Didaktische Überlegungen zur Lerneinheit Luft
Um die Analyseschritte verstehen zu können, die für die Lerneinheiten
gemacht werden, folgt nun ein kurzer Überblick über
Handlungskompetenzen. Dazu werden für die Analyse
Handlungskompetenzen aus dem didaktischen Modell von Zimmer
herangezogen:
Handlungskompetenz enthält in der Kategorisierung nach Zimmer folgende
Faktoren:
I. Bedeutungswissen,
II. Fachkompetenz,
III. Methodenkompetenz
IV. Entscheidungskompetenz,
V. Sozialkompetenz,
VI. Handlungsinteressen
VII. Bewertungskompetenz
Experiment: Der Stromkreis
Zimmer versteht die einzelnen Begriffe folgendermaßen:
Bedeutungswissen beinhaltet die Informationen, die als eine Art
Metainformation Auskunft über die Bedeutung des jeweiligen
Lerngegenstandes bereitstellt. „Dieses Bedeutungswissen liefert die
Orientierungsgrundlage für alle anderen Aspekte der
Handlungskompetenzen.“
Fachkompetenzen umfassen die Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten,
die für die Definition, Bearbeitung und Bewertung einer Aufgabe
beziehungsweise das Lösen eines Problems im jeweiligen
Gegenstandsbereich nötig sind. „Dazu gehören sowohl das Wissen über
Ziele, Gegenstände, Methoden, Instrumente und Bewertung der jeweiligen
beruflichen Aufgaben als auch die Fähigkeiten, dieses Wissen fachgerecht
und flexibel anwenden zu können.“
Entscheidungskompetenz beschreibt die Fähigkeit, Entscheidungen
kompetent treffen zu können. Sie schließt die Suche und Bewertung von
Handlungsalternativen mit ein. „Die Wahrnehmung und die Herausbildung
der Entscheidungskompetenzen erfordert die Analyse der
Entscheidungssituation und die Suche und Bewertung alternativer
Handlungsmöglichkeiten zur Vorbereitung der Entscheidung.“
Sozialkompetenz hebt auf das Individuum als Teil einer sozialen Gruppe ab
und bezeichnet in erster Linie kommunikative beziehungsweise kooperative
Kompetenzen, „die erforderlich sind, um so miteinander kommunizieren und
kooperieren zu können, dass eine mehrere Kräfte benötigende komplexe
Aufgabe erfolgreich gelöst wird.“
Handlungsinteressen und Handlungsgründe beschreiben die
Motivationslage der Lernenden beziehungsweise Arbeitenden. „Das
Handlungsinteresse äußert sich im Erkennen einer zu über-nehmenden
Aufgabe, der Entwicklung von Initiative und Kreativität in der Lösung sowie in
der Durchsetzungskraft und zugleich Kompromissbereitschaft.“
Bewertungskompetenz bezieht sich auf die Fähigkeit, fachliche
Lernhandlungen und Arbeitshandlungen angemessen selbst bewerten zu
können. „Also zu bewerten, ob und wie das Ergebnis der Aufgabe zur
Lebensgestaltung beigetragen hat, ob die Methoden und Instrumente
angemessen, effektiv und effizient gewählt und eingesetzt werden.“
Als weiteren Aspekt von Handlungskompetenz wird die
Methodenkompetenz als Kriterium mit aufgenommen. Sie beinhaltet die
Fähigkeit des Individuums, Methoden und Instrumente kennen zu lernen und
die Fähigkeit, diese im Rahmen der Bearbeitung von Arbeitsaufgaben
anzuwenden […]
Bezogen auf die Experimente bedeutet das:
Der Vulkan in der Flasche:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass Wasser seine Dichte
verändert; es steigt im kalten Wasser auf, wenn es erwärmt wird.
Außerdem ist wichtig zu wissen, dass Wasser aus kleinen Teilchen
(Molekülen) besteht.
Fachkompetenz:
Die Schüler sollen Grundlagen über Dichte, Grundlagen über Auftrieb und
deren Auswirkungen bei Veränderungen der beiden Phänomene lernen.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die korrekte Verwendung eines
Wasserkochers und der damit verbundenen Gefahren.
Die Schüler erfahren etwas über den Umgang mit kochendem Wasser und
schulen ihre motorischen Fähigkeiten.
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Vulkanausbruch in der Flasche) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Die Schüler sollen erkennen, dass die Phänomene Dichte und Auftrieb
eindrucksvoll anhand des Vulkans erfahrbar sind.
Bewertungskompetenz:
Es soll eine Prüfung stattfinden, ob und warum der Vulkan funktioniert und
was dabei beachtet werden sollte.
Falls keine Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was an dem
Versuch verbessert werden kann.
Luft bremst:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass der Luftwiderstand sich bei
verschiedenen Gegenständen unterscheidet.
Die Luft, die sich unter einem Fallschirm sammelt, bremst den Gegenstand
und verlängert die Fallzeit.
Die Schüler sollen erfahren, dass ein Raum von Luft eingenommen ist.
Fachkompetenz:
Sie sollen Grundlagen über Fallgeschwindigkeit, Grundlagen über
Erdanziehung und die Auswirkungen bei Veränderungen des
Luftwiderstandes lernen oder schon wissen.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Verknotung und lernen, dass
gleichzeitiges Abwerfen wichtig ist, um das Ergebnis nicht zu verfälschen.
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Bremswirkung durch die Serviette) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Die Schüler sollen durch Ihr Handeln erkennen, dass es unterschiedliche
Fallzeiten von diversen Gegenständen auf der Erde gibt.
Bewertungskompetenz:
Es soll überprüft werden, ob und warum der Fallschirm funktioniert und was
dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.
Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was
an dem Versuch verbessert werden kann.
Das Luftballonkarussell:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, was der austretende Luftstrom aus
einem gefülten Luftballon bewirken kann.
Fachkompetenz:
Die Schüler sollen Grundlagen über das Rückstoßprinzip und Grundlagen
über den Impulserhaltungssatz kennen und/oder erlernen.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktionsweise eines Luftballons.
Ein Teilgebiet hierbei sind auch die motorischen Fähigkeiten beim Anbringen
des Ballons an den Versuchsaufbau.
Ein wichtiger Punkt ist weiterhin die handwerkliche Fähigkeit, die für den
Versuchsaufbau gewusst oder erlernt werden muss.
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Rückstoß) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer funktionierenden Lösung zu gelangen, an der beide
beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Durch das Handeln der Schüler soll ein Bewusstsein für die entstehenden
Phänomene beim Druckaufbau - in einem Körper, der dann abrupt beendet
wird - gefördert werden.
Bewertungskompetenz:
Es soll überprüft werden, ob und warum das Karussell funktioniert und was
dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.
Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was
an dem Versuch verbessert werden kann.
Die tanzende Münze:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, was passiert, wenn das Volumen
in einer Flasche nicht mehr ausreicht.
Fachkompetenz:
Sie wollten wissen was bei der Ausdehnung von Luft bei einer Erwärmung
entsteht (Beispiel: Veränderung von Volumen).
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über den luftdichten Verschluss der Flasche mit
der Münze.
Das richtige Umfassen der Flasche in ausreichender Zeit ist ein wichtiger
Faktor.
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Springen der Münze) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Durch Ihr Handeln wird den Schülern klar, dass ein Volumenunterschied
immer bestrebt ist, ausgeglichen zu werden.
Bewertungskompetenz:
Die Schüler sollen prüfen, ob und warum die Münze springt und was dabei
beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird
Wenn keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden,
was an dem Versuch verbessert werden kann.
Die Luftwaage:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft die Dichte verringert
und aufsteigt, wenn man sie erwärmt.
Fachkompetenz:
Für dieses Experiment sollen die Schüler Grundlagen über die Dichte,
Grundlagen über den Auftrieb und Wissen über den Temperaturbegriff
lernen.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die
für den Versuch verwendet werden.
Die Schüler erfahren etwas über richtige Verwendung des Teelichts.
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Auftrieb einer Tüte) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Die Schüler entwickeln in Ihren Handlungen ein Bewusstsein für den
entstehenden Auftrieb von Luft bei der Erwärumung
Bewertungskompetenz:
Es soll überprüft werden, ob und warum die Luftwaage funktioniert und was
dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird
Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was
an dem System verbessert werden kann.
Der verzauberte Luftballon:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft sich ausdehnt, wenn
man sie erwärmt.
Fachkompetenz:
Alle sollten Grundlagen zum Thema Druck kennen und oder lernen.
Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die
für den Versuch verwendet werden (Ballon, Flasche).
Die Schüler erfahren etwas über die luftdichte Verschließung der Flasche.
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Aufblasen des Ballons) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Durch Ihre Handlungen entwickeln sie ein Bewusstsein für entstehenden
Druck von Luft bei der Erwärmung .
Bewertungskompetenz:
Es soll überprüft werden, ob und warum der Ballon aufgeblasen wird und
was dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.
Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was
an dem System verbessert werden kann.
Das Ei in der Flasche:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Sie Schüler sollen erkennen, dass in der Flasche ein Unterdruck entsteht,
der ausreicht um ein Ei in eine Flasche zu ziehen.
Fachkompetenz:
Die Gruppe soll Grundlagen zum Thema Unterdruck lernen
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über den sicheren Umgang mit Feuer.
Alle erfahren etwas über die Funktionsweise eines Wasserkochers und deren
korrekte Verwendung.
Die Schüler sollen eine geeignete Flasche nehmen, deren Öffnung nicht zu
klein ist.
Sie sollen handwerkliche Fähigkeiten für den Versuchsaufbau mitbringen.
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (das Ei in die Flasche zu bekommen) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer funktionierenden Lösung zu gelangen, an der beide
beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Die Schüler sollen ein Bewusstsein für entstehende Phänomene bei der
Entzündung von Papier in einer abgeschlossenen und eingegrenzten
Umgebung entwickeln.
Bewertungskompetenz:
Es soll überprüft werden, ob und warum das Ei in die Flasche gleitet und was
dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.
Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was
an dem Versuch verbessert werden kann.
Die Luftballon-Waage:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft auch ein Gewicht
besitzt, dass messbar ist.
Fachkompetenz:
Das Wissen über die Beschaffenheit von Luft ist von Bedeutung.
Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Gewicht und Masse.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile (
Kleiderbügel, Luftballon), die für den Versuch verwendet werden.
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Veränderung des Neigungswinkels der Waage) zu
gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Die Schüelr sollen bei Ihrem Handeln erfahren, dass die Moleküle der Luft
ein Gewicht haben.
Bewertungskompetenz:
Es soll überprüft werden, ob und warum die Luftwaage funktioniert und was
dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird
Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was
an dem System verbessert werden kann.
Wieviel wiegt Luft:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft auch ein Gewicht
besitzt, dass messbar ist.
Fachkompetenz:
Wichtig ist das Wissen über die Beschaffenheit von Luft.
Die Schüler erfahren etwas über die Begriffe Gewicht und Masse.
Das Gewicht und die Masse sind auf der Erde gleich.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über den Umgang mit Gliedermaßstab und
Zollstock.
Die Schüler erfahren etwas über Längen und Gewichtsangaben und deren
Berechnung.
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Bestimmung des Gewichts der Luft im Klassenraum) zu
gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppen durchgeführt (jeweils zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Es soll anhand von Messungen erfahrbar gemacht werden, dass die
Moleküle der Luft ein Gewicht haben.
Die Gruppe soll lernen, dass das Gewicht eines Gases (Luft) überraschend
hoch ist.
Bewertungskompetenz:
Es soll überprüft werden, ob die Rechnung stimmt.
Falls keine korrekte Rechnung gemacht worden ist, soll kritisch hinterfragt
werden, was verbessert werden kann.
Ist das Glas leer:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft in einem Glas bleibt,
wenn es unter Wasser getaucht wird (mit der Öffnung nach unten)
Fachkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck.
Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Volumen.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der
Gegenstände, die für den Versuch verwendet werden (Glas, Wanne).
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Erkennen, dass die Luft nicht entweicht, wenn das Glas mit der Öfnung nach
unten in die Wanne gehalten wird.
Durch Ihre Handlungen im Experiment entwickeln die Schüler ein
Bewusstsein dafür, dass der Druck mit der Eintauchtiefe steigt – es dringt
mehr Wasser in das Glas, je mehr Druck bei höherer Tiefe entsteht.
Luft umhüllen:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft in einem Glas bleibt,
wenn es unter Wasser getaucht wird (mit der Öffnung nach unten)
Alle sollen lernen, dass man die aufsteigenden Luftblasen in einem anderen
Glas auffangen kann.
Die Luft nimmt ein Volumen ein
Fachkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck.
Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Volumen.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die
für den Versuch verwendet werden (Glas, Wanne, Strohhalm).
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Umfüllen der Luft in ein anderes Glas) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Die Schüler sollen erkennen, dass die Luft nicht entweicht, wenn das Glas
mit der Öffnung nach unten in die Wanne gehalten wird.
Ihre Handlungen sollen in dem Ergebnis münden, dass der Druck mit der
Eintauchtiefe steigt – es dringt mehr Wasser in das Glas, je mehr Druck bei
höherer Tiefe entsteht.
Die tauchenden Dinosaurier:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft in einem Glas bleibt,
wenn es unter Wasser getaucht wird (mit der Öffnung nach unten)
Alle sollen den Nutzen dieses Versuchs erkennen, indem das Glas als
Taucherglocke für die Dinosaurier verwendet wird.
Fachkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck.
Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Volumen.
Methodenkompetenz:
Sie sollen etwas über die Funktion und Anwendung der Teile lernen, die für
den Versuch verwendet werden (Glas, Wanne, Dinosaurier, Metallschale).
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Tauchfahrt des Dinosauriers ohne nass zu werden) zu
gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Alle sollen erkennen, dass die Luft nicht entweicht, wenn das Glas mit der
Öffnung nach unten in die Wanne gehalten wird.
Die Schüler sollen entdecken, dass alle Gegenstände, die eine dichte
Wölbung besitzen als Taucherglocke verwendbar sind.
Der Ballon in der Flasche:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft komprimierbar ist.
Alle sollen die Grenzen der Komprimierbarkeit mit Hilfe unserer Lunge
erkennen.
Fachkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck.
Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Kraft.
Sie sollen erkennen, dass das Volumen durch Druck verändert werden
kann.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die
für den Versuch verwendet werden (Ballon, Flasche).
Den Schülern muss vermittelt werden, dass ein luftdichtes Verschließen der
Flasche wichtig ist.
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Komprimierung der Luft in der Flasche) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Die Schüler sollen erkennen, dass die Luft nicht entweichen kann, da sie in
der Flasche durch den Ballon dicht verschlossen ist.
Sie sollen lernen, dass die Luft durch unsere Lunge nicht grenzenlos
komprimiert werden kann, da die Kraft nicht ausreicht.
Luft zusammendrücken:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, wie die Pumpen und Spritzen
technisch funktionieren und welches Ergebnis dabei entsteht.
Die Gruppen sollen erkennen, dass Spritzen gegenüber Pumpen kein Ventil
besitzen.
Fachkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck / Unterdruck.
Sie erfahren etwas über den Begriff Volumen.
Sie erfahren etwas über die Funktionsweise eines Ventils.
Methodenkompetenz:
Die Schüler etwas über die Funktion und Anwendung der Materialien
erfahren, die für den Versuch verwendet werden (Kunststoffspritze, Fahrrad-
Luftpumpe und eine kleine Ballpumpe).
Die Schüler sollen Unterschied zwischen Pumpe und Spritze herausfinden
und überlegen wie eine Luftpumpe funktionieren könnte.
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Für alle ist das Erkennen der Unterschiede zwischen den Funktionen der
Pumpen / Spritzen auch für die Lebenswirklichkeit wichtig,
Luftballonrakete (ähnlicher Versuch wie „Das Luftballonkarussell“):
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln was der austretende Luftstrom aus
einem gefülten Luftballon bewirken kann.
Fachkompetenz:
Die Schüler lernen Grundlagen über das Rückstoßprinzip und Grundlagen
über den Impulserhaltungssatz
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktionsweise eines Luftballons.
Die Schüler müssen motorische Fähigkeiten beim Anbringen des Ballons an
den Versuchsaufbau mitbringen.
Für das Experiment sind handwerkliche Fähigkeiten für den Versuchsaufbau
wichtig.
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Rückstoß) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer funktionierenden Lösung zu gelangen, an der beide
beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Sie sollen erforschen, warum ein Druckaufbau in einem Körper stattfindet,
der dann abrupt beendet wird.
Bewertungskompetenz:
Alle sollen prüfen, ob und warum die Rakete funktioniert und was dabei
beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.
Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was
an dem Versuch verbessert werden kann.
Einen Ballon mit einer Flasche aufblasen:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft sich ausdehnt, wenn
man sie erwärmt.
Fachkompetenz:
Sie sollten die Grundlagen über das Thema Volumen kennen.
Die Schüler lernen etwas über den das Thema Druck.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die
für den Versuch verwendet werden (Ballon, Flasche).
Sie erfahren etwas über die luftdichte Verschließung der Flasche.
Entscheidungskompetenz:
Das Hauptaugenmerk soll auf die systematische Verwendung der Materialien
gelegt werden, um zu einem Ergebnis (Aufblasen des Ballons) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Bewusstsein für entstehenden Druck von Luft bei der Erwärumung .
Bewertungskompetenz:
Es soll überprüft werden, ob und warum der Ballon aufgeblasen wird und
was dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.
Wenn keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden,
was an dem System verbessert werden kann.
Luftbewegung in einem Raum:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft sich im Raum
bewegt.
Fachkompetenz:
Alle sollen Begriff Dichte anhand eines Beispiels erklären können.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion der Kerze im Versuch.
Sie erfahren etwas über Luftströmungen bei unterschiedlichen Temperaturen
an unterschiedlichen Punkten.
Entscheidungskompetenz:
Die Hauptsache hierbei ist die systematische Verwendung der Materialien,
um zu einem Ergebnis (Bewegung der Kerzenflamme) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit im Klassenraum durchgeführt
(jeweils zwei Schüler).
Die Kleingruppen entwickeln Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Sie sollen erkennen, dass das ständige Bestreben von Luft vorhanden ist,
den Druck, die Temperatur und die Dichte durch Strömung auszugleichen.
Bewertungskompetenz:
Es soll überprüft werden, ob und warum die Kerzenflamme nicht stillsteht.
Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was
an dem System verbessert werden kann.
Der Kerzenfahrstuhl:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass Wasser den Druck in einem
Glas ausgleichen kann.
Fachkompetenz:
Die Schüler sollen Grundlagen über das Volumen lernen.
Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck.
Sie erfahren etwas über die Zusammensetzung von Luft.
Die Schüler erfahren etwas über die benötigten Gase, die für die Entzündung
einer Kerze nötig sind.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der
Materialien, die für den Versuch verwendet werden (Kerze, Teller mit Wasser
gefüllt).
Sie erfahren etwas über die korrekte Verwendung der Kerze.
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Ansteigen des Wasserspiegels im Glas) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Die Schüler entwickeln Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit den
Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Alle sollen ein Bewusstsein für entstehende Volumenzunahme von Gasen
bei der Erwärmung und Volumenabnahme bei Abkühlung entwickeln, die
dann durch das Wasser ausgeglichen wird.
Bewertungskompetenz:
Es soll überprüft werden, ob und warum der Wasserspiegel steigt und was
dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.
Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was
an dem System verbessert werden kann.
Die Kerze im Glas:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass der Sauerstoff bei der
Verbrennung einer Kerze „verbraucht“ wird
Fachkompetenz:
Die Schüler sollen Grundlagen über den Verbrennungsprozess lernen.
Die Schüler erfahren etwas über die Zusammensetzung der Luft.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die
für den Versuch verwendet werden (Kerzen, Glas).
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (schnelleres Erlöschen der zweiten Kerze) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Die Schüler erkennen, dass der Sauerstoff beim Verbrennen einer Kerze
verschwindet.
Bewertungskompetenz:
Bei diesem Experiment soll überprüft werden, ob und warum die zweite
Kerze nicht so lange im gleichen Glas brennt wie die erste.
Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was
an dem System verbessert werden kann.
Welche Kerze brennt länger (ähnlicher Versuch wie „Die Kerze im Glas“):
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass der Sauerstoff bei der
Verbrennung einer Kerze „verbraucht“ wird
Fachkompetenz:
Die Grundlagen über Verbrennung sollten den Schülern klargemacht werden.
Die Schüler erfahren etwas über die Zusammensetzung der Luft.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die
für den Versuch verwendet werden (Kerzen, Gläser verschiedener Größe).
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (unterschiedliche Zeitspannen beim Erlöschen der Kerze) zu
gelangen.
Sozialkompetenz:
Alle Aufgaben für das Experiment werden in Gruppenarbeit an Stationen
durchgeführt (jeweils zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Sie erfahren, dass eine Verminderung des Sauerstoffgehalts beim
Verbrennen einer Kerze stattfindet.
Die Gruppe entwickelt ein Bewusstsein dafür, dass in größeren Räumen (in
unserem Fall: Gläsern) mehr Sauerstoff vorhanden ist, der die Kerze länger
brennen lässt.
Bewertungskompetenz:
Es soll überprüft werden, ob und warum die Kerzen unterschiedlich lange
brennen.
Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was
an dem System verbessert werden kann.
Wasser im Glas:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass Wasser in einem Glas bleibt,
wenn es unter Wasser getaucht wird und dann mit der Öffnung nach oben
nicht vollständig aus dem Wasser gehoben wird.
Fachkompetenz:
Die Schüler erweitern Ihr Wissen über den Luftdruck in der Atmosphäre.
Sie lernen Einzelheiten über die Eigenschaften des Wassers.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die
für den Versuch verwendet werden (Glas, Wanne).
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Arbeitsaufträge werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt
(jeweils zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Alle sollen erkennen, dass der atmosphärische Luftdruck größer ist, als die
Gewichtskraft des Wassers in Richtung Erdmittelpunkt.
Die schwebende Postkarte:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass Wasser in einem Glas bleibt,
wenn es vollständig gefüllt ist, eine Postkarte darüber gehalten wird und es
dann auf den Kopf gedreht wird.
Fachkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über den Luftdruck in der Atmosphäre.
Die Schüler erfahren etwas über die Eigenschaften des Wassers.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die
für den Versuch verwendet werden (Glas, Postkarte).
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Haftung der Postkarte am Glas) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Es soll erkennbar werden, dass der atmosphärische Luftdruck größer ist, als
die Gewichtskraft des Wassers in Richtung Erdmittelpunkt.
Die zerdrückte Flasche:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass sich eine Flasche
zusammenzieht, wenn sie mit warmem Wasser gefüllt war, dann luftdicht
verschlossen ist und in kaltes Wasser getaucht wird.
Fachkompetenz:
Die Schüler erweitern das Wissen über den Luftdruck in der Atmosphäre.
Sie lernen etwas über die Begriffe heiß und kalt.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die
für den Versuch verwendet werden (Flasche, Wanne).
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Zusammendrücken der Flasche) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Die Lerngruppen sollen erkennen, dass der atmosphärische Luftdruck nach
dem Versuch außen größer ist, als in der Flasche. Die Flasche zieht sich
zusammen.
Saugheber:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass ein Saugheber ein Vakuum
erzeugt.
Fachkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über den Luftdruck in der Atmosphäre.
Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Vakuum / Unterdruck.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die
für den Versuch verwendet werden (Saugheber, ebene Fläche).
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (Haftung des Saughebers an einem anderen Saugheber
oder einer Fläche) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um
mit den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Sie sollen erkennen, dass der atmosphärische Luftdruck größer ist, als der
Luftdruck im Inneren der Saugheber.
Fallendes Papier:
Handlungskompetenzen
Bedeutungswissen:
Die Schüler sollen erkennen, dass Papier unterschiedliche Falleigenschaften
hat (je nachdem wie es beschaffen ist).
Fachkompetenz:
Die Schüler sollen Grundlagen über den Luftwiderstand lernen.
Methodenkompetenz:
Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die
für den Versuch verwendet werden (ein Stück Papier wird zerknüllt).
Entscheidungskompetenz:
Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu
einem Ergebnis (das schnellere Erreichen des Bodens durch das zerknüllte
Papier) zu gelangen.
Sozialkompetenz:
Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils
zwei Schüler).
Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit
den Partnern zu einer funktionierenden Lösung zu gelangen, an der beide
beteiligt sind.
Handlungsinteressen:
Die Schüler sollen ein Bewusstsein für entstehende Phänomene bei der
Unterschiedlichen Nutzbarmachung des Luftwiederstandes entwickeln.
Bewertungskompetenz:
Es soll überprüft werden, ob und warum das zerknüllte Papier schneller den
Boden erreicht und was dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion
auch erfüllt wird.
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