Wie führt man einen Versuch durch?
Intention
Die SuS lernen exemplarisch einen strukturierten Versuchsaufbau kennen und reflektieren die Bedeutung sorgfältigen (wissenschaftlichen) Arbeitens, indem sie einen Versuch zur Frage „Wie viel Salz kann in Wasser gelöst werden?“ durchführen, auswerten und Probleme bei der Durchführung unter besonderer Berücksichtigung der Variablenkontrolle beschreiben.
In der beschriebenen Unterrichtsstunde geht es vordringlich darum, die SuS mit einem Versuchsalgorithmus vertraut zu machen, eine bestimmte Methodenkompetenz zu erwerben und die Bedeutung genauen wissenschafltichen Arbeitens herauszustellen. Dementsprechend stehen in der Reflexion auch nicht die inhaltlichen Ergebnisse im Mittelpunkt.
Im Gegenteil, durch die Offenheit der Frage, die durch einen Versuch beantwortet werden soll, müssen zwangsläufig unterschiedliche Antworten auf die Frage "Wie viel Salz löst sich im Wasser" gefunden werden.
Dies wird als Anlass genommen, die Bedeutung der Messbarkeit und Wiederholbarkeit als wesentliche Merkmale eines Versuches zu verankern.
Die Ergebnissicherung führt hier zu dem Verständnis, dass eine Variablenänderung ein anderes Ergebnis zur Folge hat. Dementsprechend sind unterschiedliche Antworten auf die vorgegebene Fragen trotzdem (im Sinne des jeweils unterschiedlichen Versuchssettings) richtig.
Lernausgangslage
Die SuS sind möglicherweise mit Versuchen betraut, häufig jedoch in der Form, dass der Versuch zunächst demonstriert wird und Aufbau und Vorgehen vorab genau bekannt sind. Das Versuchsergebnis dient damit der Verdeutlichung eines naturwissenschaftlichen Phänomens. Ein strukturierter Versuchsaufbau dürfte in der Form, wie er hier vorgestellt wird, den meisten SuS unbekannt sein.
Mögliche Vorgehensweisen
Einstieg
Um die Bedeutung sorgfältigen, wissenschaftlichen Arbeitens in den Focus zu rücken, wird das Foto eines Wissenschaftlers im Sitzkreis als Stummer Impuls gewählt. (siehe UR warum und kalt).
Die SuS erhalten die Zieltransparenz, dass sie heute wie Wissenschaftler arbeiten sollen und dementsprechend eine genau festgelegte Arbeitsabfolge einhalten sollen um die Frage zu beantworten: "Wie viel Salz löst sich im Wasser?"
Im Anschluss daran werden Frage und die Arbeitsschritte verteilt im Kreis ausgelegt. Im Kreisgespräch werden dann die Arbeitsschritte in die richtige Reihenfolge gebracht.
Ein Stopp-Schild und zwei Gedankenblasen sollen verdeutlichen, bis zu welchem Punkt rein gedanklich gearbeitet werden soll. Das Symbol der Hand mit dem Stift verdeutlicht, dass das Wort "Durchführung" hier als Planung der Handlung gemeint ist, d.h. erst nach dem Stopp-Schild der Versuch dann auch durchgeführt werden darf.
Erarbeitung
In Gruppen erarbeiten die SuS anhand eines Arbeitsblattes, welches der im Kreis erarbeiteten Versuchsabfolge entspricht, die Versuchsplanung. Im Anschluss führen sie den Versuch durch und werten ihn aus, indem sie das Ergebnis mit ihrer Vermutung vergleichen.
Zur Differenzierung stehen für Gruppen, die Schwierigkeiten bei der Formulierung und Einhaltung der Arbeitsschritte haben, Tipp-Karten zur Verfügung.
Abschluss
Im Abschlusskreis werden die Ergebnisse vorgestellt und Differenzen in den Ergebnissen besprochen.
Es ist zu erwarten, dass Gruppen, die den Löffel als Maßeinheit verwendet haben, durch unterschiedlich hohe Füllhöhen zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen.
Im Sinne der Variablenkontrolle muss mit den SuS geklärt werden, dass die Maßeinheit, d.h. die Füllhöhe des Löffels, immer gleich sein muss. Hier ist es ggf. notwendig den "gestrichenen Teelöffel" zu erläutern bzw. alternative Messmöglichkeiten zu erarbeiten.
Im Sinne der Variablenkontrolle muss ein Versuch bei Wiederholung zum gleichen Ergebnis führen, bzw. bei Veränderung einer Variablen (hier Füllmenge oder Wassermenge) zu einem anderen Ergebnis führen. Dies ist nur möglich, wenn die Variablen genau beschrieben werden und Messbarkeit in irgendeiner Form gegeben ist.
Die erarbeiteten Versuchsprotokolle der einzelnen Gruppen sollten diesbezüglich kritisch überprüft und ggf. überarbeitet werden.