5. Das Abschlussexperiment
5.1 Märchen und Zaubertintenexperiment
Zu Beginn der letzten Doppelstunde der Unterrichtsreihe wird im Sitzkreis ein Märchen
vorgelesen. In diesem Märchen ist das Herstellen von Zaubertinte der Schlüssel für
die Erlösung. (Die gesamte Erzählung: "Das Märchen der Prinzessin
Leila".)
Danach erfolgt die praktische Übertragung der Zaubertintenherstellung in Form von
Schülerexperimenten im Unterricht. Das heißt, die Schüler stellen selbst eine
Zaubertinte durch Zitronensaft her und schreiben sich gegenseitig kurze Nachrichten, die dann
mit Hilfe eines Bügeleisens sichtbar gemacht werden.
Der Versuchsaufbau und das Ergebnis werden als letzte Seiten in dem Chemiebuch festgehalten.
Am Schluss findet eine Reflexion mit den Schülern über die gesamte
Unterrichtsreihe statt.
5.1.1 Sachinformationen zum Zaubertintenexperiment
Unsichtbare Tinte wird aus farblosen Chemikalien hergestellt, die bei der Verbrennung oder
Behandlung mit anderen Chemikalien reagieren und sichtbar werden. (Es gibt verschiedene
Chemikalien, aus denen eine Zaubertinte hergestellt und durch Hitze sichtbar gemacht werden
kann, wie z. B. Zwiebelsaft, Essigessenz, Milch, Zuckerwasser. Mit anderen Chemikalien können
auch Geheimtinten entwickelt werden, die wiederum nur durch weitere Chemikalien sichtbar
gemacht werden können. Auf diese wird hier nicht näher eingegangen. (siehe hierzu MOISL 1983,
100f.))
Durch das Auspressen von Zitronen kann auf einfache Weise eine Zaubertinte hergestellt
werden. Mit dem Zitronensaft können Nachrichten auf Papier verfasst werden, die,
nachdem sie getrocknet sind, nicht mehr zu sehen sind.
Um die Nachricht wieder sichtbar zu machen, muss der Zitronensaft auf dem Papier
erhitzt werden. Am besten eignet sich dafür die Wärme des Bügeleisens, um einen
eventuellen Papierbrand zu verhindern.
Der Zitronensaft enthält Kohlenstoff, der sich in der Hitze aus seiner Verbindung
löst und sich durch die Verbrennung braun färbt. Die Buchstaben erscheinen somit
als braune Zeichen des verbrannten Zitronensaftes auf dem Papier.
5.1.2 Lernziel des Zaubertintenexperimentes
Das Lernziel der letzten Stunde ist die Erkenntnis, dass durch chemische Phänomene
Unsichtbares sichtbar gemacht werden kann.
5.1.3 Lernvoraussetzungen für das Zaubertintenexperiment
Das Vortragen des Märchens unterbricht die Lehrperson des öfteren, um den
Schülern für Äußerungen und Fragen Raum zu lassen. Von den Schülern
wird dann verlangt, dass sie sich in die Lage der agierenden Personen des Märchens
versetzen. Die Kinder sollen selbst Strategien entwickeln und Lösungen finden, um sich
somit auf die praktische Umsetzung des Märchens vorzubereiten.
In dem darauf folgenden Schülerexperiment sollen die Kinder die Lösung, die das
Märchen vorgibt, in eine praktische Tätigkeit übertragen. Das heißt, sie
stellen eigentätig Zaubertinte aus Zitronensaft her. Im Haushaltsbereich der Küche
haben die Schüler schon beobachten können, dass Saft aus Zitronen gepresst
werden kann. Dies kann für die Übertragung genutzt werden.
Da die Durchführung in Form von Partnerarbeit erfolgen soll, in der die Partner gezielt
aufeinander eingehen müssen, wird von den Schülern ebenfalls soziales Verhalten
vorausgesetzt.
Am Ende des Schülerexperimentes soll mit einem heißem Bügeleisen gearbeitet
werden, deren Handhabung einigen Kindern jedoch nur durch Beobachtungen von zu Hause
geläufig ist. In diesem Versuch wird von ihnen verlangt, eigentätig unter
Hilfestellung der Lehrkraft mit dem heißen Gerät zu hantieren.
5.1.4 Materialliste für das Zaubertintenexperiment
5.1.5 Didaktischer Kommentar zum Zaubertintenexperiment
Das Schülerexperiment, das den Abschluss der Unterrichtsreihe bildet, sollte sehr
überlegt ausgewählt werden. Es sollte einen spektakulären Charakter besitzen,
damit ein mitreißender Ausklang die positive Einstellung gegenüber der Chemie noch
forciert.
Das Abschlussexperiment, wie jedes der Schülerexperimente, sollte zu Hause
durchführbar sein, damit es in der Lebenswirklichkeit der Kinder eine Bedeutung erhalten
kann.
Alle Materialien, die für das Schülerexperiment zur Zaubertinte benötigt
werden, lassen sich im Haushaltsbereich finden. Zitronen, Presse, Pinsel und Papier sind den
Schülern vertraute Gegenstände. Mit dem Gebrauch des Bügeleisens sollte jedoch
vorher geübt und eine besondere Vorsicht entwickelt werden.
Das Zaubertintenexperiment kann zudem einen Platz in der Spielwelt der Kinder einnehmen.
Dieser letzte Versuch kann von den Schülern als "Zaubertrick" benutzt werden,
deren Lösung nur sie kennen. Kinder hegen oft den Wunsch, nur einem Eingeweihten eine
Nachricht zu übermitteln. Sie haben von gewissen Geheimschriften meist schon aus Detektiv-
oder Hexengeschichten gehört. In dem Märchen der Prinzessin Leila hilft die Zaubertinte,
aus einer ausweglosen Situation zu entkommen.
Ob solche Zaubertinten auch real herstellbar sind, soll in dem letzten Schülerexperiment
erforscht werden.
5.1.6 Methodische Überlegungen zum Zaubertintenexperiment
Um dem Schülerexperiment mit der Zaubertinte das richtige Ambiente zu geben, wird zuerst
ein Märchen vorgelesen.
Durch das Märchen wird die Phantasie der Schüler angeregt. Sie sollen Strategien
entwickeln, wie sie sich in der Lage der agierenden Personen in dem Märchen verhalten
würden. Dadurch wird die Motivation für die praktische Umsetzung gesteigert.
Obwohl es der Motivation durch die Märchenerzählung nicht bedurft hätte
–das Phänomen der Geheimschrift enthält genügend spektakuläre Elemente-,
kann durch das Märchen, besonders für Kinder der ersten Klasse, eine interessante
Atmosphäre geschaffen werden, die letztlich zu einem gesteigerten Erinnerungsvermögen
an den Versuch führen kann.
In der Methode der Partnerarbeit können die Schüler sich gegenseitig geheime
Botschaften mit dem Zitronensaft übermitteln. Hier findet wieder das soziale Lernen
Berücksichtigung.
Das Austauschen der Botschaften birgt zudem ein Überraschungsmoment in sich, da der
Partner nicht weiß, welche Nachricht durch das Bügeln sichtbar wird.
In der Abschlussreflexion am Ende der Stunde können die Schüler über
ihre Erfahrungen sprechen und Meinungen äußern.
5.1.7 Mögliche Probleme und Schwierigkeiten des Zaubertintenexperimentes
In der Methode der Partnerarbeit zeigt sich, dass einige Schüler nicht bereit sind,
ihre selbstverfasste Nachricht mit dem Partner auszutauschen. Sie wollen ihre eigene
Botschaft behalten und sie für sich sichtbar machen. Der "Egoismus" der
Schüler im ersten Schuljahr darf nicht unterschätzt werden.
Um die mit Zitronensaft geschriebenen Nachrichten wieder sichtbar zu machen, bedarf es
einer großen Hitze. Die ungefährlichste Form -im Gegensatz zum Gebrauch einer
Kerze- ist das Erwärmen des Papiers mit einem Bügeleisen. Doch auch das
eigentätige Bügeln kann zu Verbrennungen führen. Die Lehrperson sollte
diese Tätigkeit sorgfältig vorbereiten und überwachen, um gegebenenfalls
schnell eingreifen zu können. Für die anderen Schüler ergeben sich daraus
dann allerdings gewisse Wartezeiten.
5.1.8 Durchführung des Zaubertintenexperimentes im Unterricht
Zu Beginn der letzten Doppelstunde wird ein Sitzkreis gebildet, um das Märchen der
Prinzessin Leila in einem gemütlichen Rahmen vorzutragen.
Das Märchen handelt von einer Prinzessin namens Leila, die von einem bösen Grafen
entführt wird. Er hält sie in einem Turm gefangen und bringt ihr täglich nur eine
Scheibe Brot und eine Tasse Tee mit einem Stück Zitrone. Der Graf verlangt von der
Prinzessin, dass sie einen Brief an ihren Vater schreibe, indem sie ihm mitteile,
dass sie den Grafen heiraten wolle, obwohl sie dies nicht möchte. Was kann die
Prinzessin nun unternehmen, um befreit zu werden?
Die Schüler entwickeln viele verschiedene Strategien, wie beispielsweise einen
Papierflieger mit einer Nachricht aus dem Turmfenster zu werfen oder einfach "nein"
zu sagen. Eine weitere Strategie wäre, dass Leila unter den Brief an ihren Vater
eine kleine Nachricht schreibt, in der steht, dass sie gefangengehalten werde. Diese
könnte dann jedoch ebenfalls von dem Grafen entdeckt werden. Eine geheime Botschaft
müsste folglich auf den Brief gelangen. Aber wie?
Nachdem in dem Märchen noch einmal auf das Stück Zitrone hingewiesen wird, erfolgt
die Frage: War das die Lösung?
Ein Schüler weiß die Antwort sofort: "Man kann mit Zitronensaft unsichtbar
schreiben und die Geheimschrift mit Wärme wieder sichtbar machen." Das bestätigt
eine andere Schülerin, die von so etwas Außergewöhnlichem schon einmal aus einem
Detektivbuch gehört hat. Das Papier mit der geheimen Botschaft muss nachher nur an eine
Kerze gehalten werden, dann wird die Zitronenschrift wieder sichtbar.
Die anderen Schüler sind von der Idee begeistert, und die Lehrperson ist erfreut,
dass die Schüler die Lösung des Märchens selbständig entwickeln
konnten.
In dem weiteren Gespräch folgt der Einwurf, dass es doch viel zu gefährlich
sei, Papier über eine Kerze zu halten. Daraufhin tragen die Schüler andere
Möglichkeiten der Erwärmung zusammen. Einige Überlegungen beinhalten
beispielsweise die Vorschläge, das Papier an eine Lampe zu halten oder in den Backofen
zu legen.
Für den folgenden Schülerversuch wird dafür dann als effektivste und
ungefährlichste Methode ein Bügeleisen benutzt.
In der zweiten Stunde wird dann das Zaubertintenexperiment durchgeführt.
Für die Versuchsdurchführung werden Zweiergruppen gebildet. Jede Zweiergruppe
erhält zunächst eine halbierte Zitrone, eine Zitronenpresse und ein Becherglas.
Mit viel Kraft wird die Zitronenhälfte auf der Presse ausgedrückt. Der Saft wird
dann in das Becherglas umgefüllt.
Versuchsaufbau des Zaubertintenexperimentes:
Jede Gruppe bekommt Pinsel und Papier, damit die geheimen Botschaften verfasst werden können.
Versuchsdurchführung des Zaubertintenexperimentes:
Da die Schrift mit dem Zitronensaft beim Schreiben schwer zu erkennen ist, und es sich in
dieser Unterrichtsreihe um eine erste Klasse handelt, die das Schreiben gerade erst erlernt,
ist ein Wort oder eine Zeichnung als Nachricht ausreichend.
Danach ist es wichtig, die fertige Botschaft zum Trocknen an die Seite zu legen. Denn wird
eine Nachricht, die noch nicht ganz trocken ist, zu früh erwärmt, so verwischt der
Zitronensaft beim Bügeln, und die Nachricht ist nicht mehr erkennbar. Am schnellsten
trocknen die fertigen Papiere auf der Heizung im Klassenzimmer.
Anschließend werden die getrockneten Nachrichten ausgetauscht; der Zitronensaft ist
nicht mehr sichtbar. Die Proben werden jetzt gebügelt und für denjenigen, der eine
Botschaft seines Partners erhalten hat, kommt zu der Entdeckung der Schrift oder des Bildes
noch der Überraschungseffekt hinzu.
Einige Kinder tauschen ihre Zettel jedoch nicht aus, weil sie ihr eigenes Ergebnis sichtbar
machen wollen.
Da die Lehrperson die sorgfältige Aufsicht über das Bügeln übernehmen
muss, ergeben sich Wartezeiten für die anderen Schüler, da nur jeweils ein
Schüler bügeln kann. Sobald jedoch die ersten Ergebnisse sichtbar sind, werden
sie stolz herumgezeigt; somit haben auch die anderen Schüler eine Beschäftigung,
und der Austausch von Beobachtungsergebnissen beginnt.
Beispiel einer gebügelten Geheimbotschaft
Beobachtungen des Zaubertintenexperimentes:
Die fertigen Proben geben die verfassten Botschaften originalgetreu wieder, so als ob
man sie mit einem richtigen Stift geschrieben hätte.
Die Schüler entdecken, dass die geheimen Botschaften nach dem Bügeln bei jeder
Probe von gleicher Farbe sind. Die Zitronenschrift ist nun braungelb. Dass das Papier ein
bisschen verbrannt riecht, nach dem es erhitzt wurde, ist eine weitere Beobachtung der
Kinder.
Deutung des Zaubertintenexperimentes:
Die Schüler haben eigentätig festgestellt, dass die Erzählungen aus den
Detektivbüchern und aus dem Märchen der Prinzessin Leila der Wahrheit entsprechen.
Während des Bügelns wird ein leichter Verbrennungsgeruch wahrgenommen, und da der
Zitronensaft nach dem Erwärmen eine braune Färbung angenommen hat, wird von den
Schülern herausgefunden, dass der Zitronensaft unter dem Bügeleisen verbrannt ist.
Da der Vorgang der Verbrennung -wie schon die vorherigen Schülerexperimente ergeben
haben- mit der Chemie in Verbindung steht, gehört auch dieses Phänomen in den Bereich
der Chemiker. "Chemiker können Unsichtbares sichtbar machen" stellt dann der
Ergebnissatz dar.
Der Versuch wird zum Schluss in Wort und Bild als weitere Seite im Chemiebuch
festgehalten, damit ein späteres Nachmachen möglich ist. Die letzte Seite des
Chemiebuches zeigt dann die sichtbar gemachte, geheime Botschaft des Zitronensaftes.
(Chemiebuchseiten siehe Anhang.)
Im Laufe der Unterrichtsreihe ist so für die Schüler ein wertvolles, kleines
Experimentierbuch entstanden, das ihnen ermöglicht, auch zu Hause und zu späteren
Zeitpunkten ihre Experimente aus der ersten Klasse zu wiederholen.
5.1.9 Reflexion des Zaubertintenexperimentes
Das Märchen zu Beginn der Stunde zeigt ein sehr emphatisches Verhalten der Schüler.
Sie können sich gut in die agierenden Personen hineinversetzen und einfallsreiche
Lösungsstrategien entwickeln.
Erstaunlich bleibt die Tatsache, dass die Schüler selbständig die richtige
Lösung des Märchens gefunden haben.
Hier zeigt sich wieder die theoretische Annahme eines vor- und außerschulischen
Interesses der Kinder an chemischen Phänomenen in der Praxis bestätigt.
In Detektiv- und Zauberbüchern sind Kinder schon früh einigen
naturwissenschaftlichen Phänomenen auf der Spur.
Die Einfachheit der Herstellung einer Zaubertinte ermöglicht eine direkte Verbindung zu
ihrer Lebenswirklichkeit. Da die benötigten Materialien in jedem Haushalt zu finden sind,
kann eine außerschulische Verwirklichung jederzeit stattfinden. Wie bereits erwähnt,
sollte in Bezug auf das Bügeleisen allerdings zu besonderer Vorsicht angehalten werden.
Die Einsicht in den Gesamtzusammenhang der Versuchsdurchführung scheint nicht bei allen
Schülern vorzuliegen. Als die Schüler ihre Botschaften untereinander austauschen
sollen, ist entweder einigen nicht deutlich geworden, welchen Sinn dieser Austausch hat oder
sie möchten ihre Botschaften einfach nicht aus der Hand geben. Somit bleibt der
Überraschungseffekt in einigen Gruppen aus. Es zeigt sich jedoch, dass, obwohl
sie ihre eigene Nachricht sichtbar machen, sie von der Durchführung und dem Ergebnis
dennoch erstaunt und begeistert sind.
Reflexion der Unterrichtsreihe mit den Schülern:
Nachdem das letzte Schülerexperiment beendet ist, gibt es eine Überraschung
für die Lehrperson. Die Klasse führt ein Klassentagebuch. Jede Woche nimmt ein
Schüler der Klasse das Buch mit nach Hause und schreibt auf einer Seite, was ihm in
dieser Woche besonders gefallen hat, was im Gedächtnis geblieben ist oder was von ihm
als bemerkenswert erachtet wird. Eine Seite des Tagebuches hat ein Schüler dem Versuch
mit der Papierchromatographie gewidmet. Er hat die Versuchsdurchführung in eigenen Worten
wiedergegeben und den Versuchsaufbau mit einer unglaublich genauen Zeichnung dargestellt.
Diese Seite wird nun von ihm vorgelesen:
Der Schüler hat das Experiment beeindruckend genau beschrieben und in einer Zeichnung
wiedergegeben.
Eine Schülerin berichtet daraufhin, dass sie an diesem Experimentiertag krank war
und deshalb den Versuch zu Hause durchgeführt habe. Bei ihr sei das Experiment jedoch nicht
gelungen. Sie erzählt, dass der Filzstiftstrich sich nicht verfärbt hat, sondern
dass die Farbe im Wasser schwamm.
Die Lehrperson lässt die Schüler, die das Experiment im Unterricht
durchgeführt haben, Vermutungen darüber anstellen, was diese Schülerin zu
Hause falsch gemacht haben könnte.
Der Verdacht, dass die Schülerin den Löschpapierstreifen zu tief in das Wasser
gehängt hat, so dass ebenfalls der Farbstrich im Wasser hing und sich in diesem
auflöste, wird von der Schülerin bestätigt. Nachdem sie aufgeklärt wurde,
was sie falsch gemacht hat, möchte sie es unbedingt noch einmal zu Hause ausprobieren.
Auch viele andere Schüler erzählen, dass sie die Experimente dieser
Unterrichtsreihe zu Hause vorgeführt hätten. Es hätte immer alles geklappt
und Erstaunen und Begeisterung in ihren Familien ausgelöst.