Methoden zum inte­gra­tiven Sach­un­ter­richt Thema: Der Kreislauf des Wassers

TU Dresden

Erziehungswissenschaften

Institut für Allgemeine Erziehungswissenschaften

Seminar: „Methoden im integrativen Sachunterricht“

Dozentin: Frau Tina Krauß

Portfolio

„Methoden zum integrativen Sachunterricht“

Thema: Der Kreislauf des Wassers

Verfasser:

Brennereistr. 2

16949 Putlitz OT Nettelbeck

brennerei.nettelbeckt-@t-online.de

4. Fachsemester

M.Nr. : 3766532

Datum : 25.05.2013

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 3

1.1 Sachanalyse 3 - 5

2 Lehrplan 5

2.1 Einordnung in den Lehrplan 5 - 6

3 Erschließung der Perspektiven mit dem Perspektivrahmen 6 - 9

4 Arbeitsweisen 9 - 10

4.1 Lernen durch Beobachten 10 – 11

4.1.1 Versuche 11 -12

4.1.2 praktische Durchführung 12

4.1.3 Versuch1 12 - 15

4.1.4 Versuch 2 15 - 17

4.1.5 Kritische Reflexion 17 - 19

4.2 Erkunden 19 - 21

4.2.1 Praktische Durchführung 21 - 23

4.2.2 Kritische Reflexion 23 - 24

5 Gesamtresümee 24

6 Quellennachweiß 24

6.1 Literaturverzeichnis 24 - 25

6.2 Internetquellen 25

6.3 Bildquellen 25

1 Einleitung

Kinder haben zunächst einen spielerischen, sinnlichen Umgang mit Wasser. Sie nutzen es als Spielmedium. Mit zunehmenden Alter möchten sie mehr über das Medium Wasser wissen: Wo kommt es her? Wohin verschwindet es? usw

Der Wasserkreislauf ist ein faszinierendes Phänomen und kann den Kindern in der Grundschule in jeder Altersstufe verständlich dargeboten werden. Nach dem Spiralprinzip muss der Schwerpunkt der Betrachtung der Altersstufe angepasst werden.

Dies beinhaltet, dass manche Fakten nicht im Detail behandelt werden können, weil sie für die Kinder der betreffenden Altersstufe noch zu schwer verständlich und für einen groben Überblick, den sie erhalten sollen, auch nicht unbedingt erforderlich sind. Die theoretische Behandlung bestimmter chemischer Modellvorstellungen, die eine gewisse Abstraktionsfähigkeit voraussetzen, ist in diesem Alter nicht vorhanden.

Das Medium Wasser ist den Kindern schon vor ihrer Geburt vertraut. Sie entwickeln sich darin, von der befruchteten Eizelle bis zum lebensfähigen, menschlichen Wesen. Vom Neugeborenen bis zum Eintritt in die Schule macht das Kind die verschiedensten Erfahrungen mit Wasser. Diese Erfahrungen, wie auch das Wissen um die Bedeutsamkeit des Wassers für das Leben, können sehr unterschiedlich sein.

Kinder sind von Natur aus neugierig und stellen Fragen auf die wir als Erwachsene nicht immer vorbereitet sind. Daher ist es wichtig, dass man sich umfassend mit dem Thema auseinandersetzt, um auf unerwartete Fragen kindgemäß antworten zu können. Ungeachtet dessen ist es notwendig, Ungenauigkeiten und eventuelle Fehler in Kauf zu nehmen, um das Thema zu veranschaulichen.

Die folgende Sachanalyse beschränkt sich daher nur auf einen kleinen Teil des Themas.

1. Sachanalyse

Wasser (H₂O) ist eine einfache chemische Verbindung zwischen zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom.

Für alle Lebewesen ist Wasser unentbehrlich. Pflanzen, Tiere und Menschen bestehen zum größten Teil aus Wasser Etwa 60 % des menschlichen Körpers bestehen aus Wasser. Eine Gurke besteht zu ca. 95 % und eine Wassermelone zu ca. 98% aus Wasser. Wasser ist unser wichtigstes Lebensmittel und das einzige, das nicht durch ein anderes ersetzt werden kann. Ein Leben auf der Erde ohne Wasser ist nicht möglich. Zu 2/3 besteht unsere Erdoberfläche aus Wasser, 2,6 % des Wassers ist Süßwasser.

Als Trinkwasser können wir davon gerade mal 0,3% nutzen.

Auf Grund der Lufthülle, die die Erde umgibt, geht kein Wasser durch Verdunstung verloren. Es befindet sich überall auf der Erde, auch wenn wir es nicht immer sehen. Wasser befindet sich in einem ewigen Kreislauf. Pflanzen, Tiere und Menschen tragen es in sich. Es sammelt sich in Flüssen, Seen, Meeren und großen unterirdischen Höhlen, unseren Wasserreservoiren.

Der Wasserkreislauf

In der folgenden Grafik wird der Wasserkreislauf der Erde veranschaulicht:

Bild 1

Grundwasser:

Als Grundwasser bezeichnen wir stehende und fließende Gewässer, die unterirdisch anzutreffen sind. Das Wasser dringt in die Erde ein und sammelt sich über wasserundurchlässigen Schichten wie Ton- oder Gesteinsschichten.

Verdunstung:

Durch die Zufuhr von Sonnenenergie und die damit verbundene Erwärmung der Atmosphäre verdunstet Wasser.

Verdunstung geschieht an der Oberfläche einer Flüssigkeit. Physikalisch definiert bezeichnet der Begriff den Übergang einer Flüssigkeit in ihren gasförmigen Aggregatzustand unterhalb des Siedepunktes.

Kondensieren:

Beim Kondensieren geschieht das genaue Gegenteil. Der Stoff geht von seinem gasförmigen Zustand wieder in den flüssigen über.

Wolken:

Die Wolkenbildung, die wir am Himmel beobachten kann dadurch entsteht, dass sich die Feuchtigkeit, die sich in der Luft befindet abkühlt und verdichtet. Wenn sich auf diese Weise genügend kleine Wassermoleküle verdichtet haben, regnet es und der Kreislauf beginnt von vorn.

Wasserbedarf auf den verschiedenen Kontinenten (in Kubikkilometer)*

* Quelle: Seiler, GSF

2 Lehrplan

„Der Lehrer hat eine riesige Wissensmenge zuzubereiten, um den geistigen Hunger des Kindes zu stillen [ .] Er hat selbst eine angemessene Vertrautheit mit jedem Gegenstand zu erwerben, und auch dann wird er nur die äußere Schale des Problems durchdrungen haben.“ (Montessori 2007, S.40 ff)

Wie bereits in der Einleitung erwähnt, ist der Wasserkreislauf ein sehr komplexes Thema und kann unter verschiedenen Gesichtspunkten in jeder Altersstufe der Grundschule und darüber hinaus im Unterricht behandelt werden.

2.1 Einordnung in den Lehrplan

Die folgenden Angaben sind dem Lehrplan für die Grundschule, herausgegeben vom sächsischen Staatsministerium für Kultus (2004), entnommen.

(GS-Su 2004, S. 6 ff)

Klassenstufe 1/2

Lernbereich 2: Mein Körper und meine Gesundheit:

- tägliches Trinken

- ausreichende Flüssigkeitsaufnahme, Bedeutung von Trinkwasser

Lernbereich 4: Begegnung mit Phänomenen der unbelebten Natur:

- Kennen wesentlicher Eigenschaften des Wassers durch Experimentieren

- Wasser als flüssiger Stoff

- Wasser als Lösungsmittel (wasserlösliche und wasserunlösliche Stoffe)

Wahlpflicht 1: Organisation offener Unterrichtsformen

Wahlpflicht 6: Kräfte von Wind und Wasser

Klassenstufe 3

Lernbereich 4: Begegnung mit Phänomenen der unbelebten Natur:

- Kennen einfacher physikalischer Zusammenhänge zwischen Zustandsformen des Wassers

- unterschiedliche Stofflichkeit des Wassers: fest, flüssig, gasförmig - Experimente zu den Zustandsänderungen des Wassers

- Begriffe: gefrieren, schmelzen, verdampfen, verdunsten, kondensieren

- Übertragen des Wissens über Zustandsänderungen des Wassers auf den Kreislauf des Wassers in der Natur

Klassenstufe 4

Lernbereich 3: Begegnung mit Pflanzen und Tieren:

- Kennen ausgewählter Gewässer als Lebensraum

- Lebewesen in und am Wasser

Wahlpflicht 6: Ein Verfahren der Wasserwirtschaft:

- Einblick gewinnen in ein Verfahren der Wasserwirtschaft

3 Erschließung der Perspektiven mit dem Perspektivrahmen

Perspektivrahmen Sachunterricht (vgl. GDSU 2001, 2002)

Ziel ist es, den Sachunterricht in der Grundschule zu enttrivialisieren und an die "Wissensbestände der Wissenschaften" (SCHREIER 2001, S.9) zu binden und damit die Lernfähigkeit wie Lernbereitschaft von Anfang an angemessen zu fördern.

Zur bildungswirksamen und anschlussfähigen, wissenschaftlich fundierten Erschließung der Umwelt wurden fünf Perspektiven identifiziert, die sicherstellen sollen, dass "alle Wissenschaftsbereiche der späteren Sachfächer, die kulturell besonders bedeutsam sind, angemessen berücksichtigt werden." (GDSU 2001, S. 9)

„Grundlegend für die didaktische Philosophie des Perspektivrahmens ist die Formulierung von Spannungsfeldern zwischen Erfahrungen der Kinder und fachlich gesichertem Wissen." (GDSU 2002, S. 11)

Bildungspotenzial:

„Unsere Umweltwahrnehmung und -interpretation ist weitgehend durch die Naturwissenschaften und ihre Erkenntnisweise beeinflusst. Kinder erfahren Natur auf unterschiedliche Weise und nehmen Naturphänomene wahr. Durch Erschließen einfacher biologischer, chemischer und physikalischer Zusammenhänge können Naturphänomene gedeutet und kann Verantwortung im Umgang mit der Natur angebahnt werden." (GDSU 2002, S. 15)

Kompetenzen:

- Naturphänomene sachorientiert wahrnehmen, beobachten, beschreiben und benenne

- Naturphänomene auf physikalische, chemische und biologische Gesetzmäßigkeiten

zurückführen und zwischen Erscheinungen der belebten und unbelebten Natur

differenzieren

- Fragehaltungen aufbauen, Probleme erkennen und Problemlösungsverfahren

entwickeln

- Regelhaftigkeit der unbelebten Natur als Voraussetzung für die Existenz der belebten

Natur verstehen

- Wissen um die Begrenztheit der Ressourcen und ihrer Regenerationsfähigkeit, um die

Bedeutung der Artenvielfalt und der Notwendigkeit des Artenschutzes

(vgl. GDSU 2002, S. 24 ff.).

Inhalte:

- Arten- und Formenvielfalt von Pflanzen und Tieren

- der Körper des Menschen, Geschlechtsunterschiede, Ernährung und Gesundheit,

Wachstum und Entwicklung, Schwangerschaft und Geburt

- Sonne, Mond und Sterne

- Steine und Mineralien

- Bekleidung, Textilien und Waschen

- Eigenschaften von Materialien

- Aggregatzustände

- Feuer und Verbrennungsprozesse

- Wettererscheinungen

- Licht, Farbe und Schatten

- Wind- und Wasserkraft

- Elemente: Wasser, Luft und Boden (s. GDSU 2002, S. 26/27)

Methodische Verfahren:

- Betrachten, Beobachten, Beschreiben, Bestimmen, Sammeln und Ordnen,

Untersuchen und Überprüfen, Messen und Vergleichen, Pflegen, einfaches

Experimentieren, Sachzeichnen, Dokumentation und Auswertung etc.

(s. GDSU 2002, S. 26)

Die vorangestellten Auszüge aus dem Perspektivrahmen (entwickelt von der GSDU 2001/2002 und 2002a) möchte ich als Grundlage für meine nachfolgenden Ausführungen nehmen.

Die GDSU formuliert darin sehr präzise, wie wichtig es ist, Kinder schon im Grundschulalter mit den Phänomenen der belebten und unbelebten Natur vertraut zu machen und dies im fächerübergreifenden Maßstab. Aufgabe des Lehrenden ist es Kinder durch eigene Erfahrungen in Form von Experimenten, durch Beobachtungen und in Beziehung setzen zur ihrer eigenen Umwelt zu motivieren.

Die so gewonnenen Erkenntnisse sollen die Kinder befähigen, ihre Umwelt zu begreifen.

Chemische, physikalische, biologische, geologische, geographische und nicht zuletzt auch religiöse und ethische Probleme können angesprochen und von den Kindern erforscht werden.

Im Bezug auf das gewählte Thema „Der Kreislauf des Wassers“ und die im folgenden beschriebenen Arbeitsweisen möchte ich vor allem auf die im Perspektivrahmen formulierten Kompetenzen verweisen.

Die zu vermittelnden Inhalte sind:

- Elemente: Wasser, Luft und Boden

- Wind- und Wasserkraft

- Aggregatzustände

- Wettererscheinungen

4 Arbeitsweisen

Es gibt eine Vielzahl an Möglichkeiten, dass Thema im Unterricht zu behandeln.

Für die Klassenstufe 3 (Lernbereich 4) liegt der Schwerpunkt auf dem Erkunden. Mit dieser Methode sollen die Kinder lernen, ihr theoretisch erworbenes Wissen zu überprüfen, zu festigen und gegeben Falls zu erweitern oder zu revidieren.

Die Erkundungen sollen es den Kinder ermöglichen ihr Wissens über den Kreislauf des Wassers zu erweitern.

Da ich bei beiden Arbeitsweisen das Entdeckende Lernen, als eine Methode des offenen Unterrichts einsetzen möchte, soll diese definiert werden und die Bedeutsamkeit für die Unterrichtsgestaltung herausgehoben werden.

„Entdeckendes Lernen heißt: fragen nach dem, was mich beschäftigt, verstehen wollen, was ich erfahren habe, mit anderen zusammen die Welt ein Stück entzaubern, um dabei immer neue Rätsel aufzutun. Entdeckendes Lernen heißt: Sich auf den Weg machen, um die Dinge und Menschen um sich herum besser begreifen zu lernen.“ (Zocher, U. 2000)

Beim Entdeckenden Lernen steht die Fragestellung im Vordergrund. Auf Grund von Forschungsergebnissen zur kindlichen Entwicklung und des Lernens gewinnt diese Unterrichtsmethode, gerade im Grundschulalter, immer mehr an Bedeutung. Die Kinder suchen Antworten auf eigene Fragen.

„So wird der Lernende zum Forschenden nach eigenen Zielen. Bei einer selbst gemachten Entdeckung festigen sich die Erfahrungen viel besser, als wenn die Lerninhalte nur kopiert und stupide auswendig gelernt werden. Das 'Ich' steht im Vordergrund. Bei dem Entdeckenden Lernen gibt es nicht nur die Form der Einzelarbeit, sondern auch die Gruppenarbeit in der auch soziale Kompetenzen gefördert werden und gemeinsame Ziele im Vordergrund stehen.

Auch hier spielen Eigenverantwortlichkeit, Zielgerichtetheit und die Planung eine große Rolle. Bei dieser Lernform führen immer mehrere Wege zum Ziel und jede Person oder Gruppe muss ihren eigenen Weg finden. Der Lehrende hat hierbei nur eine unterstützende und evtl. leitende Funktion.“ ( widawiki. wiso. Uni-dortmund.de, 10.03.2013, 9:15)

4.1 Lernen durch Beobachten

„Das Beobachten als unterrichtliche Methode setzt an den Fähigkeiten und Vorerfahrungen von Grundschulkindern an.“( von Reeken 2007, S.41) Die Fähigkeit, Phänomene visuell wahrzunehmen und kognitiv zu verarbeiten, entwickelt sich bei Kindern schon frühzeitig. Gerade Grundschulkinder sind häufig sehr gute Beobachter und setzen sich aktiv und gezielt mit Gegenständen und Phänomenen auseinander.

Das Beobachten von Naturphänomen schafft individuelle Erlebnismöglichkeiten und zielt nicht nur auf die Gewinnung von inhaltlichen Erkenntnissen, sondern auch auf die Schulung von Beobachtungsfähigkeit. „Um Phänomene wirklich verstehen zu können, ist der längere, verweilende, gezielt auswählende, konzentrierte Blick notwendig – und dieser Blick muss gelernt werden.“ (von Reeken, 2007, S. 41) Wenn Kinder mit konkreten Materialien und Objekten umgehen können, lernen sie Inhalte besser verstehen, als wenn diese ihnen nur verbal oder an Hand von Bildern vermittelt werden.

„Kinder können durch gezieltes Beobachten Informationen unmittelbar und realitätsnah erhalten, die ihnen ansonsten nur (medial) vermittelt zugänglich wären .“ (von Reeken, 2007, S. 42 )

VON REEKEN nennt einige Aspekte, die beim Erlernen der gezielten Beobachtung wichtig sind:

• -  Beobachtungsaufgaben werden durch Fragen, Hypothesen, Zielsetzungen, Kriterien
  etc. beschränkt (zunächst mit der Lehrkraft, jedoch zunehmend selbstständiger).

• -  Beobachtung ist außerdem abhängig von Kontexten (Ort, Wetter, Zeitraum).

• -  Beobachtungen können durch Gefühle und Deutungen fehlerhaft sein.

• -  Beobachtungsaufgaben können durch Hilfestellungen gestützt werden (Beobachtungsbögen/ Abbildungen).

• -  Beobachtungsergebnisse müssen dokumentiert werden (in Form von Zeichnungen, Notizen etc.).

-  Prozesse der Methodenreflexion sind integraler Bestandteil der Beobachtung (Einführungs- und Auswertungssituationen)

4.1.1 Versuche

In engem Zusammenhang mit dem Beobachten und dem Entdeckenden Lernen stehen Versuche, die Kinder selbst durchführen können. Deshalb möchte ich an dieser Stelle darauf eingehen. Der Versuch setzt im Unterschied zum Experiment nicht unbedingt eine Hypothese voraus, sondern dient der Veranschaulichung von Phänomenen und der Erkenntnisgewinnung. (vgl. Hartinger, in: von Reeken, 2007, S. 69)

Nach HELLBERG-RODE/ LIMKE wird im Sachunterricht der Begriff „Experimentieren“ als Abgrenzung zu dem der „Durchführung eines Experiments“ gebraucht und damit „in erster Linie als vorwissenschaftliches Verfahren der selbsttätigen Auseinandersetzung mit einem Phänomen oder Objekt aus der direkten Erfahrungswelt der Kinder auf der Basis des Versuchens, Ausprobierens, Erkundens und Explorierens“ verstanden. (Hellberg-Rode/ Limke, in: Hempel, 2002, S. 146f)

Nach HARTINGER , der den Begriff „Versuch“ favorisiert, finden sich für dessen Einsatz im Sachunterricht folgende Argumente:

• -  Versuche dienen der Veranschaulichung und damit dem Verständnis des

-  Versuche können helfen, Schüler für Fragestellungen und deren Lösung zu

motivieren (vor allem wenn sie aus dem Alltag der Schüler stammen).

-  Versuche können der Unterstützung (natur)wissenschaftlichen Denkens und

dem Erlernen (natur)wissenschaftlicher Arbeitsweisen dienen, indem Schüler

den Versuchsaufbau planen, Bedingungen variieren, Ergebnisse festhalten

etc.

-  Versuche bieten eine Möglichkeit, Erfahrungen von Schülern aufzugreifen

und sie mit fachwissenschaftlichen Verfahren zu verknüpfen

(insbesondere Fragen, individuelle Interessen und Lernbedürfnisse der

Schüler) (vgl. Hartinger, in: von Reeken, 2007, S. 70f)

4.1.2 Praktische Durchführung

Zu Stundenbeginn habe ich die Schüler/innen gebeten sich im Sitzkreis einzufinden.

Zur Einführung des Themas habe ich zwei flache Schalen (Auflaufformen aus Ton)

in die Mitte des Kreises gestellt. Die eine Schale war gefüllt mit lockerer Erde, in

der anderen war die Erde festgeklopft und bildete in der Mitte eine Mulde.

Zu Beginn sollten die Kinder erzählen, was sie beobachtet haben, wenn es regnet.

einer Gießkanne (kleine Spielzeuggießkanne) begoss.

Es hatte geregnet und die Kinder sollten berichten, was sie sehen. In der einen

Schale war das Wasser verschwunden, in der anderen Schale hatte es sich in der

Mulde gesammelt.

Entsprechend dem Erfahrungsschatz und dem Wissen der Kinder kamen die

unterschiedlichsten Erklärungsversuche. Vorrangig die Fragen, was geschieht mit

dem Wasser, das in der Erde verschwindet und was mit dem, dass sich in Pfützen

sammelt und irgendwann auch verschwunden ist, interessierte die Kinder.

Entsprechend dem gestellten Lernziel, den Kindern das Phänomen des Versickerns

und Verdunstens von Wasser experimentell zu veranschaulichen, habe ich mich für

folgende Versuche entschieden:

4.1.3 Versuch 1 (Versickern)

Mit diesem Versuch sollen die Kinder die Erkenntnis erlangen, dass verschiedene

Stoffe (Sand, Humus, Kiesel, Lehm), aus denen sich der Boden unserer Erde

hauptsächlich zusammen setzt (- ausgenommen die asphaltierten

und betonierten Flächen), unterschiedliche Eigenschaften besitzen, Wasser

Vorbereitung durch die Lehrkraft:

- entsprechend der Anzahl der Schüler/innen müssen genügend Versuchsanordnungen vorbereitet werden

- die Kinder arbeiten in Zweier- Teams zusammen

- jedes Team benötigt jeweils einen halb mit Sand,

Humus, Kiesel ( unterschiedlich große Steine), und Lehm gefüllten Plastikbecher, der an der Unterseite Löcher hat, dass das Wasser ablaufen kann ( die Becher sollten farblich gekennzeichnet sein, um die Dokumentation zu erleichtern)

- zu jedem Plastikbecher gehört ein zweiter, der

zu einem Drittel mit Wasser gefüllt ist

- zur Dokumentation der Versuche benötigen die Kinder ein Auffangbehältnis aus Glas oder durchsichtigem Kunststoff ( möglichst konisch, damit die Kinder ihren Becher mit den verschiedenen Stoffen in die Öffnung des Zylinders stecken können, ohne befürchten zu müssen, dass er durchrutscht)

- zur Beseitigung des jeweils durchgelaufenen Wassers benötigt jedes Team einen Eimer und einen zweiten für die Beseitigung des Restmaterials

- für die Dokumentation der Versuchsergebnisse ist es vorteilhaft, wenn die Kinder ein vorbereitetes Arbeitsblatt bekommen, in das sie die Ergebnisse eintragen können

Arbeitsblatt:

Das Arbeitsblatt muss den Kinder vor Beginn des Versuches erklärt werden. Die Farben, in denen die Stoffe geschrieben sind entsprechen den Farben auf den Versuchsbechern. So können auch Kinder, die noch nicht lesen können die Versuche durchführen und dokumentieren. Mit einem wasserfesten Feinliner können sich die Kinder Markierungen auf das Auffanggefäß machen, um die jeweils durchgesickerte Menge an Wasser vergleichen zu können.

Eine weitere Möglichkeit, die Durchlässigkeit der einzelnen Stoffe zu vergleichen, besteht darin, dass aufgefangene Wasser in die Plastikbecher zurückzugießen, die sie verwendet haben. Hierzu ist es allerdings notwendig, dass sie den ursprünglichen Füllstand der Becher markiert haben (dies kann auch die Lehrkraft vorbereiten, indem sie den Füllstand der Becher mit den entsprechenden Farben markiert).

Auswertung Versuch 1

Für die Auswertung der Versuchsergebnisse kommen alle Kinder wieder im Sitzkreis zusammen. Ich habe inzwischen ein vorbereitetes Aquarium in die Mitte des Kreises gestellt. Das Aquarium ist vertikal durch eine Glas- oder Plexiglasscheibe in ¾ und ¼ geteilt. In der Scheibe befindet sich ein Loch in einer Höhe von etwas mehr als ¼ der Gesamthöhe. In dem größeren Teil habe ich die Stoffe, welche die Kinder untersucht haben übereinander geschichtet.