Unterrichtsideen, um Naturwissenschaften kindgerecht zu vermitteln. Nahtlos knüpft dieser Praxisband an die theoretische und didaktische Einführung und die
Tüfteln, forschen, staunen Band 2
Band 2 von «Tüfteln, forschen, staunen» enthält eine Fülle von Experimenten und
Tüfteln, forschen, Band 2 st aunen Cornelia Hausherr, Susan Edthofer
Alle neuen Experimente bauen auf dem erworbenen Vorwissen in den Bereichen Wasser, Luft, Wärme, Schall, Licht, Magnetismus und Chemie in der Küche auf. Durch weiterführende, spannende Versuche wird das Grundwissen erweitert und das naturwissenschaftliche Interesse der Kinder gefördert. Die Anleitungen sind leicht verständlich und die Umsetzung ist einfach nachzuvollziehen. Alle Versuche wurden von der Grundstufe der Gesamtschule Unterstrass in Zürich erprobt und vom Technorama Winterthur überprüft. «Tüfteln, forschen, staunen» Band 2 ist gänzlich auf die Praxis ausgerichtet und enthält Kopiervorlagen sowie vielseitige Impulse für die Unterrichtsgestaltung.
ISBN 978-3-908024-11-0
UG_Tuefteln2.indd 23
Cornelia Hausherr, Susan Edthofer
vielfältigen Experimente des ersten Bandes an.
Neue naturwissenschaftliche Experimente für Kindergruppen von 4 bis 8
10.5.2010 17:14:42 Uhr
Cornelia Hausherr, Susan Edthofer
T端fteln, forschen, staunen
Band 2
Zu den Autorinnen Cornelia Hausherr lebt und arbeitet in Winterthur. Auf
die Ausbildung zur Kindergärtnerin folgte die Weiterbildung zur Journalistin. Die Autorin war Redaktorin der pädagogischen Zeitschrift «kindergarten» und hat mehrere (Bilder-)Bücher publiziert. Seit 2002 arbeitet sie als freie Fachjournalistin, als Lektorin und Redaktorin für verschiedene Verlage und ist in der Lehrerbildung tätig. Susan Edthofer wohnt und arbeitet in Engelburg (SG). Nach der Ausbildung zur Kindergärtnerin und Jahren der Berufspraxis folgten Weiterbildungen in Journalismus und Public Relations. Die Autorin ist verantwortliche Redaktorin der pädagogischen Zeitschrift «4 bis 8». Sie arbeitet zudem als freischaffende PR-Texterin, Lektorin und ist als Kursleiterin in der Lehrerbildung tätig.
Workshop «Tüfteln, forschen, staunen – Naturwissenschaft zum Anfassen» Sie können uns für einen Workshop buchen! Wir kommen mit sämtlichen Experimentierutensilien zu Ihnen. Unsere Workshops sind für einen halben Tag bis zu fünf ganzen Tagen konzipiert. Das Angebot richtet sich an Lehrpersonen der Stufen Kindergarten, Primar-, Grund- und Basisstufe, die mit ihrer Klasse in die Naturwissenschaften einsteigen möchten. Gruppengrösse: 16–20 Personen. Es sind keine Vorkenntnisse nötig. Bitte nehmen Sie frühzeitig mit uns Kontakt auf: Faxfon: 052 222 42 71, hausherr@presseteam.ch, edthofer@presseteam.ch, www.presseteam.ch
Herausgeber: Verlag LCH Lehrmittel 4bis8 www.lehrmittel4bis8.ch 2. Auflage 2010 Alle Rechte vorbehalten Copyright © 2006 Verlag LCH Lehrmittel 4bis8 Autorinnen: Cornelia Hausherr, Susan Edthofer Konzept, Realisation und Redaktion: Cornelia Hausherr Fotos: Stefan Weber, Nidau, www.swebfoto.ch Fachlektorat: Bernhard Liggenstorfer, Michel Junge, Technorama, The Swiss Science Center, Winterthur Satz und Gestaltung: Albin Koller, Berikon Korrektorat: Esther Mattille, Zürich Druck: buag Grafisches Unternehmen AG, Baden-Dättwil Auslieferung: Verlag LCH Lehrmittel 4bis8 c/o Schule und Weiterbildung Schweiz swch, Bennwilerstrasse 6, 4434 Hölstein, Tel. 061 956 90 70 ISBN 978-3-908024-11-0 Diese Publikation wurde finanziell unterstützt durch:
Cornelia Hausherr, Susan Edthofer
T端fteln, forschen, st aunen Band 2 Neue naturwissenschaftliche Experimente f端r Kindergruppen von 4 bis 8
Inhalt
7
Vorwort
8
Kleiner Leitfaden
Wasser
10 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Luft
24 27 28 29 30 31 32 33
Wärme
34 36 37 38 39
Schall
40 43 44 46 48 49 50
Einführung mit Impulsen für die Praxis Wasserläufer Labor-Läufer Büroklammer-Kniff Lauf, Labor-Läufer, lauf! Streichholzboot Seifenmotor Leicht- und Schwergewicht Öl-, Wasser-, Sirupschwimmer oder Taucher? Schwimmkurs für einen Stein Vulkanausbruch
Einführung mit Impulsen für die Praxis Schalthebel im Rückwärtsgang Kraftprotz Luft Buchheber Luftbett «Teich» trockenlegen Luftfracht Luftibus (Kopiervorlage Schülerexperiment)
Einführung mit Impulsen für die Praxis Heissluftfahrt Pirouettentanz Wärmeleiterrennen Teatime
Einführung mit Impulsen für die Praxis Tröte Naturmusik: Grashalm-, Löwenzahnund Kerbelschnarre Alltagsmusik: Trinkhalmquäker, Zwitschervogel, Flirrscheibe, Summbrumm Alpaufzug Schall in Sicht Geriusch – eine Mitmach-Schallgeschichte
Licht
52 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 66 67 68
Magnetismus
70 72 73 74 75
Küchenlabor
76 79 80 82 83 84
Tüfteline – eine Identifikationsfigur
86 Anleitung Forscherfigur
Service
88 89 90 92
Einführung mit Impulsen für die Praxis Linke Hand oder rechte Hand? Schattenhände Schattenshooting Schau genau! Coiffeursalon Spiegeldetektive: Erster Fall Spiegeldetektive: Zweiter Fall Spiegeldetektive: Dritter Fall Spiegeldetektive: Vierter Fall Verkehrte Welt Wie gross ist (m)ein Spiegelbild? Spiegelschrift Licht-Atelier
Einführung mit Impulsen für die Praxis König Magnet Magnetes Geheimnis, erkläre mir das! Tausendsassa Magnet Merlin zieht den Hut
Einführung mit Impulsen für die Praxis Milchverwandler So ein Quark! Milch+Wärme+Essig=Plastik Blubberdrink Tinten aus der Küche
Glossar Symbole (Kopiervorlage) Forscherheft (Kopiervorlage) Literatur, Websites, interaktive Ausstellungen, zum Ausleihen, Materialbezug, Lösung Schülerexperiment «Luftibus» (s. S. 33)
Dank Ein herzliches Dankeschön den Grundstufenkindern der Gesamtschule Unterstrass, Zürich, und ihren Lehrpersonen Catherine Müller, Tanja Blattner und Schulleiter Dieter Rüttimann, die sich ein zweites Mal auf das Abenteuer Naturwissenschaften eingelassen und die Experimente dieses Buches erprobt haben. Die offene, einladende und diskussionsbereite Haltung der Lehrpersonen, ihr ansteckendes Engagement, ihr Sachwissen, ihr Einsatz, ihre kompetente Begleitung und praktische Umsetzung der Experimente haben dieses Buch erst möglich gemacht. Das hellwache Interesse der Kinder an Phänomenen, ihre hartnäckige Neugier, ihre Experimentierfreudigkeit, ihr Feuer für Forscherfragen, ihr leidenschaftliches Suchen nach befriedigenden Antworten, ihr Wissenszuwachs waren beeindruckend und eine Bestätigung, dass Naturwissenschaften in die ersten Stufen unseres Bildungssystems gehören. Herzlichen Dank an Stefan Weber, der die Experimente und die jungen Forscherinnen und Forscher sensibel mit seiner Kamera begleitet hat; an Susette Neuweiler für die Entwicklung der kecken Forscherpuppe Tüfteline; an die Teilnehmer und Teilnehmerinnen der Workshops: so manche Erfahrung ist in den vorliegenden Band eingeflossen. Ein besonderer Dank geht an Bernhard Liggenstorfer und Michael Junge für sein herausragendes, engagiertes, konstruktives und bereicherndes Fachlektorat. Der «Bacillus Scientiae» breitet sich aus.
Tanja Blattner trägt das frisch präparierte Becken eilends zum Labor-Läufer – wie weit er wohl diesmal übers Wasser gehen wird?
Catherine Müller prüft das Experiment – jawohl, die chemische Reaktion ist bereits eingetreten.
Vorwort
Wunderwelt Naturwissenschaft «Ein Gelehrter in seinem Laboratorium ist nicht nur ein Techniker; er steht auch vor den Naturgesetzen wie ein Kind vor der Märchenwelt», schrieb Marie Curie. Mit dem zweiten Band von «Tüfteln, forschen, staunen» möchten wir Sie erneut auf eine Reise in die wundersame Welt der Naturwissenschaften mitnehmen. Mit dem Ansatz, die Naturwissenschaften an die Lebenswirklichkeit der Kinder (und unsere) anzubinden, begannen wir das weitläufige, uns weitgehend unbekannte Land zu erforschen. Wir waren neugierig, wissbegierig und ein bisschen bange, denn mit Physik und Chemie hatten wir uns seit dem Gymnasium nicht mehr beschäftigt. Inspiriert und ermutigt hat uns Albert Einsteins Aussage: «Das Schönste, was wir erleben können, ist das Geheimnisvolle. Es ist das Grundgefühl, das an der Wiege von wahrer Wissenschaft und Kunst steht.» Zuerst suchten wir in unserer Kindheit nach geheimnisvollen naturwissenschaftlichen Spuren. Und plötzlich waren sie wieder da, die Erinnerungen an die unbekümmerte Jagd nach den faszinierenden, gefährlichen Quecksilberkügelchen, als der Fiebermesser auseinander brach, oder das Staunen über die magnetische Kompassnadel, die stets nach Norden zeigt. Beim Ausprobieren der Experimente erlebten wir vergnügliche Stunden, aber auch zweifelnde, grüblerische Momente, wenn ein Versuch nicht zuverlässig gelingen wollte. Angespornt und angesteckt wurden wir durch das leidenschaftliche Interesse der Kinder an naturwissenschaftlichen Fragen, ihr forschendes Experimentieren und ihre schnell wachsenden Kompetenzen. Mit grosser Hingabe erprobten, tüftelten und erweiterten sie die zusammengestellten Versuche und bestätigten die Einsicht, die der englische Physiker und Chemiker Michael Faraday bereits vor bald zweihundert Jahren formuliert hat: «Der einfachste Versuch, den man selbst gemacht hat, ist besser als der schönste, den man nur sieht.» Als die Lehrerinnen der Versuchsklasse nach einem längeren Unterbruch die Experimente des ersten Buches wiederholten, waren diese bei den Kindern noch sehr präsent und sie wünschten sich eine Fortsetzung. Das grosse Interesse am ersten Band und die Nachfrage nach weiteren Umsetzungsideen ermöglichten nun die vorliegende Publikation. Es war faszinierend zu erleben, wie die Kinder ihr Vorwissen in ihre Vermutungen und Erkenntnisse einbauten. Was passiert, wenn sich Luft erwärmt, erklärte ein Siebenjähriger so: «Die Luftteilchen zappeln, wenn die Luft warm ist. Wenn man zappelt, braucht man Platz. Wenn die Luft abkühlt, werden die Luftteilchen lahm und brauchen weniger Platz.» Das trifft das Phänomen Erwärmung der Luft auf der molekularen Ebene genau. Einen heiteren Moment bescherte uns die folgende aufgeschnappte Bemerkung: «Ich habe einen flüssigen Znüni mitgenommen. Welchen Aggregat zustand hat deiner?» «Meiner ist fest, aber morgen nehme ich ein Gas mit.» Cornelia Hausherr, Susan Edthofer
Kleiner Leitfaden Didaktische Überlegungen zum Aufbau der Experimente und zur Rolle der Lehrperson, praxisorientierte Denkanstösse und kurze Checklisten bieten Anregungen, wie man den Einstieg in die Naturwissenschaften planen, vorbereiten und umsetzen kann.
Hinweis auf Band 1 Der erste Band von «Tüfteln, forschen, staunen» beinhaltet ein Grundlagenkapitel von Gisela Lück. Darin begründet sie, u.a. aus entwicklungspsychologischer Sicht, weshalb Naturwissenschaften nicht erst Bildungsangebot der Oberstufe, sondern bereits der ersten Stufen des Bildungs systems werden sollten. Die Experimente des ersten und zweiten Bandes bauen auf den Erkenntnissen dieser Grundlagen auf.
Es gibt vielfältige Möglichkeiten, Naturwissenschaft in den Unterricht zu integrieren, wie spontan aufgegriffene Beobachtungen im Unterrichtsalltag, ein thematisches Projekt, regelmässige naturwissenschaftliche Unterrichtssequenzen. Um die Kinder an die Naturwissenschaften heranzuführen und exaktes Denken zu üben, folgen die Experimente dieses Buches einem ritualisierten Ablauf, der sich in der Praxis bewährt hat: • Offene Fragestellung (keine Ja/Nein-Antworten) • Hypothese • Experiment • Beobachtung, Feststellung • Erklärung Auch der Spassfaktor hat bei der Auswahl und Zusammenstellung der Versuche eine Rolle gespielt. Zudem sind es Experimente, die möglichst zuverlässig gelingen, auch wenn in der Welt der erwachsenen Wissen schaftler das Misslingen einen bedeutenden Platz einnimmt, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Für das Kind ist es wichtig, dass seine ersten Begegnungen mit der Welt der Naturwissenschaften positiv, logisch, glaubwürdig und nachvollziehbar ausfallen. «Wie soll dem Kind denn das Phänomen veranschaulicht werden, wenn das Experiment nicht gelingt?», brachte Gisela Lück, Dozentin an der Universität Bielefeld und Pionierin auf dem Gebiet der naturwissenschaftlichen Vermittlung für junge Kinder im ersten Band von «Tüfteln, forschen, staunen» (S. 8–20), diesen Ansatz auf den Punkt.
Kein Experiment ohne Testversuch
Alle Vorbereitungen sind gemacht, nun wird die Klasse ins neue Unterrichtselement eingeführt.
Für alle Versuche, und scheinen sie noch so einfach, gilt die Regel: Immer zuerst jedes Experiment selber durchführen. So räumt man nicht nur manchen Stolperstein aus dem Weg, das eigene Tun ist auch das beste Rezept gegen das eigene Unwissen. Ausprobieren ermöglicht besseres Verstehen und Deuten. Wenn die Warum-Frage zu komplex für eine Antwort scheint, bietet die Zuverlässigkeit der Naturgesetze eine gute Lösung für eine Erklärung nach dem Muster «wenn – dann». Neben der naturwissenschaftlichen Deutung sind auch zusätzliche Erklärungen hilfreich, zum Beispiel mit Analogien (Öl schwimmt auf Wasser wie die Fettaugen in der Suppe) und Personifizierungen (Öl hat eine geringere Dichte als Wasser – Öl und Wasser mögen sich nicht, deshalb vermischen sie sich nicht). Um der Einschleifung von falschen Begrifflichkeiten vorzubeugen und sich über den Verständnisstand eines Kindes zu informieren, ist es wichtig, dass die Kinder ein Phänomen in eigenen Worten (mündlich, schriftlich) formulieren können. Für eine Erklärung der Phänomene sprechen auch Erfahrungen und Untersuchungen, denn nachweislich erinnern sich Kinder nachhaltig an Deutungen und bauen auf diesem Wissen auf.
Überlegungen zur Entscheidungsfindung Infrastruktur, Organisation und Dokumentation spielen eine wesentliche Rolle bei der Planung und Durchführung von Versuchen. Je nach Voraussetzung kann eine mehr oder weniger grosszügige Umsetzung realisiert werden. Infrastruktur
• Habe ich ein zusätzliches Zimmer oder eine freie Nische, in der ich ein Experimentierlabor einrichten kann, oder muss ich das Labor mangels Platz jedes Mal neu einrichten? • Wie weit entfernt ist der nächste Wasseranschluss? • Wo verstaue ich die Utensilien eines Experiments: Box, Schublade, Gestell, Kiste? • Bewahre ich die durchgeführten Experimente in einem offenen, den Kindern frei zugänglichen Gestell oder in einem abgeschlossenen Schrank auf? • Wie präsentiere ich die Materialien übersichtlich, damit die Kinder eingeführte Experimente selbstständig wiederholen und erweitern können?
Magnetische Organisationstafeln eignen sich auch als Übersicht über bereits eingeführte Experimente und deren Erprobung durch die Kinder.
Organisation
• Wie kann ich die Experimente für die Kinder selbsterklärend kennzeichnen: mit Symbolen, Nummern, Beschriftungen? • Wie organisiere ich, dass alle Utensilien für das entsprechende Experiment vorhanden sind? Wie merke ich rechtzeitig, was ausgegangen ist und/oder ersetzt werden muss? • Führe ich einzelne Bereiche (Wasser, Schall usw.) jeweils als Themenpaket durch, oder «mische» ich Experimente aus verschiedenen Bereichen? • Biete ich zusätzliche Fachutensilien wie Laborkittel, Schutzbrille, Mikroskop, Notizhefte an? • Beziehe ich eine Spielfigur als Identifikationsträger mit ein? • Wie viele Kinder dürfen jeweils am Experimentiertisch hantieren? Wie beschäftige ich die anderen Kinder? • Womit erweitere ich die bekannten Experimente? • Wie viel Zeit muss ich einberechnen, bis alle Kinder ein Experiment ein oder mehrere Male wiederholt haben? Wie organisiere ich das? Dokumentation
• Wie sehen die persönlichen Forscherhefte der Kinder aus? Was wird darin festgehalten und wie gross ist der zeitliche Aufwand für den Eintrag der Beobachtungen? • Lege ich einen zusätzlichen Klassenordner an, in dem alle durch geführten Experimente für Kinder, Eltern, Besuche gesammelt, dokumentiert und abgelegt sind? • Beziehe ich die Eltern mit ein, indem ich den Kindern ab und zu einen Experimentierauftrag als Hausaufgabe aufgebe? • Welche Sprache wähle ich für die naturwissenschaftlichen Unterrichtssequenzen – Standard, Mundart oder sowohl als auch? Sind die Rahmenbedingungen geklärt und die Vorbereitungen gemacht, steht dem Abenteuer Naturwissenschaften nichts mehr im Weg.
Wasser
W a ss e r
«Aus der Flasche steigt eine UnterwasserFeuerwolke!» Beispiele aus dem Praxisbuch 10
Wasser
Öl-, Wasser-, Sirupschwimmer oder Taucher? Fragestellung Was passiert, wenn ich unterschiedlich schwere Gegenstände wie Legostein, Knopf, Münze in ein Sirup-Wasser-Öl-Glas gleiten lasse? Hypothese Jedes Kind überlegt sich eine begründete Annahme. Forscherheft Jedes Kind zeichnet und/oder notiert seine Vermutung in sein persön liches Forscherheft. Material – Sirup-Wasser-Öl-Glas – Unterschiedlich schwere Gegenstände (Beispiel: Legostein, Knopf, Münze) Der Legostein schwimmt auf dem Öl, weil er leichter ist als Öl, der Knopf ist schwerer als Öl, aber leichter als Sirup und schwimmt auf dem Wasser.
Experiment Gegenstände – hier Legostein, Knopf und Münze – nacheinander ins Sirup-Wasser-Öl-Glas gleiten lassen. Beobachten, feststellen Die Gegenstände sinken in unterschiedliche Tiefen. Der Legostein schwimmt auf dem Öl. Der Knopf sinkt durchs Öl und schwimmt auf dem Wasser. Die Münze sinkt durch alle drei Schichten bis auf den Grund des Glases. Erklärung Jeder Gegenstand sinkt bis zu jener Flüssigkeit, die eine höhere Dichte als er selber hat. Auf dieser Flüssigkeit schwimmt er.
Ta u ch e r Auf diesem Bild ist gut zu sehen, dass sich Sirup und Wasser bereits miteinander vermischt haben.
20
«Ich muss noch einen Sirupschwimmer finden.»
Wasser
L u ft
«Wenn ich mein Gewicht verteile, kann ich auf Ballonluft liegen. Weil – jetzt stimmt der Druck!» 24
Luft
Kraftprotz Luft Fragestellungen Was passiert, wenn ich mich auf einen aufgeblasenen Ballon lege? Was passiert, wenn ich auf einen aufgeblasenen Ballon trete? Was passiert, wenn ich mit der Faust in einen aufgeblasenen Ballon boxe? Was passiert, wenn ich einen aufgeblasenen Ballon mit beiden Händen zusammenpresse? Was passiert, wenn wir einen aufgeblasenen Ballon zu zweit gegeneinander stemmen? Was passiert, wenn ich einen aufgeblasenen Ballon zwischen zwei Buchdeckel klemme und diese mit beiden Händen zusammenpresse? Der Ballon hält – das Verhältnis von Druck und Fläche stimmt.
Hypothese Jedes Kind überlegt sich eine begründete Annahme. Forscherheft Jedes Kind zeichnet und/oder notiert seine Vermutung in sein persönliches Forscherheft. Material – Ballone – Buch Experiment Die Kinder blasen einen Ballon locker auf und verknoten ihn (Hilfe stellung). Sie testen die in der Fragestellung aufgelisteten und weitere Ideen aus. Beobachten, feststellen Die Ballone sind sehr belastungsfähig. Die Ballone platzen nur selten.
Die kleine Fläche des «Stüpferli» wird sogleich beweisen, dass der Druck zu hoch ist – peng!
Erklärung Hier ist der Druck am Werk. Physikalisch betrachtet, beschreibt der Druck eine Grösse, die sich aus Fläche und Kraft ergibt. Die Formel dazu lautet: Druck gleich Kraft durch Fläche. Der Druck ist umso kleiner, je grösser die Fläche ist, auf welche die Kraft/das Gewicht wirkt. Oder umgekehrt: Der Druck ist umso grösser, je kleiner die Fläche ist, auf welche die Kraft/das Gewicht wirkt.
Luftmatratzenversuch Eine leere Luftmatratze auf den Boden legen. Ein Kind bettet sich darauf. Nun wird versucht, mit der Luftpumpe die Luftmatratze aufzupumpen und das Kind auf «Luft» zu legen. Gelingt dies vielleicht sogar mit Blasen?
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Wasser
W ä rme
«Es fliegt wie eine echte Rakete.»
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Heissluftfahrt
H ei s s l u ft
Wärme
Fragestellung Einen leeren Teebeutel zu einer Röhre auffalten. Was passiert, wenn ich den oberen Rand dieser Röhre anzünde? Hypothese Jedes Kind überlegt sich eine begründete Annahme.
Forscherheft Jedes Kind zeichnet und/oder notiert seine Vermutung in sein persön liches Forscherheft. Material – Eine grössere Menge Teebeutel ohne Kammerunterteilung – Feuerfeste Unterlage – Streichhölzer oder Feuerzeug
(Nicht nur) bei Kindern findet dieser Versuch grossen Anklang.
Tipp Eine geschützte, dunkle und ungefährliche Stelle wie einen (Schul-)Korridor wählen. Die feinen Ascheteilchen können mit einem feuchten Tuch gut eingefangen werden.
Experiment/Beispiele Etikett, Schnur und Metallklammer des Teebeutels vorsichtig entfernen. Den Tee zur späteren Verwendung in eine Dose geben. Den Teebeutel auffalten – er wird zur Röhre. Die Teebeutelröhre auf eine feuerfeste Unterlage stellen. Einen geschützten Standort wählen, da die Röhre leicht umfällt. Nun den oberen Rand rasch und gleichmässig (braucht etwas Übung) anzünden. Beobachten, feststellen Der Teebeutel brennt von oben nach unten ab. Wenn er fast abgebrannt ist, steigt er in die Luft. Man sieht nur noch feine Gewebeteilchen.
Erklärung Beim Abbrennen erwärmt sich die Luft in der Teebeutelröhre stark. Warme Luft dehnt sich aus und steigt, da ihre Dichte geringer ist als jene von kalter Luft. Anders ausgedrückt: Erwärmte Luft ist leichter als kalte Luft, deshalb steigt sie. Am Anfang ist die Teebeutelröhre noch zu schwer, um abzuheben. Beim Abbrennen verringert sich das Gewicht schnell. Sobald die Röhre leicht genug ist bzw. ihre Bestandteile eine geringere Dichte als jene der umgebenden Luft haben, steigt sie. Elternaktivität: Heissluftballon basteln So gehts: Seidenpapiertüten herstellen (oder transparente Knistersäcke ver wenden), zur Stabilisation den Rand mit Klebeband verstärken. Drei leichte, reiss feste Fäden gleichmässig verteilt an den Rand knoten. Je ein Kind hält einen Faden, ein weiteres füllt die Tüte/den Sack gut mit Föhnluft. Loslassen und beobachten, wie hoch der Heissluftballon steigt.
Forscherheft Jedes Kind zeichnet/notiert das Resultat und die Erklärung in sein persönliches Forscherheft.
Joseph und Etienne Montgolfier erfinden den Heissluftballon Die Brüder Montgolfier beobachteten in ihrer Papierfabrik, dass sich Papierreste beim Verbrennen erhoben und nach oben schwebten. Das wollten sie nachahmen. Sie bauten aus Papier und Leinwand eine 600 m3 grosse Hülle, füllten diese mit Gas aus brennendem Stroh und Wolle, und tatsächlich: Die mächtige Kugel schwebte in die Lüfte. Das geschah am 14. Juni 1783. Wenig später durften die ersten Passagiere an Bord – ein Hahn, eine Ente und ein Hammel!
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Wasser
Sch a ll
ÂŤWir haben gelernt, wie man Schall sehen kann. Das war lustig.Âť
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H ö ren Tröte
Fragestellung Was passiert, wenn ich einen Gummiring mit beiden Zeigefingern leicht auseinander ziehe, zwischen die leicht geöffneten Lippen lege und kräftig blase? Hypothese Jedes Kind überlegt sich eine begründete Annahme. Forscherheft Jedes Kind zeichnet und/oder notiert seine Vermutung in sein persön liches Forscherheft. Material – Ganze und aufgeschnittene Gummiringe unterschiedlicher Breite und Länge Experiment Einen Gummiring beidseitig mit Daumen und Zeigefinger fassen. Die Lippen leicht öffnen, den Gummiring dazwischen legen. So stark wie möglich blasen. Die Anspannung des Gummiringes durch Auseinander ziehen und Lockern variieren. Das Experiment mit unterschiedlich breiten Gummiringen durchführen. Beobachten, feststellen Der Gummiring zwischen den Lippen vibriert, bebt, zittert. Der Gummiring schwingt und erzeugt trötende, schnarrende Geräusche. Dehnen und Lockern verändert die Tonhöhe leicht. Die Lippen werden kräftig massiert.
«Meine Lippen ‹chrüseled› ganz komisch.»
Stimmbänder Der Gummibandversuch veranschaulicht, wie unsere Stimmbänder funktionieren. Sie befinden sich im Kehlkopf, wo sie von kleinen Muskeln gespannt und gelockert werden, wenn wir reden, singen, lachen, schreien, summen usw. Übung: Mit Mittel- und Zeigfinger den Kehlkopf leicht berühren. Summen und die Vibration spüren. Tipp: Abbildung des Sprechorgans genau betrachten, besprechen, ins Forscherheft zeichnen und beschriften.
Erklärung Die Geräusche werden durch Schwingungen erzeugt, die vom Medium Luft weitergeleitet werden. Je nachdem, ob der Gummiring gelockert oder gespannt ist, wird der Ton höher oder tiefer. Ist der Gummiring gedehnt, erzeugt die schnelle Vibration einen höheren Ton. Ist er gelockert, vibriert er langsamer und man hört einen Ton in tieferer Tonlage. Tipp: Dieser Effekt lässt sich gut mit einem Saiteninstrument, zum Beispiel einer Gitarre, veranschaulichen, indem man eine Saite anzupft und den Wirbel anzieht (Saite spannt) und löst (Saite lockert). Forscherheft Jedes Kind zeichnet/notiert das Resultat und die Erklärung in sein persönliches Forscherheft.
Tipp und Ratespiel Manchmal gelingt es nicht auf Anhieb, dem Gummiring Töne zu entlocken. Mit Übung gelingt es aber immer besser. Tipp: Lockere, etwas ausgeleierte Gummi ringe verwenden. Anregung Ratespiel: Welche Tiere kann man mit den erzeugten Tönen imitieren?
Ausprobieren Je einen Stift links und rechts als Halter in einen Gummiring legen. Die Stifte fassen und den Gummiring zwischen die Lippen nehmen. Den Gummiring durch unter schiedliches Auseinanderziehen der Stifte dehnen und lockern.
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Wasser
L i cht
ÂŤWenn ich mache, dass der Daumen in die Âandere Richtung schaut, meint man, der Schatten zeigt die andere Hand!Âť 52
Schattenshooting Fragestellung In einer abgedunkelten Ecke beleuchtet eine Lampe ein Kind, das vor einer hellen Wand steht oder sitzt. Was passiert? Hypothese Jedes Kind überlegt sich eine begründete Annahme. Forscherheft Jedes Kind zeichnet und/oder notiert seine Vermutung in sein persön liches Forscherheft. Material – Starke Lampe oder Hellraumprojektor – Grossformatige Papiere (z.B. Restenrolle aus einer Druckerei) – Stifte Experiment 1) Ein Kind stellt/setzt sich im Profil vor eine Wand. Nun wird es mit einer Lichtquelle beleuchtet. 2) Die Distanz zur Projektionsfläche variieren.
Die Distanz zur Projektionsfläche stimmt, das Schattenprofil ist klar.
Beobachten, feststellen 1) Auf der Wand wird der Schatten des Kindes sichtbar. 2) Der Schatten verändert sich mit der Distanz. Je weiter weg das Kind von der Projektionsfläche ist, desto grösser und verschwommener ist sein Schattenbild, je näher es an der Projektionsfläche ist, desto kleiner und klarer werden auch die Konturen des Schattens. Weiterführung mit Schattenporträt Ein grosses Blatt Papier an der Wand befestigen. Im Profil und anderen Positionen zur Wand stehen und die Distanz ändern, bis das Porträt «scharf» ist. Die Konturen mit einem Stift nachziehen. Erklärung Wird ein Lichtstrahl durch ein lichtundurchlässiges Material unter brochen, entsteht ein Schatten. Grösse und Schärfe des Schattens hängen davon ab, wie weit das Kind (ein Gegenstand) von der Pro jektionsfläche entfernt ist. Da sich Lichtstrahlen gradlinig ausbreiten, hat der Schatten dieselbe Form wie der Körper oder Gegenstand. Forscherheft Jedes Kind zeichnet/notiert das Resultat und die Erklärung in sein persönliches Forscherheft.
«Wenn man jemanden anleuchtet, strahlt er wie ein Lampion, aber von aussen.»
Schattengalerie Von jedem Kind ein Schattenporträt anfertigen, indem die Schattenumrisse mit weissen Stiften auf dunklem Papier fest gehalten und da ausgeschnitten werden. Rätselraten: Who is who? Verschiedene Gegenstände als Schatten porträtieren. Rätselraten: Was wurde hier porträtiert?
57
Wasser
M a g net i
ÂŤDer Magnet macht sogar durch das Wasser Âeine Leitung.Âť
70
Magnetes Geheimnis, erkläre mir das! Fragestellung Verschiedene magnetische Gegenstände liegen im Wasser. Was passiert, wenn ich einen Magneten dicht an die Wasseroberfläche halte? Hypothese Jedes Kind überlegt sich eine begründete Annahme. Forscherheft Jedes Kind zeichnet und/oder notiert seine Vermutung in sein persönliches Forscherheft. Material – Starke Magnete oder Supermagnete – Transparentes Becken, Glasschüssel oder Gratinform – Wasser – Magnetische Gegenstände Experiment Magnetische Gegenstände ins Becken legen und so viel Wasser darüber giessen, dass sie bedeckt sind. Einen Magneten dicht über die Wasseroberfläche halten, bewegen und beobachten, wie sich die im Wasser liegenden Gegenstände verhalten. Beobachten, feststellen Die Gegenstände folgen der Bewegung des Magneten. Manche Gegenstände «springen» zum Magneten hoch.
Wie fliegende Fische springen Gegenstände manchmal aus dem Wasser zum Magneten hoch.
Erklärung Die magnetische Anziehungskraft wirkt auch durch flüssige Stoffe hindurch. Je nach Magnetstärke wirkt sie auf eine kleine bis grössere Distanz. Forscherheft Jedes Kind zeichnet/notiert das Resultat und die Erklärung in sein persönliches Forscherheft.
Magnetes Geheimnis, erkläre mir das! Kein grösser Geheimnis als Lieb' und Hass. Johann Wolfgang von Goethe
«Ich vermute, das Wasser stört und stoppt den Magneten.»
Wasserstrecke messen Auf welche Distanz wird z.B. eine im Wasser liegende Stahlkugel von verschie densten Magneten angezogen? Die Strecken messen, in eine Tabelle eintragen und die Resultate (auch mit den vorher gemessenen Luftdistanzen) vergleichen.
Geh ei mnis 73
Wasser
K ü ch e n
«Das Backpulver macht, dass das Zitronen wasser aufgeht.»
76
Küchenlabor
So ein Quark!
M i lch
Fragestellung Was passiert, wenn ich Milch und Essig zusammenschütte? Hypothese Jedes Kind überlegt sich eine begründete Annahme. Forscherheft Jedes Kind zeichnet und/oder notiert seine Vermutung in sein persönliches Forscherheft. Material – Messbecher – Transparentes Gefäss – 2,5 dl Vollmilch, frisch oder pasteurisiert – Essig – Esslöffel – Sieb
Aus Milch und Essig …
Experiment 2,5 dl Milch abmessen und in ein Gefäss geben. 1 Esslöffel Essig dazugeben. Das Gemisch mit einem Esslöffel umrühren. Beobachten, feststellen Am Boden des Glases setzt sich schnell eine dicke Substanz ab. Erklärung Gibt man Essig zu Milch, reagieren die beiden Stoffe sehr schnell und heftig miteinander. Die Milch wird sauer bzw. gerinnt. Das heisst, sie trennt sich in eine wässrige Flüssigkeit, die Molke, und in Quark, eine Mischung aus Fett, Mineralien und Eiweiss. Forscherheft Jedes Kind zeichnet/notiert das Resultat und die Erklärung in sein persönliches Forscherheft.
Tipp Mit Essig hergestellter Quark schmeckt säuerlich und wird am besten in eine Sauce oder unter einen Salat gerührt.
… wird Quark und Molke.
80
Wort-Bild-Symbole und Materialkärtchen als Orientierungshilfe Die Wort-Bild-Symbole eignen sich für die Kenn zeichnung von Experimenten und ermöglichen eine rasche Orientierung. Auf der linken Seite des Pikto gramms stehen Kapitelsymbol und Titel, auf der rechten Seite kann die Lehrperson/ein Kind das ein zelne Experiment mit Bild und/oder Zahl und Wort
Luft
Wasser
kennzeichnen. Auf die neutralen Materialkärtchen können die dazugehörigen Utensilien notiert und/oder gezeichnet werden. Anleitung: Entsprechendes Wort-Bild-Symbol und ein Materialkärtchen kopieren, bemalen, beschriften und ausschneiden und mit einer selbstklebenden Schutzfolie auf das gewählte Aufbewahrungs material (Plastikbox, Korb, Ordner, Schrank, Gestell) aufziehen.
Wärme
Schall Material
Magnetismus
Licht Material
Forscherheft Die Vorlagen für das Forscherheft umfassen Umschlag (Titelseite, Rückseite zum Ausmalen) und je eine Muster-Experimentierseite für die sieben vorgestellten Bereiche. Um ein A5-Format zu erhalten, vergrössert man die Vorlagen um 159%. Variante 1: Mit allen Kindern, z.B. als Elternaktivität im Voraus ein Forscherheft gestalten (bei jedem Kapitel zusätzliche Notiz blätter einplanen). Umschläge (auf festeres Papier ausdrucken) und Innenseiten mit Spiral- oder Thermobindung, Klammer, Ordner usw. fixieren. Variante 2: Die Notizblätter lose in einer Schachtel oder einer Schublade aufbewahren und erst zum Schluss als Heft gestalten. Da jedes Blatt mit einem BildWort-Symbol gekennzeichnet ist, können die Blätter einfach nach Bereichen sortiert werden.
Material
Küchenlabor Material
Material
Mein Forscherheft Name:
89
Wa sser Wä rm e
Deutung:
Luft Schall
Ich weiss jetzt:
Wasser
K üchenlabor
Magneti sm us Li cht Experiment: Name: Hypothese: Ich vermute …
… weil
Experiment:
Wärme
Ich weiss jetzt:
Name: Hypothese: Ich vermute …
Deutung:
Deutung:
Ich weiss jetzt:
Luft
… weil
Experiment: Name: Hypothese: Ich vermute …
… weil
90