Die Spielregeln der Naturwissenschaften – Experimentieren im Sachunterricht

Inhalte zielgruppengerecht zu vermitteln ist nicht leicht. Vor allem naturwissenschaftliche Phänomene kindgerecht zu erklären, kann Grundschullehrkräfte vor besondere Herausforderungen stellen. Der Darmstädter Bildungsdienstleister two4science GmbH, bestehend aus Naturwissenschaftlern, Pädagogen und Wissenschaftsjournalisten, gibt Lehrerinnen und Lehrern in verschiedenen Weiterbildungen neue Ideen und Tipps, wie sie die Inhalte spannend und kindgerecht vermitteln können.

Vergangene Woche fand solch eine Weiterbildung statt. Die two4science GmbH stellte „Die Spielregeln der Naturwissenschaften“ in Kassel vor. Dabei ging es um das Experimentieren im Sachunterricht und naturwissenschaftliche Basiskonzepte mit dem Schwerpunkt der Sprachförderung.

Wer Basiskonzepte der Naturwissenschaften kennt und vermittelt, findet für jeden Grundschulversuch einfache, kindgerechte Erklärungen.

Die Fortbildung gliederte sich in Theorie- und Praxisphasen, die eng miteinander verknüpft sind. Experimente mit einer leeren Spritze verdeutlichten den Teilnehmern die Problematik der Beschreibung bekannter Phänomene. Warum kann man den Kolben einer zugehaltenen Spritze nicht vollständig zudrücken?  Wenn ich während des Drückens wieder loslasse, warum kehrt der Kolben nicht vollständig in seine ursprüngliche Position zurück? Und heißt dieser Teil der Spritze überhaupt Kolben?

Die Teilnehmer versuchten die Experimente mit physikalischen Mechanismen zu erklären. Begriffe wie Druck, Reibung und der Verweis auf die Atome wurden immer wieder genannt. Doch damit kann man Grundschülern nur schwer helfen. Zur besseren Verständlichkeit wurden drei Basiskonzepte eingeführt, die es den Lehrern ermöglichen, komplexe Phänomene einfach zu erklären.

Die Basiskonzepte

1. Nur mit Energie kann man etwas tun (Energie)

2. Auf der Welt geht nichts verloren (Erhaltung)

3. Dinge beeinflussen sich gegenseitig (Wechselwirkung)

Im Fall der Spritze kann man sich das wie folgt vorstellen: Ein Teil der Energie, die man zum Drücken verwendete,  wurde mit der Reibung in Wärme umgesetzt und steht nun nicht mehr für die gegensätzliche Bewegung zur Verfügung. Die Energie ist jedoch nicht weg – die Wärme ist nur zu gering, um sie zu spüren.

Besonders deutlich wird dieses Prinzip am Lebenszyklus einer Banane. Eine Bananenstaude benötigt die Energie aus der Erde und dem Sonnenlicht, um eine Banane wachsen zu lassen. Die Banane liefert uns beim Essen diese Energie, die wir wiederum in Bewegungen umsetzen. Die Schale essen wir jedoch nicht. Wird sie richtig entsorgt, kann sie den Rest ihrer Energie über den Kompost wieder an das Erdreich zurückgeben.

So lernten die Grundschullehrer in dieser Weiterbildung nicht nur neue Experimente für den Unterricht, sondern auch Basiskonzepte, mit deren Hilfe sie weitere Experimente erklären können. Das detaillierte Beschreiben und gemeinsame Diskutieren, erweitert zudem die Sprachkompetenz der Kinder.

Two4science Fortbildungen sind sehr praxisorientiert.
Heute wurde ich positiv überrascht, da wir gelernt haben, den sinnvollen Umgang mit Ressourcen bereits mit Grundschülern zu besprechen.

Rebecca Gassmann-Ochs, Regenbogenschule Lohfelden

Der Referent des Workshops, Mario Spies, leitet seit 1995 die Grundschule Landkern in der Nähe von Koblenz. Von 2007 bis 2013 war er Landeskoordinator des Projekts  „SINUS an Grundschulen – Steigerung der Effizienz mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts“ in Rheinland-Pfalz. Er engagiert sich außerdem als Vorstandsmitglied in dem europaweiten Lehrernetzwerk Science on Stage für innovative Unterrichtskonzepte für die Primarstufe.

Chemieverbände Hessen unterstützen two4science

Bereits seit dem ersten Pilotprojekt, dem Rhein-Main-Science Camp im Jahr 2005, unterstützen die Chemieverbände Hessen – der VCI Hessen und der Arbeitgeberverband HessenChemie – die Aktivitäten von two4science im Bereich der frühkindlichen naturwissenschaftlichen Bildung. Mitgliedsunternehmen der Chemieverbände Hessen erhalten einmal pro Jahr Sonderkonditionen für ein gemeinsames Bildungsprojekt mit two4science.
Von 2005 bis 2015 experimentierten rund 4.500 Kinder in über 250 firmeninternen oder öffentlichen Science Camps, die von der hessischen Chemieindustrie gefördert wurden. Weitere 7.200 Kinder und Erwachsene nahmen seit 2008 an einer Forscherwerkstatt für Familien teil und etwa 450 Pädagogen experimentierten ihm Rahmen der Bildungspartnerschaft in zwei Dutzend Weiterbildungen.

 

Giulia BaGiulia Bachmann, Trainee HessenChemie chmann, B.A., hat Media Management an der Hochschule RheinMain in Wiesbaden studiert und ist seit August 2015 Trainee der Verbandskommunikation beim Arbeitgeberverband HessenChemie. Sie unterstützt dort die Presse- und Öffentlichkeitsarbeit sowie die Online-Redaktion und wirkt bei der Planung und Organisation von Veranstaltungen mit.

Giulia Bachmann, Trainee HessenChemie


Kresse, elektromagnetische Strahlung und Begeisterung für MINT

Wie könnte man besser für Naturwissenschaften und die MINT-Berufe (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik) begeistern als durch selbstständig durchgeführte eigene Projekte? Zum dritten Mal wurden am vergangenen Samstag bei InfraServ Wiesbaden die Projekte der Jugend-forscht-Teilnehmer von Jurys bewertet und anschließend vielen weiteren Besuchern präsentiert. Im Kalle-Haus, direkt am Biebricher Rhein-Ufer, war die Neugierde, aber auch die Aufregung der Teilnehmer zu spüren. Viel Mühe hatten sich sich bei der Gestaltung der Stände gegeben und sich überlegt, wie sie der Jury ihr Projekt vorstellen sollten. Doch was für Fragen würden die Juroren stellen? Würde das eigene Projekt überzeugen?

Florian Dick (zweiter v. r.), Preisträger des Sonderpreises "Bestes interdisziplinäres Projekt" in der Altersgruppe "Schüler Experimentieren" mit Ralf Erdt (erster v.l.) Wettbewerbsleiter Hessen-West bei der Preisverleihung, Ralf Erdt, Dennis Weber, InfraServ Wiesbaden (erster v.r.) und weitere Teilnehmer des Jugend-forscht-Wettbewerbs bei InfraServ Wiesbaden

Florian Dick (zweiter v. r.), Preisträger des Sonderpreises „Bestes interdisziplinäres Projekt“ in der Altersgruppe „Schüler Experimentieren“ mit Ralf Erdt (erster v.l.) Wettbewerbsleiter Hessen-West bei der Preisverleihung, Ralf Erdt, Dennis Weber, InfraServ Wiesbaden (erster v.r.) und weitere Teilnehmer des Jugend-forscht-Wettbewerbs bei InfraServ Wiesbaden; Foto: InfraServ Wiesbaden/ Arne Landwehr

Zwei Projekte überzeugten die Jugend-forscht Jury des Regionalwettbewerbs Hessen-West bei InfraServ in Wiesbaden aufgrund der Verbindung verschiedener Fachbereiche: Florian Dick erhielt die Auszeichnung für das „Beste interdisziplinäre Projekt“für die Untersuchung der „Auswirkungen von  Wlan-Strahlung auf das Pflanzenwachstum“.

Dem Jungforscher war aufgefallen, dass Wlan-Verbindungen und somit auch Strahlungen an immer mehr Stellen eingesetzt werden: in der Wohnung, Cafes, Zügen. Doch hatten diese Strahlungen Auswirkungen auf Pflanzen und andere Lebewesen? In seinem Experiment untersuchte er diese Frage anhand von schnell wachsender Kresse. Er verglich hierbei Kresse, die der Strahlung direkt ausgesetzt war und Kresse, die durch einen faradayischen Käfig abgeschirmt wurde.

Die Jury hob in ihrer Begründung für die Auszeichnung des Projekts die Verbindung von Biologie und Physik bei der Untersuchung elektromagnetischer Strahlungen. Florian Dick von der Rheingauschule in Geisenheim hat mit seiner Frage eine sehr aktuelles Forschungsfeld gewählt. Darüber hinaus hob die Jury die systematische Bearbeitung der Forschungsfrage hervor.

Jürgen Funk, Geschäftsführer bei HessenChemie, während der Laudation zum Sonderpreis "Bestes interdisziplinäres Projekt"

Jürgen Funk, Geschäftsführer bei HessenChemie, während der Laudation zum Sonderpreis „Bestes interdisziplinäres Projekt“; Foto: InfraServ Wiesbaden / Arne Landwehr

In ihrem Projekt zur „Experimentellen Optimierung eines Savonius-Darrieus-VAWT“, also der Optimierung eines Windrats mit senkrechtachsigem Rotor  zur Stromerzeugung, haben sich Jonas Rinnelt, Valentin Promies und Tobias Niehues beschäftigt. Sie wurden in der Altergruppe „Jugend forscht“ mit dem Preis für das „Beste interdisziplinäre Projekt“ ausgezeichnet.

Die Jury hob besonders das Zusammenspiel von Computertechnologie, Technik, Physik und Ingenieurswissenschaften hevor. So konnten die Jungeforscher ihren Rotor mit Hilfe eins 3D-Druckers selbst herstellen und mit verschiedenen Formen experimentieren. Die Frage, die sie sich gestellt hatten war, mit welcher Form möglichst effizient Strom mit dem Windrad erzeugt werden könnte. Dabei drehte die Gruppe nicht nur das große Rad, sondern forschte an einer Anwendung, die auch in Innenstädten zum Einsatz kommen könnte.

Neben den Preisen der regulären Kategorien wie Chemie, Technik, Physik oder Arbeitswelt, haben die Teilnehmer die Chance auf weitere Sonderpreise. HessenChemie unterstützt den Wettbewerb durch den Sonderpreis für das „Beste interdisziplinäre Projekt“ in den Altersgruppen „Schüler experimentieren“ und „Jugend forscht“. Dieser Preis qualifiziert in der Altergruppe „Jugend forscht“ auch für die Teilnahme am Landeswettbewerb.