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Experimentieren im Sachunterricht der Grundschule

Ausgewählte Beispiele

Hausarbeit 2013 29 Seiten

Didaktik - Sachunterricht, Heimatkunde

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Theorieteil
2.1 Begriffserklärung Experiment und Versuch
2.2 Das Experiment im Sachunterricht
2.3 Methoden zur Erklärung naturwissenschaftlicher Phänomene
2.4 Anforderungen an ein naturwissenschaftliches Experimentieren
2.5 Legitimation durch den Teilrahmenplan Sachunterricht
2.6 Begründung durch die Lerngruppe
2.7 Nachhaltigkeit früher naturwissenschaftlicher Bildung

3. Praxisteil
3.1 Die unbelebte Natur im Sachunterricht

4. Teilbereich Chemie
4.1 Kunststoffe - Ein alltäglicher Begleiter
4.2 Beispielexperiment - Kunststoffarten voneinander trennen
4.3 Beispielexperiment - Warum hält die Windel das Baby trocken?
4.4 Beispielexperiment - Herstellung einer Kunstfaser

5. Teilbereich Physik
5.1 Licht - Ein physikalisches Phänomen im Sachunterricht
5.2 Beispielexperiment - Künstliche erzeugte Lichtstrahlen
5.3 Beispielexperiment - "Wo Licht ist, ist auch Schatten"
5.4 Beispielexperimente - Knick in der Optik

6. Fazit

1. Einleitung

Naturwissenschaftliche Bildung hat sich in jüngster Zeit in Grundschulen und Kindertagesstätten etabliert und ist nicht nur im rheinland-pfälzischen Teilrahmenplan Sachunterricht, sondern auch in den Bildungs- und Erziehungsempfehlungen für Rheinland-Pfalz fest verankert. Die belebte Natur, also Themen rund um Tiere, Pflanzen und Umwelt, waren schon immer Teil des grundschulischen Bildungsverständnisses und haben ihre Anfänge bereits im Heimatunterricht der Einheitsgrundschule der Weimarer Republik. Für eine ganzheitliche naturwissenschaftliche Orientierung von Anfang an darf jedoch die unbelebte Natur nicht aus dem Themenkanon der Grundschule ausgeklammert werden. Glücklicherweise erfreuen sich Angebote zum experimentellen Erforschen von chemischen und physikalischen Abläufen zunehmender Beliebtheit. Beobachtet man Kinder beim Durchführen von Experimenten, so wird man feststellen wie aufregend und spannend dies für sie sein kann. Spielerisch wird so schon früh ein chemisch-physikalischer Erfahrungsschatz aufgebaut. Nicht selten kann auf das erworbene Vorwissen der Grundschule in der Sekundarstufe I zurückgegriffen werden, wenn Physik, Chemie und Biologie als voneinander getrennte Fächer im Stundenplan auftauchen. Ebenso werden bereits Verfahrenstechniken in Bezug auf Aufbau, Ablauf, Ergebnis und naturwissenschaftliche Bedeutung von Experimenten eingeübt, was zum sicheren Umgang mit wissenschaftlichen Methoden und Vorgehensweisen hinleitet (vgl. Lück/Köster, 2006, S. 7f).

Gleichwohl muss man sich im Klaren darüber sein, dass die Mehrheit der Lehrerinnen und Lehrer gerade im Primarbereich selten eine naturwissenschaftlich fundierte Ausbildung genossen haben. Chemische und physikalische Inhalte fachfremd zu unterrichten, sei es auch nur in der Grundschule,  führt bei vielen Lehrkräften zu Unsicherheiten oder man befürchtet sogar eine fachliche Überforderung und greift deshalb auf die altbewährten Inhalte der belebten Natur zurück. Diese Angst ist jedoch völlig unbegründet, da es nicht in erster Linie darum geht "abprüfbares Fachwissen zu erwerben, Merksätze oder die korrekten Fachbegriffe zu erlernen. Wichtiger ist, dass die Kinder mit Phänomenen handelnd umgehen. Die daraus resultierenden Erfahrungen bilden die Basis für das Verstehen physikalischer und chemischer Sachverhalte" (Lück/Köster, 2006, S.9).

Diese Hausarbeit ist so aufgebaut, dass in einem ersten Theorieteil die Bedeutung und Methoden des Experimentierens im Sachunterricht dargelegt werden. Mithilfe der Rahmenpläne, aber auch der Lerngruppe möchte ich dieses Thema legitimieren und anschließend einen Blick auf die Langzeiteffekte werfen. In einem zweiten Praxisteil möchte ich im Sinne einer ganzheitlichen  Orientierung innerhalb der unbelebten Natur, Beispielexperimente sowohl zu den Teilbereichen Chemie als auch Physik darstellen und deren Nutzbarmachung für den Sachunterricht aufzeigen.

2. Theorieteil

2.1 Begriffserklärung Experiment und Versuch

Der Begriff Experiment stammt aus dem Lateinischen "experimentum" und bedeutet soviel wie Versuch, Probe oder Beweis. Das Experiment ist die wichtigste empirische Methode der Naturwissenschaften und findet sich auch in anderen Wissenschaftsdisziplinen wie beispielsweise der Psychologie oder der Sozialforschung. Es bezeichnet die künstliche Herbeiführung und Abwandlung von Beobachtungsbedingungen um wissenschaftliche Daten gewinnen zu können. Diese Gewinnung von Informationen dient dazu, eine im Vorfeld aufgestellte Hypothese, Gesetz oder Theorie zu verifizieren oder zu falsifizieren. Zu beachten ist hierbei, dass einige Grundanforderungen erfüllt sein müssen um exakte wissenschaftliche Daten liefern zu können. Diese betreffen eine planmäßige Vorgehensweise, Wiederholbarkeit zu einer beliebigen Zeit und an einem beliebigen Ort und die Ausschaltung von Zufallsmomenten im Sinne einer allgemeinen Nachprüfbarkeit (vgl. Brockhaus Enzyklopädie, 1978, Band 3, S. 603).

Innerhalb der Didaktik des Sachunterrichts werden die Begriffe Experiment und Versuch zumindest in der Theorie voneinander abgegrenzt. Bei einem Experiment werden eine oder mehrere Hypothesen  aufgestellt, bevor die eigentliche Durchführung durch die Schüler/innen stattfindet. Normalerweise werden diese Vermutungen auf einem Forscherbogen festgehalten und nach dem Experiment auf deren Richtigkeit hin überprüft. Im Vergleich dazu dient ein Versuch nur dazu eine Erkenntnis durch gezielte Beobachtung zu fördern. Dies kann man häufig im klassischen Chemie- oder Physikunterricht der Sekundarstufe I beobachten, wenn der Lehrer vor der Klasse einen Versuch vorführte und die Schülerschaft dazu anhielt genau hinzuschauen und Notizen zu machen. Im Kontext des Sachunterrichtes der Grundschule hat sich in den letzten Jahren der Begriff des Experiments stärker etabliert, da im Zuge des frühen naturwissenschaftlichen Entdeckens der Ausgang eines Experimentes völlig offen gehalten werden soll. Auch um die Motivation der Lernenden bezüglich eines Naturphänomens aufrecht zu erhalten. Kinder finden es umso spannender, wenn der Ausgang offen bleibt und es wirklich etwas zu erforschen gibt. Da Unterricht ansonsten oft nach einem klar vorhersehbaren Schema abläuft, bieten Experimente der unbelebten Natur innerhalb des Sachunterrichtes eine wirkliche Gelegenheit um die ansonsten so typischen Lernmuster durchbrechen zu können (vgl. Hartinger, 2003, 68f). Im Folgenden wird daher die Begrifflichkeit "Experiment" verwendet.

2.2 Das Experiment im Sachunterricht

Für das naturwissenschaftliche Experimentieren im Sachunterricht gibt es, wenn sich der Lehrende mit den Schülern auf den Weg zum gemeinsamen Entdecken gemacht hat, ein breites Angebot an kindgerechten und ungefährlichen Experimenten. Diese gelingen auch, wenn man bisher nicht mit Phänomenen der unbelebten Natur vertraut ist. Eigenschaften, die ein gutes Experiment auszeichnen und deshalb für die Grundschule geeignet sind, möchte ich in Kapitel 2.4 näher erläutern. Vorab stelle ich aber die allgemeine Bedeutung des Experimentes als Herzstück des naturwissenschaftlichen Bildungsprozesses dar und werde auf dessen Vermittlungsstrategien eingehen. Auch sollen an dieser Stelle Ansätze zur wissenschaftlichen Deutung der beobachteten Phänomene aufgezeigt werden (vgl. Lück/Köster, 2006, S. 15).

Stellt man sich Kinder beim Experimentieren vor, denkt man vielleicht zunächst daran, dass Geschicklichkeit, Befolgung von Arbeitsanweisungen und die Schulung einer genauen Beobachtungsgabe die primären Bildungsziele sind. Dies wird an dieser Stelle nicht bestritten, jedoch fördert das Experimentieren mit Kindern viel mehr. Es ist ganzheitliches Lernen und meint ein Lernen mit allen Sinnen. Beispielsweise wird bei dem Befühlen von Stoffen die taktile Wahrnehmung gefördert. Genaue Beobachtung meint hier nicht nur visuelle, sondern auch akustische und  die olfaktorische Wahrnehmung, die im Bereich der Chemie von besonderer Bedeutung ist. Letzteres ist von besonderer Wichtigkeit, da unser Geruchssinn im Alltag, wie alle Nahsinne, eine eher untergeordnete Rolle spielt. Die Förderung sozialer Kompetenzen ist allein schon durch die für das Experiment naheliegende Sozialform der Gruppenarbeit gegeben. Vielleicht haben die Kinder zu Beginn die Aufgabe die einzelnen Rollen zu vergeben z.B. Beobachter, Protokollant, Zeitmesser etc. und müssen daher aufeinander abgestimmt zusammenarbeiten. Rücksichtnahme gegenüber den Gruppenmitgliedern ist auch ein wichtiger Faktor, denn im entscheidenden Moment möchte jeder etwas sehen oder hören können. Teamfähigkeit, welche über den Schulkontext hinaus für die Berufswelt von zentraler Bedeutung ist, kann hier bereits eingeübt werden. Nicht zu unterschätzen ist außerdem der Ausbau sprachlicher Kompetenzen, da die Lernenden immer vor der Herausforderung stehen, ihre gemachten Beobachtungen und Hypothesen zu verbalisieren, um sich darüber im Klassenverband auszutauschen oder diese auf einem Forscherbogen zu verschriftlichen. Fehlende Fachbegriffe werden hier ganz selbstverständlich mit bereits vorhandenen Wörtern oder Wortneuschöpfungen aufgefüllt, was aber kein Defizit darstellt,  sondern Bereitschaft zeigt, die Wahrnehmungen mit den eigenen Worten erklären zu wollen (vgl. Lück/Köster, 2006, S. 15f).

Um einem wissenschaftlichen Anspruch im Sachunterricht der Grundschule gerecht zu werden, reicht es keinesfalls aus, mit den Schüler/innen nur zu experimentieren. Nach Lück/Köster, 2006, S.16 ist "Die Deutung des Phänomens entscheidend (..), denn erst das ,Begreifen' einer dem Phänomen zugrunde liegenden Gesetzmäßigkeit ermöglicht es dem Kind, von dem einen Phänomen auf andere Phänomene zu schließen und durch Erkenntnisse wie ,immer wenn, dann', einen ordnenden Zugang zu seiner Umwelt zu erhalten." Die Lernenden sollen demnach den Kausalzusammenhang des durchgeführten oder beobachteten Experiments erkennen und dies bedarf deshalb einer für den Entwicklungsstand des Kindes schlüssigen Deutung. Hier können Unterschiede zwischen Vor- und Grundschulkindern festgestellt werden. Im Elementarbereich stellen die Kinder die für dieses Alter so bekannten "Warum-Fragen", bei deren Beantwortung so mancher Erwachsener an Grenzen stößt. In der Grundschule verschiebt sich dies zugunsten einer viel tätigeren Auseinandersetzung mit den Phänomenen. Es scheint fast so als würde der Wunsch nach Entschlüsselung der Welt von dem durch Erik Erikson beschriebenen "Werksinn" abgelöst (vgl. Erikson, 1973). Diese Hinwendung zum "Tätig sein" kann vor allem in den ersten Schuljahren praktisch nutzbar gemacht werden. Pädagogen/innen haben hier die Aufgabe eine Balance zwischen der Förderung der kindlichen Eigentätigkeit und der Reflexion der Sachverhalte zu finden. Gerade im Bereich der unbelebten Natur ist dies keine leichte Aufgabe, da die zum Teil sehr komplexen wissenschaftlichen Erklärungen von Phänomenen didaktisch so reduziert werden müssen, dass die Lernenden diese auch verstehen und nachvollziehen können. Es gibt jedoch einige brauchbare didaktische Methoden, die bei der Erklärung naturwissenschaftlicher Phänomene angewendet werden können (vgl. Lück/Köster, 2006, S. 16f) Im Folgenden möchte ich diese kurz auflisten.

2.3 Methoden zur Erklärung naturwissenschaftlicher Phänomene

- Analogien

Ein komplexer Sachverhalt kann leichter verstanden und tiefer verarbeitet werden, wenn das neue Wissen an bereits vorhandenem Vorwissen anknüpft. Diese Bemühungen, die wir als Lehrende oft an den Stundenbeginn setzen, um das Vorwissen der Kinder zu aktivieren, sollten auch einen Platz bei den Experimentiereinheiten finden. Bei Naturphänomenen bietet es sich deshalb besonders an Analogien zu verwenden, um das neue Wissen greifbarer zu gestalten, indem eine Verbindung zwischen Neuem und Unbekanntem geschaffen wird. Bei Experimenten zum Thema Elektrizität könnte man beispielsweise Strom mit Wasser vergleichen, welches durch die Kabel fließt. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass nur einzelne Merkmale bei einer Analogie übertragbar sind und dies den Kindern auch verdeutlichen (vgl. Lück/Köster, 2006, S. 17f).

- Animismen

"Der Frühling verscheucht den Winter". "Fett und Wasser mögen sich nicht". "Die Flamme frisst den Sauerstoff". "Mein Auto streikt". Kinder, aber auch Erwachsene benutzen beim Denken und Sprechen oft Animismen. Das bedeutet, dass einem unbeseelten Gegenstand oder Vorgang Leben eingehaucht wird, um ihn für uns greifbarer zu gestalten. Piaget hat diesen frühkindlichen Animismus erstmals in der Fachsprache verwendet und ihn in seinen Entwicklungsstadien des kindlichen Denkens der präoperationalen Phase von ca. zwei bis sieben Jahren zugeordnet. Darin wird aufgezeigt, dass die Beseelung der Dinge ein zentraler Aspekt kindlicher Entwicklung darstellt und als Erklärung physikalischer Vorgänge verwendet wird (vgl. Piaget, 1978, S. 171f).

In der Vergangenheit, vor allem in den 70er Jahren wurde die Verwendung von Animismen im Zuge des Paradigmenwechsels zum wissenschaftsorientierten Unterricht (vgl. Laux, 2012, VL 5) auch an Grundschulen eher kritisch gesehen und nahezu jede Form von vermenschlichten Abbildungen wurde aus den Schulbüchern gestrichen. Heute hat man allerdings erkannt, dass die reine Reduzierung der Naturwissenschaften auf die chemischen und physikalischen Prozesse dem Bedürfnis nach emotionalem Anspruch beim Lernen nicht gerecht wird. Aus diesem Grund dürfen sich Lernende, vor allem in Kindergarten und Grundschule, verschiedener Animismen bedienen um sich Sachverhalte leichter erschließen zu können. Es kann nicht Ziel sein, das aktuelle kindliche Denken als defizitär anzusehen und sie möglichst schnell vorantreiben zu wollen, sondern die Lernenden auf dem aktuellen Stand fördern und unterstützen (vgl. Lück, 2009, S. 96f).

- Storytelling

Storytelling im Unterricht bedeutet mehr als nur die Übersetzung des "Geschichtenerzählens". Diese Methode nutzt eine fiktive Situation, welche vom Lehrenden möglichst frei vorgetragen wird, um einen kindgerechten Bezug zum naturwissenschaftlichen Phänomen herzustellen. Gisela Lück, 2006, S.20 spricht hier von einem "affektiven Lasso, das ausgeworfen wird, um an das Naturphänomen und dessen Deutung heranzuführen." Diese Geschichten sind meist so aufgebaut, dass der Protagonist in seinem Alltagsgeschehen auf eine bestimmte Problematik stößt, welche er lösen möchte. Dabei sollen ihm die Kinder behilflich sein, indem sie durch das durchgeführte Experiment die Problemstellung lösen können. So wird abgesehen von einer kognitivistisch geprägten naturwissenschaftlichen Perspektive eine zusätzliche emotionale Ebene angesprochen. Durch die Erzählung werden Phantasie und das bildliche Vorstellungsvermögen gefördert, außerdem wird ein Alltagsbezug hergestellt, der den Lernenden verdeutlicht, warum gerade dieses Experiment sinnvoll erscheint (vgl. Lück 2009, S. 130f).

2.4  Anforderungen an ein naturwissenschaftliches Experimentieren

Als Lehrkraft sollte man nicht der Versuchung erliegen sich auf Bücher voller Experimente für Kinder zu stürzen und diese willkürlich zusammenstellen. Die Auswahl sollte mit Bedacht und anhand einiger wichtiger Kriterien getroffen werden, die ich im Folgenden kurz aufzeigen möchte.

- Eigenständige Durchführbarkeit

Schon der Wissenschaftler Michael Faraday (1791 - 1861) hat erkannt: "Der Einfachste Versuch, den man selbst durchführt, ist besser als der schönste Versuch, den man nur sieht". Dies sollte als Prinzip für das Experimentieren mit Kindern gelten, da nur so in vollem Umfange die so wichtigen sinnlichen Erfahrungen gemacht werden können, die über das reine Beobachten hinausgehen. Selbsttätigkeit und Autonomie wird durch einen eigenständigen und experimentellen Zugang zu Naturphänomen gefördert (vgl. Lück, 2009, S. 115).

- Sicherheit und Ungefährlichkeit

Materialien zum Experimentieren in der Grundschule sollten nach strengen Sicherheitskriterien ausgewählt werden, wobei nahezu alle in einem normalen Haushalt zu finden sein sollten. Als Faustregel gilt nach Lück, 2009, S. 148, dass selbst bei "nicht einkalkulierbarem, unsachgemäßem Gebrauch keine über die alltäglichen Gefahren hinausgehenden gesundheitlichen Risiken in Kauf genommen werden." In jeden Falle sollten im Vorfeld mögliche Risiken durchdacht und Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden.

- Zuverlässiges Gelingen des Experimentes

Die Experimente sollten so ausgewählt werden, dass sie von den Lernenden erfolgreich durchgeführt werden können. Obwohl die Forderung nach einem immer positiven Ausgang eines Experiments aus naturwissenschaftlicher Sicht fragwürdig ist, so sollte doch ein Experiment gelingen um überhaupt das dahinter stehende Naturphänomen erkennen zu können. Ein gescheiterter Verlauf ist im Allgemeinen nicht tragisch, kann bei öfteren Misslingen aber motivationshemmend und ermüdend wirken (vgl. Lück, 2009, S. 149f).

- Einsatz preiswerter und leicht erhältlicher Materialien

Die Verwendung von alltäglichen Materialien ist für das Experimentieren von großem Wert. Einerseits wird so auf natürliche Weise ein Alltagsbezug hergestellt und die Kinder haben die Möglichkeit den Versuch Zuhause nochmals zu wiederholen, andererseits wird der meist knappe Etat einer Schule nicht überstrapaziert (vgl. Lück, 2009, S. 149).

2.5  Legitimation durch den Teilrahmenplan Sachunterricht

Der am 01.08.2006 in Kraft getretene Teilrahmenplan Sachunterricht des Landes Rheinland-Pfalz löste den bis dato gültigen Lehrplan ab und gliedert die große Pluralität der Themen in die fünf Perspektiven "Natur, Gesellschaft, Technik, Raum und Zeit" (vgl. Teilrahmenplan Sachunterricht, 2006, S. 3). Zur Legitimation des Experimentierens dient hier in erster Linie die Perspektive Natur, welche sowohl die belebte als auch die unbelebte Natur einschließt. Aber auch innerhalb der einzelnen Kapitel findet man signifikante Stellen, die auf eine naturwissenschaftlicher Bildung im Sachunterricht verweisen. Im Folgenden werde ich diese systematisch herausarbeiten und ausführlich darstellen.

- Vorbemerkungen

Bereits in den Vorbemerkungen finden sich einige Stellen, die mit den Zielen des Experimentierens mit Kindern übereinstimmen. Explizit wird hier ausgesagt, dass Kinder lernen sollen "Hypothesen zu entwickeln, sie zu überprüfen und gegebenenfalls zu bestätigen oder zu verwerfen" (Teilrahmenplan Sachunterricht, 2006, S. 6), welches eine klare Forderung nach naturwissenschaftlichen Vorgehensweisen darstellt. Es wird außerdem die Wichtigkeit der sinnlichen Wahrnehmung, des Spracherwerbs und des gemeinsamen Lernens innerhalb des Sachunterrichtes hervorgehoben. Experimente im Sachunterricht der Grundschule verfolgen die gleichen Ziele, da ganzheitliche Wahrnehmungserfahrungen mit allen Sinnen gemacht und Beobachtungen mittels Sprache benannt werden sollen. Des Weiteren fördern Experimente durch die gängige Methode der Gruppenarbeit soziale Kompetenzen, siehe hierzu auch Kapitel 2.2.

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Details

Seiten
29
Jahr
2013
ISBN (eBook)
9783656636397
ISBN (Buch)
9783656636366
Dateigröße
667 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v271012
Institution / Hochschule
Universität Koblenz-Landau – Fachbereich 5: Erziehungswissenschaften, Institut für Bildung im Kindes- und Jugendalter, Arbeitsbereich Grundschulpädagogik
Note
1,7
Schlagworte
Experimente experimentieren im Sachunterricht unbelebte Natur belebte Natur naturwissenschaftliches experimentieren naturwissenschaftliche Phänomene Chemie Physik

Autor

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Titel: Experimentieren im Sachunterricht der Grundschule