Das Wettrennen der Sanduhren
| Publikation: | 1.5.1998 |
| Lernstufe: | 1 |
| Übersicht: | Im Laufe dieser Unterrichtseinheit sollen die Kinder Sanduhren untersuchen, benutzen, herstellen und vergleichen. Sie besprechen die Begriffe "Zeit" und "Geschwindigkeit". |
| Angestrebte Kenntnisse: | Entdeckung der Welt der Gegenstände. Benutzung verschiedener technischer Gegenstände in praktischen Situationen. |
| Dauer: | 8 Unterrichtsstunden |
| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
I Wir entdecken die Sanduhr
1) Erfassen des Prinzips des Ausströmens/des Herausfließens
Freies Spiel an der Wasserwanne mit Flaschen, in deren Verschluss ein Loch gebohrt wurde.
Dauer: 10 Minuten in ganz kleinen Gruppen
Material für die Klasse: Flaschen mit durchbohrtem Verschluss, Wasser und Scheuertücher.
2) Die Sanduhr
Die/der Lehrende zeigt eine Sanduhr; die Kinder betrachten sie und tauschen ihre Beobachtungen aus.
Dauer: 15 Minuten – alle zusammen
Material für die Klasse: eine Sanduhr, hergestellt aus zwei mit Grieß gefüllten Plastikflaschen; die gleiche Sanduhr, aber mit nicht durchlöcherten Verschlüssen.
Was passiert? Warum fließt es in der einen Sanduhr und in der anderen nicht?
Bemerkungen:
- für die 3- bis 4-Jährigen besser kleine Plastikflaschen nehmen.
- Grieß fließt regelmäßiger als Sand.
Abb. 1: Sanduhren gefüllt mit Sand, Trockenerbsen, Linsen, Reis, Vogelsand, Grieß (dieses und die folgenden Fotos: Klasse 2b von Frau Fuchs, Hansa-Grundschule, Berlin)
3) Freie Versuche mit mehreren verschieden gefüllten Sanduhren
Dauer: 10 Minuten
Organisation der Klasse: kleine Gruppen
Material für die Klasse: Sanduhren
4) Zeichnung des Beobachteten
Dauer: 5 Minuten
Organisation der Klasse: Einzelarbeit
Abb. 2: Protokoll von Leonie, 2. Klasse
Abb. 3: Von den Kindern und der Lehrerin zusammengetragenes Material für das Sanduhrenwettrennen
II Was kann ich alles tun, während die Sanduhr durchläuft?
Begriff: Das Durchfließen einer Sanduhr (Durchflusszeit T) kann eine Dauer bezeichnen, die ich qualitativ messen kann.
1) Wettrennen – Wer holt die meisten Ringe?
Dauer: 15 Minuten
Organisation der Klasse: alle zusammen
Anweisung: Holt in der Zeit T möglichst viele Ringe. Sieger/in ist, wer die meisten Ringe hat.
2) Die Rutschbahn
Wie oft kann ich während der Zeit T rutschen?
Dauer: 15 Minuten
Organisation der Klasse: kleine Gruppen
Jedes Kind muss vorher sagen, wie oft er/sie wohl in der Zeit T die
Rutschbahn herunterrutschen kann.
Es geht darum, das Ergebnis vorherzusagen.
Das Spiel wird mehrmals durchgeführt. Ein Kind wird jedes Mal immer ungefähr gleich oft rutschen können.
3) Die Kinder betrachten den Gang des Sekundenzeigers einer Uhr, während die Sanduhr durchläuft.
Dauer: 10 Minuten
Organisation der Klasse: kleine Gruppen
III Wir vergleichen die Dauer des Durchflusses zweier Sanduhren
Dauer: 20 Minuten
Organisation der Klasse: Einzelarbeit
Material: Zwei Sanduhren pro Kind:
- eine rote mit viel Grieß,
- eine grüne mit wenig Grieß.
Aufforderung: "Welche Sanduhr entleert sich am schnellsten?"
Bemerkung: Alle benutzten Sanduhren haben ein Loch mit einem ungefähr gleich großen Durchmesser.Die Ergebnisse der gesamten Klasse werden schriftlich in einer Tabelle festgehalten.
| Rote Sanduhr | Grüne Sanduhr |
|---|---|
Schlussfolgerung
Um zwei Sanduhren zu vergleichen, muss man sie gleichzeitig umdrehen. Diesen Sachverhalt verstehen selbst die 4- bis 5-Jährigen nur schwer.
IV Wir vergleichen die Dauer des Durchflusses dreier Sanduhren
Nur für die 4- bis 5-Jährigen
Dauer: 20 Minuten
Organisation der Klasse: kleine Gruppen von vier Kindern
Material: 3 Sanduhren pro Kind
Anweisung: "Ordnet die Sanduhren nach ihrer Durchlaufdauer, von der schnellsten zur langsamsten."
Drei Kinder haben jeweils eine Sanduhr und müssen sie umdrehen. Das vierte
Kind notiert die Ergebnisse.
Das Experiment wird dreimal wiederholt, die Kinder wechseln dabei die Rollen.
Protokoll: Beispiel einer Gruppe von vier Kindern
| Erste Sanduhr | Zweite Sanduhr | Dritte Sanduhr |
|---|---|---|
Beim ersten Versuch war die rote Sanduhr zuerst leer, aber nicht bei den beiden folgenden Versuchen. Warum?
- "Weil die Sanduhren unterschiedlich fließen."
- "Weil meine am schnellsten geht."
- "Weil da mehr drin war."
Schlussfolgerung: Man muss die 3 Sanduhren gleichzeitig umdrehen.
Gemeinsame Zusammenfassung:
Wir einigen uns darauf, immer die gleiche Methode zu verwenden, um die Sanduhren vergleichen zu können:
- Ein Kind ist der "Zeitmesser". Es hat keine Sanduhr und zählt zu Beginn des Versuchs bis "drei".
- Bei "drei" drehen die anderen Kinder der Gruppe die Sanduhren um.
- Wenn seine Sanduhr durchgelaufen ist, hebt das betreffende Kind seine Hand und ruft "Stopp!", wobei es die Farbe seiner Sanduhr mitteilt, also zum Beispiel "Stopp! Rot!"
- Der "Zeitmesser" stellt den Zieleinlauf der verschiedenen Sanduhren fest.
Das Experiment wird wiederholt. Ist der Zieleinlauf immer noch der gleiche?
V Wie können wir die Durchlaufzeit einer Sanduhr ändern?
Dauer: 20 Minuten
Organisation der Klasse: kleine Gruppen
Material:
Für jedes Kind:
- 3 Sanduhren für die 4- bis 5-Jährigen, 2 Sanduhren für die 3- bis 4-Jährigen
- ein Blatt Papier, um den Zieleinlauf aufzuschreiben
1. Anweisung: Stellt die Sanduhren nach ihrer Geschwindigkeit auf, die schnellste zuerst, die langsamste zuletzt.
2. Anweisung: Ich möchte, dass die langsamste Sanduhr die schnellste wird.
Gemeinsam werden die Vorschläge der einzelnen Gruppen verglichen.
" Wir können bei der langsamsten Sanduhr Grieß herausnehmen, damit sie
sich schneller entleert."
Alle probieren das in ganz kleinen Gruppen aus und schreiben die Ergebnisse auf.
Wir folgern gemeinsam: "Je mehr Grieß drin ist, desto langsamer entleert sich die Sanduhr."
VI Wie können wir eine Sanduhr füllen?
Material für die Klasse: Grieß, leere Sanduhren, Trichter
1) Wie können wir die Sanduhren füllen?
Dauer: 10 Minuten
Freie Versuche; der/die Lehrer/in hilft.
Alle zusammen: Die Kinder sagen dem/der Lehrer/in, wie man eine Sanduhr
füllt.
Um eine Sanduhr zu füllen, muss man:
- Die beiden Flaschen aufschrauben.
- Eine Flasche mit Hilfe des Trichters füllen.
- Den Deckel (an dem der Deckel der zweiten Flasche befestigt ist) festschrauben.
- Die zweite Flasche festschrauben.
2) Wie können wir eine Sanduhr füllen, damit sie sich mehr oder weniger schnell entleert?
Dauer: 20 Minuten
Organisation der Klasse: kleine Gruppen
Material:
Für jedes Kind:
- 3 Sanduhren für die 4- bis 5-Jährigen,
- 2 Sanduhren für die 3- bis 4-Jährigen,
- eine Tabelle mit Ergebnissen
Anweisung: Die 2 (oder 3) Sanduhren so füllen, dass die in der Tabelle vorgegebenen Ergebnisse erzielt werden. Die Ergebnisse überprüfen und sie notieren.
VII Die Reihenfolge der Durchlaufzeit von Sanduhren in Abhängigkeit vom Grießvolumen vorhersagen
Dauer: 20 Minuten
Organisation der Klasse: kleine Gruppen – nur für die 4- bis 5-Jährigen
Material:
Für jedes Kind:
- 3 Sanduhren,
- Grieß,
- Trichter,
- kleine Becher,
- Zettel mit Angaben über den Füllstand
- Tabellen mit Ergebnissen
Anweisung: Die Sanduhren so füllen, wie es auf dem Zettel mit Angaben über den Füllstand angegeben ist (mit 1, 2 oder 3 Bechern Grieß). "O" bedeutet einen Becher Grieß.
Die erwarteten Ergebnisse in der Tabelle notieren – siehe das
Beispiel unten.
Das Experiment durchführen.
Die tatsächlich erzielten Ergebnisse notieren.
Die erwarteten und die tatsächlichen Ergebnisse in der Tabelle vergleichen.
Bemerkung: Eine Gruppe hat andere Ergebnisse erzielt als die anderen Gruppen. Das Experiment wurde mit der ganzen Klasse wiederholt. Es stellte sich heraus, dass die Sanduhren nicht richtig gefüllt worden waren.
Beispiel einer Tabelle:
Ich fülle die Sanduhren richtig und ich ordne sie von der schnellsten zur
langsamsten.
Die Ergebnisse, die ich erwarte:
| Schnellste Sanduhr | Zweitschnellste Sanduhr | Drittschnellste Sanduhr |
|---|---|---|
| O | O O | O O O |
Die tatsächlichen Ergebnisse:
| Schnellste Sanduhr | Zweitschnellste Sanduhr | Drittschnellste Sanduhr |
|---|---|---|
VIII Drei Sanduhren durch Zweiervergleiche ordnen
Dauer: 15 Minuten
Organisation der Klasse: Einzelarbeit
Material:
Für jedes Kind:
- 3 Sanduhren, die fast identische Mengen von Grieß enthalten
- eine Tabelle mit Ergebnissen
Anweisung: "Du hast drei Sanduhren. Du darfst zwei davon gleichzeitig umdrehen. Ordne sie von der schnellsten zur langsamsten."
Zusammentragen der Ergebnisse und Schlussfolgerung
Wenn die rote Sanduhr sich schneller entleert als die blaue und wenn die grüne Sanduhr sich schneller entleert als die rote, dann entleert sich die grüne Sanduhr schneller als die blaue.
Abb. 4: Sanduhr mit Zeitmarkierungen
