Wir entwickeln eigene Versuche!
Intention
Die SuS finden in Kleingruppen Antworten auf die zugewiesene Fragestellung, indem sie mit Hilfe der strukturierten Vorgehensweise aus Einheit 4 eigene Versuche zum Thema entwickeln und durchführen.
Die beschriebene Unterrichtseinheit setzt eine Öffnung des Unterrichtes voraus.
Da die Versuchsplanung und -durchführung nicht notwendigerweise direkt aufeinander folgen, ergeben sich bei den unterschiedlichen Gruppen unterschiedliche Arbeitsphasen. Es kann auch zu Phasen kommen, in denen Gruppen an diesem Tag nicht am Versuch weiterarbeiten können. Die Unterrichtsorganisation sollte darauf ausgerichtet werden, z.B. indem Sachunterricht in den Wochenplan integriert wird!
Mögliche Vorgehensweisen
Einstieg
Im Einstieg (Sitzkreis) werden noch einmal Schritte des strukturierten Versuchsablaufs rekapituliert.
Ein besonderer Augenmerk wird erneut auf die Unterscheidung der Dürchführungsplanung und der eigentlichen Dürchführung gelegt.
Die SuS erhalten nun die Zieltransparenz:
Anhand von vorgegeben Situationen und Fragen zum Thema Salz sollen sie in Gruppen eigene Anworten mit Hilfe eines eigen entwickelten Versuchs finden.
Mögliche Fragen lauten wie folgt:
1. Warum geht man im toten Meer nicht unter?
2. Verschwindet Salz für immer? (...oder kann ich es zurückgewinnen?)
3. Warum wird im Winter Salz gestreut?
4. Läuft Salzwasser über? Wird das Meer ohne Salz leer?
Erarbeitung
Der Ablauf der folgenden Unterrichtsstunden ist nicht festgelegt.
Es bietet sich an, regelmäßige Zwischenreflexionen zu machen, in denen die SuS die Gelegenheit bekommen, Ideen und Schwierigkeiten mit den Mitschülern zu besprechen, Hilfestellungen zu bekommen oder aber bereits fertige Arbeitsergebnisse zu präsentieren.
Die Gruppenarbeitsphasen verlaufen nach folgendem Ablaufschema:
Neben der Versuchsplanung und -durchführung obliegt auch die Materialbeschaffung den einzelnen Gruppen.
Daher ist damit zu rechnen, dass nicht alle Gruppen gleichzeitige Arbeitsphasen haben. Spätestens, wenn eine Gruppe feststellt, dass ein Hypothese nicht zutreffen kann oder die Versuchsplanung in der Realität nicht durchführbar ist, trennt sich die Arbeit der unterschiedlichen Gruppen. Auch die Materialbeschaffung kann dazu führen, dass Versuche zwar geplant aber zum entsprechenden Zeitpunkt nicht durchgeführt werden können.
Dies sollte in der Unterrichtsplanung unbedingt beachtet und auch mit einem entsprechenden Zeitfenster eingeplant werden.
Abschluss
Im Sitzkreis werden die einzelnen Versuche demonstriert und die Erkenntnisse erläutert und diskutiert.
Gruppen, die frühzeitig fertig sind, erhalten die Möglichkeit, eigenen Fragestellungen mit Hilfe des eingeübten Vorgehens nachzugehen.
Verschwindet Salz für immer?
1. Gruppe 1 versucht zunächst, das Salz aus dem Wasser auszufiltern.
2. Gruppe 2 knüpft an Vorerfahrungen an, dass Wasser verdunsten kann und stellt ein Gefäß mit Salzwasser auf die Heizung. Nach wenigen Tagen ist das Wasser verdunstet, zurück bleibt das Salz.
3. Gruppe 1 tauscht sich mit Gruppe 2 aus und erfährt, dass Salz zurückbleibt, wenn Wasser verdunstet. Die Heizung hat den Prozess beschleunigt. Gruppe 1 will schnell zu einem ähnlichen Ergebnis kommen. Gemeinsam überlegen sie, wie man den Verdunstungsprozess beschleunigen kann. Sie kommen zu dem Schluss, dass man das Wasser erhitzen muss. Ihre Versuchsplanung zieht nun den Herd im Klassenraum mit ein.
Beispiel 1
Beispiel 2
Beispiel 3a
Beispiel 3b
Warum geht man im Toten Meer nicht unter?
1. Gruppe 1 stellt eine Salzwasser-Lösung her und stellt ein weiteres Gefäß mit Leitungswasser hinzu. In beide Gefäße wird eine Kunststoff-Figur gegeben. Im Leitungswasser geht die Figur unter, im Salzwasser schwimmt sie.
2. Gruppe 2 plant ein ähnliches Vorgehen wie Gruppe 1. Allerdings greifen sie zunächst zu einer Münze. Sie stellen fest, dass diese untergeht. Sie versuchen andere (leichtere) Gegenstände im Salzwasser schwimmen zu lassen und haben nach einigen Versuchen Erfolg.
Es folgt ein Gespräch darüber, dass ja auch nicht alle Gegenstände im Toten Meer schwimmen, sondern z.B. schwere Metallgegenstände dort auch untergehen.
Beispiel 1
Beispiel 2a
Beispiel 2b
Warum wird im Winter Salz gestreut?
1. Gruppe 1 vermutet, dass das Salz das Eis schmelzen lässt.
2. Gruppe 2 vermutet, dass das Salz eine Schicht auf dem Eis bildet. Sie verwenden eine große Menge Salz für den Versuch.
3. Beide Gruppen stellen ihre Versuche einander vor. Gruppe 1 stellt den Bezug zu den Alltagserfahrungen her: "Überlegt doch mal. Wenn im Winter Salz gestreut wird, ist die Straße doch nachher frei. Hier ist aber ganz viel Salz. So viel streut der Streuwagen doch gar nicht." Gruppe 2 überdenkt daraufhin den Versuch und wiederholt den Versuch mit einer geringeren Salzmenge.
Beispiel 1
Beispiel 2
Beispiel 3
Läuft Salzwasser über? Wird das Meer ohne Salz leer?
Die Gruppe beschließt, den Wasserstand im Messbecher zu markieren und anschließend Salz einzurühren.
Sie stellen fest, dass sich der Wasserstand nicht sichtbar ändert.
Beispiel1
Beispiel2
Braucht Feuer Sauerstoff zum Brennen?
Ausgehend von einer vorherigen Experten-Frage "Warum ist im Feuerlöscher Salz?", erklärte ein Kind, dass Löschschaum über dem Feuer eine Schicht bildet, "verkrustet" und damit die Zufuhr von Sauerstoff unterbindet.
Nachdem eine Gruppe mit ihrem Versuch fertig war, stellte ein Kind von der Expertenfrage ausgehend die Frage: "Braucht Feuer Sauerstoff zum Brennen?". Die Gruppe entwickelte folgenden Versuchsaufbau:
Beispielbild
Warum schmilzt das Eis, wenn Salz darauf kommt?
Die SuS vermuteten zunächst, dass der Kontakt mit dem Salz dazu führt, dass die Temperatur steigt und somit das Eis schmilzt.
Durch Nachmessen mit einem Thermometer mussten sie feststellen, dass dem nicht der Fall ist. Es wurden Temperaturen von unter -10°C abgelesen.
Sie stellten also fest, dass die Temperatur abgesenkt wird und gleichzeitig der Gefrierpunkt sinkt.
In der letzten Stunde vor den Weihnachtsferien haben wir dieses Phänomen genutzt und eigenes Speiseeis hergestellt.
In dem Ball befindet sich ein Edelstahl-Zylinder. Außen herum ist ein weiterer Edelstahl-Behälter. In den Zylinder gibt man bspw. Sahne, Zucker und Aroma. In den Behälter außen herum kommt Crushed Ice und Salz.
Man rollt nun über eine Dauer von ca. 20 min den Ball. Die Temperatur sinkt auf ca. -20°C und die Sahne gefriert.
Etwas einfacher kann man vorgehen, indem man 2 Plastikbeutel ineinander steckt. In den inneren Beutel kommt die flüssige Mischung, außen herum das Crushed Ice mit dem Salz. Schüsseln, die ineinander passen, dürften auch funktionieren.
Schon lange vor Erfindung des elektrischen Stroms wurde auf diese Weise Speiseeis hergestellt.
Beispielbild
Tipps und Stolpersteine aus der Erprobung
Warum geht man im Toten Meer nicht unter?
In einer Salzlösung können sehr wohl Gegenstände untergehen. Es bleibt eine Frage der Dichte, welcher Gegenstand in Wasser untergeht, in einer Salzlösung aber schwimmt.
In der Erprobung haben sich Spielzeug-Figuren aus Kunststoff als geeignet erwiesen, wobei zu beachten ist, dass nicht jede Kunststoff-Figur gleich geeignet ist. Daher sollte man auf jeden Fall vorher überprüfen, ob geeignete Figuren vorhanden sind!
Für die SuS stellten die schwimmenden Gegenstände keine Verständnis-Hindernis dar. O-Ton: "Ist doch klar, es gibt ja auch Dinge, die im Toten Meer untergehen. Es gibt ja auch winzige Tiere, die darin schwimmen. Also schwimmt ja nicht ALLES im Toten Meer."
Verschwindet Salz für immer?
Die Verdunstung von Wasser benötigt Zeit oder eine Beschleunigung durch Wärmezufuhr. Sind die äußeren Umstände dafür nicht gegeben, könnte dies eine Hilfe sein:
Läuft Salzwasser über?
Solange sich Salz noch lösen kann, verändert sich das Volumen kaum. Eine übersättigte Lösung, d.h. Salz setzt sich in größeren Mengen auf dem Boden ab, führt natürlich doch zu einem Anstieg des Wasserspiegels.
Warum wird im Winter Salz gestreut?
Eine zu große Menge Salz führt zwar auch dazu, dass das Eis schmilzt, der Effekt ist jedoch kaum erkennbar, da das Salz dann die Feuchtigkeit aufnimmt und quasi verklummpt. Hier ist der Hinweis wichtig, dass im Winter ja nur eine kleine Menge Salz gestreut wird. Eine dicke Schicht aus Salz entspricht nicht der Streu-Wirklichkeit.
