5.1.2 Planung der zweiten Doppelstunde
Lernziele der zweiten Doppelstunde:
Nach der zweiten Doppelstunde kann folgendes als Bekannt vorausgesetzt werden:
Bevor die Schüler in der zweiten Doppelstunde ihre Forschungen an der Kartoffel weiterführen, werde ich eine kurze Einweisung geben, wie man sich während der experimentellen Phase verhält. Den Kindern soll bewusst werden, dass sie beispielsweise aufmerksam den Unterricht verfolgen müssen und Forschungsmaterial nicht gegessen bzw. getrunken werden darf. Zudem sollen sie eigenständig Verhaltensregeln an der Tafel festhalten, die dann für sie verbindlich sind. Man sollte gewährleisten, dass das erstellte Tafelbild während der gesamten Versuchseinheit präsent ist, damit man die Kinder im gegebenen Fall auf ihre eigenen aufgestellten Regeln hinweisen kann. Um Experimente durchzuführen, ist ein solch strukturiertes Arbeitsverhalten (z.B. Einhaltung von Regeln) der Schüler in dieser Klasse vorhanden.
Bevor nun das Innere der Knolle entdeckt werden kann, sollen sie überlegen, warum die Kartoffelschale das Innere von der Außenwelt trennt. Die Lernenden sollen sich fragen, warum die Knolle eine Schale hat und wofür diese nützlich ist. Um diese Fragen zu beantworten, sollen sie in ihrer Gruppe einen Langzeitversuch durchführen. Dazu wird eine Kartoffel geschält und gewogen. Es soll im Anschluss auf einem Arbeitsblatt festgehalten werden, wie die Knolle sich nach dem Schälen anfühlt, auszieht und wie viel sie wiegt. Nach drei Tagen Lagerung auf der Fensterbank sollen die Lernenden abermals die Kartoffel wiegen und sie genau betrachten. Die Schüler werden dann feststellen, dass die Knolle an Gewicht verloren, keine glatte Oberfläche mehr hat und sich schwarz verfärbt. Anhand des Experiments fällt auf, dass die Schale der Kartoffel eine wichtige Funktion hat und sie nicht zufällig das Innere der Knolle bedeckt. Der Vergleich der frisch geschälten und der gelagerten Kartoffel soll den Kindern bewusst machen, dass die Schale die Knolle vor der Austrocknung schützt. Wesentlich ist für mich, den Lernenden zu vermitteln, dass in der Natur meist unbedeutende Merkmale eine bedeutende Rolle spielen.
Da das Lernen mit allen Sinnen in der Grundschule gefördert werden soll, müssen die Schüler zu Beginn und zum Schluss des Experiments die Kartoffel sorgfältig betrachten, ertasten und riechen. Anhand dieser Sinneseindrücke können Vermutungen aufgestellt werden, warum sich die Kartoffel so verändert hat. Vielleicht können die Schüler Vorerfahrungen einbringen. Eventuell kommt ihnen die schrumpelige Haut der drei Tage gelagerten Kartoffel bekannt vor, Trockenpflaumen, Rosien oder andere getrocknete Früchte weisen die gleichen Merkmale auf. Möglicherweise könnte somit eine Verbindung hergestellt werden, die begründet, warum sich die Kartoffel derart verändert.
Die Veränderung wird unter anderem durch den Wasserverlust hervorgerufen. Die Knolle verliert dadurch an Gewicht, um dies den Lernenden zu verdeutlichen, möchte ich den Langzeitversuch etwas erweitern. Während die Kinder die Knolle zu Beginn schälen und wiegen, wickele ich zeitgleich eine geschälte Kartoffel in Frischhaltefolie und lasse sie, wie die anderen Kartoffeln auf der Fensterbank liegen. Den Kindern erkläre ich anschließend, dass die Folie die Kartoffelschale symbolisieren soll und wir sie später mit den Anderen vergleichen können. Nach Ablauf der drei Tage haben sich Wassertropfen auf der Innenseite der Folienoberfläche gebildet. Die Schüler sollen anhand des Zusatzversuches erkennen, dass die Schale die Kartoffel vor der Austrocknung schützt. Da dieses Experiment ein Langzeitversuch ist, werde ich in der letzten Doppelstunde noch einmal auf diesen eingehen.
Nachdem der Kartoffelschalenversuch vorbereitet wurde, sollen sich die Kinder nun das Innere der Knolle erschließen. Aus diesem Grund werden sie zu zweit eine weitere Kartoffel schälen und halbieren. Jedes Kind braucht für den weiteren Unterrichtsverlauf eine Kartoffelhälfte, so dass eine Knolle für zwei Schüler ausreicht. Zuerst sollen die Lernenden mit der Lupe die Schnittfläche genauer untersuchen. Anschließend sollen sie mit Hilfe eines Kartoffelschälers eine dünne Scheibe der Kartoffel abschneiden und sie gegen das Licht halten. Dadurch können die Schüler Strukturen der Kartoffel besser erkennen und diese auf einem Arbeitsblatt festhalten. Sie werden mittels des Blattes aufgefordert, dass Innere der Knolle zu zeichnen und zu beschreiben.
Nach dem Abschluss ihrer Untersuchung sollen sie zwei Kartoffelhälften aneinander reiben. Es entsteht ein weißer Schaum, der den Schülern wahrscheinlich während des Arbeitens schon früher aufgefallen ist. Ich möchte nun gemeinsam mit den Lernenden überlegen, was das für ein Schaum ist und ob sie diesen schon früher entdecken konnten. Vielleicht ist einem Kind aufgefallen, dass sich auch beim Abkochen der Kartoffeln ein weißer Schaum auf der Wasseroberfläche absetzt. Eventuell haben einige Schüler ihren Eltern oder Großeltern bei der Küchenarbeit geholfen und könnten somit solche Erfahrungen einbringen. Falls keine eigenen Beobachtungen angeführt werden, sollen die Lernenden auf den Schaum eingehen, den sie mit dem Reiben der beiden Kartoffelhälften erzeugt haben. Um diesen genauer zu untersuchen, sollen sie den Schaum erst einmal zwischen ihren Fingern reiben. Sie werden bemerken, dass er sich körnig anfühlt und dass man einen Belag auf den Fingern spüren kann. Auf Grund des Fühlens (Lernen mit allen Sinnen) setzen sich die Schüler wiederum intensiver mit dem Unterrichtsgeschehen auseinander.
Sie sollen im Anschluss Vermutungen aufstellen, woraus der Schaum besteht und wie man den unbekannten körnigen Stoff genauer untersuchen kann. Gemeinsam soll nun die zu entdeckende Substanz ausgefiltert werden. Dazu erhalten die Schüler ein Arbeitsblatt, auf dem eine detaillierte Versuchbeschreibung steht. Für das Experiment soll jeder Lernende in seiner Gruppe seine Kartoffelhälfte in eine Schale reiben. Anschließend wird etwas Wasser aufgegossen, bis der Brei bedeckt ist. Danach wird über eine leere Schüssel ein Tuch gelegt und der Brei vorsichtig umgeschüttet. Der feste Stoff bleibt im Tuch, der flüssige Teil hingegen fließt in die Schüssel. Die Kinder sollen nun das Tuch auswringen und die Schüssel einige Zeit stehen lassen.
Bereits nach einigen Minuten setzt sich am Boden der weiße zu untersuchende Stoff ab. Nach dieser Beobachtung sollen die Schüler das überschüssige Wasser in das Waschbecken gießen. Zurück bleibt die Stärke, die es noch zu erforschen gilt.
Ich möchte in meiner Unterrichtseinheit den Kindern keine Lösungen vorgeben, viel mehr sollen sie ihre eigenen Ideen entwickeln und eigenständig entdecken. Mittels dieses Versuches sollen sie nun erforschen, um welche ausgefilterte Substanz es sich handelt.
Da die Lernenden wahrscheinlich einige weiße, pulvrige Stoffe aus der Küche kennen (Mehl, Puderzucker,...), möchte ich die Auswahl einschränken und ihnen damit eine kleine Hilfestellung geben. Außerdem glaube ich, dass die Stärke nicht in jedem Haushalt zu finden ist. Da Fertigprodukte und Tütensuppen schon die Stärke enthalten und nur in wenigen Haushalten das Bindemittel zum Andicken von Soßen benutzt wird, ist den Kindern dieser Stoff wahrscheinlich nicht geläufig. Aus diesen Gründen werde ich zwei Stoffe, nämlich den Puderzucker und die Stärke, vorstellen. Die Lernenden sollen im weiteren Verlauf des Unterrichts einen Stoffvergleich durchführen. Ich werde ihnen erklären, dass eine der von mir mitgebrachten Substanz mit dem ausgefilterten Stoff identisch ist. Sie sollen die Farbe, den Geruch, die Konsistenz der Substanzen vergleichen. Da sich die Stoffe sehr ähneln, werden kaum Unterschiede zu beobachten sein. Aus diesem Grund sollen die Kinder im Anschluss eine Jodprobe durchführen, die ein eindeutiges Ergebnis anzeigt. Der Puderzucker verfärbt sich beim Kontakt mit der Jodtinktur gelb, während sich die mitgebrachte Speisestärke und der zu erforschende Stoff schwarz verfärben.
Mir ist wichtig, den Kinder das Verfahren verinnerlichen. Sie sollen Methoden kennen lernen, wie man einen unbekannten Stoff identifizieren kann, ohne diesen zu probieren und erkennen, dass man mit Hilfe von Vergleichen Substanzen einordnen kann.
Zudem möchte ich sie darauf aufmerksam machen, dass Wissenschaftler manchmal während ihrer Forschungen auch auf Stoffe oder Verfahren zurückgreifen, die bereits bekannt sind. Mittels eingeführter Methoden oder ähnlichen Substanzen ist man meistens in der Lage, unbekannte Stoffe zu erforschen. Die Jodprobe ist ein einfaches Verfahren, dass den Schülern verdeutlicht, ob ein Stoff Stärke enthält oder nicht. Aufgrund der Eindeutigkeit und Wiederholbarkeit ist dieser Versuch für die Primarstufe besonders geeignet. Die Kinder lernen spielerisch wesentliche Verfahrensweisen der Chemie kennen und können diese eigenständig durchführen. Der Wissenstand der Kinder reicht aus, um so ein komplexes Thema in der Primarstufe anzuschneiden.
Zusätzlich möchte ich den Lernenden erläutern, dass sogenannte Indikatoren- wie die Jodtinktur- in der Chemie öfters benutzt werden. Um den Begriff des Indikators zu verdeutlichen, würde ich den Kindern sagen, dass ein Indikator ein Anzeiger ist, der bestimmte Eigenschaften der Stoffe "anzeigt". Jodtinktur ist somit ein Anzeiger für das Vorkommen der Stärke.
Am Ende der Doppelstunde möchte ich mit den Lernenden den Unterricht noch einmal reflektieren. Sie sollen gelernt haben, dass die Kartoffel aus Stärke besteht. Zudem sollen sie die Verfahren beschreiben können, wie man die Stärke aus der Knolle filtert und wie man erkennen kann, ob ein Stoff Stärke enthält.
Als Hausaufgabe sollen die Kinder ein Kartoffelrezept aufschreiben. Ich werde in der letzten Stunde einen Schokoladenpudding (beinhaltet Stärke) mitbringen und das Rezept austeilen. Zusätzlich könnte man dann ein kleines Kartoffelkochbuch erstellen, welches die Kinder mit nach Hause nehmen können.
Arbeitsblätter der zweiten Doppelstunde: