Nachweis von Luft
| Autor/inn/en: | Diese Unterrichtseinheit wurde von Referendar/inn/en des IUFM (Universitäres Lehrerausbildungsinstitut) in Valence ausgearbeitet. |
| Publikation: | 1.1.1997 |
| Lernstufe: | 2 |
| Übersicht: | Die Schüler/innen versuchen, die Existenz von Luft nachzuweisen. Die vorgeschlagene Arbeit ist sehr umfassend im Hinblick auf die experimentelle Vorgehensweise: Die Schüler/innen werden nicht nur dahingeführt, Versuche durchzuführen und zusammenfassende Schemata zu erstellen, sondern auch dahin, die Arbeiten ihrer Klassenkamerad/inn/en zu analysieren, sich mit ihnen auszutauschen (Irrtümer, Auslassungen usw. zu erkennen) und anschließend neue Schemata zu erarbeiten. |
| Angestrebte Kenntnisse: | Die Welt der Materie (die Existenz von Luft) |
| Dauer: | 5 Unterrichtsstunden à ca. 1 Stunde. Dabei arbeiten die Schüler/innen entweder einzeln oder in Dreiergruppen. |
| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
Ziele
Methodische Ziele
- Entdeckung experimenteller Fakten, die als Ausgangspunkt der Überlegungen dienen (1. Unterrichtsstunde)
- Lösung eines Problems durch experimentelles Herantasten (1. und 2. Unterrichtsstunde)
- Verfeinerung der Schemata, um den Gedankengang besser auszuarbeiten (3. Unterrichtsstunde)
- Gewissenhaft arbeiten (3. Unterrichtsstunde)
Wissenschaftliche Ziele
- Nachweis des Wasserstands im Becher (4. Unterrichtsstunde)
- Existenz von Luft: Zeigen, dass das Wasser den Platz der Luft einnimmt oder die Luft den Platz des Wassers (5. Unterrichtsstunde).
1. Unterrichtsstunde
1. Phase
Ausgangssituation
Die/der Lehrende schlägt einen Versuch vor und führt ihn durch.
Sie/er nimmt ein Glas und stopft ein Papiertaschentuch hinein, dreht es um,
vergewissert sich dabei, dass das Taschentuch gut festsitzt und taucht es
dann sehr langsam unter, indem sie/er es senkrecht hält, bis es auf dem
Grund ist. Das Taschentuch ist trocken geblieben.
Fragen an die Schüler/innen: "Was ist passiert? Warum ist das Taschentuch
trocken?"
Reaktionen
Anweisung: Die Kinder antworten schriftlich in kleinen Gruppen.
Folgende Antworten sind zu erwarten:
- Das ist Zauberei.
- Das liegt daran, dass das Glas umgedreht ist.
- Das Wasser fließt an den Seiten entlang.
- Die Erde zieht alles an.
- Das Glas wird zu stark auf den Boden gedrückt.
- Keine Erklärung.
- Es liegt an der Luft im Glas.
Die Kinder tauschen ihre ersten Beobachtungen und Fragen aus.
Dabei können die Vorstellungen der Schüler/innen einander gegenübergestellt
werden.
2. Phase
Versuch
Anweisung: "Ihr führt diesen Versuch gemeinsam durch. Anschließend fertigt
jeder eine Zeichnung, ein Schema an und notiert seine Beobachtungen und
Erklärungen."
Der Versuch wird von jeder Gruppe durchgeführt.
Meistens sehen die Zeichnungen der Kinder folgendermaßen aus:
Folgende Probleme treten auf:
- Kein Wasserspiegel.
- Unwissenschaftliche Darstellung.
- Einfache Bestandsaufnahme ohne Erklärung.
- Kein Wasserspiegel, weder in der Schüssel noch im Glas.
2. Unterrichtsstunde
1. Phase
Zurückkommen auf den Versuch
Zurückkommen auf den Versuch und die vorgeschlagenen Erklärungen (sich auf die
Arbeiten der Schüler/innen stützen, die an die Tafel gehängt wurden).
Anweisung: Die Kinder sollen sich schriftlich überlegen, durch welchen Versuch
das Wasser in das Glas gebracht werden kann.
Die/der Lehrende muss neutral bleiben.
Gruppenarbeit.
In der Vorschule und in der ersten Klasse machen die Kinder ihre Vorschläge
mündlich und die/der Lehrende schreibt sie an die Tafel.
Antworten
- Das Glas nicht fest auf den Boden der Schüssel drücken.
- Das Glas kippen.
- Das Glas auf den Boden stellen und loslassen.
- Das Glas auf den Boden drücken und loslassen.
- Das Glas an der Wand der Schüssel entlang eintauchen, damit das Wasser nicht herausfließen kann.
- Das Glas sehr schnell untertauchen.
- Einen Wollfaden in das Glas legen.
- Ein Loch machen.
Gemeinsame Besprechung der Ergebnisse
Aushängen und Vorstellung der vorgeschlagenen Schemata und Anordnungen:
Bildunterschriften:
- oben links: "Man legt das Taschentuch auf den Boden des Glases, man dreht
das Glas ein wenig um":
- unten links: "Man muss das Glas schnell ins Wasser eintauchen und man muss
es schnell wieder herausnehmen! Und schnell...":
- unten rechts: "Im Becher ist ein Loch und das Taschentuch ist nass."
Die Arbeiten während der Versuchsphase ausgehängt lassen.
In diesem Stadium der wissenschaftlichen Vorgehensweise ist es wichtig,
dass die/der Lehrende neutral bleibt und den Kindern die Möglichkeit lässt,
alle Anordnungen auszuprobieren.
2. Phase
Experimentieren
Anweisung: "Ihr experimentiert, versucht, und ändert falls nötig euer Schema, eure Zeichnung. Wenn ihr die Anordnung ändert, zeichnet ihr die neue Anordnung."
Gemeinsame Besprechung der Ergebnisse
Jede Gruppe stellt ihre Arbeit vor.
Hilfestellung der/des Lehrenden, um die gemeinsame Auswertung zu erleichtern:
- Welche Anordnungen haben nicht funktioniert?
- Welche Änderungen habt ihr vorgenommen?
- Welche neuen Anordnungen habt ihr ausprobiert?
3. Phase
Individuelles Protokoll
Anweisung: "Macht eine Zeichnung/ein Schema der Anordnung, die eurer Meinung nach funktioniert."
3. Unterrichtsstunde
1. Phase
Jede/r Schüler/in erhält eine Fotokopie der vier von der/dem Lehrenden ausgewählten Schemata, die die häufigsten Fehler enthalten:
Folgende Fehler kommen vor:
- Kein Wasserspiegel in der Schüssel.
- Der Wasserspiegel in der Schüssel hat Wellen.
- Keine Luftblasen.
- Zu viele Luftblasen.
- Bedeutung der Pfeile.
- Verwechslung von Luftblasen und Wassertropfen.
- Fehlende Beschriftung.
- Neigung des Glases.
- Wasserstand im untergetauchten Glas.
Anweisung: "Ihr müsst die Fehler in den Zeichnungen verbessern. Ihr könnt die Unterlagen benutzen, die hinten in der Klasse ausgelegt sind."
2. Phase
Nachdenken über die Fehler
Dieselbe Anweisung wie eben, aber dieses Mal in Gruppenarbeit.
Klärende Diskussion, um die häufigsten Fehler zu verbessern (1, 2, 3, 4, 8)
Abhilfen
- Fehler 5 erfordert mehrere Schemata.
- Die Fehler 6 und 7 erfordern eine genauere Beschriftung.
- Der Fehler 9 kann zu diesem Zeitpunkt nicht behoben werden (folgende Unterrichtsstunde).
3. Phase
Individuelles Protokoll.
Anweisung: "Ausgehend von den Bemerkungen, die gerade gemacht wurden,
fertigt ihr ein neues Schema des Versuchs an."
4. Unterrichtsstunde
1. Phase
Frage
Da wir in der letzten Stunde den Wasserstand im untergetauchten Glas nicht bestimmen konnten, müssen wir jetzt eine Möglichkeit finden, um diesen sichtbar zu machen.
Anweisung: "Wie kann man den Wasserstand im Glas erkennen?"
Antworten
Die Antworten der Klasse werden an die Tafel geschrieben:
- Das Wasser färben.
- Einen Schwimmer verwenden.
2. Phase
Darstellung durch ein Schema
Die/der Lehrende zeichnet folgendes Schema an die Tafel:
Die Kinder malen dieses Schema ab und müssen den Wasserstand in der Flasche
einzeichnen.
Versuch mit einem Schwimmer oder mit gefärbtem Wasser.
Jedes Kind malt ein endgültiges Schema und gibt eine Erklärung.
Erwartete Antwort
Das Wasser nimmt den Platz der Luft ein.
Aufgetretene Schwierigkeiten
- Mit dem gefärbten Wasser kann der Wasserstand nicht sichtbar gemacht werden.
- Die Tatsache, dass die Flasche nicht vollkommen untergetaucht ist, stellt für einige Kinder ein Problem dar. Daher muss man auf den Becher mit dem Loch zurückkommen.
5. Unterrichtsstunde
1. Phase
Versuch 1
Die/der Lehrende schlägt folgenden Versuch vor und führt ihn durch.
Anweisung: "Ihr führt diesen Versuch durch. Anschließend zeichnet jeder ein Schema der Anfangs- und der Endsituation und schreibt dazu seine Erklärungen auf."
2. Phase
Versuch 2
Die/der Lehrende schlägt folgenden Versuch vor und führt ihn durch.
Anweisung: "Ihr führt diesen Versuch durch. Anschließend zeichnet jeder ein
Schema der Anfangs- und Endsituation und schreibt dazu seine Erklärungen auf."
Tipp: Die Flasche ganz voll machen und schnell umdrehen.
Schlussfolgerung
An dieser Stelle kann man schließen, dass das Wasser den Platz der Luft einnimmt und die Luft die Stelle des Wassers.
Folgende Personen haben an der Ausarbeitung dieser Unterrichtseinheit
mitgearbeitet:
Claudine Amaudry, Geneviève Bonnaud, Didier Cerdan, Marie-Claude D'Agostino,
Denise Desfonds, Marie-Thérèse Didier, Marie-Odile Fromherz, Jean-Claude Gay,
Nadine Laurent, Marc Perrot, Patrick Ranc, Nicole Veyrun, Frau Savouret.
Material
- ein durchsichtiger Becher
- etwas, um ein Loch in die Becher zu bohren
- Papiertaschentücher
- ein Gefäß (durchsichtige, möglichst hohe Schüssel)
- eine Plastikflasche ohne Boden mit Verschluss
- Schwimmer (Korken, Styropor usw.)
- Tinte zum Färben des Wassers
- zwei durchsichtige kleine Gläser
- ein Strohhalm oder ein flexibler Schlauch
- eine Flasche
