: In manchen Bildern werden ein Samenkorn und eine entwickelte Pflanze dargestellt, oft ohne Bezug zwischen den beiden. Der Gedanke einer Verwandlung des Samens fehlt noch. Manchmal zeichnen Schüler/innen auch im Inneren des Samens nicht einen Pflanzenembryo, sondern eine Miniaturausgabe der erwachsenen Pflanze. Auch hier muss sich der Verwandlungsgedanke erst noch bilden.
7: Die Bezugsprobe ist ein Samen von denen, die im vorigen Versuch aufgegangen sind und die (Teil-) Hypothese bestätigen. Die/der Lehrende hat in weiser Voraussicht Samen solcher Proben sorgfältig aufbewahrt.
8: Bei den Hülsenfrüchten (Bohnen, Erbsen, Linsen usw.), den zweikeimblättrigen Pflanzen, werden die beiden embryonalen Blättchen (Keimblätter) kleiner und kleiner (die Nahrungsreserven, die sie darstellen, werden nach und nach aufgebraucht) und verschwinden schließlich ganz, wenn der Sprössling sich entwickelt. Beim Mais, bei den Gräsern (Weizen, "Rasen", usw.), die zu den einkeimblättrigen Pflanzen zählen, ist eins der beiden Keimblätter nicht entwickelt und aus dem Korn taucht nur ein einziges embryonales Blatt auf; das andere dient nur als Nahrungsreserve und bleibt im oder am Samenüberbleibsel.
9: In der Lernstufe 2 wird man nicht mehr als ein oder zwei Wachstumsfaktoren in Betracht ziehen (Wasser, Nährstoffe), in der Lernstufe 3 kann das Wachsen und Gedeihen der Pflanzen dann vollständiger bearbeitet werden.
10:
Gesichtspunkte, die bestimmen, was übernommen wird:
- Der mit dem Gedanken verbundene Versuch muss materiell und arbeitstechnisch
durchführbar und ungefährlich sein;
- die Zielvorstellung muss im Rahmen der [französischen] Lehrpläne
(Lernstufen 2 und 3) liegen;
- die notwendigen methodischen Fähigkeiten müssen vorhanden sein.
11: Wichtig ist, dass das Wasser der bewässerten Beete nicht zu schnell verdunstet. Man kann entweder die Verdunstung durch eine Abdeckung verringern oder den Wasserstand regelmäßig kontrollieren und konstant halten.
12:
Mehrere Möglichkeiten sind vorstellbar; hier sind zwei Beispiele:
- Weiter wachsen lassen, aber nicht mehr bewässern. Der Wasserspiegel
nimmt infolge der Verdunstung ab (s. vorangehende Fußnote) und wenn er
zu niedrig ist, geht die Pflanze ein. Der Sprössling (und nicht nur das
Samenkorn) braucht Wasser zum Gedeihen.
- Die Samen über Nacht in ein Glas mit Wasser legen und sie dann in
unbewässerten Beeten aussäen; am nächsten Tag beobachten. Man
sieht "etwas" herauskommen (die Hauptwurzel des Samens). Wenn man nicht
bewässert, entwickelt sich der Samen nicht weiter und stirbt
schließlich ab. Wenn man dann erst bewässert, geht er nicht mehr
auf.
13:
Es gibt mehrere Möglichkeiten:
- Skizzen der Beobachtungen mit Datum, Messungen. Notizen zu den eigenen
Bemerkungen und den in kleinen Gruppen fallenden;
- Fotos, die entweder von der/dem Lehrenden oder von den Kindern aufgenommen
werden;
- Entnahme eines Exemplars bei jeder Beobachtung und Anlage eines Herbariums.
So entsteht ein Fries getrockneter Proben, der die Stufen der Keimung
anschaulich wiedergibt.
14: Der Samen enthält einen Keim oder Sprössling und Nahrungsvorräte, die von einer Samenschale geschützt werden. Im Lauf der Keimung nimmt der Samen Wasser auf. Der Sprössling ernährt sich aus den Vorräten: Er braucht keine Erde, wohl aber Wasser. Wenn der Sprössling entwickelt ist, besteht das Samenkorn nicht mehr (diese Feststellung macht die Schüler/innen für die Tatsache unumkehrbarer biologischer Phänomene empfänglich).
