Arbeitsblatt: Bau und Funktion eines Thermometers

Inhaltsverzeichnis 1 Überlegungen zu den Lernvoraussetzungen 2 1.1 Äußere Bedingungen 2 1.2Bedingungen der Lerngruppe 2 2 Didaktische Überlegungen 4 2.1 Allgemeine didaktische Überlegungen 4 2.2 Einbettung der Stunde in die Unterrichtseinheit 6 2.3 Bezug zum Bildungsplan 6 2.4 Stundenziele 7 3 Sachanalyse 8 3.1Das Thermometer Definition 8 3.2Aufbau und Funktion eines Flüssigkeitsthermometers 8 4 Methodische Überlegungen 9 4.1 Einstieg 9 4.2 Hinführung und Erarbeitung 9 4.3 Arbeitsphase 10 4.4 Überleitung, Versuchsfindung und Hypothesenbildung 11 4.5 Versuchsphase 11 4.6 Ergebnissicherung 12 4.7 Alternative Stundenverläufe 12 5 Verlaufsskizze 14 Anhang 1 Überlegungen zu den Lernvoraussetzungen 1.1 Äußere Bedingungen Die .schule ist eine Grund- und Hauptschule. Sie integriert die Möglichkeit, den Werkrealschulabschluss zu absolvieren. Die Schülerzahl beläuft sich derzeit insgesamt auf ca. --- Schülerinnen und Schüler 1. Davon besuchen ---- Kinder die Hauptschule. Für den Fächerverbund MNT sind zwei Fachräume vorhanden, die nach den Schwerpunkten Biologie/Chemie und Physik aufgeteilt sind. Der Unterricht findet in dieser Stunde im „Biologie/Chemie-Raum statt, der mit einer Tafel, einem Tageslichtprojektor, einer Leinwand über der Tafel im vorderen Bereich und mit Materialschränken im hinteren Teil des Zimmers bestückt ist. Über den Arbeitsplätzen der Schüler sind Schwenklifte angebracht, die jeweils über Strom- und Gasanschlüsse verfügen. Die reihenförmig angeordnete Sitzordnung lässt sich umstellen. So ist es auch möglich, Gruppentische und/oder einen Stuhlkreis im Fachraum zu bilden. Die Drehstühle können nach Bedarf in der Höhe variiert werden. Dies sorgt zu Beginn des Unterrichts häufig für Unruhe und es dauert einen Moment, bis alle Schüler ihre jeweilige Sitzhöhe erlangt haben und aufmerksam sein können. Das Beenden von Arbeitsphasen wird durch ein akustisches Signal angezeigt, welches dreimal erklingt. Zweimal Klingeln bedeutet, dass ich etwas sagen möchte und die Aufmerksamkeit aller dazu benötige. Ertönt der Klang nur einmal, werden die Kinder aufgefordert, den Flüsterton einzuhalten. Die Schulglocke zeigt die große Pause und jeweils den Beginn der Folgestunde an. 1.2 Bedingungen der Lerngruppe Zusammensetzung der Lerngruppe Insgesamt besuchen 24 Schüler die Klasse. Sie setzt sich aus 11 Mädchen und 11 Jungen zusammen. Der Anteil fremder Nationalitäten beträgt mit 10 Schülern fast 50 %. Ein Großteil der Kinder mit Migrationshintergrund ist jedoch in Deutschland geboren. Es bestehen somit keine gravierenden Verständigungsschwierigkeiten. 1 Aufgrund des besseren Leseflusses beschränke ich im mich Folgenden auf die maskuline Form. Es sind jedoch immer Personen beiderlei Geschlechts gemeint. Hinsichtlich des Sozialverhaltens treten in der Klasse immer wieder Schwierigkeiten auf, die zu erheblichen Unterrichtsstörungen führen. Diese lassen sich mehrheitlich auf das Verhalten von 6 Kindern zurückführen und kommen unabhängig von den Lehrpersonen in allen Fächern und sogar im Sozialtraining vor. Auch das bestehende Trainingsraummodell oder Elterngespräche fruchten bei diesen Schülern nicht mehr. Auf die Verhaltensweisen und Hintergründe einiger Schüler möchte ich daher im Folgenden näher eingehen: Insgesamt ist die Klasse sehr lebendig und aufgeweckt. Viele Schüler denken oft laut im Unterricht mit. Teilweise bringen sie deshalb ihre Beiträge einfach unaufgefordert ohne Handmeldung ins Plenum. Besonders in Gruppenarbeitsphasen erhöht sich der Lärmpegel. Den Fall einer vorsätzlichen und wiederholten Störung werde ich durch das Notieren der jeweiligen Namen an der Tafel anzeigen. Bei gravierenden Regelverstößen schließt eine Trainingsraumermahnung an. Stört der betreffende Schüler ein weiteres Mal, verlässt er den Raum und reflektiert sein Verhalten mit einem Lehrer im Trainingsraum. Lern- und Leistungsstand (Vorkenntnisse, Methodenkompetenz) Die Schüler bringen keinerlei Erfahrungen zu Experimenten und Versuchen aus dem letzten Schuljahr mit. Aufgrund der projektorientierten Arbeit zum Thema „Wald fand der Fachunterricht bisher im Klassenzimmer statt. Erst in der letzten Woche wurden Regelvereinbarungen über das Verhalten im Fachraum getroffen. Aufgrund dessen kann ich noch keine detaillierte Angaben zu Interessenslagen und Stärken einzelner Schüler machen. Ich möchte dennoch annehmen, dass eine praktische Arbeitsweise der Lerngruppe eher entgegenkommt als das Herausziehen von Informationen aus Textmaterial. Ich hoffe daher sehr darauf, dass sich die Arbeitsatmosphäre und Motivation in der Klasse damit verbessert. Ich würde den überwiegenden Teil der Klasse eher zu den leistungsschwächeren Kindern zählen. Andererseits gibt es aber auch wissbegierige Schüler mit schneller Auffassungsgabe. Hierzu gehören beispielsweise . Für diese Gruppe bedarf es erweiterter Aufgabenstellungen, während andere Gruppen eher Unterstützungen benötigen. 2 Didaktische Überlegungen 2.1 Allgemeine didaktische Überlegungen Da es sich – wie eben erwähnt – um eine eher schwach einzustufende Klasse handelt, habe ich mich dafür entschieden, das Niveau des Inhaltes der ersten Unterrichtssequenzen etwas herunter zu setzen. Im Sinne des Spiralcurriculums ist davon auszugehen, dass die Kinder innerhalb des Themengebietes „rund ums Wetter in der Grundschule bereits Kontakt mit dem Thermometer als Messinstrument hatten. Es kann jedoch nicht davon ausgegangen werden, dass in diesem Zusammenhang ein Thermometer gebaut und dessen Funktion handelnd nachvollzogen wurde. Da es mir wichtig ist, den Schülern gleich zu Beginn praktisches Handeln zu ermöglichen und sie an forschend-entdeckende Arbeitsweisen im naturwissenschaftlichen Unterricht heranzuführen, wählte ich vorliegenden Unterrichtsgegenstand. Zudem bietet sich daran die Gelegenheit, naturwissenschaftliche Teilfertigkeiten einzuüben und zu vertiefen. Ein grober Stundenverlauf ergibt sich daher wie folgt: 1) Bezug zur Lebens- und Erfahrungswelt (Fieberthermometer). 2) Bauen nach Bauanleitung (ein Flüssigkeitsthermometer herstellen). 3) Hypothesenbildung und Versuchsfindung (Überprüfung der Funktion). 4) Einen Versuch nach Anleitung durchführen (die Funktionsweise handelnd nachvollziehen). 5) Beobachtungsbeschreibungen und Verifizierung bzw. Falsifizierung der aufgestellten Vermutung. 6) Auswertung Gegenwartsbedeutung In ihrem Leben werden die Schüler täglich mit Wärme und Temperaturen konfrontiert. Es handelt sich hierbei vorwiegend um subjektives Empfinden. So definieren sowohl Kinder als auch Erwachsene nach Gefühl zum Beispiel die Außentemperatur mit warm oder kalt. Ebenso gehen die meisten Kinder dieser Altersgruppe mit der genauen Temperaturangabe in ihrer Einheit Grad Celsius bereits vertraut um. So werden auch Erfahrungen mit Thermometern als Messgeräte von Temperaturen vorliegen. Das Fieberthermometer als Gegenstand, der bei Krankheit die Körpertemperatur misst, ist beispielsweise jedem Kind bekannt. Bei den meisten Thermometern handelt es sich in der heutigen Zeit jedoch überwiegend um elektronische Messgeräte, die keine Skala aufzeigen und nur in digitaler Form abzulesen sind. Das physikalische Phänomen der Volumenänderung von Flüssigkeiten bei Erwärmung ist damit nicht sichtbar. So erachte ich es als sinnvoll, den Kindern zunächst die ursprüngliche Form des Messgerätes als phänomenale Erfindung näher zu bringen. Exemplarität Sowohl Kinder als auch Erwachsene unterscheiden die Begriffe Wärme und Temperatur im alltäglichen Sprachgebrauch nicht. Die Wärme als innere Energie wird also mit dem Temperaturbetrag gleichgesetzt. Ein Beharren auf die formgerechte physikalische Definition erachte ich vorerst jedoch als kontraproduktiv. Dies würde allenfalls Verwirrung stiften. Im Sinne der didaktischen Reduktion ist dieser Gesichtspunkt daher zu Beginn der Einheit auszulassen und erst im weiteren Verlauf aufzugreifen. Zum heutigen Inhalt der Stunde benötigt die Lerngruppe meiner Ansicht nach einen Zugang in Verbindung mit ihrer Lebens- und Erfahrungswelt. Jedes Kind war schon einmal krank und kennt das Fieberthermometer. Dieses kann somit exemplarisch zum Einstieg in den Themenbereich dienen. Im Anschluss daran ist es sinnvoll, eine „be-greifbare, aktive Auseinandersetzung mit dem Aufbau und der Funktion eines Thermometers als objektives Messgerät zu ermöglichen. Hierfür bietet es sich an, dass die Schüler selbst ein Thermometer bauen, um einen näheren Bezug zum „einfachen Aufbau dieser Erfindung zu bekommen. Ein sich anschließender Versuch zur Überprüfung, ob das Messgerät funktioniert, motiviert und macht die Wirkung der inneren Energie (Wärme) sichtbar (Bauanleitung und Versuchsbeschreibung, s. Anhang). So können die Kinder handelnd nachvollziehen, dass sich Flüssigkeiten beim Erwärmen ausdehnen. Zukunftsbedeutung Das bewusste Wahrnehmen und Wissen über den Aufbau und die Funktion eines Flüssigkeitsthermometers stellt auch einen wichtigen Lernfaktor für die Zukunft der Schüler dar. So sieht der Bildungsplan vor, dass die Jugendlichen Stoffe nach ihrer Fähigkeit, thermische Energie zu speichern und zu transportieren, beurteilen sollen. Hierfür stellt das Verständnis des vorliegenden Unterrichtsgegenstands eine hilfreiche Grundlage dar. Des Weiteren verhilft es dazu, physikalische Gesetzmäßigkeiten im Alltag zu entschlüsseln und eine Erklärung für diese zu finden. So zeigt es den Jugendlichen beispielsweise Handlungsmöglichkeiten auf, wie sie Wärmeenergie und ihre Wirkungsweisen einschätzen und nutzen können. Noch immer ist das Handwerk ein wichtiger Berufszweig für Absolventen des Hauptschulabschlusses. Ein Basiswissen zu physikalischen Phänomenen und Erfindungen ist für eine solche Berufsorientierung daher unerlässlich. 2.2 Einbettung der Stunde in die Unterrichtseinheit Vorliegend handelt es sich um die erste Unterrichtssequenz innerhalb der thematischen Einheit „Wärme verändert. Einen Ausschnitt der bedeutenden Sequenzen nach der heutigen Stunde möchte ich im Folgenden aufzeigen: 1. Sequenz: Wir bauen ein Thermometer und untersuchen dessen Funktion. 2. Sequenz: Wir skalieren unser Thermometer. 3. Sequenz: Wir schätzen und messen Temperaturen an verschiedenen Stellen. 4. Sequenz: Wir lernen und üben den Umgang mit dem Bunsenbrenner 5. Sequenz: Das Teilchenmodell am Beispiel der Aggregatzustände von Wasser. 6. Sequenz: Wir untersuchen, wie sich andere Stoffe bei Erwärmung verhalten. 7. Sequenz: Wärmequellen 8. Sequenz: Wärmeleitung und Isolierung 9. Sequenz: Wir fühlen Wärme unterschiedlich. 10. Sequenz: Unsere Haut – Sinnesorgan für Temperaturempfinden 2.3 Bezug zum Bildungsplan In den Leitgedanken zum Kompetenzerwerb des Bildungsplans Baden-Württemberg wird die Verzahnung zwischen „praktisch handelnder Erarbeitung und reflektierter Auseinandersetzung (Ministerium für Jugend, Kultur und Sport Baden-Württemberg 2004, S. 54) als wesentliches Prinzip für den Unterricht aufgeführt. Um ein bewusstes und differenziertes Verhältnis der Schüler zu ihrer technischen Welt zu fördern, möchte ich dieses Prinzip aufgreifen. Da die Lerngruppe erst am Anfang des naturwissenschaftlichen Arbeitens steht, ist es mir in den ersten Unterrichtssequenzen besonders wichtig, soziale und methodische Kompetenzen zu fördern. Hierzu gehört das Einüben der selbstständigen Materialbeschaffung, der Umgang mit den Arbeitsmaterialien, das Arbeiten in Gruppen, die Hypothesenbildung sowie die Durchführung von Beobachtungsversuchen. Im Folgenden werde ich die anzubahnenden fachlichen Kompetenzen im Hinblick auf die Stundenziele wiedergeben und kurz erläutern. Kompetenzen im Fachbereich MNT: Die Schülerinnen und Schüler können . die Ausbreitung thermischer Energie untersuchen; den Einfluss der Temperatur auf die Eigenschaften von Stoffen und Werkstoffen untersuchen. (Die Schüler setzen sich handelnd mit dem Aufbau und der Funktionsweise eines Flüssigkeitsthermometers auseinander und erkennen die Wärmewirkung an der Volumenänderung des Wassers). Kompetenzen im Fach Deutsch: Die Schülerinnen und Schüler können . Texte verstehen und zentrale Aussagen erschließen. (Die Schüler können sich die Bau- und Versuchsanleitungen selbstständig erschließen und handelnd umsetzen) (vgl. Ministerium für Jugend, Kultur und Sport Baden-Württemberg 2004, S. ff). 2.4 Stundenziele Die Schülerinnen und Schüler benennen Bestandteile eines Thermometers. bauen ein Thermometer und setzen sich handelnd mit dessen Aufbau auseinander. überprüfen die Funktion ihres Thermometers anhand eines Versuchs. notieren Ergebnisse und vergleichen sie mit ihren Vermutungen. (erkennen, dass sich Wasser beim Erwärmen ausdehnt). 3 Sachanalyse 3.1 Das Thermometer Definition Das Thermometer ist ein Messgerät zur Bestimmung der Temperatur von Körpern. Es gibt eine Vielzahl von Thermometerarten und Bauformen, die nach unterschiedlichen physikalischen Prinzipien arbeiten. Geschieht die Messung durch unmittelbaren Kontakt mit einem Messkörper, spricht man von einem Berührungsthermometer. Strahlungsthermometer messen hingegen die von einem Körper ausgesandte Strahlungstemperatur, während Ausdehnungsthermometer, wie das Quecksilber- oder Alkoholthermometer die Volumenänderung von Flüssigkeiten oder Gasen bei Erwärmung nutzen (vgl. Paulick, S. u.a. 2002, S. 906). 3.2 Aufbau und Funktion eines Flüssigkeitsthermometers Am weitesten verbreitet sind heute elektronische und Flüssigkeitsthermometer. Das zuletzt Genannte gehört zu den ersten Thermometern. Die Funktionsweise beruht auf der Erkenntnis, dass sich Flüssigkeit bei Erwärmung ausdehnt und mehr Raum einnimmt, während sie sich beim Abkühlen wieder zusammenzieht Über ein Vorratsgefäß (Fühler), das Wärme überträgt, kann die Flüssigkeit bei Wärmezufuhr in einem engen Steigrohr (auch Kapillare genannt) ansteigen. Somit wird eine Volumenänderung sichtbar. Die Ausdehnung wird an einer Skala gemessen, die nach Celsius in 100 gleiche Teile gegliedert ist. Diese Einteilung bezieht sich auf den Gefrierpunkt (0C) und den Siedepunkt (100C) von Wasser und wird in der bei uns gebräuchlichen Einheit Grad Celsius ausgedrückt. Diese gleichmäßige Teilung setzt voraus, dass sich die Thermometerflüssigkeit auch gleichmäßig ausdehnt. Allerdings tun das die meisten Flüssigkeiten nicht! Quecksilber dehnt sich gleichmäßig aus und wurde deshalb früher häufig als Thermometerflüssigkeit verwendet. Da Quecksilber jedoch sehr giftig ist, ist man heute davon abgekommen und nutzt eher Alkohol (vgl. www.schule-bw.de, Zugriff am 9.12.2009). 4 Methodische Überlegungen 4.1 Einstieg Die Schüler bilden nach Begrüßung der Gäste einen Stuhlkreis. Diese Sozialform wird im Klassenzimmer zwar immer wieder praktiziert, doch ist sie im Fachraum für die Lerngruppe noch neu und wurde bisher nur einmal umgesetzt. Es könnte daher sein, dass dies nicht ganz reibungslos funktioniert. Ich habe mich dennoch dafür entschieden, da der Lerngegenstand in dieser Form besser veranschaulicht werden kann. Um die Einbindung der Schüler in das Unterrichtsgeschehen zu erhöhen und an ihrer Lebenswelt anzuknüpfen, werde ich das heutige Stundenthema mit einer kleinen „Krankheitsgeschichte eröffnen. Darin wird eine Situation geschildert, die jedes Kind schon einmal erlebt hat. Aufgrund dieser Lebensweltbezüge fällt es den Schülern sicherlich leicht, auf das Fieberthermometer zu schließen. Die Vorgehensweise soll die Kinder im Anschluss in ein gelenktes Lehrer-Schüler-Gespräch führen. Alternativ hätte hier auch mit einem Dalli-Klick-Bild ein spielerischer, visueller Einstieg in den Unterrichtsinhalt erfolgen können. Da jedoch das Thema Krankheit und Fieber durch die Schweinegrippe in letzter Zeit so aktuell ist und ich das Vorwissen der Kinder über ein konkretes Beispiel aus ihrem Alltag aktivieren möchte, habe ich mich für die erste Variante entschieden. 4.2 Hinführung und Erarbeitung Ist nun ein Zugang zum Unterrichtsgegenstand angelegt, lege ich ein großes Plakat, das die Zeichnung eines Flüssigkeitsthermometers zeigt, in die Mitte des Kreises. Dieser stumme Impuls soll die Schüler dazu aktivieren, ihre Vorkenntnisse mitzuteilen. In einem gelenkten Lehrer-Schüler-Gespräch, gegebenenfalls mit visueller Unterstützung (ein echtes Flüssigkeitsthermometer) werden nun gemeinsam die Bezeichnungen der einzelnen Bestandteile erarbeitet. Hierbei möchte ich zunächst die Äußerungen der Kinder aufnehmen. So werde ich ihre Beiträge zur Benennung der einzelnen Teile auf Karten notieren, die sie anschließend auf dem Plakat anordnen. Gegebenenfalls sind danach Ergänzungen mit Fachbegriffen erforderlich, die ich bereit halte. Da ich der Lerngruppe Raum geben möchte, um ihr Wissen mitzuteilen und aktiv an der Erarbeitung beteiligt zu sein, habe ich davon abgesehen, die Kärtchen mit den Fachbegriffen gleich zu Beginn einzusetzen und zuordnen zu lassen. Eine andere Variante für die vertiefte Beschäftigung mit dem Aufbau eines Flüssigkeitsthermometers hätte auch mit einem echten Messgerät ohne Plakat erfolgen können. Allerdings schien mir ein Plakat das beste Mittel zu sein, da es größer und damit anschaulicher ist. Infolgedessen gelingt die Herausarbeitung, die Bezeichnung und Zuordnung der Einzelteile mit dem Kartenmaterial strukturierter und kann für den weiteren Verlauf der Stunde an der Tafel befestigt und visualisiert werden. Im Anschluss an die Begriffsklärung zeige ich Arbeitsmaterialien aus dem Fachraum und rege die Schüler mittels impulsgebender Gesprächsführung dazu an, sich zu überlegen, wie die Materialien zum Bau eines Thermometers verwendet werden könnten. Auch dafür wird sich das Plakat bewähren, da die Einzelteile, aus denen ein Thermometer gebaut wird, mit den Bestandteilen aus der Zeichnung verglichen und auf das jeweilige Feld gestellt werden. 4.3 Arbeitsphase In einer ersten Arbeitsphase bauen die Schüler in den Gruppen, die sich bei der letzten Fachraumstunde gefunden haben, aus den Materialien ein eigenes Flüssigkeitsthermometer. Hierbei sollen die theoretisch erarbeiteten Möglichkeiten handelnd umgesetzt und gefestigt werden. Es stehen zwei Materialtische bereit, von welchen jeweils ein Erlenmeyerkolben mit gefärbter Flüssigkeit, ein Glasrohr mit Pfropfen, Schutzbrillen sowie ein Umschlag mit der schriftlichen Bauanleitung (s. Anhang) und jeweils zwei Papiertücher zu holen sind. Zum Ablauf der Materialbeschaffung weise ich die Schüler in einem mündlichen Arbeitsauftrag an. Dieser zeitliche Aufwand hätte umgangen und die Phase stärker gelenkt werden können, indem die einzelnen Lerngruppen ihr Arbeitsmaterial bereits auf den Gruppentischen vorfinden würden. Die Alternative habe ich jedoch verworfen, da ich Wert darauf lege, dass die Schüler ihre sozialen Kompetenzen erweitern. So müssen sie sich genau absprechen, wer welches Material holt und üben nebenher den sachgerechten Umgang mit den Materialien des Fachraumes. Eine andere Möglichkeit wäre die komplette Öffnung dieser Phase ohne Bauanleitung gewesen. Die Lerngruppe ist jedoch solche Arbeitsformen nicht gewohnt, und könnte damit überfordert sein. Der Bau des Thermometers ist nicht sehr zeitaufwendig. Schnell arbeitende Gruppen erhalten ein kleines Arbeitsblatt (s. Anhang), auf dem sie ihr selbst gebautes Thermometer einzeichnen und beschriften sollen. Schüler, die etwas länger Zeit brauchen, bekommen die fertige Zeichnung (s. Anhang). 4.4 Überleitung, Versuchsfindung und Hypothesenbildung Um zu einer Versuchsfindung und den weiteren Arbeitsschritten überzuleiten, möchte ich die Lerngruppe wieder sammeln. Dazu beende ich die Arbeitsphase mit einem Signal und übertrage anschließend die Beschriftung des Thermometers zur Zwischensicherung auf eine Folie. Alternativ hätten die Schüler an dieser Stelle die Übertragung selbst vornehmen können. Doch habe ich mich aus Zeitgründen dagegen entschieden. Anschließend wird die Problemstellung initiiert, dass die Schüler nun ein Thermometer hergestellt haben, aber nicht wissen, ob dies überhaupt funktioniert. Somit steht die Aufforderung im Raum, einen Lösungsweg zur Überprüfung der Funktion des Thermometers zu finden. Die Vorschläge hierzu möchte ich mündlich sammeln, um weiterhin nicht zu viel Zeit zu verlieren. Gegebenenfalls werde ich zur Lösungsfindung Hilfestellungen oder Impulse geben. Die Schüler finden demnach den Versuchsaufbau für die Überprüfung nach Möglichkeit selbst und bilden mündliche Hypothesen zum Ergebnis. Sie erhalten dann ein Arbeitsblatt, auf dem sie ihre Vermutungen notieren. Erst danach holen die Gruppen die für den Versuch notwendigen Materialien an ihre Tische. Damit möchte ich die Hypothesenbildung fördern. Hätten die Kinder das Material bereits auf dem Tisch, bestünde die Gefahr, dass sie gleich mit der Versuchsdurchführung beginnen. Ich möchte jedoch, dass sie dafür sensibilisiert werden, Vermutungen zu bilden, um diese an einem Versuch systematisch überprüfen zu können und habe deshalb diese Reihenfolge gewählt. 4.5 Versuchsphase Die Schüler überprüfen nun ihre Vermutungen und die Funktion des Flüssigkeitsthermometers anhand eines Versuchs, bei dessen Planung sie mitgewirkt haben. Sie stellen ihr Thermometer zunächst in die Schüssel mit Eiswasser und markieren den Stand der Flüssigkeit. Danach beobachten sie, was passiert, wenn sie das markierte Messgerät in eine leere Schüssel stellen und heißes Wasser dazu geben. Nach ca. 2 Minuten markieren sie erneut die Stelle des Flüssigkeitsstandes an ihrem Thermometer, platzieren es wiederum in das kalte Wasser und beobachten nochmals ca. 3 Minuten lang, was mit der Flüssigkeit geschieht. Während der Versuchsdurchführungen notieren die Schüler ihre Beobachtungen und die Ergebnisse auf dem Arbeitsblatt, das bereits die Formulierung ihrer Vermutungen und eine Versuchsbeschreibung enthält. In einem weiteren Schritt sollen sie eine mögliche Erklärung zu den Beobachtungen finden und aufschreiben. Alternativ wäre es an dieser Stelle auch möglich gewesen, die Schüler weniger anzuleiten, nachdem bereits mündlich erarbeitet wurde, wie die aufgestellten Hypothesen überprüft werden könnten. Wie bereits beschrieben, halte ich jedoch eine solche starke Öffnung für die ungeübte Lerngruppe für eine Überforderung. Während der Versuchsphase möchte ich den Kindern beratend zur Seite stehen und eventuell auftauchende Probleme im Blick behalten. Für schwächere Gruppen biete ich eine Tippkarte und Bildmaterial an, die sie bei der Erklärungsfindung unterstützen. Eine andere Variante für die gesamte Phase wäre auch die gemeinsame Erarbeitung mit Hilfe eines Demonstrationsversuchs gewesen. Allerdings ist dies wenig motivierend und steht meinem Ziel, dass die Schüler selbsttätig werden, entgegen. 4.6 Ergebnissicherung Nach Beendigung der Versuchsphase äußern die Schüler zunächst die Beobachtungen, die sie notiert haben. Diese möchte ich jedoch nicht schriftlich übernehmen, da sie unterschiedlich sein dürfen. Infolge der mündlichen Abfrage und des Abgleichs mit ihren eingangs gestellten Vermutungen, möchte ich die Aufmerksamkeit der Schüler in einem nächsten Schritt auf den Erklärungsteil lenken. Im besten Fall übertrage ich an dieser Stelle die von den Schülern geäußerte Erklärung. Sollte niemand eine Idee haben, werde ich Begriffe vorgeben, die meines Erachtens in die Erklärung gehören würden. Aus diesen sollen die Kinder dann einen Satz bilden und ihn auf ihr Arbeitsblatt übertragen. Zum Abschluss gebe ich eine Rückmeldung zur heutigen Lernatmosphäre und verabschiede die Schüler. Eine andere Variante Schülerpräsentationen der Ergebnissicherung umgesetzt werden hätte können. auch Allerdings in Form können von nicht verschiedene Einzelergebnisse vorgestellt werden. Daher wäre dies weniger spannend und sehr zeitaufwendig. 4.7 Alternative Stundenverläufe Da es sich für die Kinder um eine erstmalige Versuchsdurchführung handelt, ist der zeitliche Ablauf schlecht einschätzbar. Aus diesem Grunde habe ich mir folgende Endpunkte zur Abrundung der Stunde überlegt, wenn die Zeit zu knapp wird. 1) Nach dem Bau des Thermometers: Die Kinder räumen ihr Material auf und verfassen eine schriftliche Reflexion über die Gruppenarbeit in dieser Stunde. Es folgt dann darüber ein kurzes Abschlussgespräch. 2) Nach dem Aufstellen der Vermutungen mit Ausblick auf die nächste Stunde: Auch hier schließt eine Reflexion an. Diese könnte auch mündlich erfolgen. 3) Nach dem Überprüfungsversuch: Die Beobachtungen werden mündlich abgefragt und ein Ausblick auf die nächste Stunde wird gegeben. Das ausführliche Aufräumen der Materialien werde ich nur miteinbeziehen, wenn die Zeit noch ausreichend ist. Ansonsten sollen es die Schüler nur ordentlich auf ihren Tischen zusammenstellen. 5 Verlaufsskizze Thema: „Wir bauen ein Thermometer und untersuchen dessen Funktion Ziele der Unterrichtssequenz: Die SuS. benennen Bestandteile eines Thermometers. bauen ein Thermometer und setzen sich handelnd mit dessen Aufbau und Funktionsweise auseinander. überprüfen die Funktion ihres Thermometers anhand einer gemeinsam erarbeiteten Versuchsdurchführung. (erkennen, dass sich Wasser beim Erwärmen ausdehnt). Kompetenzen: Die SuS können . die Ausbreitung thermischer Energie untersuchen; den Einfluss der Temperatur auf die Eigenschaften von Stoffen und Werkstoffen untersuchen. Texte verstehen und zentrale Aussagen erschließen. Zeit/Phasen Lehrer- Schülerinteraktion Sozialform Did.-meth. Kommentar 9.30 Uhr – 9.35 Uhr LA begrüßt SuS. begrüßt die Gäste und stellt sie vor. LA erzählt davon, wie sie mit Fieber zuhause lag und lenkt dabei auf das Schlagwort „Thermometer. Stuhlkreis durch den Bezug zur Lebenswelt sollen die SuS in das U-Geschehen emotional mehr eingebunden werden. Begrüßung Einstieg Medien Lehrervortrag Alternative: Einstieg mit einem Dalli Klick (Bild von einem Thermometer) 3-5 Min 9.35 Uhr – 9.48 Uhr Hinführung 5-8 Min In einem gelenkten Unterrichtsgespräch werden die Bezeichnungen der Bestandteile eines Thermometers herausgearbeitet. Mögliche Fragestellungen: „aus welchen Teilen besteht denn so ein Thermometer? LA nimmt Schülerantworten auf und schreibt sie auf Kärtchen, die die SuS zuordnen. LA zeigt Gegenstände, mit denen Wissenschaftler arbeiten SuS überlegen, welche Gegenstände zum Bau eines Thermometers benutzt werden könnten und ordnen diese im Plakat zu. Plakatbild von einem Thermometer echtes Thermometer Kärtchen für Bezeichnungen Arbeitsmaterial: Erlenmeyerkolben, Glasstab mit Pfropfen Stuhlkreis Aktivierung des Vorwissens Anbahnung des Lehrer-/Schülerg Verstehensprozesses zum Aufbau e-spräch eines Thermometers. Alternativen: nur echtes Thermometer als Medium. vorgefertigte Kärtchen, die zugeordnet werden sollen. 14 Zeit/Phasen Lehrer- Schülerinteraktion Medien Sozialform 9.48 Uhr – 9.55 Uhr LA erteilt Arbeitsauftrag. SuS bauen ein Thermometer nach Bauanleitung Bauanleitung Gruppenarbeit Arbeitsphase 5-7 Min 9.55 Uhr – 10.02 Uhr Zwischenergebnissicherung 5-8 Min 10.02 Uhr 10.12 Uhr Versuchsphase 5-10 Min 10.12 Uhr 10.15 Uhr Ergebnissicherung Abschluss Differenzierung für schnelle Gruppen: SuS zeichnen ihr selbst gebautes Thermometer und beschriften es. Differenzierung für schwächere Gruppen: Sus bekommen das gezeichnete Thermometer auf einem AB. Folie SuS führen den Versuch zur Überprüfung der Funktion ihres Thermometers durch. Dabei beobachten sie, was mit der Flüssigkeit im Röhrchen genau passiert, schreiben ihre Beobachtungen auf und finden eine Erklärung dafür. LA gibt ggf. Bildmaterial und Tippkärtchen Versuchsmaterialien: Alternativen: Arbeitsauftrag sehr gelenkt mit Materialkörben auf den Tischen. offene Arbeitsanweisung ohne Bauanleitung und weitere Vorgaben. Plenum Versuchswagen mit: Eiswasser, Thermoskannen und leere Schüsseln physikalische Fachbegriffe zum Aufbau des Thermometers werden gesichert. Einübung von naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen (Versuchsfindung; Hypothesenbildung) Alternative: stärkere Öffnung – keine Versuchsanleitungen Gruppenarbeit Schälchen mit Eiswasser Thermoskanne mit heißem Wasser SuS beschreiben ihre Beobachtungen und tragen Tagellichtprojektor ihre Erklärung vor. AB auf Folie LA übernimmt Erklärung auf der Folie. LA verabschiedet SuS. SuS vertiefen durch den Bau eines Thermometers dessen Aufbau. Materialtisch: gefärbte Flüssigkeit in Erlenmeyerkolben, Glasrohre mit Gummipfropfen LA beschriftet das selbst gebaute Thermometer auf einem AB nach Aussagen der SuS. LA gibt Impulse: z.B. „Jetzt haben wir ein Thermometer gebaut – vielleicht!!! SuS formulieren Überlegungen, wie sie die Funktion ihres Thermometers überprüfen können. LA gibt ggf. weitere Impulse zur Versuchsfindung und schiebt einen Versuchswagen mit Materialien in den Raum. SuS schlagen einen Versuch vor und äußern Vermutungen zum Ergebnis. Did.-meth. Kommentar und Alternativen Visualisierung der Funktionsweise eines Thermometers durch handelnde Auseinandersetzung Alternative: Demonstrationsversuch Plenum Fixierung der Ergebnisse Auswertung Alternative: Schülerpräsentationen 15 16