2. Einführung des Themas "Chemie" in der ersten Klasse
Die erste Doppelstunde der Unterrichtseinheit beinhaltet die Einführung in die chemischen
Inhalte. Die gewählte Art der Einführung besteht aus einer Kombination von drei
verschiedenen Einführungsmethoden. Es wird die Form des "Vorzeigens" mit der
Methode der "Ideensammlung" und der des "Experimentes" verknüpft.
Für die Einführung wird sich eine ganze Doppelstunde Zeit genommen, um die
Vorerfahrungen und Interessenslage der Schüler zu erkunden.
Zu Beginn der Doppelstunde sind die für den Flammenfärbungsversuch benötigten
Materialien auf dem Pult aufgebaut. Nach der Beschreibung der vorgezeigten Utensilien entwickelt
sich ein Klassengespräch. In diesem werden folgende Inhalte thematisiert: als erstes finden
Überlegungen darüber statt, wo Chemie im Alltag anzutreffen ist, dann werden drei
Haupttätigkeiten der Chemiker herausgearbeitet und veranschaulicht, und als letztes werden
gemeinsam Sicherheitsregeln aufgestellt.
Den Schluss der ersten Doppelstunde bildet die Vorführung des Lehrerexperimentes.
2.1 Einführung über das "Vorzeigen"
2.1.2 Voraussetzungen und Vorbereitungen des Vorzeigens
Um ein neues Unterrichtsthema über den Einsatz von Vorzeigematerialien einzuleiten,
bedarf es "nur" der Organisation der passenden Materialien und der Überlegung,
welche didaktische Funktion die speziellen Gegenstände haben können.
Innerhalb dieser Doppelstunde erfüllen die mitgebrachten Materialien die Funktion, den
Schülern spezifische, chemische und laboratorische Gegenstände vorzustellen und diese
dann für die Vorführung eines Experimentes einzusetzen. (Zum Inhalt der chemischen und
laboratorischen Gegenstände siehe Materialliste in Kapitel III: 2.1.5 Materialliste für den
Flammenfärbungsversuch) Da eine wichtige Voraussetzung
für das Durchführen von Versuchen die Aufstellung und Einhaltung bestimmter
Sicherheitsregeln ist, müssen diese vorher gemeinsam erarbeitet werden. Die Erstellung
eines Sicherheitsplakates wird im zweiten Teil der Einführung dokumentiert (vgl. Kapitel
III: 2.2.5 Durchführung der Ideensammlung im Unterricht).
2.1.3 Didaktischer Kommentar zu der Methode des Vorzeigens
Was können Schüler durch Vorzeigen lernen?
Das Unterrichtsthema wird durch die mitgebrachten Gegenstände sinnlich erfassbar
und auf anschauliche Weise konkret. So kann Schülern das Lernen erleichtert werden, denn
"wie das Vormachen zur Nachahmung reizt, stiftet das Vorzeigen zum ‚Begreifen‘ im
wörtlichen Sinne an" (GREVING / PARADIES 1996, 48).
Das Vorzeigen bringt eine Verlangsamung des Lernprozesses mit sich, denn Themen und Aussagen
werden visuell unterstützt und können dadurch jederzeit wieder aufgegriffen werden.
Diese Verlangsamung ist gerade in der Einführungsphase pädagogisch sinnvoll. Besonders
bei der Thematisierung chemischer Inhalte in einem ersten Schuljahr sollten den Schülern
viel Zeit und Rücksichtnahme entgegengebracht werden.
2.1.4 Nachteile und Schwächen des Vorzeigens
Das Organisieren und Mitbringen von vorzeigbaren Gegenständen erfordert Zeit und Einsatz
von den Lehrkräften. Darüber hinaus kostet es meist viel Arbeit und großen
häuslichen oder schulischen Stellplatz.
2.1.5 Materialliste für den Flammenfärbungsversuch
Werkzeuge aus dem Labor:
Chemikalien aus dem Labor:
2.1.6 Durchführung des Vorzeigens im Unterricht
Die auf dem Pult aufgebauten Materialien für das Vorführen eines
Flammenfärbungsversuches erwecken gerade in der Weihnachts- und Silvesterzeit großes
Interesse bei den Schülern. Insbesondere Geräte und Materialien, die aus dem Chemielabor
stammen, wird ein hohes Maß an Aufmerksamkeit entgegengebracht.
Einige Schüler können die mitgebrachten Gegenstände sehr genau beschreiben.
Die Vorerfahrung ist erstaunlich, und einigen sind sogar Fachbegriffe bekannt. Der Gebrauch des
Wortes "Gasbrenner" beispielsweise ist den meisten Kindern geläufig.
Ein Schüler beschreibt sogar sehr genau, wie er mit seiner Familie im Campingurlaub auf
einem solchen Tee gekocht hat.
Und auf die Frage nach der Nutzung der mitgebrachten Gegenstände fällt der
bezeichnende Ausdruck "Experimente machen". Einige Schüler kennen den Ausdruck,
weil ein Elternteil diese Tätigkeit beruflich ausübt. Andere wiederum können von
älteren Geschwistern berichten, die schon experimentiert haben.
Ebenfalls werden schwierige Wörter wie "Chemie" und "Chemiker" von
den Schülern aufgegriffen und eigenständig und vertraut in ihrem korrekten Zusammenhang
benutzt.
Die Begeisterung und der überraschend große Wortschatz für diesen
Themenbereich lassen ein sachlich niveauvolles Gespräch entstehen, welches in der folgenden
Ideensammlung genau beschrieben wird.
2.1.7 Reflexion über das Vorzeigen
Der Erfahrungs- und Interessenraum der Kinder diesen Alters im Hinblick auf die Chemie
scheinen unterschätzt zu werden. Das Gespräch zeigt, dass die Schüler z. T.
viele Vorerfahrungen und konkrete Vorkenntnisse auf diesem Gebiet besitzen.
Durch den Vergleich des Bunsenbrenners mit dem Spiritusbrenner der Eltern beim Campingurlaub
stellt ein Schüler einen Zusammenhang der Chemie mit seiner Lebenswirklichkeit her.
Und dass der schwierige Ausdruck "Experimente" ohne Vorgabe durch die
Lehrperson von den Schülern selbständig genannt wird, zeigt, dass ein Umgang mit
chemischen Fachbegriffen nicht nur möglich ist, sondern auch der Lernmotivation der
Schüler entspricht.
Um den fruchtbaren Einstieg fortzusetzen, sollte den Schülern an dieser Stelle die
Gelegenheit eingeräumt werden, ihrem einsetzenden Gedanken- und Wortschwall Luft zu
verschaffen. Hierzu eignet sich die Methode der "Ideensammlung", wie sie im
nächsten Abschnitt beschrieben wird.
2.2 Einführung über die "Ideensammlung"
2.2.1 Grundüberlegungen zur Didaktik der Ideensammlung
Hier setzt eine neue Form der Einstiegsmethoden in das Unterrichtsthema ein, die so genannnte
"Ideensammlung". (Die Ideensammlung ist die hier treffendere Umschreibung der Methode
des "Planungsgesprächs", welche zu den "Assoziativen Gesprächsformen" zählt (vgl. GREVING /
PARADIES 1996, 199ff.).) Ihr Grundsatz ist die spontane Sammlung von Ideen zu einem Thema, in
diesem Fall zum Themenbereich "Chemie".
Logik und Vernunft werden in dieser Methode nicht ausgeblendet, sondern sind Ziel beim
Planungsgespräch, welches Wert auf Realismus und Durchführbarkeit der Ideen legt.
Als Auslöser für die spontane Ideensammlung zum Thema Chemie fungieren hier die
vorgezeigten Materialien für das Flammenfärbungsexperiment, welches im Anschluss
an die Ideensammlung stattfinden soll.
2.2.2 Voraussetzungen und Vorbereitungen der Ideensammlung
Vergleicht man die Vorbereitungen der Methode der Ideensammlung mit der des Vorzeigens, so
fallen sie weniger umfangreich aus. Doch empfiehlt es sich, einige Ideen und Anregungen parat zu
haben, um das Gespräch in Gang zu halten und gegebenenfalls indirekt zu lenken.
(vgl. GREVING / PARADIES 1996, 200)
Um wichtigen Inhalten eine anschaulichere Form zu geben, sollten die Lehrkräfte
dafür geeignete Mittel zur Verfügung stellen.
In der praktischen Umsetzung des hier beschriebenen Unterrichts eignet sich beispielsweise
die Nutzung eines Eies und zweier Bechergläser für die Veranschaulichung eines
Trennvorganges. Das Dekantieren von Eiweiß und Eigelb soll hier die Aussage "Chemiker
können Stoffe trennen" verdeutlichen.
Zur Einführung chemischer Inhalte gehört das gemeinsame Entwickeln und Erstellen
eines Sicherheitsplakates. Dazu werden Materialien wie ein leeres Plakatblatt, Filzstifte und
vorgedruckte Abbildungen der Sicherheitsregeln benötigt.
Damit die Methode ihre Effektivität nicht verliert, ist es notwendig, dass wichtige
Gesprächsaussagen in Wort und Bild festgehalten werden. Hierbei sollte die Bedeutung eines
sichtbaren Nachweises der Bemühungen für die Schüler nicht unterschätzt
werden. (vgl. Kapitel II: 4. Experimente im Sachunterricht)
Um diesem Bedürfnis Rechnung zu tragen, werden im Laufe der Unterrichtsreihe ein
Sicherheitsplakat für das Klassenzimmer und ein Chemiebuch für jeden einzelnen
Schüler gemeinsam erstellt.
2.2.3 Didaktischer Kommentar zu der Methode der Ideensammlung
Was können Schüler bei der Ideensammlung lernen?
Da in der Regel in der ersten Klasse die Thematisierung chemischer Phänomene einen
komplett neuen Inhalt darstellt, ist das Ziel dieser Ideensammlung das Erkunden und
Zusammentragen der Vorerfahrungen der Kinder auf diesem Gebiet.
Das Lernziel zeigt sich in der Vielfalt der sachlichen Assoziationen, die zu einem Thema
geäußert werden können. (vgl. GREVING / PARADIES 1996, 201)
Im vorliegenden Fall wird ein breiter Gedankenfluss zu den Themengebieten Experimente,
Chemie, Chemiker, Chemie im Alltag und Sicherheitsregeln bei Versuchen ersichtlich.
Nur durch das Sammeln im Team wird eine Fülle verschiedener Gedanken erreicht, die bei
einer Auseinandersetzung des Einzelnen mit dem Thema so nicht möglich wäre. Diese
Teamarbeit bietet den Schülern die Chance, voneinander zu lernen und sich über die
Gesprächsführung auf den gleichen Wissenstand zu bringen.
2.2.4 Nachteile und Schwächen der Ideensammlung
Da das Gelingen der Ideensammlung von der Bereitschaft der Schüler, ein Gespräch zu
führen, abhängt, ist ein vorangehender Motivationsauslöser von Bedeutung.
Der Motivationsauslöser dieser praktischen Umsetzung ist z. B. das Vorzeigen der
Versuchsutensilien für den folgenden Flammenfärbungsversuch; die Interessensgrundlage
für die Motivation der Schüler, das Gespräch fortzuführen, stellt das
Lehrerexperiment dar.
Der Lehrkraft stehen innerhalb der Ideensammlung wenige Hilfsmittel zur Verfügung, da
die Methode hauptsächlich auf Verbalisierung und Spontanität angelegt ist.
Damit jedoch konkrete Materialien für die Einführung zur Verfügung stehen,
kann eine Kopplung der verschiedenen Einstiegsformen von Vorteil sein wie beispielsweise hier
die Verknüpfung der Methode der Ideensammlung mit der Einführung über das
Experiment.
2.2.5 Durchführung der Ideensammlung im Unterricht
Nachdem das Interesse der Schüler durch das "Vorzeigen" bzw. "Entdecken
lassen" der auf dem Pult aufgebauten Gegenstände geweckt ist, setzt eine spontane
Ideensammlung ein, die mit der genauen Beschreibung der Utensilien im Prinzip bereits begonnen
hat.
Dadurch, dass die Ideen von Kindern selbstverständlich aus ihrem Lebensbezug und
Erfahrungsbereich stammen, beginnt eine Beschreibung von Chemie im Alltag. Diese beginnt
zunächst mit der Überlegung, was Chemiker alles herstellen können. Hierzu
werden eine Vielzahl von Äußerungen hervorgebracht, die sich in drei Themenkomplexen
zusammenfassen lassen:
Was können Chemiker alles herstellen?
2. Chemiker können Farben herstellen.
Der Gedanke an die Farben ihrer Filzstifte führt die Kinder zu der Vermutung, dass
auch Farben ein Produkt der Chemiker sein können. Farben ihrer Kleidung und die Farben der
Silvesterraketen können dann ebenfalls dem Herstellungsbereich der Chemiker zugeordnet
werden.
3. Chemiker können Medikamente herstellen.
Da zwei Kinder der Klasse wegen Krankheit fehlen, entwickeln die Schüler die Verbindung
von Chemie mit Arzneimitteln schnell. Die Bedeutung der Medikamente für das Leben einzelner
Menschen und somit die Bedeutung der Chemie für ihre Lebenswirklichkeit wird an dieser
Stelle besonders deutlich.
Die anschließende Frage, wie Chemiker das alles entwickeln bzw. herstellen können,
führt zu Überlegungen darüber, was der Beruf des Chemiker beinhaltet.
Um die Tätigkeit eines Chemikers an dieser Stelle genauer fassen zu können, sollen
drei Haupttätigkeiten differenzierter herausgestellt und veranschaulicht werden.
Was sind die Haupttätigkeiten der Chemiker?
2. Chemiker trennen Stoffe voneinander.
Zum besseren Verständnis findet eine Demonstration eines Trennverfahrens statt, das den
Schülern aus dem Haushalt bekannt ist. Ein Ei kann durch Dekantieren (Abgießen) in
sein Eigelb und sein Eiweiß getrennt werden. (Chemiker verfügen über eine Vielzahl von
Möglichkeiten, um Stoffe voneinander zu trennen, auf die hier aber nicht näher eingegangen wird
(vgl. BLUME / KUNZE u.a. 1994, 36ff.).)
3. Chemiker machen Versuche, um selber etwas herzustellen.
Versuche von Chemikern nennt man auch Experimente. Der beste Weg, Schülern eine
Veranschaulichung von Experimenten zu liefern, ist der Weg der Selbsterfahrung.
Im folgenden Verlauf der Unterrichtsreihe wird den Schülern noch häufig die
Möglichkeit geboten, in Form von Schülerexperimenten handelnd tätig zu werden.
Verblüffende chemische Versuche haben oft einen etwas "gefährlicheren"
Charakter und können daher lediglich als Lehrerexperimente durchgeführt werden, wie
es in dieser ersten Doppelstunde mit der Vorführung des Flammenfärbungsversuches der
Fall ist.
Nachdem durch die letzte Haupttätigkeit der Chemiker das Experimentieren thematisiert
ist, schließt sich ein Erfahrungsbericht der Schüler über eigene,
außerschulische Beobachtungen und Experimente auf diesem Gebiet an.
Die Behandlung chemischer Inhalte bietet sich besonders in der Weihnachtszeit an, da
in diesem Zeitraum verstärkt Erfahrungen zu chemischen Vorgängen im Alltag erlebt
werden. Die Verbrennung von Kerzen oder die Veranstaltung eines Feuerwerkes zu Silvester
beispielsweise sind eigene Beobachtungen der Schüler, die in diesem Fall die Einführung
in die Chemie erleichtern.
Damit die Schüler eine sinnlich erfassbare Vorstellung von erstaunlichen,
chemischen Experimenten erleben können, wird am Ende des Unterrichts ein Versuch zur
Flammenfärbung in Form eines Lehrerexperimentes vorgeführt.
Bunte Flammen kennen die Kinder bereits aus der Erfahrung mit Silvesterraketen. Wie deren
Entstehung durch bloßes Anzünden verschiedener Salze möglich ist, soll im
nachfolgenden Lehrerversuch verdeutlicht werden.
Erstellung eines Sicherheitsplakates:
Bevor allerdings Experimente jeglicher Art in einem Klassenraum stattfinden können,
sollten Sicherheitsregeln entwickelt und beachtet werden.
Dass der Umgang mit Feuer sehr gefährlich sein kann, ist den Schülern bereits
aus Erfahrungen zu Weihnachten und Silvester bekannt. Hier sollen nur einige von zahlreichen
Aussagen genannt werden, wie z. B. das unfreiwillige Abbrennen eines Weihnachtsbaumes bzw.
Adventskranzes oder Verbrennungen an den Händen, verursacht durch unvorsichtiges
Anzünden von Kerzen oder Silvesterknallern. Aus diesen negativen Erfahrungen, die
zur Vorsicht mahnen, wird die erste Regel für die Erstellung eines Sicherheitsplakates
entwickelt: (Vorlage des Sicherheitsplakates siehe Anhang)
1. Regel: Vorsicht mit Feuer!
Die Regel wird in Bild und Wort auf dem Plakatblatt festgehalten.
Eine weitere Überlegung, die ein Gefahrenpotential im Umgang mit Feuer darstellen kann, sind lange Haare bei der Durchführung von Versuchen. Um hier die Sicherheit zu erhöhen, wird eine zweite Regel aufgestellt: 2. Regel: Haare zurückbinden!
Weite Ärmel an der Kleidung stellen ebenfalls ein Risikofaktor dar, da sie schnell zu einer Feuerentfachung führen können. Die dritte Regel lautet deshalb wie folgt: 3. Regel: Keine Kleidung mit weiten Ärmeln!
Da die Hände bei chemischen Versuchen mit verschiedenen Substanzen in Berührung kommen, sollte während der Experimentierphase das Essen und Trinken strengstens unterlassen werden. So kann auch eine Verwechslung der Lebensmittel mit den meist unverträglichen (und im späteren Schulverlauf auch giftigen) chemischen Stoffen ausgeschlossen werden. Hieraus folgt: 4. Regel: Nichts essen und trinken!
In einer ersten Klasse ist noch eine weitere Regel von besonderer Bedeutung. Für die meisten Schüler ist die Durchführung von Experimenten, speziell mit Feuer, Neuland. (wie die Beschreibung zur veränderten Kindheit zeigt (siehe Kapitel II: 3. Ansprüche und Forderungen des Lehrplans Nordrhein-Westfalens an den Sachunterricht)) Um hier Sicherheit zu gewähren, aber auch damit ein Nachahmen zu Hause keine Gefahren birgt, ist die Anwesenheit von Erwachsenen während der Versuchsdurchführung zwingend erforderlich. Das bedeutet: 5. Regel: Versuche mit Feuer nur mit Erwachsenen!
Jeder erstellten Regel wird auf dem Sicherheitsplakat ein Bild zugeordnet, das als Symbol für die entsprechende Regel steht. Wichtige Aussagen werden im Symbol rot markiert. (Sicherheitsplakat siehe Anhang.)
Da nun alle Regeln in Plakatform für den Klassenraum aufgestellt sind, erhalten die
Schüler danach selbst die Möglichkeit, ein eigenes Regelblatt zu erstellen.
Als Ergebnis der Unterrichtsreihe soll dann ein Experimentierbuch "Mein 1.
Chemiebuch" entstehen. (Vorlage des Chemiebuches und Näheres zum Deckblatt siehe Anhang.)
Jedes Schülerexperiment sowie sonstige Erarbeitungen werden
in Wort und Bild festgehalten und am Schluss in Form eines Buches zusammengestellt.
Die erste Seite dieses Buches wird das Plakat der Sicherheitsregeln in verkleinerter Form
bilden. (Zur ersten Seite des Chemiebuches siehe Anhang.)
Jedes Kind der Klasse erhält ein kleines Sicherheitsplakat, auf dem die Regeln
schriftlich dargelegt sind, die Bilder jedoch noch fehlen. Die Symbole für die einzelnen
Regeln müssen erst ausgeschnitten und dann zu geordnet werden.
Nachdem die Regeln in Bild und Wort, sowohl an der Tafel als auch im Buch, festgehalten
sind und ihre Einhaltung gewährleistet ist, kann die Durchführung des
Lehrerexperimentes beginnen.
2.2.6 Reflexion über die Ideensammlung
Der reichhaltige Ideenfluss und die z.T. fundierten Aussagen der Kinder lassen auf ein
außerschulisches Interesse an der Thematik Chemie schließen. Anregungen zur
Motivation oder zur Fortsetzung des Gespräches sind nicht erforderlich.
An dieser Stelle wird die bereits in der Theorie beschriebene Interessenlage von Kindern
im Grundschulalter in Bezug auf chemische Phänomene bestätigt. (Vergleiche hierzu
Kapitel II: Legitimation des Themas "Chemische Phänomene im Anfangsunterricht der Grundschule".)
In den Erzählungen aus ihrer Lebenswelt wird deutlich, dass die Beschäftigung
mit der Dingwelt, also ebenfalls mit chemischen Dingen, an ihren eigenen Erfahrungsbereich
anknüpft. Hieraus ergibt sich eine intrinsische Motivation. Die Thematisierung chemischer
Inhalte in der Schule hat also eine Bedeutung für die selbständige Erklärung ihrer
Lebenswirklichkeit, da sie außerschulisch bereits begonnen hat. Die Frage nach dieser
Bedeutung sollte für die Auswahl der Sachunterrichtsthemen die erste und didaktisch
wichtigste Voraussetzung sein. (Vergleiche hierzu Kapitel II: 1. Zur Auswahl der Inhalte des
Sachunterrichts.) Damit die Verbindung zur eigenen Lebenswirklichkeit von den
Kindern handelnd hergestellt werden kann, sollten die Schülerexperimente ohne großen
Aufwand und ohne Gefahr ebenfalls zu Hause durchführbar sein.
Nachdem vor Beginn der Unterrichtsreihe keine konkreten Vorerfahrungen von der ersten Klasse
in der Chemiewelt vorausgesetzt wurden, ist die Fülle und Stichhaltigkeit der Aussagen umso
überraschender. Dies eröffnet eine optimale Voraussetzung für die Behandlung
chemischer Phänomene in dieser ersten Klasse.
Mit der Selbsterstellung eines Chemiebuches wird der Wunsch ernst genommen, dass Kinder
danach streben, "groß" zu werden bzw. "es den Großen gleichzutun".
(Siehe Kapitel II: 2. Entwicklungspsychologische Überlegungen zu chemischen Inhalten im
Anfangsunterricht.) Schülern einer ersten Klasse, die das Schreiben gerade erst erlernen,
zuzutrauen, ein Chemiebuch erstellen zu können, birgt dieses "Ernstnehmen" in sich. Demzufolge
zeigt sich eine außergewöhnliche Motivation in der Bearbeitung der ersten Seite des
Chemiebuches. Da das Deckblatt (siehe Anhang) für das Buch gleich mitverteilt wird, kann auch der
Kreativität in der Gestaltung des Deckblattes freien Lauf gelassen werden.
2.3 Einführung über das "Experiment"
2.3.1 Grundüberlegung zur Didaktik des Experimentes
Das Experiment ist die induktive Methode schlechthin. (Das Wort Experiment kommt aus dem
Lateinischen und bedeutet ursprünglich "Versuch, Erprobung" (vgl. GREVING / PARADIES 1996, 144f.).)
Denn für die Erläuterung von etwas Unerkärlichem wird nicht ein Lehrbuch aufgeschlagen,
sondern die eigene Tätigkeit am konkreten Einzelfall führt in dieser Methode zu
globaleren Erkenntnissen.
Die Durchführung eines Experimentes ist stets handlungsorientiert und ähnelt den
Erkundungsformen, die Kinder intuitiv schon vor Eintritt in die Schule zur Erschließung
ihrer Lebenswirklichkeit gebrauchen. (Zu weiteren, didaktischen Überlegungen zum Experiment
siehe Kapitel II: 4. Experimente im Sachunterricht.)
2.3.2 Voraussetzungen und Vorbereitungen der Methodik des Experimentes
Weil Experimente aufgrund fehlender Materialien in der Regel nicht spontan durchgeführt
werden können, müssen sie von der Lehrkraft entsprechend vorbereitet werden. Da
Experimente dann am wirkungsvollsten sind, wenn sie einen Überraschungsmoment in sich
bergen, ist eine gute Planung Voraussetzung für die Experimentalsituation. (Vgl. GREVING /
PARADIES 1996, 146.)
Hierzu zählt ebenfalls ein ausreichendes Testen und Prüfen der Versuche durch die
Lehrperson im Vorfeld, denn auf ein ständiges Scheitern der Experimente folgt unweigerlich
die Frustration.
Für den Flammenfärbungsversuch werden in der Vorbereitung verschiedene Chemikalien
auf ihre bunte Verbrennung mit Methanol und Ethanol durch die Lehrperson getestet. Die meisten
Chemikalien ergeben in der Verbrennung mit Methanol intensivere Farben als mit Ethanol.
2.3.3 Didaktischer Kommentar zu der Methodik des Experimentes
Was können Schüler durch Experimente lernen?
Sowohl Schüler- als auch Lehrerexperimente vermitteln wichtige Primärerfahrungen.
Die Methode des Lehrerversuches stellt eine geschlossene Form dar, die lediglich als
Auslöser dient. Interesse und Staunen über chemische Phänomene soll geweckt
werden. Wie bereits erwähnt, können oft effektvollere Experimente lediglich in Form
von Lehrerversuchen erfolgen, da sie für Grundschüler zu gefährlich sind.
Die weit offenere Form der Schülerexperimente kann dann angeschlossen werden und bietet
den Schülern die Möglichkeit, in ihrer natürlichsten Form handelnd und entdeckend
tätig zu werden.
Für die Durchführung eines Schülerexperimentes ist "eine ausgewogene
Mischung aus kognitiven und manuellen Fähigkeiten nötig, also ‚Lernen mit Kopf, Herz
und Hand‘ (Pestalozzi) in seiner ursprünglichsten Form" (GREVING / PARADIES 1996, 147).
Die ersten Schülerversuche finden innerhalb dieser Unterrichtsreihe in der dritten Stunde
statt.
Eine unmittelbare Erfolgskontrolle des eigenen Denkens und Tuns, sowohl in der Form des
Lehrer- als auch in der des Schülerversuches, schließt sich automatisch an das
Experiment an, da es eine hypothesen- und regelgeleitete Tätigkeit ist.
2.3.4 Nachteile und Schwächen der Methodik des Experimentes
Die unmittelbare Erfolgskontrolle kann auch in Gestalt des Mißerfolgs auftreten. Um
dem vorzubeugen, bedarf es, wie oben bereits erwähnt, einer ausreichenden Prüfung und
Vorbereitung der durchzuführenden Experimente, sonst wird aus dem ‚fruchtbaren Moment im
Bildungsprozeß‘ leicht der ‚frustrierende Moment‘. (Vgl. GREVING / PARADIES 1996, 148.)
2.3.5 Durchführung des Lehrerexperimentes im Unterricht
Nach der Kontrolle über die Einhaltung der Sicherheitsregeln, in diesem Fall sollte die
Lehrperson zusätzlich eine Schutzbrille tragen, folgt der erste Lehrerversuch. Die für
die Flammenfärbung benötigten Materialien stehen auf dem Pult bereit. (Siehe
Materieliste in Kapitel III: 2.1.5 Materialliste für den Flammenfärbungsversch.)
Um eine bessere Wirkung zu erzielen, sollte der Klassenraum halb abgedunkelt sein.
Versuchsaufbau:
Auf dem Pult des Klassenzimmers sind -für die Schüler gut sichtbar– ein
Bunsenbrenner mit Dreifuß und Drahtnetz, verschiedene Salze sowie Porzellanschälchen
aufgebaut.
Versuchsverlauf:
Die Einbeziehung der Kinder bei der Vorführung des Experimentes ist von großer
Bedeutung. Sie können Vermutungen äußern oder Fragen stellen. Wichtige Momente
des Versuches sollten vorher angekündigt werden, damit die Schüler ihre Konzentration
auf diese Aspekte einstellen können.
Zuerst werden Lithiumnitrat und Methanol in ein Porzellanschälchen gegeben und dann
über einem Bunsenbrenner zum Kochen gebracht. Zieht man den Bunsenbrenner unter der
erhitzten Mischung hervor, so entzündet sich diese und verbrennt mit einer intensiven
dunkelroten Flamme.
Da die Faszination der Kinder groß ist, schließen sich unzählige Vermutungen
über die Farbe der folgenden Flammenfärbung an. Als zweites wird Kupferchlorid in
Methanol verbrannt. Dabei entsteht eine intensiv grüne Flamme.
Nachdem begeisternd neue Vorausahnungen über die nächste Flammenfarbe
geäußert worden sind, erfolgt ein interessanter Schülerinnenvorschlag: "Ich
schließe meine Augen vorher". Diese Anregung wird von allen Schülern akzeptiert
und aufgegriffen. Damit die Schüler die Zeit des Erhitzens sinnlicher wahrnehmen können,
werden die Augen so lange geschlossen gehalten, bis das Kochen der Methanolmischung zu hören
ist. Die dadurch erzeugte Stille schafft eine konzentriertere Atmosphäre und erhöhte
Aufmerksamkeit. Nach dem Öffnen der Augen und dem Entzünden der Mischung ist der
Überraschungseffekt noch größer.
Als nächstes wird Natriumchlorid, für die Kinder bekannt als Kochsalz, in Methanol
verbrannt. Hierbei wird eine orange-gelbe Flamme sichtbar.
Im darauffolgenden Durchgang verbinden sich Calciumnitrat und Methanol während der
Verbrennung zu einer ziegelroten Flamme. Das Interesse der Kinder ist unermüdlich, und ihre
Konzentration nach der langen Versuchs- und Redeeinheit ist erstaunlich hoch.
Neben neuen Vermutungen über die folgende Flammenfärbung werden nun Wünsche
geäußert, beispielsweise der Wunsch nach einer zweifarbigen Flamme. Dieser kann
erfüllt werden, indem Borsäure anstatt mit Methanol in Ethanol verbrannt wird. Es
ergibt eine gelbe Flamme, deren grüner Rand deutlich zu sehen ist. Leidenschaftlich sind
die Kinder bei der Sache, und trotz des Nahens der Pause darf keine Flammenfärbung
ausgelassen werden.
So wird mit Kaliumchlorid in Methanol fortgesetzt und eine zweifarbige Flamme erzeugt. Klar
erkennbar sind die entstandenen Farben rosa und blau.
Die letzte Flammenfärbung zeigt die Verbrennung von Strontiumnitrat in Methanol. Mit
orange-roter Flamme erfolgt der Ausklang des Lehrerexperimentes. Die Faszination der Schüler
darüber, was Chemiker alles "zaubern" bzw. herstellen können, ist groß.
2.3.6 Reflexion über das Lehrerexperiment
Das Lehrerexperiment dient der Steigerung des Interesses der Schüler gegenüber
chemischen Phänomenen und bildet die Grundlage für Schülerexperimente. Denn, wie
der Lehrerversuch zeigt, gibt es viel Neues und Faszinierendes durch das Experimentieren zu
entdecken.
Lehrerexperimente scheinen eine Art Zauberei für die Kinder zu sein und regen zum
Staunen und Hinterfragen an. Der Wunsch, "Tricks" kennenzulernen, motiviert die
Schüler zusätzlich und fördert den Wunsch, eigene Experimente durchzuführen.
Hierbei ist es wichtig, dass zwischen Lehrerversuchen und Schülerexperimenten
deutlich unterschieden wird. So sollten die Lehrerversuche lediglich zu Beobachtungszwecken
für die Schüler innerhalb des Unterrichts erfolgen. Sie geben Einblicke in chemische
Phänomene, die in der Form von Schülerversuchen zu gefährlich wären.
Die Schülerexperimente hingegen regen zur Nachahmung an. Dabei ist es wichtig, dass
die Schülerversuche -in der Wiederholung zu Hause- keine Gefahren in sich bergen.
Die Motivation der Schüler, eigentätig Entdecktes ebenfalls zu Hause zu zeigen, ist
groß, wie in der weiteren Entwicklung der Unterrichtsreihe deutlich wird. Die Nachahmung ist
wünschenswert, denn ein Interesse an der Chemie kann so außerschulisch fortgesetzt
werden.
Wie die Begeisterung der Schüler an dem Lehrerexperiment zeigt, kann es bereits in einer
ersten Klasse gelingen, das Interesse gegenüber chemischen Inhalten zu wecken bzw.
fortzusetzen.
Die Motivation für ein eigentätiges Experimentieren und Entdecken ist ausgebaut.
Für die Durchführung von Schülerexperimenten haben die Schüler dann in
den folgenden Stunden ausreichend Gelegenheit.