Wilhelm Bartlott und der Lotuseffekt
Intention
Die SuS erkennen die reinigende Wirkung des Wassers an bestimmten Blattoberflächen, indem sie verschiedene Pflanzenblätter mit Wasser und Schmutzstoffen benetzen und die Wirkung beobachten, beschreiben und vergleichen.
Sie lernen die Erfindungsgeschichte des Lotuseffekts kennen und lernen am biografischen Vorbild Wilhelm Barthlotts, dass "hartnäckiges" Verfolgen von Interessen, genaues Beobachten und Ideen für die technische Realisierung motivierend sein können (z.B. bezogen auf die spätere eigene Berufswahl).
Sie festigen ihr Wissen zur Denk- und Arbeitsweise in der bionischen Forschung.
Mögliche Vorgehensweisen
Einstieg
Informierender Unterrichtseinstieg, Impuls: Bild von Wilhelm Barthlott; Bild einer Lotusblüte; Bild eines Lotusblattes
Freies Erzählen der Lebensgeschichte Wilhelm Barthlotts (z.B. entlang der Informationen im Leseheft "Wilhelm Barthlott und seine große Erfindung", in: Grundschule Sachunterricht, Nr. 62, 2. Quartal 2014)
optional:
- Bilder im Heft zeigen;
- Weltkarte (Tropen)
Fragen werden dialogisch geklärt/ besprochen
Überleitung zur Arbeitsphase: Besprechung und Demonstration des Schülerversuchs bis zum Aufbringen des Wassertropfens mit der Pipette auf das Blatt
Erarbeitung
Partnerarbeit: Die Kinder untersuchen die Blattoberfläche von Pflanzen mit und ohne Lotuseffekt und dokumentieren ihre Beobachtungen (der Lotuseffekt ist besonders gut bei auf dem Blatt der Kapuzinerkresse zu erkennen).
Wie wird der Versuch durchgeführt
Material:
- verschiedene Blätter mit und ohne Lotuseffekt,
- eine Pipette,
- eine Lupe,
- ein Papiertuch,
- Kaffeepulver zum Bestreuen der Blattoberfläche
Aufgabe: Führt den Versuch zweimal durch: einmal mit dem sauberen Blatt, einmal mit aufgestreutem Kaffeepulver
Versuch 1:
- Wie sieht die Tropfenform aus?
- Suche verschiedene Blätter aus.
- Gib mit einer Pipette einen Wassertropfen auf das Blatt (ein Papiertuch darunter legen).
- Bewege das Blatt vorsichtig hin und her, so dass der Tropfen sich bewegt.
- Beobachte genau was mit dem Tropfen passiert.
Versuch 2: Was passiert mit dem Kaffeepulver, wenn der Tropfen darüber läuft?
(dieselbe Vorgehensweise, außer dass vorher etwas Kaffeepulver auf das Blatt gestreut wird)
Abschluss
Kreisgespräch: Wie sieht die Tropfenform aus? Das habe ich beobachtet.
- Wortkarten 'Der Tropfen', 'Kaffeepulver auf dem Blatt' liegen in der Mitte des Sitzkreises.
Bezüge zur Vorgehensweise der Bioniker (s. Sequenz 2) werden gezogen.
Information durch die Lehrkraft:
Eine geniale Erfindung
Die Idee der 'Selbstreinigung der Blattoberfläche' brachte Wilhelm Barthlott auf eine Idee. Er entwickelte eine Farbe (Bildimpuls: Schmutzabweisende Farbe), die man auf Wände streichen konnte. Das Regenwasser konnte dann Staub und Schmutz von der Wand mitnehmen. So reinigt sich die Wand immer wieder von selbst.
Tipps und Stolpersteine aus der Erprobung
Die intensive Erläuterung der Vorgehensweise zu Beginn der Arbeitsphase verdeutlicht den Kindern, warum die Tropfenform so genau analysiert werden soll.
Für die Versuche ist es wichtig, ein reichhaltiges Angebot an Blättern/ Blattoberflächen mit und ohne Lotuseffekt vorzuhalten; die Kinder können dadurch den Lotuseffekt als biologisches Phänomen bei mehreren Pflanzen beobachten.
Das genaue Vorgehen bei den Versuchen mit Pipette/ Lupe/ Blatt kann den Partnergruppen wie bei einer Stationenkarte schriftlich an die Hand gegeben werden.
Im Abschlussgespräch wurden Pflanzen mit und ohne Lotuseffekt möglichst genau beschrieben und die Tropfenformen der jeweiligen Pflanzen auch an die Tafel gezeichnet und besprochen. Zur leichteren Beschreibung der Tropfenform können die Kinder ihre Zeichnungen heranziehen bzw. an die Tafel heften.
Die Frage nach der Funktionsweise wurde im Erprobungsunterricht von den Kindern nie gestellt. Somit war ein Bildimpuls seitens der Lehrkraft (Noppenstruktur der Blattoberfläche im Rasterelektronenmikroskop) erforderlich, um zu einem neuen Verständnis zu führen. Ein "Selbst-Entdecken" ist mit schulischen Möglichkeiten (Lupe oder Mikroskop) nicht möglich.
Angestrebtes Unterrichtsergebnis
Die Schülerinnen und Schüler können die Denk- und Arbeitsweisen des Bionikers am Beispiel Wilhelm Barthlott und seiner Entdeckung des Lotuseffektes und eine Möglichkeit der technischen Umsetzung (schmutzabweisende Farbe) nachvollziehen.
Ergänzung des Wortspeichers, z.B.:
- der Lotuseffekt,
- der Wassertropfen,
- die Pipette,
- abperlen
Material zum Download
Impulsbilder:
Lotuseffekt - Von William Thielicke - Eigenes Werk, CC-BY-SA 4.0, Link
Abperleffekt auf einem Blatt der Kapuzinerkresse - Von Guido Gerding - Eigenes Werk, CC BY SA 3.0, Link
Wilhelm Bartlott - Von News hw1 - Eigenes Werk, CC BY SA 3.0, Link
Pflanzen mit und ohne Lotuseffekt:
Apfel - Von Viola sonans - Eigenes Werk, CC BY 2.5, Link
Sauerkirsche - von Friedrich Böhringer - Eigenes Werk CC BY-SA 2.5, via Wikimedia Commons
Frauenmantel - By Plenuska - Eigenes Werk CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Spitzkohl - von Rasbak - Eigenes Werk GFDL oder CC-BY-SA-3.0, via Wikimedia Commons
Kohlrabi - von Rasbak - Eigenes Werk GFDL oder CC-BY-SA-3.0, via Wikimedia Commons
Tulpe - Von Klaus Lemmen - Eigenes Werk
Hortensie - Von Klaus Lemmen - Eigenes Werk