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Experimentieren im Sachunterricht

Die Schüler betrachten Experimente und führen selbst aktiv Experimente durch. Dabei stehen Staunen und Verblüffung im Vordergrund, aber auch die eigenen Aktivitäten. Den Kindern wird bewusst, dass ihre Versuchsanordnungen miteinander in Wechselwirkung treten. In sich anschließenden Reflexionsrunden werden die Beobachtungen in naturwissenschaftliche Zusammenhänge eingeordnet.

Bei der Planung und Durchführung von Experimenten in der Grundschule bietet es sich an, im regionalen Umfeld öffentliche Institutionen oder Einrichtungen einzubeziehen. Wichtig ist die gemeinsame und individuelle Reflexion des Erlebten. Voraussetzung für den Erkenntnisgewinn sind sowohl geplantes Handeln der Schüler als auch das unstrukturierte Probieren und Experimentieren der Kinder.


Highlights sind zum Beispiel: Herstellen von Schleim, Simulation eines Vulkansausbruchs

Experimentiertag mit Nadin und unseren Chemnitzer Senioren

Wir hatten M&M’s bekommen und mussten sie ins Wasser legen. Wir haben beobachtet: das Grün hat sich am schnellsten aufgelöst, das liegt daran, dass unterschiedlich viel Zucker in den M&M’s ist.

Nadin hat uns auch Mandarinen ausgeteilt. Jeder Tisch hat 2 Mandarinen bekommen. Es hatte auch jeder Tisch eine Kerze bekommen. Wir haben die Mandarinen geschält und konnten dann den Saft aus der Mandarinenschale drücken. Als der Saft in die Flamme kam, hatte man einen kleinen Funken gesehen.

Nadin hatte einen Kürbis mitgebracht und hatte eine Kerze in den Kürbis gestellt und hatte einen Schlauch hintendran. Sie hatte noch ein Pulver reingeschüttet. Dann hat sie durch den Schlauch gepustet. Der Kürbis hatte dann aus dem Mund Feuer gespuckt.

Nadin hatte auch für jeden einen Becher mit und einen Luftballon. Wir haben den Luftballon in den Becher geblasen und mussten vorher noch den Luftballon oben anfassen und schon konnte man das Glas einfach hochheben. Herr Grajek hat gesagt, wir können unseren Eltern sagen, dass wir jetzt die Gläser ohne sie anzufassen in den Schrank räumen können.


Eine andere Schülerin war besonders vom Experiment „Feuerspeiender Kürbis“ fasziniert:

Der Kürbis

Als erstes haben wir mit einem Kürbis experimentiert. Der Kürbis hatte ausgeschnittene Augen, Mund und Nase. Für die Explosion braucht man: Samen vom Bärlauch, ein Teelicht, ein Blasrohr. Das Blasrohr war hinten am Kürbis befestigt und mit Klebeband angeklebt. Als Nadin in das Blasrohr geblasen hat, ist das Pulver mit dem Feuer vermischt und dadurch gab es eine Flamme, die das Gesicht des Kürbis heraus schubste. (H., 3. Klasse)


Die differenzierten Beobachtungen, Fokussierungen und Schlussfolgerungen der Schüler, welche sich im gemeinsamen Austausch ergeben, werden in den folgenden Texten deutlich:

Das fünfte Experiment: Das fünfte Experiment war sehr toll. Wir haben einen Luftballon aufgeblasen und haben ein Gespenst draufgemalt. Dann haben wir ein Glas warmes Wasser hineingetan und Hefe. Und haben das dann drübergestülpt und nach einer Weile hat sich der Luftballon von alleine aufgeblasen. (R., 3. Klasse)

Beim Geist haben wir Backpulver mit Zucker und Hefe in ein Gefäß gefüllt und dann heißes Wasser reingekippt und dann schnell einen Luftballon drüber gespannt, denn das Wasser musste warm bleiben. Die Zutaten haben reagiert und haben ein Gas gebildet und wegen des heißen Wassers ist das Gas hochgestiegen und viel Schaum ist hochgekommen. (H., 3. Klasse)


Nicht immer ist es nötig, Versuchsanordnungen bis ins kleinste Detail wiederzugeben. Auch persönliche Wertungen oder die Schilderung des Settings sind wertvolle Beiträge für die gemeinsame Weiterarbeit, zum Nachdenken und Erschließen von Zusammenhängen:

Experimente

Die Klasse 3a aus der Theodor-Körner-Schule hatte einen großen Tag. Nadin und die Senioren waren gekommen. Nadin war aus einer Forschzentrale gekommen und die Senioren aus Chemnitz.

Nadin hat was voll schönes mitgebracht. Sie hat mit uns einen Vulkanausbruch gemacht. Natürlich haben wir das draußen gemacht.


Die sich immer wieder anbietende Einbeziehung der Paten-Senioren des Seniorenkollegs der TU Chemnitz unterstützt den Austausch und die Entwicklung der Reflexionsfähigkeit der Schüler zusätzlich. Im lockeren Gespräch, beim Experimentieren, beim gegenseitigen Fragenstellen und der Suche nach Antworten, durch die Verwendung von Fachbegriffen oder dem Austausch über Allgemeinwissen lassen sich die erlebten naturwissenschaftlichen Phänomene gedanklich durchdringen und vernetzen.


Fragen an Nadin Fliegner, Mitarbeiterin am Institut für Botanik der TU Dresden, Mail: Nadin.Fliegner@mailbox.tu-dresden.de

Wie kommt es, dass Du mit Kindern im Kindergarten- und Grundschulalter experimentierst?

Das hat sich eigentlich ganz zufällig ergeben. Angefangen hat alles im Kindergarten meiner Tochter, als Eltern ihre Berufe vorstellen sollten. Um den Kindern nicht nur zu erzählen, was ich so mache, hatte ich ein paar Mini-Experimente vorbereitet. Die Kleinen hatten ihre helle Freude daran, haben Fragen gestellt und wollten alles selbst ausprobieren. Da habe ich gemerkt, dass es eigentlich ganz leicht ist, das Interesse der Kinder für Naturwissenschaften zu wecken. Danach hat es sich einfach verselbstständigt. Andere Gruppen haben angefragt, später habe ich regelmäßig in diversen Vorschulgruppen 1x im Monat zu bestimmten Themen etwas mit den Kindern gemacht. Peu à peu wurde es immer mehr … in Grundschulen, zu bestimmten Hortaktivitäten, Sommerfesten etc.

Welche Bedeutung hat das angeleitete und freie Experimentieren für Kinder, was lernen sie dabei?

Das angeleitete Experimentieren beruht einfach darauf, dass die Kinder in erster Linie beobachten und sich selbst Fragen stellen. Das Experiment wird durch den Versuchsleiter vorbereitet und durchgeführt, die Kinder können Vermutungen zum Beobachteten äußern: z.B. Was könnte passieren? Warum ist das so passiert? Funktioniert das immer so? Es geht also vorrangig um die erste Begegnung mit dem Experimentiergegenstand, spontane Vermutungen und die Suche nach Zusammenhängen. Das freie Experimentieren ist natürlich der Teil, der den Kindern am meisten Spaß macht. Hierbei geht es um das erste Anwenden wissenschaftlicher Methoden, den aktiven Wissenserwerb durch eigenes Probieren, Untersuchen und Auswerten und natürlich um die Befriedigung der Neugier.

Was kannst Du als Mitarbeiterin einer naturwissenschaftlichen Arbeitsgruppe an der Universität den Kindern anderes als der Klassenlehrer vermitteln?

Ich habe als Kind naturwissenschaftlichen Unterricht als extrem langweilig empfunden. Es gab größtenteils nur trockene Theorien, keine schönen Experimente und selbst ausprobieren gab es schon gar nicht. Als Mitarbeiterin in einer naturwissenschaftlichen Einrichtung habe ich einfach ein breiteres Spektrum an Ideen und Möglichkeiten, z.B. physikalische Gesetze in tolle kleine Experimente umzusetzen. Den Kindern diese Dinge leichter zu vermitteln als der Klassenlehrer liegt einfach darin begründet, dass man selbst schonmal von „außerhalb“ kommt und somit von vornherein schonmal interessanter ist. Durch die Vorstellung des Berufes gilt man de facto vor den Schülern als ein ausgewiesener Experte. Ein wesentlicher Punkt ist auch die Unvoreingenommenheit, da ich die Schüler im Vorfeld ja meist nicht kenne und sie sich so beim Experimentieren frei von Bewertung fühlen und somit vielleicht mehr aus sich herausgehen und sich mehr zutrauen als im normalen Unterrichtsalltag.

Welche Reaktionen erlebst Du nach Deinen Experimentiertagen, welchen Eindruck hast Du von den Aktivitäten und Äußerungen der Kinder.

Nach den jeweiligen Experimentiertagen bekomme ich eigentlich nur positive Resonanz. Eltern fragen mich nach Anleitungen, Kinder sagen mir noch Monate später, wie sehr es ihnen gefallen hat und sowohl Lehrer als auch Erzieher sprechen mich oft lobend an und fragen nach, wie dies oder jenes gemacht wurde. Sehr erstaunlich für mich ist allerdings, wie lange nach den Experimenten sich die Kinder das Wissen behalten und mir noch genau erzählen können, was wir gemacht haben und warum das Ergebnis so und so ausgefallen ist. Sogar wissenschaftliche Begrifflichkeiten merken sie sich.

Anekdote aus der Vorschule der Kita Forststraße in Dresden: Die Kinder sind mit der Erzieherin im großen Garten unterwegs (ca. 3 Monate nach dem Experimentieren) und beobachten Wasserläufer. Ein Kind fragt die Erzieherin, warum er denn nicht untergeht, sofort wird es von seinem Nachbarn angeraunt: „Das haben wir doch bei Frau Fliegner gelernt: OBERFLÄCHENSPANNUNG!“

Mein Eindruck ist, dass die Kinder sehr aktiv bei der Sache sind, erstaunlicherweise sind sie im Moment des Experiments äußerst konzentriert und diszipliniert. Beeindruckend ist auch die Gruppendynamik – es wird selbstverständlich untereinander geholfen, miteinander ausprobiert, individuelle Ideen werden von vielen wie selbstverständlich ebenfalls ausprobiert, wenn ein Kind sich zurücknimmt wird es motiviert, wenn jemand nicht das tut, was er soll, wird er sofort von den anderen zurechtgewiesen und angehalten, es richtig zu machen. Ich bin auch immer wieder beeindruckt, wie schnell die Kinder die Experimente mit der Natur oder dem Alltag in Zusammenhang bringen, oder wie gut sie abschätzen können wie und warum etwas passiert.


Anregungen zur Durchführung eines Experimentiertages im Sachunterricht, Impressionen:

1 Chromatographie – Welche Farben stecken in unseren Stiften?
2 Viskosität – Kann man verschiedene Flüssigkeiten übereinanderschichten?
3 Konsistenzen – Wie macht man eigentlich Schleim?
4 Unterdruck – Wie kommt das Ei in die Flasche?
5 Statik  – Kann ein Luftballon Männchen transportieren?
6 Explosion – Kann Staub explodieren?
7 Konzentrationsunterschiede – Lösen sich unterschiedlich farbige M&Ms gleichschnell auf?
8 Naturschauspiel – Wie bricht ein Vulkan aus?
9 Duell – Lebensmittelfarbe gegen Tinte  – Was löst sich schneller?
10 Gärung – Wie pustet man mit Hefe und Zucker einen Ballon auf?
11 Ausdehnung – Kann man mit einem Luftballon einen Becher anheben?
12 Temperaturunterschiede – Platzt ein Ballon immer, wenn man ihn über eine Kerze hält?
13 Bernoulli Effekt – Was passiert mit den Ballons? – Selbsterklärung durch Beobachtung
14 Bildung von Gasen – Was passiert mit dem Ballon, wenn man Backpulver und Essig mischt?
15 Ätherische Öle – Kann man mit Mandarinenschalen und einer Kerze ein Minifeuerwerk veranstalten?
16 Temperaturausgleich – Der Vulkan im Glas – Was kann man beobachten?
17 Kampf der Oberflächenspannungen – Ein Beobachtungsexperiment mit Kaffee und Alkohol
18 Optische Täuschung – Das Loch in der Hand

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