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Zweck•DieSchülerInnenmitderHydrosphäre,Geosphäre,AtmosphäreundBiosphärevertrautmachen.
•Lernen,mithilfedesMikrokosmosnatürlichePhänomenezuuntersuchen.•DenKinderndasKonzept ‹fair test› inwissenschaftlichenUntersuchungennäherbringen.
ÜbersichtDieSchülerInnenkreieren in2er-GruppenVersuchsanordnungen inTerrarien,umherauszufinden,wasPflanzenzumLebenbrauchen.Versuchsvariablenbe-stehenausderBeigabeoderdemFehlenvonErde,WasserundSonnenlicht.DieSchülerInnenwerdensowohldasWachstumvonRadieschenaufzeichnenwieauchdieBeobachtungendes‹Wasserkreislaufs›inihrenTerrarien.NachAbschlussderVersuchsreihenwerdendieLernendenihreErgebnissemitderKlasseteilenundimGesprächaufzeigen,dassPflanzenundandereLebewesensowohlWasser,ErdmaterialienundLuftzumLebenbrauchen.
LernzieleNachdieserLernaktivitätwissendieSchülerInnen,wiegrundlegendwichtigdieHydrosphäre,GeosphäreundAtmosphärefürdasFunktionierenderBiosphäresind.Sielernen,wieman‹fairtests›aufbaut,könnengenaueBeobachtungenaufzeichnen,könnenZeichnungenalswissenschaftlicheWiedergabennutzen,denSinnvonVersuchsresultatenerkennenundsiederÖffentlichkeitvorstellen.
Wissenschaften – Standard A: Wissenschaft als Forschung•GrundlegendeFertigkeitenfürdiewissenschaftlicheForschung
Wissenschaften – Standard C: Die Wissenschaften des Lebens•DieMerkmalevonOrganismen•OrganismenundUmwelt
Wissenschaften – Standard D: Die Erde und der Raum•EigenschaftenvonErdmaterialien
Zeitaufwand•Teil1:EineLektionvon30–45Minuten•Teil2:EineLektionvon30Minuten•Teil3:DreimalproWoche15–20Minuten•Teil4:EineLektionvon45Minuten
StufeEingangsstufePrimar(ca.4–9-Jährige)
Material
Teil 1:•BilderbuchvonElementaryGLOBEAllesüberdieErde:UnsereWeltaufderBühne
•ZweileereWandplakate
Teil 2:•ProGruppe(2–4Kinder)einmaldasFolgende:2durchsichtige1-Liter-Plastikflaschen,3BecherPflanzenerde,10Radieschensamen,Messbecher,Wasser,Klebstreifen,wasserfesterFilzstift,Schreibpapier,Folie,Papiertücher
•DieErdeineinerFlasche–Rezeptblatt:1KopieproSchülerInoderGruppe
Teil 3:•ProSchülerInmehrereKopienvomSchülerInnenblatt–DieErdeineinerFlascheundeinMäppchenumsieeinzuordnen
•OverheadFolievomSchülerInnenblatt–DieErdeineinerFlasche
Teil 4:•WandplakateausTeil1
GLOBE-Programm DieErdeineinerFlasche–Seite1 AllesüberdieErde:UnsereWeltaufderBühne
Die Erde in einer Flasche
LernaktivitätzuAlles über die Erde:
Unsere Welt auf der Bühne
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GLOBE-Programm DieErdeineinerFlasche–Seite2 AllesüberdieErde:UnsereWeltaufderBühne
VorbereitungTeil 1:•LesenSieIhrerSchulklassedasBilderbuchvonElemen-taryGLOBE–AllesüberdieErde:UnsereWeltaufderBühnevor,oderlassenSieIhreSchülerInnenvorlesen.DasBilderbuchkannheruntergeladenwerden(www.globe.gov/elementaryglobeundwww.globe-swiss.ch).
•BereitenSiezweiWandplakatevormitdenÜber-schriften:«WasbrauchendiePflanzenzumLeben?»und«Waswollenwirlernen?»
Teil 2:•KopierenSiefürjedesKindoderjedeGruppeeinmalDie Erde in einer Flasche–Rezeptblatt. Freiwillig:LaminierenSiedieBlätter,dadieseindieserAktivitätnasswerdenkönnten.
Teil 3:•KopierenSiedasSchülerInnenblatt–DieErdeineinerFlasche,sodassjedeGruppefürjedeBeobachtungeinleeresBlatthatzumAusfüllen.BereitenSiejederGruppeeineMappevor.SiekönnendasSchülerInnen-blattauchverkleinertkopieren,sodasszweiaufeinemBlattPlatzhaben(Landschaftsformat).
•BereitenSiedieFlaschensovor,wieaufBild1zusehenist.
•BereitenSieArbeitsplätzevor,andenendieKinderihreTerrarienbepflanzenkönnen.
•PflanzenSieselbereinTerrariumimVorausan,umdasidealeVerhältnisvonWasserundErdezube-stimmen.DieWassermenge,diefür3BecherErdegebrauchtwerden,hängtvonder lokalenErdsorteundihremursprünglichenFeuchtigkeitsgehaltab.
•BreitenSieetwasErdeaufeinerPlatte,einemKuchen-blech oder einer Zeitung aus und legen Sie siewährendzweiTagenzumTrocknenaus(ambestenvor ein sonniges Fenster). Diese Erdewird für den‹ohneWasser›Versuchgebraucht.
Teil 4:•BrauchtkeineVorbereitung.
Hinweise für LehrpersonenIndieserLernaktivitätwerdendieSchülerInneneinigeKontrollterrarien bauen, die alle Elemente enthalten,welche eine Pflanze für ihrWachstumbraucht (Erde,Wasser, Licht) und parallel dazu Versuchsterrarien,deneneinesdieserElemente fehlt.SiewerdendieTerrariengenauüberwachenundDatendarübersam-meln,wasPflanzenzumWachsenbrauchen.
Wissenschaftlicher HintergrundPflanzenbrauchendieseElemente,damitsiewachsenkönnen: Erde,Wasser, Licht und Luft (Sauerstoff undKohlendioxid).
ErdePflanzen brauchen Erde, um ihre Wurzeln verankernzukönnen.MitihrenWurzelnkönnenPflanzennot-wendigeMineralstoffeaufnehmen,die,inWasserge-löst,inderErdeenthaltensind.
WasserPflanzenbrauchen,wie alle Lebewesen,Wasser zumÜberleben.PflanzenbrauchenWasser,umdieSamen-hülleaufzuweichen – einVorgang,derdieKeimungeinleitet – und all ihre Lebensfunktionen zu erhalten.WasserverdunstetandenBlattoberflächen ineinemProzess,derauchals ‹Transpiration›bekannt ist.DieseVerdunstungliefertdenKraftanstoss,dendieWurzelnbrauchen,umdasWasserausdemBodenzuziehen.DieTranspirationkühltdiePflanze,ebensowiedieVerdunstungvonSchweißanunsererHautunserenKörperabkühlt.Transpirationmacht10%desWassersaus,welches inderAtmosphäre inFormvonWasserdampfenthaltenist.
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Bild 1: Schneiden Sie die Flasche zuerst in der Mitte durch; dann schneiden Sie, wie angezeigt, senkrechte Schlitze in den oberen Teil. Stülpen Sie nun den oberen über den unteren Teil und führen dabei die Klappen abwechslungs-weise aussen und innen durch.
GLOBE-Programm DieErdeineinerFlasche–Seite3 AllesüberdieErde:UnsereWeltaufderBühne
EinHinweisüberdieZustandsformenvonWasser:EinzelneWassermoleküle verlassen kontinuierlich dieWasseroberfläche (Verdunstung) und treten in FormvonGasindieLuftein.WasserimgasförmigenZustandistunsichtbar(Wasserdunst).Dampf,NebelundWolken(sichtbaresWasserinderLuft)bestehenauskleinstenWassertröpfchen,dieanLuftpartikelnkondensiertsind.
Luft (Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff)Pflanzenatmen.WiealleLebewesenatmenauchPflanzen,umihreLebensfunktionenzuerhaltenundstossendabeiKohlendioxidalsEndproduktmitdemAusatmenaus.DenTaghindurchnehmensieKohlen-dioxidauf,welchessiefürdiePhotosynthesebrauchen.SiefangendieSonnenenergieein,umZuckerundande-reMolekülezusynthetisierenundbenutzenKohlen-dioxid-MolekülealsBaustoffe.
Wissenschaftliches Experiment (fair test)Einsogenannter‹fairtest›isteineUntersuchungodereinExperiment,indemeineBedingung(die‹unabhängigeVariable›)eineandere(‹abhängigeVariable›)beeinflusst,währendalleanderenVersuchsbedingungenunver-ändertbleiben.InallenExperimentenistdasPflanzen-wachstumdieabhängigeVariable.Soistz.B.indermitFolieumhülltenFlaschedasLichtausgesperrt(dieunab-hängigeVariable),wahrenddieFlaschedengleichenAnteilWasserund Erdeenthältwiedieder anderenVersuchsanordnungen;dasunterschiedlichePflanzen-wachstum(die‹abhängigeVariable›)verglichenmitdenPflanzen,denenErde,SonneundWasserzurVerfügungstehen(‹Kontrollversuch›),istdemnachdemLichtentzugzuzuschreiben,daeseinwissenschaftlichesExperiment(‹fair test›) ist. Da nichts anderes verändertwurde, istdasErgebnisnicht verfälscht. IndieserAktivität istdasTerrarium,welchesErde,WasserundLichtenthält,das‹Kontrollterrarium›unddiedreianderenTerrarien,denenjeweils ein Element (Erde,Wasser, Sonne)entzogenwird,sinddie‹Versuchsterrarien›.
Ideen über die Bedürfnisse von Pflanzen•DieSchülerInnenerwähnenvielleichtCO2undlistenessogaralseinesderBedürfnissevonPflanzenauf.AnstatteineDiskussiondarüberzuentfachen,bestä-tigenSieeinfach,dassdiesesGastatsächlichinderLuftenthaltenistunddass,wenneswirklichLuftinderFlaschehat(wasderFallist),dieKinderdavonausgehenkönnen,dassdiePflanzenCO2erhalten.
•EinigeKinder sagen vielleicht aufgrund früherer Er-fahrungenmitTerrarienoderweilsiesichWüsten-pflanzenvorstellen,PflanzenkönnenohneWasserauskommen.DieseVorstellungist falsch;allePflan-zenbrauchenWasser.
•VielleichthabeneinpaarKinderversucht,PflanzeninblossemSandanstattinErdeaufzuziehen,mitunter-schiedlichenErgebnissen.
Erforderliche PlanungWenn jede SchülerInnengruppe von einer erwachse-nenPersonbetreutwird, istesmöglich,dasBepflan-zenmitderganzenKlassegleichzeitigdurchzuführen.AnsonstenhelfenSie jederGruppeeinzeln,während-demsichdieübrigenKinderanderweitigbeschäftigen.
Vor dem Anlegen eines Erdsystems in einer Flasche•Samentiefe:ErklärenSiedenLernendenunbedingt,dasssiedieSamennursotiefeinsetzensollen,wiedieSamenselberbreitsind.LiegendieSamenzutiefin der Erde, braucht die aufbrechende Saat länger,bissiedieErdoberflächefindet.
•DieReihenfolgederPflanzungistwichtig:ManmusszuerstdasWasserzurErdegebenunderstdanachdieSamen.(Wirdzuerstgesätunddanngegossen,werdendieSamenandieOberflächegeschwemmt.)
•Erddichte:DieSchülerInnenwerdendieErdeunter-schiedlich stark zusammenpressen; dies sollte dasPflanzenwachstumjedochnichtbeeinflussen.
•JüngereKindersollendierichtigeWassermengeab-messen.Sieneigensonstdazu,zuvielWasserindieFlaschezugießen.
Zu erwartende Ergebnisse in dieser Lernaktivität•ImTerrariumohneWasserkeimendieSamennicht.•ImTerrariumohneLichtwerdendiePflanzenlang,sie
‹vergeilen›,undwirkenkümmerlich(weilChlorophyllfehlt,sinddieStängelbleichoderschwachgrünundsehrschlaff).
•ImTerrariumohneErdewerdendiePflanzenkeimenundwachsenund sichdabeimit ihrenWurzeln imPapierverankern.Vielleichtwerdensiezuwachsenaufhören,weil:a)dieWurzelnErdebrauchen,umsichverankernzu
könnenundPapiertücherdazunichtgenugUnter-stützungbieten
b)diePflanzenNährstoffebrauchen,unddiekönnensieausderErdeziehen.
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Kinderkönntendarausschließen,dassPflanzenzumWachsenkeineErdebrauchen.IndemFallsollensiediesePflanzenmitjenenausdemKontrollterrariumver-gleichen,daskannihnenhelfen,dieFragezuklären.
•Hinweis:Manchmal kann derwachsende Keim dieSamenhülsenichtabwerfenundsiehältdieerstenBlätterzurück.Geschiehtdies,faultderSamenschonindererstenWoche.
WeiterführendeInformationenüberdenGebrauchvonPlastikflaschen als Terrarien finden Sie im Internet(www.bottlebiology/orgoderwww.fastplants.org).
Was tun und wie vorgehenTeil 1: Diskussion und Brainstorming1.FührenSiedieseVersuchsreiheein,nachdemSiedasBilderbuchvonElementaryGLOBE–AllesüberdieErde:UnsereWeltaufderBühnemitderKlassegelesenhaben.ErklärenSiedenSchülerInnen,dasssiemit-hilfeeines‹Mikrosystems›AspektedesgleichenErd-systemsuntersuchenwerden,wieesdieKinderimBuch tatenunddasssiedabeidiePerspektivederPflanzen(alsoderBiosphäre)einnehmenwerden.
2.FragenSiedieLernenden:«Wasdenktihr,wasbrauchteinePflanzezumLeben?»
3.HaltenSieihreAntwortenaufeinemPlakatfest.SiewerdenvermutlichWasser,Luft,Sonnenlicht,ErdeundvielleichtKohlendioxidundSauerstofferwähnen.
4.NachdemSieallenLernendendieMöglichkeitge-gebenhaben,sichzuäussern,erklärenSieihnen,dasssieeineUntersuchungüberdieBedürfnissevonPflanzen nach Wasser, Erde und Licht durchführenwerden.
Teil 2: Pflanzen und Voraussagen1.ZeigenSie,wiemandieSameninsTerrariumpflanzt.LesenSiedieAnleitungaufdemErdsystemineinerFlasche–Rezeptblatt.
2.DieLernendensollendieeinzelnenSchritteIhrerPräsentationbeschreiben,diesiebeobachten.SiekönnenauchdasErdsystemineinerFlasche–Rezept-blattkopieren,damitdieSchülerInnenIhnenaufdieseWeisefolgenkönnen.
3.JedeGruppepflanztjeeine‹Kontrollversion›desErd-systemsundeine‹Versuchsanordnung›.DerVersuchs-anordnungwirdeinesderfolgendenElementedes
Erdsystemsfehlen:Licht,ErdeoderWasser.StellenSiesicher,dassIhreKlassevonallendiesenVersuchs-anordnungen mindestens eine aufbaut. Im Erd-systemineinerFlasche–RezeptblattsindalleVersuchs-anordnungenaufgelistet.
4.DieKindersollenihreHypothesendarüber,wasinder Flaschemit ihrer Versuchsanordnung vermutlichgeschehenwird,entweder individuellodergruppen-weiseaufBlätterschreiben.ErklärenSieihnen,dasssieamEndederExperimenteihreHypothesenwiederanschauenwerden.
Teil 3: Beobachtungsabläufe1.ErklärenSiedenLernenden,dasssieBeobachtungendurchführen und diese auf dem SchülerInnenblatt–DieErdeineinerFlascheaufzeichnenwerden.
2.Besprechen Siemit Ihren SchülerInnen das Schüler-Innenblatt–Die Erde ineiner Flasche (benutzenSiedazuev.denHellraumprojektor).DieKinderwerdenjedenzweitenTagihreNamen,dasDatumunddasSystem,welchessiebeobachten,aufschreiben.ErklärenSie ihnen, dass jedes Terrariummit Luft versorgt istundsiealsodiesesFeldaufdemSchülerInnenblattimmerankreuzenmüssen.DanachwerdensiediePflanzengenauundsorgfältigbeobachten.GebenSiedenKindern Tipps,worüber sie schreiben könnten–einigeIdeensind:AnzahlderTriebeoderBlätter,Kondensation,Pflanzengröße,Farbe,Fäulnis,Wurzeln.SiekönnendiePflanzeninderFlaschezeichnenundkönnenNotizenbeifügen.JüngereKinderbrauchendazuvielleichtUnterstützung.
3.SieoderIhreLernendenwollendieVersucheeventuellauchnochmitDigitalbilderndokumentieren.
4.ErklärenSiedenKindern,dasssiezu festgelegtenZeitenanbestimmtenTagenwährend10–15MinutenBeobachtungendurchführenwerden.
5.Vielleicht wollen Sie die ersten zwei Beobachtungs-sequenzenüberwachen,umsicherzugehen,dassdieLernendenaufvorgeseheneWeisebeobachtenundauf-zeichnen(zusätzlicheInformationen,welchedieSchü-lerinnenbeifügenmöchten,sindauchwillkommen).
Teil 4: Resultate vergleichen1.SobalddiePflanzengenuggewachsensind,umklareErgebnissezuzeigen(was3–4Wochendauert),sol-lendieSchülerInnenalleBeobachtungen,diesiege-machthaben,genaustudieren.
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2.Danach sollen sie gruppenweise entscheiden, wasdieDatenzeigen.
3.LassenSiedieLernendendas,wassieherausgefundenhaben,mitderganzenKlasseteilenundbesprechenund fassen Sie die Resultate auf einem Plakat zu-sammen.
4.ZuletztlassenSiedieSchülerInnenihreHypothesen,welchesieaufBlätternotierthatten,nochmalsdurch-gehenunddann in der Klassediskutieren, ob ihreSchlüssenundavonabweichenodernicht.
Anpassungen an Alter und Entwicklung der LernendenJüngereKinderbrauchenev.beimZusammenklebenundBeschriftenihrerFlaschenHilfe.ZudemkanndasEinpackenderFlascheninFolie,damitkeinLichtmehreindringenkann,fürdieSchülerInneneineHeraus-forderungdarstellen.JüngereSchülerInnenwerdenvielleichtnurbeimZeichnenaufdasSchülerInnenblatt–DieErdeineinerFlascheselbstständigseinkönnenundbrauchenbeimAufschreiben ihrer Beobachtungen Unterstützung.HängenSieeine‹Wortbank›-Listeauf,dieWörterwie:Pflanze,wachsen,grün,braun,nass,trockenusw.enthalten, welche sie brauchen könnten, um ihreBeobachtungenzubeschreiben.SiekönntenältereSchülerInnen ineineDiskussioneinbeziehenüberdieAnforderungenaneinewissen-schaftliche Versuchsanordnung, welche ermitteln sollobPflanzenWasser,LuftoderSonnenlichtzumLebenbrauchen.ÄltereLernendekönntenauchbesprechen,wasfürsieeine‹gesunde›PflanzeausmachtundnachwelchenKriteriensieihrAussehenbestimmenwürden,wennalleihreBedürfnisseabgedecktsind.
Zusätzliche Aktivitäten•Wissenschaftliche Tagebücher:ZeigenSieIhrenSchülerInnenBeispielevonTagebüchern,welchebe-kannteWissenschaftlerInneninderVergangenheitführten.GuteBeispielesinddieTagebüchervonCharlesDarwin,HenryDavidThoreauundMerriweatherLewis &William Clark. Lassen Sie die LernendennachBeispielenindiesenTagebüchernAusschauhalten,welcheInteraktionenvonBestandteilenderErdeaufzeigen.
•Den Lebenszyklus einer Pflanze vollenden: HierzweiMöglichkeiten,wieTerrariumsversucheweiter-geführtwerdenkönnten:1.LassenSiedieTerrarienunverändertaufdenFenster-bänkenstehen,damitdieSchülerInnenentdeckenkönnen,dassdasSystemimTerrariumdiePflanzenohnezusätzlichePflegeunterstützt.
2.EntfernenSiedieDeckelderTerrarienunderlaubenSiedenPflanzenweiterzuwachsen.Jenachdem,welcheJahreszeitSiefürdieseAktivitätauswählen,werdendieLernendenRadieschenerntenkönnen!Hinweis:SobalddieDeckelderTerrarienentferntsind,mussdieErdegewässertwerden,damitsienichtaustrocknet.
• Beobachten Sie andere Arten der Familie der Ra-dieschen:RadieschengehörenzudenKruziferen(Kreuzblütlern),derFamiliederKohlgewächse,derüber3000Artenangehören.DieseFamiliewurdeKruziferegenannt,weilihreBlütentypischerweisevierBlütenblätteraufweisen,die inFormeinesKreuzesangeordnetsind.Bauern,BäuerinnenundWissenschaftlerInnenhabenvielederbekanntenPflanzen, vondenenwir unsheuteernähren, ausdieser Familiegezüchtet (z.B.Radieschen,weißeRüben,Kohl,BlumenkohlundBroccoli).BringenSieBeispiele ins Schulzimmer und sprechen SiemitIhrenSchülerInnenüberdieVielfaltdieserPflanzen-familie.
•Sprachkompetenzen:LesenSiemitIhrenLernendenein Sachbuch über Lebenszyklen von Pflanzen (z.B.TheCarrotSeedvonRuthKraussundDasisteineSonnenblumevonLolaM.Schaefer).NachdemSiedasBuchgelesenhaben,lassenSiedieKindereinBlattgestalten,dasinvierAbschnitteaufgeteiltist,mitdenÜberschriften:1. Titel;2.«DiePflanzeinderGeschichteistgewachsen,weil
sie_________»(z.B.ErdeundRegenhatte);3. «DiePflanzewärenochbessergewachsen,wenn
sie _________» (z.B. noch mehr Erde und Regengehabthätte);
4.«Das hatmir in dieser Geschichte am besten ge-fallen:________».
DieLernaktivität–DieErdeineinerFlaschewurdeinZusammenarbeitmitHaroldMcWilliamsundGillianPuttickvomTERC,Cambridge,MA,entwickelt.
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Rezeptblatt – Die Erde in einer Flasche
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Das ‹Erdsystem-in-einer-Flasche›–Rezept JedeGruppebautzweiTerrarienauf.AlleGruppenbaueneinTerrariumauf,welchesalleElementedesErdsystemsenthält.DanachbautjedeGruppeeinzweitesTerrariumauf,demeinElementfehlt.
Erdsystem in einer Flasche1. Schritt
Füge Erde hinzu
Füge Wasser hinzu
2. Schritt
3. Schritt
4. Schritt
Pflanze die Samen
Terrarium
1.Legeetwadrei Becher ErdeindenunterenTeildesTerrariumsund drückesiesanftan,bissiefestsitzt.
2.Gießeetwaeinen Viertel Becher Wasserdarüber. SchauedieErdevonderSeiteheran: FallsestrockeneStellenhat,gießenochetwasWasserdazu.
3.Verteile4–5 RadieschensamenaufdieErdeunddrückesiesanft mitdeinenFingerspitzeneinwenigunterdieErdoberfläche. StreuedanachnochwenigErdedarüber,damitdieSamenbedecktsind.
4.StülpedenDeckeldarüber,indemdudieLaschenabwechslungsweise innenundaussendurchziehst,damitdasTerrariumfestverschlossenist. VergewissereDich,obderVerschlussnochaufderFlascheist.
5.KlebediezweiTeileluftdichtzusammen.
6.SchreibedasTerrariummitdemNamendeinerGruppean undstelleesaufeinesonnigeFensterbank (oderuntereineWachstumslampe,fallsdueinehast).
VersucheSchülerInnengruppen:BesprechtmiteurerLehrperson,welchenderdreiVersucheihrdurchführt.
Ohne LichtPackteuerTerrariummitAlufolieein,diegroßgenugist,umdieFlaschezweimaleinzuhüllen.KrempeltdieFolieauchobenunduntengutum,damitwirklichkeinLichtindieFlaschedringenkann.
Ohne ErdeBreitenasses Haushaltpapier(anstattErde)aufdemFlaschenbodenaus.FaltedasHaushaltpapierso,dassesdenganzenBodenbedeckt.
Ohne WasserFolgedenHinweisenoben,dochlasse das Wasser weg.BenutzeErde,dieganzausgetrocknetist.
Alles über die Erde: Unsere Welt auf der Bühne
NAME:____________________________
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Zeichne,wasduindiesemTerrariumsiehst.
Beschreibe,wasduindiesemTerrariumsiehst.
SchülerInnenblatt – Die Erde in einer Flasche
Alles über die Erde: Unsere Welt auf der Bühne
Datum:
DiesesTerrariumenthält:
Licht
Erde
Wasser
Samen/Pflanzen
Luft