Carl von Ossietzky Universität Oldenburg

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1 Carl von Ossietzky Universität Oldenburg Masterstudiengang Deutsch Sachunterricht MASTERARBEIT Titel: Experimentieren im Vorschulalter. Eine empirische Untersuchung zur frühen naturwissenschaftlichen Kompetenzentwicklung von Kindern im Elementarbereich zum Thema Luft vorgelegt von: Sonja Setjeeilers Betreuende Gutachterin: Prof. Dr. Astrid Kaiser Zweite Gutachterin: Dipl. Päd. Karola Nacken Oldenburg, 3. November 2008

2 Inhaltsverzeichnis 1. Problemstellung Stand der Forschung Entwicklung des Forschungsstands Das Experiment eine begriffliche Annäherung Entwicklungs- und kognitionspsychologische Betrachtung Kognitive Entwicklungsphasen nach Piaget Erik H. Eriksons entwicklungspsychologische Theorie Kritische Anmerkungen zu Piagets Entwicklungsstufen Einfluss der Medien auf die kognitive Entwicklung Konzeptionelle Ansätze naturwissenschaftlichen Lernens Scientific Literacy Conceptual Change Was spricht für eine frühe Bildung in Naturwissenschaften und welche Kompetenzen werden benötigt? Design der eigenen Untersuchung Fragestellung und Umsetzung im Design Stichprobe Erhebungsmethoden und Durchführung Prä- und Posttest mittels concept cartoons Intervention durch Experimente zum Thema Luft Teilnehmende Beobachtung mittels Beobachtungsbögen Forschungstagebuch Datenaufbereitung und Auswertung der Beobachtungsbögen Darstellung der Ergebnisse aus den Beobachtungsbögen Interpretation der Ergebnisse aus den Beobachtungsbögen Auswertungsmethode der concept cartoons Darstellung der Ergebnisse des Prä- und Posttests (concept cartoons) Interpretation der Ergebnisse des Prä- und Posttests (concept cartoons) Zusammenfassung Schlusswort Literaturverzeichnis Anhang

3 1. Problemstellung Seit langer Zeit gibt es Diskussionen über die Gestaltung des Übergangs vom Kindergarten in die Grundschule und die damit verbundenen Entwicklungsaufgaben auf individueller, interkultureller und kontextueller Ebene (vgl. Griebel/Niesel 2004, S. 78 f). Damit Kinder den Übergang erfolgreich bewältigen können, werden Kompetenzen genannt, die hilfreich für die Bewältigung des Übergangs sein können, wie beispielsweise Selbstvertrauen, Stressbewältigung, Gesundheit. Zudem sollten Kinder über kommunikative Kompetenzen verfügen (vgl. ebd., S. 131). Da der Kompetenzerwerb bereits vor der Einschulung beginnt und in der Schule fortgesetzt sowie im beruflichen Leben weiterhin ausgebaut wird, sollten Kompetenzen systematisch und kumulativ aufgebaut werden. Zu den wichtigsten Methoden und Arbeitsweisen im Sachunterricht gehören das Entwickeln und das Überprüfen von Fragen und Hypothesen sowie Planen, Durchführen und Auswerten von Experimenten. Eine fachliche Perspektive befasst sich mit dem Themenfeld Natur, wobei sich mit Naturphänomenen aus der belebten und unbelebten Natur auseinandergesetzt werden soll und eine Heranführung an grundlegende naturwissenschaftliche Inhalte und Erkenntnisverfahren beabsichtigt ist. Ein Naturphänomen als solches wahrzunehmen, zu beobachten und zu beschreiben gehört zu den Grundlagen naturwissenschaftlichen Denkens (vgl. Niedersächsisches Kultusministerium 2006, S.12 f.). Wenn an die Kompetenzen der Kinder aus den vorschulischen Einrichtungen angeknüpft werden soll, ist es daher wichtig herauszufinden, wie das naturwissenschaftliche Denken und Lernen im Kindheitsalter ist. Kinder erforschen schon früh ihre Umgebung und nehmen Veränderungen wahr. Diese wollen sie ergründen und fragen deshalb häufig nach dem Warum. Sie zeigen Interesse an naturwissenschaftlichen Themen, was unter anderem die Einschaltquoten von Sendungen, wie beispielsweise die Sendung mit der Maus belegen (vgl. Lück 2004, S. 78). Ein Zugang zu Phänomenen aus der unbelebten Natur wird nicht durch ein Auswendiglernen von Formeln bewirkt. Die Freude am Experimentieren 1

4 und die natürliche Neugierde von Kindern im Vorschulalter, sollten im Vordergrund stehen. Durch ausgewählte Experimente können sie ins Staunen geraten und somit Interesse an Experimenten bekommen. Ist ihr Interesse erst einmal geweckt, werden sie unter Umständen auch zu Hause weiter experimentieren und das Gelernte ihren Geschwistern oder Eltern vorführen. Das setzt voraus, dass die Materialien für die Experimente nicht erschwert zu bekommen, sondern von jedem kleinen Forscher im Haushalt zu finden oder leicht erschwinglich sind. Wird einmal das Interesse und der Spaß am Experimentieren und an Naturwissenschaften geweckt, bietet das zudem die Möglichkeit, dass manche Schüler/-innen später ein naturwissenschaftliches Studium aufnehmen und somit den Mangel an Fachkräften in der Berufswelt, der zur Zeit herrscht, minimieren. Der Mangel an naturwissenschaftlich ausgebildeten Fachkräften ist unter anderem ein Grund, warum viele Wirtschaftsbetriebe die Wissenschaftsbegegnung im Elementarbereich finanziell unterstützen. Dass überhaupt ein Fachkräftemangel entstand, könnte daran liegen, dass junge Menschen häufig erst zu spät (ab der fünften oder siebten Jahrgangsstufe) in den Schulen an Naturwissenschaften herangeführt wurden. Zu dieser Zeit wollen sie sich lieber anderen Dingen zuwenden und sind mit ihrer Identitätsfindung beschäftigt. Ein anderer Grund könnte sein, dass sich Grundschullehrkräfte einfach nicht kompetent genug fühlen, um Experimente zur unbelebten Natur mit Kindern durchzuführen. Zudem haben sie häufig selbst schlechte Erfahrungen in ihrer eigenen Schullaufbahn gemacht, die gerade im Fach Chemie von einem Formeldrill geprägt war. Dass sich große Defizite in den Kompetenzen betreffend Naturwissenschaften gebildet haben, legten unter anderem internationale Vergleichsstudien wie IGLU, TIMMS und PISA offen. Schreiben, Lesen und Rechnen gehören schon lange zu den Kulturtechniken und werden stark gefördert. Ebenso wird von vielen gefordert, dass Naturwissenschaften in den Rang der `Kulturtechniken` gehoben werden sollten, was in der 2

5 Literatur unter dem Begriff der `scientific literacy` diskutiert wird (Marquardt-Mau 2004, S. 67). Betrachtet man entwicklungs- und kognitionspsychologische Theorien, so stellt sich immer wieder die Frage, ob Kinder im Vor- und Grundschulalter überhaupt kognitiv in der Lage sind wissenschaftliche Denkweisen herauszubilden. Piaget nahm an, dass Kinder im Grundschulalter noch nicht in der Lage seien wissenschaftlich zu denken (vgl. Schrader u. a. 2008, S. 15/Lück 2003, S. 29). Erik Erikson meinte dagegen, dass Kinder gerade in jungen Jahren bereit sind schnell und begierig zu lernen, weil sie dass Bedürfnis haben groß zu werden (vgl. Al-Shamery u. a. 2003). Sodian, Koerber und Thoermer konnten nachweisen, dass Vor- und Grundschulkinder sehr wohl in der Lage sind Hypothesen zu bilden und zu prüfen (vgl. Michalik 2008, S. 206). Durch eine Heranführung von Kindern an Naturwissenschaften, kommt es zu einer Erleichterung des Überganges vom Kindergarten zur Grundschule und später auch von der Grundschule in die weiterführenden Schulformen. Diverse Untersuchungen haben gezeigt, dass die Beschäftigung mit Naturwissenschaften im frühen Kindheitsalter das Interesse daran weckt und grundlegende Einstellungen gebildet und verändert werden. Elsbeth Stern stellte in ihrer langjährigen Untersuchung über die Schulentwicklung und Lebensverläufe von Kindern fest, dass ein Versäumnis später nicht mehr nachzuholen ist (vgl. Al-Shamery 2003). Gisela Lück hat die Nachhaltigkeit frühzeitiger Naturwissenschaftsvermittlung untersucht und festgestellt, das frühe Begegnungen mit Naturphänomenen Einfluss auf den beruflichen Lebensweg vieler Naturwissenschaftler gehabt hat (vgl. Lück 2003, S ). In den Sachunterrichtslehrplänen aller Bundesländer sind chemische und physikalische Themen im Vergleich zu den Themenfeldern Biologie und der Umwelt- und Gesundheitserziehung stark unterrepräsentiert. Eine 3

6 Heranführung von Kindern an Phänomene der unbelebten Natur ist daher umso wichtiger. Für den Vor- und Grundschulbereich sollten leichte Experimente, die verständlich gedeutet werden können, aufgearbeitet werden (vgl. Lück 2004, S. 78 ff.). Das Haus der kleinen Forscher schließt sich dem Gedanken an, Kinder schon im Vorschulbereich durch Experimente an Naturwissenschaften und Technik heranzuführen. Spaß und Interesse an Naturwissenschaften und Technik sollen geweckt werden. Des Weiteren haben Eltern und Erzieher/- innen die Möglichkeit, fachliches Hintergrundwissen zu den jeweiligen Experimenten zu erhalten. Es soll spielerisch die Begeisterung der drei- bis sechsjährigen Mädchen und Jungen an naturwissenschaftlichen und technischen Phänomenen gefördert werden. 1 Ebenso ist im bayrischen Lehrplan zum Fach Heimat- und Sachunterricht der Jahrgangsstufe 1 das Thema Luft als eine Einheit im Lernfeld Natur und Technik aufgenommen worden. 2 Die Universität München hat sich seinesgleichen mit diesen Lernfeldern im Rahmen des Projektes SUPRA 3 (vgl. Fenn 2005, S ) beschäftigt und entsprechende Unterrichtssequenzen, die von Studierenden erprobt und reflektiert wurden, im Internet zur Verfügung gestellt. 4 Es lässt sich an die Theorie des Konzeptwechsels (`conceptual change`) aus der Didaktik des Sachunterrichts anknüpfen. Dabei geht es darum, dass...die Kinder von ihren Alltagsvorstellungen hin zu wissenschaftlichen Konzepten geführt werden. (Kaiser/Pech 2004, S. 126). Es wird angenommen, dass sich das wissenschaftliche Denken der Kinder weiterentwickelt, wenn ihnen Anregungen und Lernimpulse gegeben werden. Dabei ist es nicht so, dass Kinder über gar keine Vorstellungen verfügen. Es ist nur so, dass die bisherigen Vorstellungen unter Umständen 1 Vgl. : (Stand ) 2 Vgl.: Bayrisches Staatsministerium für Unterricht und Kultus: Lehrplan für die bayrische Grundschule. Grundschullehrplan Jgst. 1-2, München: J. Maiß 2008, S ach2=&lpsta=6&styp=1&lp=461 (Stand: ) 3 SUPRA ist die Abkürzung für Sachunterricht praktisch 4 Vgl.: (Stand ) 4

7 als korrekturbedürftig erkannt werden. Das handelnde Lernen ist dabei förderlich, d. h. durch eigenes Experimentieren, was bei Vorschulkindern auch spielerisch oder durch Probieren erst einmal angeregt werden kann, entwickelt sich ein positives Selbstkonzept. Es können Freude und Stolz erlebt werden, wenn ein Experiment gelingt. Wenn die Kinder ein angeleitetes Experiment durchführen, haben ebenso lernschwächere Kinder durch die Struktur eine gute lernförderliche Unterstützung (vgl. ebd., S ). Die Kompetenzentwicklung der Vorschulkinder lässt sich durch verschiedene Verfahren untersuchen. In dieser Untersuchung fand zunächst ein Prätest mittels Concept Cartoons statt. Diese Erhebungsmethode eignet sich gut für Kinder im Vorschulbereich, da diese in den meisten Fällen noch nicht lesen können. Zudem knüpft das bildliche Design an die Alltagswelt an. Bilderbücher und Comics sind den meisten Kindern bekannt und wecken ihre Neugier. Es folgte eine Intervention mittels exemplarischer Experimente zum Thema Luft. Beim Experimentieren haben die Kinder zudem die Möglichkeit selbst tätig zu werden, was bei der kognitiven Verarbeitung hilfreich ist. Während der Experimente wurden die Aussagen und das beobachtbare Verhalten der Kinder in Beobachtungsbögen notiert und später mit Hilfe des Computerprogramms MAXQDA ausgewertet. 5 Zusätzlich wurde ein Forschungstagebuch geführt, was dazu dienen soll, dass wichtige Informationen, bzw. Beobachtungen nicht verloren gehen. Ebenso eignet es sich zur Reflexion des Unterrichts. Schließlich fand ein Posttest mittels Concept Cartoons statt, welcher zeigen sollte, ob sich durch die Intervention im naturwissenschaftlichen Denken der Kinder etwas verändert hat. Das Thema Luft bietet sich an, weil Kinder bereits unbewusst in ihrem Alltag damit in Berührung kommen. So ist ihnen bekannt, dass Menschen und Tiere Luft zum Atmen benötigen. Außerdem haben sie Luft in Form von Wind kennengelernt. Manche Kinder leiden in der heutigen Zeit immer 5 Vgl. 5

8 mehr unter Atemwegserkrankungen, was unter anderem durch die hohe Belastung der Luft mit Schadstoffen bedingt ist. Andere sind der Meinung, dass Luft nichts ist, da sie als solche nicht sofort sichtbar ist. Durch Experimente, die Luft für die Kinder sichtbar machen, wird es für diese einfacher eine Vorstellung darüber zu bekommen. Es gilt an die Alltagsvorstellungen der Kinder anzuknüpfen und das Phänomen Luft als solches sinnlich und durch viele unterschiedliche Experimente erfahrbar zu machen. In dieser empirischen Untersuchung sollen aus der Vielzahl möglicher Dimensionen zur frühen naturwissenschaftlichen Kompetenzentwicklung als Schwerpunkte die kognitiven Konzepte zu Luft, Wasser und weiteren ausgewählten naturwissenschaftlichen Gegenständen, durch ein Experimentierprogramm für Kinder im Vorschulalter als Intervention untersucht werden. Daher ergibt sich aus den vorigen Ausführungen für die Untersuchung folgender Titel: Experimentieren im Vorschulalter. Eine empirische Untersuchung zur frühen naturwissenschaftlichen Kompetenzentwicklung von Kindern im Elementarbereich zum Thema Luft. Die Untersuchung beginnt mit einem Überblick über den Stand der Forschung. Danach werde ich auf das Design eingehen, um dann auf die Darstellungen und Interpretationen der Ergebnisse zu kommen, an der sich letztlich die Schlussbetrachtung anschließt. 2. Stand der Forschung Da sich diese Untersuchung mit Experimenten im Vorschulalter und naturwissenschaftlicher Kompetenzentwicklung beschäftigt, folgt zunächst eine Darstellung des Entwicklungsstands zur Thematik und eine Annäherung an den Begriff Experiment. Anschließend findet eine entwicklungspsychologische Betrachtung statt. Des Weiteren wird auf konzeptionelle Ansätze naturwissenschaftlichen Lernens eingegangen. 6

9 Dieses Kapitel endet mit einer Erläuterung über die Notwendigkeit der frühen Heranführung an Naturwissenschaften. 2.1 Entwicklung des Forschungsstands Bereits im 18. und 19. Jahrhundert maß man den Naturwissenschaften große Bedeutung zu. So wurden beispielsweise das elektrische Licht erfunden und künstliche Düngemittel. In der Mitte und der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts gab es in England sogar eine Euphorie, was Naturwissenschaften betraf, so dass in vielen Haushalten Labore entstanden, um selbst experimentieren zu können. Die Nachfrage nach Literatur, bezüglich chemischen und physikalischen Experimenten, war dementsprechend hoch. Naturwissenschaftliche Vorlesungen in der Öffentlichkeit erfreuten sich zu der Zeit großer Beliebtheit. Humphry Davy, der viele chemische Elemente entdeckt hat und ein Begründer der Elektrochemie ist, hielt in London Vorträge, die so gut besucht waren, dass die Menschen auf den Straßen sitzen mussten, weil es keinen Platz mehr im Vorlesungssaal gab. Auch Kinder nahmen an diesen Vorträgen teil und waren beeindruckt. Michael Faraday hielt jedes Jahr zu Weihnachten Vorlesungen für Kinder und Jugendliche in London (Lück 2003, S. 9 f.). In den 1970er Jahren wurden die Lehrpläne in Deutschland neu formuliert, weil ein Mangel an naturwissenschaftlichen Kenntnissen aufgedeckt wurde ( Sputnikschock in Folge der ersten Weltraumerkundung). Somit kam es zu einer zweiten Welle der Begeisterung für Naturwissenschaften (vgl. Lück 2003, S. 10). In den 1970er und 80er Jahren wurde in der BRD und der DDR überlegt, wie fünf- und sechsjährige Vorschulkinder an Phänomene der unbelebten Natur herangeführt werden könnten, so dass einige Konzepte, beispielsweise 1971 von Graeb, 1973 von Hoenisch/Niggemeyer/Zimmer, dazu entstanden (vgl. Michalik, S.204). Allerdings wurde nicht an die kindlichen Interessen angeknüpft, stattdessen fand ein unnötiger Formeldrill statt, was zu einem regelrechten Desinteresse an Naturwissenschaften führte. Naturwissenschaftliche Inhalte 7

10 wurden aus den Lehrplänen der Fachhochschulen für Sozialpädagogik für lange Zeit verbannt. (vgl. Lück 2003, S. 10). In den 90er Jahren fand eine verstärkte Diskussion über die Bedeutung des Kindergartens als Bildungsinstitution statt. Nachdem auch internationale Vergleichsstudien wie PISA, TIMMSS oder IGLU bestätigten, dass die Naturwissenschaften in der Bildung zu lange vernachlässigt wurden, wird angeregt, dass Kinder bereits vor der Einschulung mit naturwissenschaftlichen Phänomenen und Methoden konfrontiert werden müssen. Das erfordert allerdings auch Bildungspläne im Elementarbereich und eine entsprechende Ausbildung, beziehungsweise Fortbildung von Erzieherinnen. Daher entstanden in Deutschland Bildungspläne für den Vorschulbereich, in denen naturwissenschaftliche Inhalte und Wissen über Naturwissenschaften thematisiert wurden, denn gerade in diesen Jahren sind Kinder wissbegierig und interessieren sich für das Experimentieren und Beobachten (vgl. Koerber/Sodian/Thoermer/Grygier 2008, S. 135 f.). Viele namenhafte Firmen unterstützen diverse Projekte zur frühkindlichen Förderung in diesem Bereich, da es einen zu einem Mangel an naturwissenschaftlichen Fachkräften gekommen ist (vgl. Michalik 2008, S. 203). Zur Zeit gibt es in Deutschland nicht so viele didaktische Konzepte zur naturwissenschaftlichen Grundbildung von Elementarkindern. Zur frühen naturwissenschaftlichen Förderung von Kindern im Vorschulalter wird die Forschungsarbeit von Gisela Lück (2003) häufig zitiert. Sie untersuchte unter anderem das Interesse von Vorschulkindern an Experimenten und befasste sich mit deren Erinnerungsfähigkeit zu den Versuchen. Dreieinhalb Monate nach dem letzten Versuch aus ihrer Experimentierreihe führte sie mit den teilnehmenden Kindern Einzelinterviews durch. Es stellte sich heraus, dass 30 % der Kinder die Experimente ohne Hilfestellung rekonstruieren konnten. 20 % erinnerten sich mit geringer Unterstützung wieder daran. Zudem spielt bei dem Erinnerungsvermögen der Kinder die Schichtzugehörigkeit keine Rolle (vgl. Lück 2003, S. 69). 8

11 Sie betont in ihrer Studie, dass Experimente für alle Kinder gleich zugänglich sind. Es kommt zu einer Erweiterung der kognitiven und sprachlichen Fähigkeiten durch das Experimentieren, bei dem alle Sinne angesprochen werden (vgl. Lück 2003, S. 96). Des Weiteren untersuchte sie, was Studierende bewogen hat ein Chemiestudium aufzunehmen. Es stellte sich heraus, dass 22% durch positive vorschulische Erfahrungen, beispielsweise durch Experimente, die mit Vätern und Großvätern durchgeführt wurden, zum Interesse an diesem Fach kamen (vgl. Lück 2003, S. 74). Dadurch zeigt sich, dass das Heranführen an Naturwissenschaften im Vorschulalter einen Einfluss auf den späteren Berufswunsch haben kann und die frühkindliche naturwissenschaftliche Bildung zu Recht unterstützt werden muss. Mit den Ausschreibungen von Wettbewerben zu Naturwissenschaften seitens des niedersächsischen Kultusministeriums, wird die Bedeutung des naturwissenschaftlichen Lernens betont. So formuliert Bernd Busemann: Ein Ziel bildungspolitischer Bemühungen ist es, Schülerinnen und Schüler für die Naturwissenschaften oder für einen naturwissenschaftlich ausgerichteten Beruf zu begeistern. Wettbewerbe wie Jugend forscht leisten einen wesentlichen Beitrag dazu, dieses Ziel zu erreichen und darüber hinaus wichtige Qualifikationen zu fördern, deren Beherrschung in der Berufswelt des 21. Jahrhunderts von zentraler Bedeutung wird. (Nds. Kultusminister 2008) 6 Mittlerweile hat sich die Nachfrage nach Literatur zu naturwissenschaftlichen Experimenten wieder gesteigert. So hat Gisela Lück beispielsweise Bücher zum Experimentieren für Eltern und Kinder veröffentlicht, in denen sie nicht nur Experimente zu Phänomenen der unbelebten Natur beschreibt, sondern auch auf theoretische Hintergründe eingeht. Versuche zu Chemie und Physik können, im Gegensatz zu manchen Themen aus der Biologie, jahreszeitenunabhängig durchgeführt werden. Zudem lassen sich die Versuche wiederholen. Die Autorin thematisiert entwicklungspsychologische Ansätze, die Bedeutung von 6 Zit. von Muhle, Stefan ( ): Landeswettbewerb Jugend forscht Heruntergeladen von: D=0&I=579 9

12 Sprache und Denken, den Einfluss von Medien und die Notwendigkeit von naturwissenschaftlichen Kenntnissen. Kinder sollen sich für die Phänomene der unbelebten Natur interessieren und dazu gehört für Lück auch der Spaß am Experimentieren durch Erfolgserlebnisse. Zudem sollten die verwendeten Stoffe ungiftig und überall erhältlich sein. In ihrem Buch Leichte Experimente für Eltern und Kinder stellt sie Versuche rund um Lebensmittel, um Luft, um die Kerze, um Wasser und andere Phänomene vor (vgl. Lück 2000 u. 2008). Für uns Menschen ist Luft lebenswichtig und muss daher geschützt werden. Ihre Existenz sollte zunächst einmal wahrgenommen werden, denn wir sind nicht von nichts umgeben. Zwischen den Dingen, die wir sehen können, wenn wir nach draußen gehen, wie Autos, Bäume, Tiere und anderes, befindet sich Luft. In einem leeren Glas befindet sich ebenso Luft, was durch Experimente veranschaulicht werden kann (vgl. Lück 2000, S. 18). 2.2 Das Experiment eine begriffliche Annäherung Unter angeleiteten Experimenten versteht Gisela Lück das Durchführen, Nachvollziehen und Finden von Deutungen durch genaues Beobachten. Erklärungen für naturwissenschaftliche Phänomene sollen verstanden und behalten werden (vgl. Michalik 2008, S. 204 f.). Ein derartiges Verständnis vom Experimentieren stößt bei manchen Wissenschaftlern auf Kritik. Donata Elschenbroich ist beispielsweise der Meinung, dass die Kinder bei dieser Art des Experimentierens eher Handlanger seien und keine wissenschaftliche Haltung ausbilden könnten (Michalik 2008, S. 205). Charpak sieht die Naturwissenschaft als eine Möglichkeit Demokratie zu lernen. Rationales und kritisches Denken, Argumentationsfähigkeit, demokratische Gesprächskultur, Teamarbeit sind für ihn wichtig (Michalik 2008, S. 205). Es sollen Kompetenzen und Haltungen, die über den engeren Bereich naturwissenschaftlichen Wissens und Arbeitens hinausgehen entwickelt werden. 10

13 Schäfer (2005) vertritt den Standpunkt, dass junge Kinder vor allem ganzheitliche Erfahrungen mit der Natur machen sollten und nicht in wissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen herangeführt werden müssten. Die Entwicklungspsychologin Elsbeth Stern zweifelt am Sinn von Experimenten mit Kindern im Kindergartenalter, da sie der Meinung ist, dass Kinder kognitiv noch nicht in der Lage seien naturwissenschaftliche Phänomene zu verstehen und angemessene Erklärungen zu finden (vgl. Michalik 2008, S. 205). Hartmut Giest und Steffen Wittkowske unterscheiden begrifflich den Versuch vom Experiment und definieren das Experiment und seine Aufgaben wie folgt: Im Experiment wird ein Naturvorgang bewusst erzeugt, der Wissenschaftler greift aktiv, aber höchst kontrolliert, in einen Prozess (Naturvorgang) ein, erzeugt diesen. Während Betrachtung, Beobachtung, Beschreibung vor allem zur Gewinnung von Hypothesen dienen, hat das Experiment die Aufgabe, Hypothesen zu testen. (Giest/Wittkowske 2008, S. 22) Hypothesen basieren auf Theorien und Vermutungen, die bereits bestehen. SchülerInnen sollen sich häufig erst durch das Experimentieren Methoden und Theorien aneignen und verfügen oftmals noch nicht über eine elaborierte Theorie. Beim Versuch werden dagegen Vermutungen überprüft, die nicht strikt auf explizite Theorien bezogen sein müssen. Daher handelt es sich im Unterricht zumeist um Versuchsdurchführungen. Kennzeichen eines Experiments in diesem Sinne sind zum einen, dass es zielgerichtet ist, aber auch theoretisch begründet wird. Das Beobachten und Messen der Vorgänge ist wichtig. Hypothesen und Vermutungen, die den Versuch zu klären versuchen, sollten ebenso aufgestellt werden (vgl. Giest/Wittkowske 2008, S. 22). 2.3 Entwicklungs- und kognitionspsychologische Betrachtung Es wurde lange bezweifelt, dass Kinder im Vor- und Grundschulalter kognitiv in der Lage seien naturwissenschaftliche Kenntnisse zu erwerben, da sie aus entwicklungspsychologischer Perspektive noch nicht über ein 11

14 genügendes Abstraktionsvermögen verfügen. (vgl. Lück 2003/Schrader/Helmke/Hosenfeld 2008, S.15). Eine Untersuchung zur naturwissenschaftlicher Kompetenzentwicklung durch Experimente im Vorschulalter setzt somit eine Betrachtung von entwicklungs- und kognitionspsychologischen Erkenntnissen voraus Kognitive Entwicklungsphasen nach Piaget Jean Piaget, ein bedeutender Vertreter der Entwicklungspsychologie, entwickelte eine Stadientheorie, die sich mit der Entwicklung der kindlichen Denkweise und der Erkenntnisfähigkeit des Kindes im Alter von 0 bis ca. 15 Jahren beschäftigt. Die Phasen lassen sich wie folgt darstellen (vgl. Lück 2003, S. 23 ff./gudjons 2008, S ): Sensumotorische Phase (ca. 0-2 Jahre) Präoperationale Phase (ca. 2-7 Jahre) Konkret operationale Phase (ca Jahre) Formal operationale Phase (ca Jahre) Wenn Vorschulkinder naturwissenschaftliche Kompetenzen entwickeln sollen, ist vorab zu klären, ob sie kognitiv dazu in der Lage sind. Nach Piaget befinden sich Kindergartenkinder in der präoperationalen Phase. Diese beginnt im Alter von zwei Jahren und endet mit sieben Jahren. Kinder in diesem Alter verfügen über voroperatorisches und anschauliches Denken und sind daher in ihrem Urteilsfeld beschränkt. Sie finden häufig zirkuläre Erklärungen für wissenschaftliche Phänomene wie beispielsweise Der Wind bewegt die Wolke, und die Wolke bewegt den Wind.` (Oerter/Montada 1998, S. 525). Das Kind benutzt Symbole und Vorstellungen in seinem Denken. Zwischen zwei und vier Jahren ist es sehr egozentrisch und meint, dass seine Bedürfnisse im Mittelpunkt stehen. Kinder in diesem Alter besitzen zudem nicht die Fähigkeit in Invarianzen zu denken. Sie verstehen nicht, dass eine Flüssigkeit sich in ihrer Menge nicht verändert, wenn sie beispielsweise von einem kleinen und breiten Glas in ein hohes schmales Gefäß gegossen wird. Das Denken verhält sich ebenso bei Substanzen, Gewicht und Volumen. Kausalbezüge im Sinne von immer, wenn...dann können noch nicht hergestellt werden. Kinder sind in dem Alter noch nicht 12

15 in der Lage ihren Egozentrismus zu überwinden, was aber notwendig für eine differenzierte Wahrnehmung ist. Somit ist nach Piaget eine frühkindliche Naturwissenschaftsvermittlung nicht sinnvoll (vgl. Lück 2003, S /Gudjons 2008, S. 120 f.) Erik H. Eriksons entwicklungspsychologische Theorie Der Psychoanalytiker und Psychiater Erik H. Erikson geht, im Gegensatz zu Piaget, davon aus, dass die Entwicklung eines Menschen ein lebenslanger Prozess ist, in dem Krisen bewältigt werden müssen, was wiederum zur Identitätsfindung beiträgt. Verschiedene Sozialisationsinstanzen nehmen dabei Einfluss auf die Krisenbewältigung. Mit dem Begriff der Krise ist keine Störung der Entwicklung oder eine Katastrophe gemeint. Krisen gehören zur normalen Entwicklung eines Individuums dazu. Der Mensch muss sich zwischen zwei Extremen zurechtfinden und sucht eine für sich angemessene Lösung (vgl. Gudjons 2008, S. 114 f./lück 2003, S. 34). Die Persönlichkeitsentwicklung läuft nach dem epigenetischen Prinzip ab, das heißt, dass alles, was wächst, einen Grundplan hat, dem die einzelnen Teile folgen, wobei jeder Teil eine Zeit des Übergewichts durchmacht, bis alle Teile zu einem funktionierendem Ganzen herangewachsen sind. (Erikson 1959, S. 58/vgl. Lück 2003, S. 32). Demnach stellt sich die Stufentheorie Eriksons vereinfacht folgendermaßen dar: Stufe Krisen I: Säuglingsalter Urvertrauen vs. Misstrauen II: Kleinkindalter Autonomie vs. Scham III: Spielalter Initiative vs. Schuldgefühl IV: Schulalter Werksinn vs. Minderwertigkeit V: Adoleszenz Identität vs. Identiätsdiffusion VI: Frühes Erwachsenenalter Intimität vs. Isolierung VII: Erwachsenenalter Generativität vs. Selbstabsorption VIII: Reifes Erwachsenenalter Integrität vs. Lebensekel Abb. 2: Vereinfachte Darstellung der Entwicklungsstufen nach Erikson (vgl. Lück 2003, S. 33) 13

16 Für die Entwicklung naturwissenschaftlicher Kompetenzen im Kindergartenalter ist es notwendig das Spielalter näher zu betrachten. Kinder erweitern in dieser Stufe ihre Bewegungsmöglichkeiten, wodurch sie Autonomie erhalten. Sie verbessern sich in ihren sprachlichen Kompetenzen und erweitern ihre Vorstellungswelt. Zudem haben sie einen Drang nach Unabhängigkeit, wollen ihre Kräfte mit anderen Kindern messen und ständig in Bewegung sein. Gerade in diesem Alter sind sie sehr wissbegierig und erwerben dadurch stetig neue Fähigkeiten. Es besteht der Wunsch selbst schon so groß wie die Eltern zu sein, weshalb sie sich nun auch den Dingen und nicht mehr nur den Menschen zuzuwenden (vgl. Lück 2003, S. 35 f.). Das bedeutet, bezogen auf diese Untersuchung, dass gerade im Vorschulalter Experimente zur Entwicklung naturwissenschaftlicher Kompetenz geeignet sind. Die Bedürfnisse des Kindes können durch angeleitete rekonstruierbare Experimente und seine Deutung befriedigt werden. Es besteht zudem die Möglichkeit den Eltern das Können zu Hause zu demonstrieren, wenn die Experimente mit Materialien aus dem Alltag durchgeführt werden können. Das Kind bekommt dadurch das Gefühl ein richtiger Forscher zu sein und ist nicht mehr nur in der Rolle des Beobachters, was häufig geschieht, wenn Kinder nur mit der belebten Natur konfrontiert werden. Das soll allerdings nicht heißen, dass die Beschäftigung mit biologischen Erscheinungen weniger Wert ist als die Auseinandersetzung mit unbelebten Naturphänomenen. Beide kommen im Alltag der Kinder und auch der Erwachsenenwelt vor und sind somit für das Kind, in Bezug auf dessen Kompetenzentwicklung, von großer Bedeutung (vgl. Lück 2003, S. 37) Kritische Anmerkungen zu Piagets Entwicklungsstufen Piagets Sichtweise wurde mit der Zeit immer mehr angezweifelt. So wird seit den achtziger Jahren angenommen, dass sich die Entwicklung nicht so starr in den Altersgrenzen, die Piaget in der Stufentheorie aufführte, verläuft. In einer empirischen Untersuchung erreichten beispielsweise nur 14

17 ein Viertel der 15- bis 16-jährigen SchülerInnen die formal-operationale Entwicklungsstufe, die laut Piaget schon ab einem Alter von ca. 12 Jahren erreicht werden müsste. Selbst Erwachsene gelangen nicht immer auf diese Stufe. Sturm, Novak und Collins beobachteten, dass einige Kinder bereits im Alter von vier Jahren die konkret-operationale Stufe erreichten. Andere untersuchen die Entwicklung des naturwissenschaftlichen Denkens, indem sie drei Entwicklungsniveaus unterscheiden. Es findet eine Differenzierung, in Wissenschaft als Aktivität, als Suche von Erklärungen und als Bildung und Prüfung von Theorien, statt (Lück 2003, S. 30/Schrader/Helmke/Hosenfeld 2008, S.15). Margaret Donaldson meinte in den 80er-Jahren, dass auch 5 und 6-Jährige Kausalbeziehungen herstellen könnten, denn sie würden ansonsten sicherlich nicht nach dem Warum fragen. Piaget hätte sich nicht mit den affektiven Aspekten auseinandergesetzt, wie beispielsweise die Freude am Experimentieren und Beobachten oder den Wissensdurst der Kleinen, der gerade im Vor- und Grundschulalter unübersehbar ist. (Lück 2008, S. 17). Erwachsene gehen häufig davon aus, dass Kinder ganz anders als sie selbst Denken und Lernen. Entwicklungspsychologische Untersuchungen demonstrieren allerdings, dass es grundlegende Ähnlichkeiten zwischen dem Denken und Lernen von Kindern und Erwachsenen gibt. Bullock, Gelman und Baillargeon sind der Meinung, dass Kinder bereits vor dem Eintritt in die Grundschule kausale Schlüsse ähnlich wie Erwachsene ziehen können, was wiederum Piagets Theorie entgegensteht (vgl. Sodian und Thoermer 2002, S. 105). Sodian, Koerber und Thoermer haben in ihren neueren Untersuchungen (2004 und 2006) nachgewiesen, das schon Vor- und Grundschulkinder in der Lage sind Hypothesen zu prüfen. Ebenso können sie Bilder und Diagramme interpretieren, Vermutungen und Daten unterscheiden und die Logik einfacher Experimente verstehen (vgl. Michalik, Kerstin 2008, S. 206). Fünfjährige Kinder können Hypothese und Evidenz unterscheiden, vor 15

18 allem, wenn eine perfekte Kovariation vorliegt ( alle Marsmenschen, die krize aßen waren fröhlich und alle die daxe gegessen haben, waren traurig. ) (Sodian/Koerber/Thoermer 2006, S. 14 f.) Einfluss der Medien auf die kognitive Entwicklung Die kognitive Entwicklung von Kindern wird heute immer mehr durch Medien und Technik und dem sozialen Umfeld beeinflusst. Durch die frühe Konfrontation mit Naturwissenschaften hat eine Vorverlagerung der geistigen Entwicklung im frühen Kindesalter stattgefunden (vgl. Lück 2003, S. 31). Zum Einfluss der Medien führte Aikenhead 1988 eine Studie durch, die zeigte, dass Schüler/-innen nur zu 10% bei ihren Vorstellungen zu Naturwissenschaften an den naturwissenschaftlichen Unterricht dachten. 46% der untersuchten Kinder hatten naturwissenschaftliche Kenntnisse aus dem Fernsehen und 27% aus Printmedien. Kinder im Vor- und Grundschulalter bekommen Naturwissenschaften hauptsächlich durch das Fernsehen, Hörkassetten, Kindersachbücher und zum Teil auch durch Experimentierkästen und Science Center vermittelt. Bei den drei- bis fünfjährigen Kindern dominierte 1996 die Sendung mit der Maus, in der auch Themen zur unbelebten Natur vorkommen. Des Weiteren wird in diesen jungen Jahren gerne Löwenzahn geguckt (vgl. Lück 2000, S ). Im Zuge der neuen Medien entstehen zahlreiche CD-ROMs zu naturwissenschaftlichen und technischen Themen. Wissenschaftssendungen haben sich ebenso vervielfacht, so dass es im Fernsehen ein großes Angebot an Sendungen mit naturwissenschaftlichen Themen gibt, zum Beispiel Willi will s wissen, Der Forscherexpress, Wissen macht Ahh!, Was ist Was TV und diverse andere (vgl. Giest/Wiesemann/Reeken 2008, S. 7). Die Medien gehören zu unserer Zeit dazu und nehmen Einfluss auf die Kinder. Sie erhalten eine Vorstellung über Phänomene der Natur, an die es gilt anzuknüpfen. Allerdings werden Inhalte nur passiv aufgenommen. Die Faszination von Experimenten liegt aber auch in der handelnden Auseinandersetzung mit dem entsprechenden Phänomen. Ein 16

19 Erfolgserlebnis kann durch das Fernsehen nicht vermittelt werden und leider ist kein Ansprechpartner/-in da, an den man Fragen stellen könnte. 2.4 Konzeptionelle Ansätze naturwissenschaftlichen Lernens Im den folgenden Abschnitten wird erläutert, welche Bedeutungen das scientific literacy - Konzept und das conceptual change -Konzept beim Lernen von Naturwissenschaften einnehmen Scientific Literacy Damit Menschen erfolgreich am Leben einer Wissensgesellschaft teilhaben können, sollten sie Grundfertigkeiten wie Schreiben, Lesen und Rechnen erlernen. Diese Kompetenzen genießen den Rang der Kulturtechniken. Mit dem Begriff der scientific literacy wird gefordert, dass naturwissenschaftliche Kenntnisse und Kompetenzen ebenso zu den Kulturtechniken gehören sollten, denn diese werden benötigt, um an der heutigen Wissensgesellschaft erfolgreich teilhaben zu können. Die Kompetenzen sollten zudem bereits im Vor- und Grundschulalter angebahnt werden (vgl. Marquardt-Mau 2004, S. 67). Die Ideen, die mit der scientific literacy verbunden sind, gehen bereits auf die frühen 50er Jahre in den USA zurück. Eine allgemeine Definition existiert bis dato nicht. Roger Bybee teilte den Begriff allerdings in verschiedene Stufen ein, die im Laufe eines Lebens durchlaufen werden sollten. Eine Person kann sich, je nach Themeninteresse, bei einem naturwissenschaftlichen Aspekt in einer der fortgeschrittenen Stufen (beispielsweise in der Konzeptuellen und prozedualen Scientific Literacy -Stufe) befinden, weil sie beispielsweise Kenntnisse über die geschichtliche Entwicklung erworben hat und Zusammenhänge und Beziehungen herstellen kann. In einem anderen naturwissenschaftlichen Thema befindet das Individuum sich aber vielleicht noch in der Anfangsstufe ( Nominale Literacy ), in der Begriffe, Fragen oder Themen den Naturwissenschaften zugeordnet werden können, aber noch kein tieferes Verständnis vorliegt (vgl. Marquardt-Mau 2004, S. 70 f.). Nach Driver gehören zur scientific literacy Vorstellungen zu und Kenntnisse von 17

20 - naturwissenschaftlichen Basiskonzepten, - theorien und modellen, - Prozesse des (natur)wissenschaftlichen Wissenserwerbs, - der Bedeutung der Naturwissenschaften als kultureller Errungenschaft, - dem Zusammenhang der Naturwissenschaften mit sozialen und gesellschaftlichen Fragen (Marquardt-Mau 2004, S. 71). In Deutschland wird nicht nur auf fachliche Kompetenz Wert gelegt. Außerfachliche Kompetenzen, wie Lernkompetenz und kommunikative Kompetenz, spielen ebenso eine Rolle Conceptual Change Betreibt man eine Untersuchung zur naturwissenschaftlichen Kompetenzentwicklung, ist eine Betrachtung der Theorie des Konzeptwechsels ( conceptual change ) sinnvoll. Unter Konzeptwechsel ist zunächst einmal grob zu verstehen, dass Kinder von ihren einfachen Vorstellungen, die sie aus ihrem Alltag kennen, zu wissenschaftlichen Konzepten geführt werden sollen (Kaiser 2004, S. 126). Es liegt die Annahme zugrunde, dass sich Kinder durch Anregungen und Lernimpulse in ihrem wissenschaftlichen Denken weiterentwickeln. Kinder sollen dabei selbst erkennen, dass ihre vorigen Annahmen falsch waren und daher korrigiert werden müssen. Bei dem Konzeptwechsel handelt es sich um einen Prozess, der ein Leben lang andauert und nicht mit der Schulzeit endet. Posner et al. weisen auf kognitive Bedingungen hin, die erfüllt sein müssen, wenn sich das Denken strukturell verändern soll. Nach Duit und Häußler (1997) muss ein Kind erst einmal überhaupt unzufrieden mit seinen bisherigen Vorstellung sein. Zudem muss die neue Vorstellung verstanden und den Nutzen dieser erkannt werden (vgl. Kaiser 2004, S. 127 f.). Soll ein Konzeptwechsel im Unterricht erfolgen, dann ist das handelnde Lernen als Zugang gut geeignet, da sich dadurch ein positives Selbstgefühl entwickeln kann. Freude und Stolz können erlebt werden, wenn ein Experiment gelingt. Führen die Kinder angeleitete Experimente durch, wie es in dieser Untersuchung auch der Fall war, erhalten lernschwächere Kinder durch die Struktur eine gute lernförderliche Unterstützung. Nach Einsiedler spielt die 18

21 Motivation ebenfalls eine große Rolle, wenn ein Konzeptwechsel gefördert werden soll (vgl. Kaiser 2004., S. 128 f). Nach konstruktivistischen Vorstellungen ist das Lernen an frühere Erfahrungen gekoppelt. Nach Einsiedler muss das, was gelernt werden soll, für das Kind individuell von Bedeutung sein und daher an seinen Alltag anknüpfen. Soziale Strukturen und Dynamiken in der Klasse sind für einen Konzeptwechsel ebenfalls von Bedeutung. Der kommunikative Austausch darf dabei nicht vernachlässigt werden, und es muss eine Möglichkeit geschaffen werden, dass Kinder ihre Vorstellungen formulieren und überprüfen können (vgl. Kaiser 2004, S. 130f.). 2.5 Was spricht für eine frühe Bildung in Naturwissenschaften und welche Kompetenzen werden benötigt? Grundsätzlich interessieren sich gerade Kinder im Vorschulalter für alles, was sie umgibt. Sie sind neugierig und wollen die Welt eigenständig erkunden und unabhängig sein. Sie fragen häufig, warum etwas so ist, wie sie sehen, hören oder wahrnehmen. Dieses Interesse der Kinder lässt sich gut nutzen, um ihnen Phänomene der belebten und unbelebten Natur durch Experimente näher zu bringen. Es genügt nicht, wenn Kinder erst im Alter von 13 oder 14 Jahren an Naturwissenschaften herangeführt werden, denn in dem Alter interessieren sie sich eher für andere Fragestellungen, die beispielsweise mit dem Erwachsenwerden zu tun haben. Gisela Lück meint, dass das Sprichwort Was Hänschen nicht lernt, lernt Hans nimmermehr eine große Bedeutung spielt. Frühes naturwissenschaftliches Lernen hat somit durchaus eine Berechtigung (vgl. Lück 2008, S. 15). Zudem lässt sich sagen, dass Schlüsselqualifikationen wie Problemlösungsorientierung und ganzheitliche Wahrnehmungsfähigkeit gefördert werden (vgl. Stiftung Haus der kleinen Forscher 2008). Des Weiteren ist es in letzter Zeit zu einem Fachkräftemangel in der Gesellschaft gekommen, unter anderem bedingt durch ein Desinteresse an Naturwissenschaften der unbelebten Natur. Grundschullehrkräfte haben häufig in ihrer eigenen Kindheit schlechte Erfahrungen mit 19

22 Naturwissenschaften der unbelebten Natur gemacht und bevorzugen im Sachunterricht eher biologische Themen wie beispielsweise Die Lebensweise eines Igels, Getreidearten und vieles mehr. Ebenso fehlen in den weiterführenden Schulen Physik- und Chemielehrer, so dass ein Unterricht in diesen Fächern nur epochal stattfinden kann. Internationale Vergleichsstudien haben gezeigt, dass die Notwendigkeit besteht, Kinder wieder vermehrt und auch früher als bisher, an die Naturwissenschaften heranzuführen. Gerade in diesem Bereich haben deutsche Schüler/-innen im Vergleich zu anderen Ländern verhältnismäßig schlechte Ergebnisse erzielt. All diese Argumente führten dazu, dass in allen Bundesländern Deutschlands vorschulische Bildungspläne entwickelt wurden, in denen Naturwissenschaften als ein Themenbereich einbezogen wurden. Der überarbeitete bayerische Bildungsplan (2005) bietet eine Menge von Praxisbeispielen für drei- bis sechsjährige Kinder. Dass Kinder Interesse an naturwissenschaftlichen Themen entwickeln und lernmethodische Kompetenzen erwerben, ist ebenso wichtig wie die Bereitstellung vielfältiger Zugänge und eine Heranführung an naturwissenschaftliche Gesetzmäßigkeiten. Des Weiteren spielt in den meisten Rahmenplänen das Grundverständnis wissenschaftlicher Methodik auch eine Rolle. Dazu gehören das Beobachten, Vergleichen, Beschreiben und Bewerten von Versuchen (vgl. Koerber/Sodian/Thoermer/Grygier 2008, S. 135 f.) Das Ziel frühkindlicher Bildung ist, dass sich ein Kind zu einer eigenverantwortlichen und gemeinschaftsfähigen Person entwickelt. Damit dieses geschehen kann, muss es zunächst einmal Kompetenzen in verschiedenen Bereichen erwerben. F.E. Weinert versteht unter Kompetenzen: [...] die bei Individuen verfügbaren oder durch sie erlernbaren kognitiven Fähigkeiten und Fertigkeiten, um Probleme zu lösen, sowie damit verbundenen motivationalen, volitionalen und sozialen Bereitschaften und Fähigkeiten, um die Problemlösungen in variablen Situationen erfolgreich und verantwortungsvoll nutzen zu können (F.E. Weinert 2001, S. 27 f.). 20

23 Grundsätzlich sollen Kinder lernen mit Stress umzugehen, auf ihre Gesundheit zu achten (beispielsweise die Beachtung von Zahn- und Körperpflege und gesunder Ernährung) und mit anderen Personen zu kommunizieren. Die Kindertagesstätte hat einen Bildungs- und Erziehungsauftrag. Daher sind im Orientierungsplan für Bildung Erziehung im Elementarbereich diverse Bildungsziele formuliert worden (vgl. Niedersächsisches Kultusministerium, 2006b, S ). Um naturwissenschaftliche Kompetenzen bei Kindern aus dem Elementarbereich näher zu untersuchen, bietet es sich an, die Bildungsziele im Lernbereich Natur und Lebenswelt näher zu betrachten. So sollen Kinder in Kindertagesstätten die Möglichkeit erhalten, sich mit verschiedenen Erscheinungsformen der Natur auseinanderzusetzen. Selbstständiges Experimentieren zur Beschaffenheit und Eigenschaften von Dingen, hilft ein naturwissenschaftliches Grundverständnis zu erwerben. Zudem wird der Erfahrungsschatz der Kinder erweitert. Sie erhalten sie die Möglichkeit [...] zum Erwerb von Weltwissen, Forschergeist und lebenspraktischen Kompetenzen (Niedersächsisches Kultusministerium 2006b, S. 28). Dabei kommt es nicht darauf an, dass die Kinder für alles gleich eine Erklärung haben. Viel wichtiger ist es, diese zum naturwissenschaftlichen Lernen zu ermuntern. Mädchen und Jungen sollen und dürfen Fragen stellen, Dinge und Phänomene untersuchen und beobachten. Sie stellen Hypothesen auf und überprüfen diese. Ein Umgang mit den Elementen Feuer, Wasser, Luft und Erde sollte in den Tageseinrichtungen oder außerhalb ermöglicht werden (vgl. Niedersächsisches Kultusministerium 2006b, S. 28). Da Kinder bereits im Kindergarten Kompetenzen erwerben, soll die Schule daran anknüpfen. Betrachtet man das Kerncurriculum für das Fach Sachunterricht, kann man durchaus inhaltliche Ähnlichkeiten erkennen, an denen angeknüpft werden kann. Entwickeln und Überprüfen von Fragen und Hypothesen, aber auch die Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten, gehört zu den wichtigsten Methoden und Arbeitsweisen im Sachunterricht. Eine fachliche Perspektive befasst sich mit dem Themenfeld Natur, wobei sich mit Naturphänomenen aus der belebten und unbelebten 21

24 Natur auseinandergesetzt werden soll und eine Heranführung an grundlegende naturwissenschaftliche Inhalte und Erkenntnisverfahren beabsichtigt ist. Ein Naturphänomen als solches wahrzunehmen, zu beobachten und zu beschreiben gehört zu den Grundlagen naturwissenschaftlichen Denkens (vgl. Niedersächsisches Kultusministerium 2006, S.12 f.). Werden naturwissenschaftliche Kompetenzen bereits im Kindergarten erworben, erleichtert das den Übergang in die Grundschule. Wird in der Grundschule an die Kompetenzen der Kinder angeknüpft, und kommt es dann zu einem kumulativen Aufbau, wird wiederum der Übergang zur nächsten Schulform erleichtert. Die Stiftung Haus der kleinen Forscher beschäftigt sich ebenso mit naturwissenschaftlichem Lernen in Kindertagesstätten und weist darauf hin, dass ein Zugang zu Naturwissenschaften auf keinen Fall durch starre Vorlesungen geschaffen wird. Das führt schnell zu Langeweile und Desinteresse. Dagegen sollen Spaß und Interesse geweckt werden. Kinder wollen selbst handeln und entdecken. Das spielerische Experimentieren ist daher in der frühen Bildung zu bevorzugen. Ziel ist es drei- bis sechsjährige Mädchen und Jungen für naturwissenschaftliche Phänomene und Technik zu begeistern. Sozialkompetenzen, motorische Fähigkeiten und kommunikative Kompetenzen werden dadurch gefördert. Wird die Auseinandersetzung mit den Phänomenen der belebten und unbelebten Natur in jungen Jahren als etwas Positives in Erinnerung behalten und der Forscherdrang dadurch geweckt, kommt es häufig dazu, dass eine berufliche Zukunft in dieser Richtung angestrebt wird. Der Astronaut und Flugingenieur Thomas Reiter weist in diesem Zusammenhang auf die Neugier der Kinder hin, die Lust am Entdecken und Erfinden haben. Er selbst geriet ins Staunen, als er die Mondlandung als elfjähriger Junge im Fernsehen mitverfolgen konnte, was seinen Berufswunsch geprägt hat. Das 22

25 Projekt Haus der kleinen Forscher wurde in bereits 53 Kindertagesstätten fest verankert (vgl. Stiftung Haus der kleinen Forscher, 2008) Design der eigenen Untersuchung Zunächst wird in Punkt 3.1, ausgehend von der Fragestellung begründet, warum dieses Design gewählt wurde, um dann im folgenden Punkt auf die Stichprobe dieser Untersuchung einzugehen. Es schließen sich die Erhebungs- und Auswertungsmethoden an. 3.1 Fragestellung und Umsetzung im Design Die Lehrkräfte sollten an die Kompetenzen der Kinder anknüpfen, was auch für das Fach Sachunterricht gilt. Die Theorie des Konzeptwechsels ( conceptual change ) geht davon aus, dass Kinder durch Lernimpulse und Anregungen ihr wissenschaftliches Denken weiterentwickeln und bisherige Konzepte als korrekturbedürftig erkennen. Sogenannte misconceptions sollen überwunden werden. In dieser Interventionsstudie werden exemplarische Versuche zum Thema Luft mit Kindern durchgeführt, um zum einen Kenntnisse über naturwissenschaftliche Kompetenzen zu erhalten und zum anderen zu untersuchen, ob sich durch eine Intervention etwas im Denken der Kinder verändert hat. Kinder stellen Hypothesen/Vermutungen auf und probieren durch Experimente zu einer Lösung zu gelangen. Es wird dabei genügend Struktur vorgegeben, damit auch lernschwächere Kinder Freude und Interesse am Experimentieren entwickeln können (vgl. Kaiser/Pech 2004, S ). In Beobachtungsbögen wurden Äußerungen der Kinder unter vorläufige Kategorien vermerkt und später theoriegeleiteten Codes zugordnet. Zusätzlich zum handelnden Lernen werden die kognitiven Konzepte von sieben Kindergartenkindern zu Feuer, Licht und Schatten, Wasser und Luft durch einen Prä- und Posttest mittels concept cartoons untersucht, wobei davon ausgegangen wird, dass sich das naturwissenschaftliche Denken der Kinder vom Prä- zum Posttest durch die Intervention positiv verändert hat. Zusätzlich wurde ein 7 Vgl. (Stand: ) 23

26 Forschungstagebuch geführt, damit wichtige Gedanken nicht verloren gehen können, und eine Reflexion des Unterrichts stattfinden konnte. 3.2 Stichprobe Die Untersuchung fand in einem zufällig ausgewählten ländlichen Kindergarten in der Zeit vom statt. Kinder können von 7.00 bis Uhr in dieser Einrichtung betreut werden. Der Kindergarten verfügt zudem über Integrationsgruppen und befindet sich in diakonischer Trägerschaft. Es nahmen sieben Kinder, alle im Alter von sechs Jahren, aus überwiegend mittelständischen Familien, an einem naturwissenschaftlichen Projekt teil, das als Grundlage für die vorliegende Untersuchung diente. Die Gruppe setzte sich aus drei Jungen und vier Mädchen zusammen. 3.3 Erhebungsmethoden und Durchführung Da in dieser Untersuchung mehrere Methoden zur Erhebung von Daten verwandt wurden, liegt eine Methodentriangulation vor. Es wurden Daten auf quantitativer und qualitativer Ebene erhoben (vgl. Gebken/Meyer 2007, S.11). Der Prätest fand am im Kindergarten in Varel statt. In der Zeit vom erfolgte eine Intervention, die aus wöchentlichen Experimentierstunden zum Thema Luft bestand. In diesen acht Wochen wurde in der Zeit von bis Uhr mit den Kinder experimentiert, wobei an zwei Terminen etwas zum Thema gebastelt wurde. Die Experimente wurden kindgerecht erklärt und teilweise in die Erzählung von Geschichten eingebettet. Durch das Erzählen einer Geschichte, erlangt man die Aufmerksamkeit der Kinder. Zudem ist es möglich, dass Kinder versuchen sich in die Figuren der Geschichte hineinzuversetzen und daher motiviert sind, eine Lösung für das ihnen erzählte naturwissenschaftliche Problem zu finden (vgl. Lück 2006, S. 31). Während der Experimente wurden Aussagen und sonstige nonverbale Beobachtungen der Kinder von der Erzieherin und der Studierenden in Beobachtungsbögen eingetragen. Die Daten wurden dann in Anlehnung an die qualitative Sozialforschung nach Mayring ausgewertet (vgl. Mayring 2002). Am folgte der 24

27 Posttest, der in der Außenstelle des Kindergartens (in Büppel) durchgeführt wurde. Prä- und Posttest wurden mittels concept cartoons, die Studierende selbst entworfen haben, erhoben Prä- und Posttest mittels concept cartoons Es entstanden neun concept cartoons zu den Themenbereichen Feuer, Licht und Schatten, Wasser und Luft. Dabei gab es je eine Frage zu Feuer, Licht und Schatten, vier Fragen zum Themenfeld Wasser und drei zu Luft. 8 Diese Erhebungsmethode eignet sich gut für Kinder im Vorschulbereich, da jene in den meisten Fällen noch nicht lesen können. Bilderbücher und Comics sind ihnen aus ihrem Alltag bekannt und wecken ihre Neugier. Bei den concept cartoons handelt es sich um Zeichnungen, die im Cartoon-Stil dargestellt werden. Diese Methode wird verwendet, um einen Zugang zu den Vorstellungen der Kinder zu bekommen, wobei eine Möglichkeit der Offenlegung von falschen Konzepten ( misconceptions ) und richtigen Konzepten ( good conceptions ) besteht. Die Äußerungen der concept cartoon Kinder können ebenso zur Diskussionsanregung und zum Stimulieren von wissenschaftlichem Denken dienen (vgl. Naylor/Keogh 2002, S. 1 u. 15). In dieser Untersuchung wurden jedem einzelnem Kind neun concept cartoons vorgelegt. Auf diesen sind immer Mädchen und Jungen dargestellt, die zu einem Phänomen aus der unbelebten Natur ihre unterschiedlichen Hypothesen äußern. Diese wurden den Kindergartenkindern vorgelesen. Es wurde jedem Kind immer auf die gleiche Art und Weise das entsprechende concept cartoon erklärt und eine Frage dazu gestellt. Jedes hatte so viel Zeit, wie es brauchte, um für sich zu überlegen, welche Äußerung es selbst zur Problemlösung bevorzugt. Die Äußerungen der Kinder auf den concept cartoons wurden wiederholt vorgelesen. Da der Prätest durch die Erzieherin, der Posttest durch die Studierende durchgeführt wurde, war es unbedingt erforderlich eine Testinstruktion auszuformulieren, die wortwörtlich vorgelesen wurde. Dadurch ist das Gütekriterium der Objektivität der Durchführung gegeben (vgl. Rost 2007, S. 153 f.) Die jeweiligen Antworten wurden dann in einem 8 Die Concept Cartoons befinden sich im Anhang. 25

28 Auswertungsbogen notiert und später mit Hilfe des GrafStat Programms quantitativ ausgewertet Intervention durch Experimente zum Thema Luft Es fand eine Intervention durch eine exemplarische Experimentierreihe zum Thema Luft statt. Das Thema Luft ist ausgewählt worden, weil es sich dabei um ein Element handelt, das uns ständig umgibt und lebenswichtig für Menschen und Tiere ist. Kinder sind mit dieser Thematik bereits unbewusst in ihrem Alltag in Berührung gekommen. Viele kennen Luft in Form von Wind. Durch Luftverschmutzung kommt es in der heutigen Zeit immer mehr zu Atemwegserkrankungen wie beispielsweise Asthma, an denen einige Kinder leiden. Vor dem ersten Versuch zur Thematik wurde den Kindern ein Glas mit und eines ohne Wasser hingestellt. Sie sollten sich äußern, was sich ihrer Meinung nach in den Gläsern befindet. Sechs von sieben Kindern waren der Meinung, dass sich in dem einen Glas Wasser befände und in dem anderen nichts sei. Es besteht daher die Notwendigkeit Luft als Phänomen der unbelebten Natur durch viele unterschiedliche Experimente für die Kinder sichtbar und erfahrbar zu machen, damit im Laufe der Zeit ein Konzeptwechsel stattfinden kann. Sachanalytisch betrachtet handelt es sich bei der Materie Luft um ein Gasgemisch, was zu ca. 78,1 % aus Stickstoff, 20,9 % aus Sauerstoff und zu geringeren Teilen aus Edelgasen und Kohlenstoffdioxid zusammengesetzt ist. Luft nimmt physikalisch gesehen einen bestimmten Raum ein, das bedeutet, dass dort, wo sich Luft befindet kein anderer Körper sein kann. Daher verdrängt Luft beispielsweise Wasser. Luft ist in der Lage seine Form und das Volumen zu ändern, so dass Luft beispielsweise in einem Fahrradreifen auf einen relativ kleinen Raum zusammengedrückt wird. Sie dehnt sich zudem bei Wärme aus und zieht sich bei Kälte wieder zusammen (vgl. Kaiser 2005, S. 72). 26

29 Insgesamt wurden 21 Experimente durchgeführt. Zudem wurden zwei Bastelarbeiten zum Thema erstellt. 9 Die Experimente sind überwiegend aus dem Projekt Chemol (vgl. Al-Shamery et al. 2003) entnommen worden, wobei die kindgerechten Versuchsanleitungen selbst entworfen wurden. 10 Vor Versuchsbeginn wurden die Versuchsanleitungen verteilt, welche auch ohne Lesekenntnisse durch die Betrachtung der Bilder erschließbar sind. Bevor dann das eigentliche Experiment begann, wurden die Kinder nach ihren Hypothesen/Vermutungen gefragt. Während des Experimentierens wurde immer wieder darauf hingewiesen genau zu beobachten, was passiert. Die meisten Versuche fanden in zwei Zweiergruppen und einer Dreiergruppe statt, was dem Erlernen sozialer Kompetenzen dienlich ist. Dabei durfte jedes Kind den Versuch selbst durchführen, so dass die Möglichkeit der Durchdringung durch eigenes Handeln geboten wurde. Außerdem konnte es den Versuch bei dem/der Experimentierpartner/-in beobachten. Gegenseitiges Helfen war dabei erlaubt und erwünscht. Die Experimente, die mit den Kindern in dieser Experimentierreihe durchgeführt wurden, lassen sich in einer Tabelle wie folgt darstellen (inklusive der zwei Bastelarbeiten): Versuch 1. Luft unter Wasser umfüllen Kurze Versuchsbeschreibung Ein Glas wird senkrecht mit der Öffnung nach unten in das Wasser getaucht. Ein zweites Glas wird so in das Wasserbecken getaucht, dass es sich mit Wasser füllt. Beide Gläser werden dicht aneinander geführt. Da Glas mit dem Wasser muss nun langsam senkrecht nach oben gezogen werden, das mit Luft gefüllte Glas wird vorsichtig und langsam schräg unter das zweite Glas geführt, so dass man die Luft umkippen an. Die Luftblasen steigen in das obere Glas. Lernziel/Zweck - visuelle Wahrnehmung von Luft - in einem leeren Glas ist nicht nichts, sondern Luft 9 Im Anhang befindet sich ein Foto vom Windrad und eines vom Windsack. 10 Eine exemplarische Versuchsanleitung befindet sich im Anhang. 27

30 2. Das Tuch im Glas In ein leeres Glas wird ein Tuch gedrückt. Es soll versucht werden, dass Glas ins Wasser zu tauchen, ohne dass das Tuch nass wird. 3. Gummibärchentaucher Es wird eine Geschichte erzählt, dass zwei Gummibärchen vorhaben zu tauchen, um sich einen Schatz anzusehen, dabei wollen sie jedoch nicht nass werden, weil sie noch zu einer Geburtstagsfeier wollen. Wie können sie trotzdem tauchen und sich den Schatz anschauen? 4. Die tanzende Münze Es wird eine kalte leere Glasflasche aus dem Kühlschrank geholt. Die Flasche wird mit einer vorher mit Wasser befeuchteten Münze abgedeckt. Die Kinder umfassen mit ihren Händen die Flasche und die Münze beginnt sich auf und ab zu bewegen. - In einem leeren Glas ist nicht nichts, sondern Luft - Luft nimmt Raum ein und kann Wasser verdrängen - Luft ist anhand von Luftblasen sichtbar - Luft ist nicht nichts - Dort, wo Luft ist und diese nicht entweichen kann, kann kein Wasser eindringen - warme Luft dehnt sich aus. Sie braucht mehr Platz als kalte Luft 5. Der Luftballonaufblasautomat 6. Luftballon in einer Flasche aufpusten Es wird eine kalte Flasche aus dem Kühlschrank genommen. Über die Öffnung wird ein Luftballon gestülpt. Die Flasche wird angeföhnt. Kinder sollen versuchen einen Luftballon in einer Flasche aufzupusten. Es liegen verschiedene Hilfsmittel zum Ausprobieren bereit. 7. Gehorsames Wasser In einer Plastikflasche werden oben und auf der gegenüberliegenden Seite unten jeweils ein Loch gestochen. Die Flasche wird mit Wasser gefüllt. Das obere Loch wird mit der Hand verdeckt. Wird Wasser marsch gerufen, wird die Hand vom oberen Loch genommen, aber so, dass die Kinder das nicht bemerken. Das Wasser fließt aus dem untern Loch heraus. Wird stopp gerufen, wird das obere Loch mit der Hand oder einem Finger wieder verschlossen und das Wasser fließt nicht mehr. 8. Luftballonrakete Ein Luftballon wird aufgeblasen und an der Öffnung zugehalten. Er wird mit der Öffnung zum Kind an einer Schnur befestigt. Öffnet man den Luftballon, schießt er wie eine Rakete die Schnur entlang, die durch ein anderes Kind festgehalten werden muss. - warme Luft dehnt sich aus und braucht Platz - in einer leeren Flasche ist nicht nichts, sondern Luft - wo Luft ist, kann nichts anderes gleichzeitig sein - Kinder sollen ins Staunen geraten und dadurch Lust bekommen, selbst zu experimentieren - die Luft von außen kann auch nach innen gelangen und Druck ausüben - Luft dient zum Antrieb und kann Dinge in Bewegung setzen 28

31 9. Gefangenes Wasser Auf ein mit Wasser gefülltes Glas wird ein Stück Pappe oder Papier gelegt. Das Glas wird mit der Öffnung nach unten positioniert, wobei die Pappe noch festgehalten wird. Die Kinder sollen Vermutungen anstellen, was passieren wird, wenn die Hand entfernt wird. 10. Wir basteln ein Windrad 11. Wir basteln einen Windsack 12. Der Luftballon im Kühlschrank Aus Pappe, einem Stück Korken, einer Nadel und Strohhalmen wird ein Windrad gebastelt. Es wurde zudem auf die Funktion einer Windmühle Bezug genommen. Der Windsack wird aus alten Plastiktüten und Pappe gebastelt. Diesen Versuch führten die Kinder zu Hause durch. Einen Luftballon bekam jedes Kind zur Verfügung gestellt. Es sollte den Luftballon aufpusten und über Nacht in den Kühlschrank legen. Zuvor wurde gefragt, ob sie eine Vermutung hätten, was mit dem Luftballon im Kühlschrank passiert. - Luft hat Kraft, sie drückt von unten gegen die Pappe, so dass sie nicht runterfallen kann - Luftdruck - Wind bewegt Dinge und hat Kraft - die Bewegung der Luft ist in Form von Wind sichtbar. - Beobachten, aus welcher Richtung der Wind kommt - Kalte Luft zieht sich zusammen, dadurch wird der Luftballon kleiner 13. Eine Kerze braucht Luft Es werden drei Teelichter angezündet. Über die Teelichter werden unterschiedlich große Gläser zum gleichen Zeitpunkt übergestülpt. - eine Kerze benötigt Luft (Sauerstoff) zum Brennen 14. Kerzenfahrstuhl Es wird eine Schale mit etwas Wasser gefüllt. Dieses Wasser wird gefärbt, damit es besser beobachtbar ist. Auf dem Wasser wird ein Teelicht gestellt und angezündet. Jetzt stülpt man ein hohes schmales Glas über die Kerze und wartet. Nachdem die Kerze erloschen ist, füllt sich das Glas mit Wasser und die Kerze fährt hoch, wie ein Fahrstuhl. 15. Welche Kerze kannst du auspusten? Eine brennende Kerze wird hinter eine Flasche gestellt. Die Kinder sollen vermuten, was passiert, wenn man auf die Flasche pustet. Danach wird die Flasche weggenommen und es wird versucht die Kerze mit einem Trichter auszupusten. - wenn die Luft (Sauerstoffanteil) verbrannt ist, kann so viel Wasser wie Luft verbrannt wurde in das Glas hineinströmen. - Luftströmung - Windschatten 29

32 16. a) Kohlendioxid im Mineralwasser, b)kohlendioxid durch Backpulver und Wasser, c)kohlendioxid durch Vitamintabletten und Wasser 17. Mit einer Kerze zaubern 18. Welche Kerze brennt am längsten? Vor den Kohlenstoffdioxidversuchen wurde der Begriff verdeutlicht, indem darauf eingegangen wurde, was Menschen und Tiere ein- und ausatmen. Dazu wurde ein Bild gezeigt, welches einen Kreislauf demonstrierte. Pflanzen geben Sauerstoff ab, Menschen und Tiere atmen ihn ein und geben ihrerseits Kohlendioxid an die Pflanzen ab, die diese benötigen. Es wird über eine Mineralwasserflasche ein Luftballon gestülpt. Die Flasche wird geschüttelt und die Kinder sollten vermuten und beobachten, was passiert. In einer andern Flasche wurde ein Paket Backpulver geschüttet und etwas Wasser hinzugefügt. In einer dritten Flasche wurden Vitamintabletten in Wasser hineingeworfen. Die Lehrperson zündet eine Kerze an und pustet dieses wieder aus, dann hält sie ein brennendes Streichholz oder ein Feuerzeug in den Rauch. Die Kerze beginnt wieder zu brennen, ohne dass die Flamme den Docht berührt. In eine Schüssel werden drei unterschiedlich große Kerzen gestellt. Diese werden angezündet. Danach wird etwas Wasser oder Essig in die Schüssel gegossen. Es werden Vitaminbrausetabletten hinzugefügt. Die Kerzen gehen nacheinander aus. - Menschen und Tiere benötigen Sauerstoff zum Atmen. Pflanzen geben Sauerstoff ab und sind daher für uns lebenswichtig. Pflanzen benötigen Kohlendioxid, den wir beispielsweise ausatmen. - Kohlendioxid kommt in verschiedenen Lebensmitteln vor, bzw. bildet sich durch das Zusammenführen von zwei bestimmten Stoffen - Wenn eine Kerze brennt, dann brennt nicht das Wachs und der Docht, sondern der Rauch. - Kohlendioxid sammelt sich unten und ist schwerer als Luft. 19. Die unsichtbare Kraft Ein Lineal wird so auf den Tisch platziert, dass ca. ein Drittel über die Tischkante ragt. Dann wird Zeitungspapier darüber ausgebreitet. Das Kind soll nun schnell mit der Hand auf das Lineal schlagen. Was passiert? Die Zeitung bleibt auf dem Lineal liegen. Es lässt sich nicht so einfach herunterschlagen. 20. Luftballonwaage An einem Stab, in dessen Mitte sich ein Band zum Festhalten befindet, werden rechts und links Luftballons befestigt. Das muss so ausgerichtet werden, dass sich der Stab in der Waagerechten befindet. Danach wird ein Luftballon abgenommen und aufgepustet. Die Kinder sollen vermuten, was passieren wird. - Luft hat Kraft - Es gibt etwas, was man Luftdruck nennt - Luft wiegt etwas 30

33 21. Durstlöscher Am letzten Tag wurde mit den Kindern Brausepulver und ein Getränk selbst hergestellt. Dazu wird Wackelpuddingpulver in rot, grün oder/und gelb benötigt, Zitronensäure, Zucker und Wasser. Alles wird in bestimmten Mengen zusammengefügt, so dass ein leckeres Getränk entsteht. 22. Luft hat Kraft Zwei Tische werden übereinander gestellt. Zuvor werden Tüten rundherum auf den unteren Tisch verteilt, so dass nur noch ein wenig von den Tüten herausguckt. Die Kinder stellen sich um die Tische und pusten kräftig in die Tüten und zwar gemeinsam, da der Versuch sonst nicht funktioniert. Der Tisch hebt sich, wenn alle zur gleichen Zeit pusten. Es ist sogar möglich, dass sich ein Kind auf den Tisch oben drauf setzt und die anderen pusten. 23. Vitaminkanone In eine leere Brausetablettendose wird etwa zu einem Viertel mit Wasser gefüllt. Dann wird eine Brausetablette hinzugefügt. Die Dose wird mit dem Deckel verschlossen. Nun muss man diese schnell hinstellen und sich weit von ihr entfernen. Der Deckel wird hochspringen und deshalb darf kein Kind über der Dose stehen. -Stoffe können ihre Farbe ändern, wenn sie mit anderen Stoffen, in diesem Fall Wasser, zusammenkommen (aus weißem Pulver wird grünes, rotes oder gelbes) - Es entsteht Kohlendioxid - Luft hat Kraft - wenn Wasser und Brausetabletten zusammentreffen, entsteht Kohlendioxid. Kohlendioxid steigt mit der Zeit nach oben. Es bildet sich ein Druck Teilnehmende Beobachtung mittels Beobachtungsbögen Die Beobachtung als wissenschaftliche Methode muss bestimmten Anforderungen entsprechen. So muss sie beispielsweise einem bestimmten Forschungszweck dienen, systematisch geplant und aufgezeichnet werden und wiederholbar sein, damit die Gültigkeit und Genauigkeit gewährleistet ist. Zudem muss festgehalten werden, welche Inhalte beobachtet werden sollen. Es bietet sich an, dass verschiedene Beobachter die Tatbestände beobachten und dass sich diese später nicht widersprechen. Erst dann kommt es so zu einer vollständigen Beobachtung (vgl. Fichten 2007, S. 19 f). In dieser Untersuchung wurde die Methode der teilnehmenden Beobachtung gewählt. Dadurch wird eine größere Nähe zu den Kindern ermöglicht. Zudem findet so keine Störung bei den Experimenten statt. Die 31

34 Beobachtungen wurden von der Erzieherin und der Studentin in kategoriengeleitete Beobachtungsbögen eingetragen. Anschließend fand ein Austausch darüber statt, so dass Ergänzungen und Reflexionen vorgenommen werden konnten (vgl. Mayring 2002, S. 80 f.) Forschungstagebuch Das Forschungstagebuch dient dazu eventuell wichtige Informationen, die man bei dem Experimentieren gemacht hat, aber unter Umständen nicht in den Beobachtungsbogen mit aufgenommen hat, im Nachhinein festzuhalten, um sie zur Auswertung der Daten ergänzend zu verwenden. Zudem bietet es eine gute Reflexionsmöglichkeit, hinsichtlich des Gelingens der Experimente und den unter Umständen aufgetauchten Schwierigkeiten bei der kognitiven Durchdringung von bestimmten Sachverhalten seitens der Kinder. 4. Datenaufbereitung und Auswertung der Beobachtungsbögen Die Beobachtungen wurden in ein kategoriengelenktes Beobachtungsprotokoll eingetragen. 11 Danach wurde eine qualitative Inhaltsanalyse nach Mayring durchgeführt (vgl. Mayring 2008). Damit es zu einer systematischen Auswertung kommen konnte, wurden bedeutende inhaltliche Schwerpunkte aus Texten herausgesucht. Es wird deduktiv vorgegangen, weil Kategorien bereits vorweg an den Text angelegt werden. Es werden wichtige Aussagen der Kinder aus den Beobachtungsbögen herausgesucht und der entsprechenden Kategorie zugeordnet. Der Beobachtungsbogen enthielt vorläufig folgende Kategorien, die aufgrund von theoretischen Hintergründen und Diskussionen mit anderen Studierenden entstanden sind: 11 Es befinden sich zwei exemplarische Beobachtungsbögen im Anhang. 32

35 Stellt Fragen Stellt eigene Hypothesen/Vermutungen auf Entwickelt eigene Ideen Will den Versuch noch einmal machen Interaktivität Findet einen richtigen Lösungsansatz Sonstige Beobachtungen Nachdem der Beobachtungsbogen von der Erzieherin und der Studentin das erste Mal verwendet wurde, stellte sich heraus, dass bestimmte Kategorien wie beispielsweise der Medieneinfluss hätten mit aufgenommen werden können, wogegen sich das Feld Interaktivität nicht so ertragreich zeigte. Die Erzieherin, hatte ihre Schwierigkeiten bei der Zuordnung der Nennungen in den Beobachtungsbögen und äußerte, dass sie am liebsten ein weißes Blatt Papier genommen hätte, um dort ihre Beobachtungen zu notieren. Sie hat sich dann, aufgrund der Vergleichbarkeit der Beobachtungen, mit dem Beobachtungsbogen auseinandergesetzt und sich damit arrangiert. Nach der Experimentierreihe standen somit 2 x 23 ausgefüllte Beobachtungsbögen zur Datenaufbereitung zur Verfügung, die teilweise durch post script Notizen aus dem Forschungstagebuch ergänzt werden konnten. Diese Daten wurden dann mit Hilfe des PC-Programms MAXQDA 12 bearbeitet. Es stellte sich heraus, dass die Äußerungen nicht immer unter den Kategorien, denen sie zugeordnet wurden, passend waren. Die Texte wurden in das Computerprogramm übertragen. Anschließend wurden Textstellen aus den Beobachtungsbögen und dem Forschungstagebuch markiert, um sie entsprechenden Codes zuzuordnen, so dass an dieser Stelle die unter Umständen fälschlich vorgenommen Zuordnungen aus den Beobachtungsbögen den richtigen Codierungen zugeordnet werden konnten. Es ergaben sich nach der Durchsicht eine 12 Demoversion herunterladbar unter: 33

36 Menge von möglichen Kodierungen für die Aussagen der Kinder, die sich folgendermaßen darstellen lassen: Codesystem: Hypothesen/Vermutungen Begeisterung/Eifer Entwickelt Ideen Wierholung des Versuchs Sinnliche Wahrnehmung Verknüpfung mit dem Alltag Neugier Kennt den Versuch - aus dem Fernsehen - von Freunden - aus unbekannter Quelle Findet eine Lösung Beobachtungen Es sollen an dieser Stelle Ankerbeispiele folgen, die unter den jeweiligen Kodierungen gefasst wurden: a) Hypothesen/Vermutungen Unter dieser Kodierung wurden alle Vermutungen, die die Kinder vor der Durchführung des Experiments hatten, eingeordnet. Dadurch entstanden eine Vielzahl von Hypothesen, die die Kinder formulierten. Zu Beginn der Experimentierreihe wurden beispielsweise zwei Gläser auf dem Tisch platziert. Ein Glas war mit Wasser gefüllt, das andere war leer. Die Studentin fragte, was in den Gläsern sei. Es kamen folgende Aussagen zustande: Ein Mädchen: Da ist Wasser drin und da nichts. Ein anderes Mädchen: Da ist Luft drin. 34

37 In der zweiten Sitzung wurde beispielsweise der Versuch tanzende Münze mit den Kindern durchgeführt: Die Studentin: Warum bewegt sich die Münze auf der Flasche auf und ab? Ein Mädchen: Die Luft fließt nach oben und will raus. Ein Junge: Die Luft will raus, die hat kein Platz. Bei dem Vitaminkanonenversuch antworteten die Kinder auf die Frage Warum springt der Deckel denn hoch? : Ein Junge: wegen den Druck Ein Mädchen: Die Luft drückt den Deckel nach oben, dann kann es nicht halten. Ein Junge: wegen den Kohlendioxid, die Blasen in Sprudel sind Kohlendioxid. Bei einem anderen Versuch, sollten die Kinder vermuten, ob Luft etwas wiegt: Ein Mädchen: Wenn du den Luftballon aufpustest, ist der schwerer. Ein anderes Mädchen: Durch die Luft ist es schwerer. Ein Junge: Luft wiegt ja auch ein bisschen. Diese Beispiele zeigen, wie genau die Kinder ihre Vermutungen schon äußern können. Zudem haben manche schon genaue Vorstellungen und verknüpfen diese mit dem Alltag. Nachdem die Kinder einen Versuch zum Luftdruck durchgeführt hatten entstanden folgende Äußerungen: Ein Mädchen: Ich hab schon über Luftdruck im Flugzeug gehört. Ein Junge daraufhin: Wenn Luft so viel Kraft hat, dann würden Flugzeuge abstürzen. b) Begeisterung/Eifer Die Kinder gerieten teilweise ins Staunen und waren begeistert von den Experimenten. Das zeigen beispielsweise folgende Äußerungen: Ein Junge: Das war ja was! Ein anderer Junge: Hast du gesehen, wie das hochgesprungen ist? 35

38 Kerzenfahrstuhlversuch : Ein Junge: Man stellt die Kerze drauf und die Luft geht raus. Cool. Als die Kinder versuchten einen Luftballon in der Flasche aufzupusten, waren sie mit Eifer dabei. Obwohl sie keine Puste mehr hatten, gönnten sie sich nur eine kurze Pause, um es dann weiterhin zu versuchen. c) Entwickelt eigene Ideen Der Vitaminkanonenversuch war zunächst als Demonstrationsversuch vorgesehen. Da die Kinder so viel Begeisterung zeigten und den Versuch gerne selbst einmal durchführen wollten, ließen die Studentinnen mit voriger Absprache der zu befolgenden Sicherheitsmaßnahmen, dieses auch zu. Dabei gab es Hilfestellungen. Nachdem der Versuch auch nach mehreren Wiederholungen erfolgreich verlief: Ein Junge: Jetzt mal andersrum, den Deckel nach unten. Als die Kinder versuchen sollten einen Luftballon in einer Flasche aufzupusten, nahm ein Mädchen den Strohhalm und wollte damit den Luftballon aufpusten: Ein Mädchen: Der Strohhalm muss mit. Ein Junge legt bei dem Gummibärchenversuch die Gummibärchen in das Glas, drückt dann ein Tuch darauf und führt das Glas danach senkrecht in das Wasser. Er bemerkt, dass das Tuch und die Gummibärchen trocken geblieben sind. d) Wiederholung d. Versuchs Unter dieser Kodierung soll nicht verstanden werden, dass die Studentin den Versuch häufig wiederholt hat, sondern die Kinder führten ihn zumeist aus Begeisterungsgründen mehr als einmal durch, so bleibt beispielsweise die Zeitung auf dem Lineal liegen, 36

39 nachdem ein Mädchen kräftig darauf geschlagen hat. Sie wiederholt den Versuch so lange, bis sie es geschafft hat, dass die Zeitung hochfliegt. Ein Junge will den Versuch mit dem Kerzenfahrstuhl drei Mal machen, weil er so fasziniert davon ist. e) Sinnliche Wahrnehmung Unter diesem Code sind Texte zugeordnet, bei denen die Kinder Versuche durch ihre Sinne wahrnehmen. Die Beobachtung, dass Kinder hören wollen, wie sich die tanzende Münze durch die Ausdehnung der Luft auf der Flasche auf und ab bewegt, wurde diesem Code zugeordnet. Als wir mit den Kindern ein Brausegetränk zubereiteten, benutzten die Kinder ihren Geruchs-, Geschmacks- und Sehsinn: Ein Junge: Meins ist grün. Ein Mädchen: Das riecht lecker. Ein Junge probiert: Ekelhaft. f) Verknüpfung mit Alltag Mit Verknüpfungen sind hier gemeint, dass Kinder sich während der Versuche auf Phänomen aus ihrer Umgebung, beziehungsweise aus ihrem Alltag beziehen. Ein Mädchen beim Herstellen eines Brausegetränks: Ich habe mal Zitronenbonbons gegessen, die waren ganz sauer. Ein Junge: In der Seltersflasche sprudelt s auch, wenn man sie schüttelt. Das ist Kohlendioxid. Ein Mädchen: Ich hab schon über Luftdruck im Flugzeug gehört. g) Neugier Unter dieser Kodierung befindet sich Texte wie dieser: Ein Junge ist am Tag, an dem das Windrad gebastelt werden soll schon früher erschienen und schaut neugierig auf die Bastelanleitung, die auf dem Tisch liegt. Die Kinder sind neugierig, 37

40 ob der Versuch bei ihnen funktioniert und geben begeistert Befehle bei dem Versuch Gehorsames Wasser. h) Kennt den Versuch Während der Versuche haben Kinder häufiger erwähnt, dass sie den Versuch schon kennen würden. Einige kannten den Versuch aus dem Fernsehen, andere von ihren Freunden. Manche Kinder nannten keine konkrete Quelle. Diese Äußerungen wurden dann diesem Code zugeteilt: Ein Mädchen: Den Versuch habe ich schon bei Kims Geburtstag gemacht. Mehrere Kinder sagten als der Vitaminkanonenversuch durchgeführt wurde: Das kenne ich, das habe ich schon einmal gesehen. Ein Mädchen, während sie die kalte Flasche an föhnt, über die ein Luftballon gestülpt wurde: Ich hab den Versuch bei Entdeckerzone mal gesehen. i) Findet eine Lösung Bei manchen Versuchen wurden gleich Lösungen genannt, bei anderen kam die Lösung erst nachdem die Kinder verschiedene Möglichkeiten ausprobiert hatten: Ein Mädchen: Wenn Du den Luftballon aufpustest, ist der schwerer. Ein Junge: Die Kerzen haben kein Sauerstoff mehr, dann geht es aus. j) Beobachtungen Beobachtungen, die die Kinder während der Versuche artikuliert haben, sind zu diesem Code zugeordnet worden wie beispielsweise: Ein Mädchen: Es saugt sich voll. Ein Junge: Das Wasser steigt, während die Kerze noch brennt. 38

41 5. Darstellung der Ergebnisse aus den Beobachtungsbögen In diesem Abschnitt werden einige Ergebnisse der Untersuchung grafisch dargestellt und erläutert, wobei an dieser Stelle erwähnt werden muss, dass es sich um eine kleine Stichprobe mit einer Gruppe von sieben Kindern handelt und daher die Ergebnisse nicht überinterpretiert werden sollten. a) Grafik zu der Abfrage, was sich in einem leeren Glas befindet: Frage: Was ist in einem leeren Glas? 6 von 7 Kindern meinten, dass in einem leeren Glas nichts sei. Ein Kind, in diesem Fall ein Mädchen, antwortete Da ist Luft im Glas. b) Wir basteln ein Windrad Dieser Basteltag begann mit einer Diskussion, ob Wind gut oder schlecht oder gar beides sei. Ein Mädchen: Wind ist gut, wenn man Drachen steigen lassen will. Ein Junge: Sturm ist nicht so gut. Das ist gefährlich. Ein anderer Junge daraufhin: Ja, ein Tornado. 39

42 c) Grafik zum Gummibärchentaucher-Versuch Fünf von sieben Kindern entwickeln Ideen mit den vorhanden Materialien zu einer Lösung zu gelangen. Zwei Kinder finden schließlich die richtige Lösung. Alle sieben Kinder zeigten Eifer bei der Suche nach der Problemlösung. d) Gefangenes Wasser 40

43 7 von 7 Kindern stellten Vermutungen auf, ob die Pappe am Glas heften bleiben oder herunterfallen wird. 2 von 7 kennen den Versuch von einem Kindergeburtstag. e) Kerzenfahrstuhl 1 Kind von 7 hat die Vermutung, dass die Kerze kein Sauerstoff mehr hat und dann ausgeht. Alle Kinder (7 von 7) wollen den Versuch wiederholen. 2 von sieben Kindern formulieren ihre Beobachtungen. f) Der Luftballonaufblasautomat 41

44 2 von 7 Vorschulkindern kennen den Versuch aus dem Fernsehen. Beide erwähnen, sie hätten ihn in der Entdeckerzone schon mal gesehen. Insgesamt haben 4 von 7 Kindern Hypothesen, was mit dem Luftballon geschieht, wenn man eine kalte Flasche anföhnt. Alle Kinder sind eifrig am föhnen. g) Die tanzende Münze Alle Kinder waren neugierig, was mit der Münze auf der Flasche passieren wird. Alle sieben wollten das Klicken der Münze hören und verhielten sich ganz ruhig. 4 von 7 Kindern bildeten Hypothesen, warum die Münze tanzt. 42

45 h) Gehorsames Wasser Dieser Versuch wurde zuerst von der Studentin demonstriert, ohne die Lösung zu verraten. Dabei entwickelten alle Kinder Neugier auf die Lösung. Nachdem ein Junge die Flasche genau betrachtet hatte und feststellte, dass sie oben und unten ein Loch besaß, kam dieser auf die Lösung (1 von 7). Alle führten den Versuch danach selbst durch und zeigten Begeisterung. 2 von 7 Kindern wiederholten den Versuch. i) Die unsichtbare Kraft 43

46 Ein Kind von sieben kennt den Versuch bereits, aber äußerte nicht, woher es den Versuch kenne. Alle Kinder (7 von 7) äußern Vermutungen, ob das Lineal vom Tisch fallen wird, wenn sie darauf schlagen werden oder nicht. 2 von 7 Kindern entwickeln Ideen, indem sie beispielsweise mit dem Fuß auf das Lineal schlagen. Ein Kind von sieben stellt eine Verknüpfung zum Alltag her, indem es sagt: Ich hab schon über Luftdruck im Flugzeug gehört. j) Mit einer Kerze zaubern Fast alle Kinder (6 von 7) hatten Vermutungen, was bei einer Kerze brennt. 1 Kind von 7 fand eine Lösung: Die Abgase berühren das noch, deshalb geht die Kerze. 44

47 k) Der Durstlöscher 5 von 7 Kindern nahmen den Versuch sinnlich wahr, beispielseweise visuell: Zuerst weiß,dann grün oder ein anderes Kind: Das riecht lecker. Ein Kind von sieben stellt eine Verknüpfung zu Zitronenbonbons her. l) Vitaminkanone Dieser Versuch wurde mit insgesamt 15 Kindern am Ende der Experimentierreihe durchgeführt. Von den 15 Kindern zeigten alle Begeisterung für diesen Demonstrationsversuch, was beispielsweise diese Äußerung verdeutlicht: Das war ja was. Hypothesen, wie beispielsweise: wegen den Druck, äußerten 6 45

48 von 15 Kindern und Neugier wurde bei 2 von 15 Kinder deutlich ersichtlich. Ein Junge entwickelte eine Idee, den Versuch zu variieren: Jetzt mal andersrum, den Deckel nach unten! Ein anderer Junge stellte eine Verknüpfung zum Alltag her, in dem er sagte: In der Seltersflasche sprudelt s auch, wenn man sie schüttelt. Das ist Kohlendioxid. Zusammenfassung der Ergebnisse aus der gesamten Experimentierreihe Die folgenden Grafiken zeigen die Häufigkeit der genannten Kodierungen während der gesamten Experimentierreihe. Es wurden insgesamt 146 Äußerungen unter 10 Kodierungen zusammengefasst, wobei es bei einem Code noch 3 Untercodes gab ( Kennt den Versuch aus...a....dem Fernsehen, b. von Freunden, c. aus unbekannter Quelle). 46

49 Die erste Grafik zeigt die Zuordnungen der Äußerungen in Prozentzahlen, die zweite in absoluten Zahlen. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Kinder 60 Mal Hypothesen/Vermutungen äußerten, dass entspricht 41 %. Die zweitgrößte Zuordnung fand zu dem Code Begeisterung/Eifer mit 17 Nennungen (12%) statt. 14 (10%) mal entwickelten die Kinder Ideen während der Experimentierreihe. In 12 (8%) Fällen kannten die Kinder den Versuch aus dem Fernsehen, von Freunden oder aus unbekannter Quelle. 6. Interpretation der Ergebnisse aus den Beobachtungsbögen Zu a) und b) Was ist in einem leeren Glas?/ Wir basteln ein Windrad Die meisten Kinder antworteten, wie vermutet, auf die Frage, was in einem leeren Glas sei, mit nichts. Gisela Lück hat dieses in ihren Untersuchungen ebenso festgestellt. Kinder kennen Luft zunächst einmal nicht als Gas. Sie denken bei Luft an die frische Luft, die sich draußen befindet. Luft ist ihnen auch in Form von Wind bekannt (vgl. Lück 2006, S. 47

50 54). Die Kinder sagten beispielsweise, das Wind gut zum Drachen steigen lassen wäre. Ein Tornado wäre nicht so gut. Zu c) Gummibärchentaucher Der Gummibärchentaucher-Versuch wurde in eine Geschichte eingebettet: Die Gummibärchen machen gerade einen Ausflug mit einem Boot auf dem Meer. Da entdecken sie, dass sich ein Schatz auf dem Meeresgrund befindet. Sie wollen ihn unbedingt anschauen, aber dabei auf gar keinen Fall nass werden, denn sie hatten sich schon für eine Geburtstagsparty schöne Kleidung angezogen und mit nasser Kleidung kann man dort nicht hingehen. Wie können die Bärchen sich nun den Schatz anschauen ohne nass zu werden? Nachdem die Kinder die Geschichte der Gummibärchen gehört hatten, begannen sie eifrig auszuprobieren, wie die Bärchen an den Meeresgrund gelangen könnten. Ein Kind legte beispielsweise die Gummibärchen in das Glas und bedeckte dieses zusätzlich mit einem Tuch. Dann tauchte es das Glas mit der Öffnung nach oben in das Wasser. Ein anderes Kind ließ das Tuch weg und versuchte das Gleiche. Das nächste Kind ließ die Gummibärchen einfach in das Wasser fallen. Die Studierende musste die Kinder dann wieder erinnern, dass die Gummibärchen nicht nass werden wollten, wegen der Party. Dann erinnerte sich ein Junge an den vorigen Versuch, wo ein Tuch in das Glas gesteckt und mit der Öffnung in Richtung des Wassers waagerecht eingetaucht wurde. Er sagte: Das ist ja wie der Versuch eben. Sodann legte er die Gummibärchen zuerst in das Glas, drückte ein Tuch dort hinein und begann erneut mit einem Tauchversuch. Dieses Mal blieben die Gummibärchen trocken. Diese Ausführungen machen deutlich, welche Ideen Kinder in diesem Alter bereits entwickeln. Zusätzlich ließ sich beobachten, dass die Kinder Spaß beim Experimentieren mit Wasser entwickelten. Die Idee, die der Junge entwickelte, ist nicht nur durch Probieren entstanden, sondern durch das Anknüpfen an zuvor Gelerntes. Hiermit wird die Aussage von Margaret Donaldson, dass auch 5 und 6-jährige Vorschulkinder bereits 48

51 Kausalbeziehungen herstellen können, bestätigt (Lück 2008, S. 17). Dieses Vorgehen wiederspricht daher Piagets Vorstellungen der Entwicklung des kognitiven Denkens von Vorschulkindern. Zu d) Gefangenes Wasser Es wurde deutlich, dass Kinder in der Lage sind Vermutungen zu äußern. Dieser Versuch eignet sich gut, um ihn zu Hause anderen Geschwisterkindern zu zeigen und diese dadurch ins Staunen zu versetzen. Da die verwendeten Materialien in jedem Haushalt zu finden sind, ist er leicht rekonstruierbar. Zwei Kinder kannten den Versuch schon von einem Kindergeburtstag. Dass dieses Experiment auf dem Geburtstag durchgeführt wurde, bestätigt zudem die Wissbegier und den Forscherdrang, die Kinder in diesem Alter haben. Zu e) Kerzenfahrstuhl Der Kerzenfahrstuhl-Versuch ist für Vorschulkinder sehr beeindruckend. Das Wasser durfte von den Kindern selbst eingefärbt werden, so dass eine Beobachtung des Phänomens visuell besser wahrnehmbar war. Ein Kind äußerte die Vermutung: Die Kerzen haben kein Sauerstoff mehr, dann geht es aus. Zudem beobachtete ein Junge: Das Wasser steigt, während die Kerze noch brennt. Dass die Kerze in dem Glas hoch steigt wie in einem Fahrstuhl, hat die Kinder begeistert, so dass alle den Versuch noch einmal wiederholen wollten. Ein Junge wiederholte aus Begeisterung den Versuch drei Mal. Das macht deutlich, dass gerade Experimente zur unbelebten Natur faszinieren können und mit dem gleichen Ergebnis wiederholbar sind, wobei das bei biologischen Versuchen nicht immer der Fall ist. Beeindruckend ist zudem die Verwendung von Fachbegriffen, die ein Junge durch vorige Experimente behalten hat und gerne wieder verwendet. So sagt er nicht, dass die Kerzen keine Luft mehr haben, sondern vermutet gleich, dass diese keinen Sauerstoff mehr haben. Dieser Junge merkte sich Fachbegriffe gerne und verwendete diese auch immer, wenn er meinte, dass er den Begriff verwenden könnte. So hörte er in einem anderen Versuch den 49

52 Begriff Kohlendioxid und verwendeten diesen daraufhin häufiger, sodass es zu Übergeneralisierungen kam. Eine Heranführung an Fachbegriffe ist somit in diesem Alter schon möglich, allerdings darf es nicht dazu führen, dass die Kinder damit überfrachtet werden. Zu f) Der Luftballonaufblasautomat Der Einfluss von naturwissenschaftlichen Fernsehsendungen ist nicht abzustreiten. 2 von 7 Kindern haben den Versuch in die Entdeckerzone gesehen. Dennoch zeigen alle Kinder Begeisterung für den Versuch. Das bedeutet, dass Kinder vermutlich gerne Experimentiersendungen anschauen und trotdem Begeisterung empfinden, wenn sie den Versuch selbst durchführen dürfen, anstatt ihn nur passiv vor dem Fernsehapparat zu erleben. Zu g) Die tanzende Münze Die Ergebnisse dieser Beobachtung lassen darauf schließen, dass Kinder grundsätzlich neugierig sind, wenn es um die Erforschung eines Phänomens geht. Als die Kinder ihre Hände um die kalte Flasche legten, herrschte eine gewisse Spannung. Nachdem die Münze sich das erste Mal auf der Flasche bewegte, wollten die Kinder diese Beobachtung nicht nur visuell, sondern 50

53 auch akustisch wahrnehmen, so dass alle Kinder ganz still waren. Die sinnliche Wahrnehmung spielte ebenso eine Rolle bei dem Kerzenfahrstuhl-Versuch. Durch die Möglichkeit der sinnlichen Wahrnehmungen spricht das Experimentieren Kinder auf verschiedenen Ebenen an, die vorteilhaft für die kognitive Durchdringung sind. Zu h) Gehorsames Wasser Der Versuch begann als Demonstrationsversuch. Die Kinder wurden neugierig warum das Wasser auf die Befehle der Studentin reagierte und wollten eifrig den Versuch selbst durchführen, um zu sehen, ob das Wasser auch auf ihre Befehle gehorcht. Bevor sie den Versuch selbst durchführten, wurde die Flasche zum Betrachten herumgereicht. Ein Junge entdeckte, dass die Flasche zwei Löcher besaß. Der Junge, der die naturwissenschaftlichen Fachbegriffe liebte schaute sich die Flasche dann erneut an und sagte: Na, dann ist ja alles klar. Die Luft geht da oben rein und drückt das Wasser unten raus. Neugier und Begeisterung der Kinder zu wecken, sollte auf jeden Fall ein Ziel beim naturwissenschaftlichen Lernen sein, was in diesem Versuch zu jeweils 100% gelungen ist. Das ist bedeutsam, weil sich viele Menschen, die sich später für ein naturwissenschaftliches Studium entschieden, bereits in ihrer Kindheit dafür begeistert wurden, so wie es der Astronaut Thomas Reiter erwähnte und Gisela Lück bereits durch eine empirische Studie belegte (vgl. Stiftung Haus der kleinen Forscher 2008/Lück 2003, S. 74 ). Zu i) Die unsichtbare Kraft Alle sieben Kinder stellen Vermutungen an, was passiert, wenn auf das Lineal geschlagen wird. Ein Mädchen meint, das das Lineal auf dem Tisch liegen bleiben wird, die Zeitung aber hochfliegt. Ein anderes meint, dass das Lineal und die Zeitung auf dem Tisch liegen bleiben wird. Ein Junge glaubt, dass sie Zeitung und das Lineal hochfliegen werden. Ein Mädchen sagt, dass sie diesen Versuch schon kennen würde. Ihre Vermutung ist allerdings, dass das Lineal herunterfallen und die Zeitung auf dem Tisch liegen bleiben 51

54 wird. Ein anderes Mädchen stellte eine Verknüpfung mit dem Alltag her und meinte, dass sie schon etwas über Luftdruck im Flugzeug gehört hätte. Dieser Versuch macht deutlich, dass viele Kinder Vermutungen äußern, was passieren wird aber keine konkrete Vorstellung über Luftdruck besitzen. Die fehlende Vorstellung über Luftdruck wird auch deutlich, als ein Junge auf die Verknüpfung des Mädchen zum Luftdruck im Flugzeug antwortet: Die Luft drückt gar nicht! Es würden sonst tausende Flugzeuge abstürzen. Zu dieser Vermutung gelangte er wahrscheinlich, weil bei seiner Versuchsdurchführung das Lineal vom Tisch rutschte und die Zeitung in die Luft flog. Somit konnte er sich in diesem Moment nicht vorstellen, dass die Luft auf das Zeitungspapier drückt und es schwierig macht, das Lineal vom Tisch zu schlagen. Da sich im Gruppenraum nur sehr niedrige Tische befanden, fand der Versuch zudem nicht unter den besten Bedingungen statt. Bei einem Jungen verlief der Versuch so, wie er verlaufen sollte. Das Lineal ließ sich nicht auf Anhieb vom Tisch schlagen. Dieser entwickelte dann allerdings die Idee, mit dem Fuß auf das Lineal zu treten, was dann dazu führte, dass es seinen Wünschen gemäß herunterfiel. Statt nach der Lösung des Problems zu suchen, entstand ein Wettbewerb im Linealherunterschlagen, vor allem bei den Jungen. Dieses Verhalten ist nach Erik H. Erikson im Spielalter normal, denn Kinder wollen ihre Kräfte messen (vgl. Lück 2003, S. 35 f.). Vielleicht ist das Phänomen Luftdruck in dieser Altersstufe noch zu schwierig zu verstehen, was wiederum ein Grund dafür sein könnte, dass Gisela Lück keine entsprechenden Experimente in ihrem Werk Leichte Experimente für Eltern und Kinder aufgenommen hat (vgl. Lück 2000). Zu j) Mit einer Kerze zaubern Dieser Versuch fand als Demonstrationsversuch statt. Die Kinder sollten Vermutungen anstellen, ob der Docht, das Wachs, beides oder nur der Rauch einer Kerze brennt, wenn man sie anzündet. Sechs von sieben Kindern stellten Vermutungen auf, wobei die meisten davon glaubten, dass der Docht und das Wachs bei einer Kerze brennen. Nachdem eine brennende Kerze wieder ausgepustet und in den Rauch ein brennendes 52

55 Streichholz gehalten wurde, konnten die Kinder beobachten, wie sich die Kerze erneut entflammt. Danach meinten zwei Jungen, dass Kohlendioxid dafür verantwortlich sein könnte. Die Kinder übergeneralisierten in diesem Fall, da sie den Begriff in einer der vorigen Stunden gehört hatten. Ein Junge meinte: Die Abgase berühren das noch, deshalb geht die Kerze. Dieser Junge hat gar nicht so Unrecht, denn vermutlich wusste er den Rauch den anders zu benennen. Bei diesem Versuch zeigt sich, dass die Kinder noch nicht wissen, dass ein fester Stoff flüssig und auch gasförmig werden kann, aber dennoch zu einer Lösung durch genaues Beobachten kommen können. Zu k) Der Durstlöscher Dieser Versuch fand gemeinsam mit einer anderen Gruppe am letzten Experimentiertag statt. Die Kinder sollten sich aus Wackelpuddingpulver für grünen und roten Wackelpudding und aus Zitronensäure und Zucker ein Brausegetränk zubereiten. Dabei wurde ihnen eine genaue Anleitung vorgegeben. Die meisten Kinder nahmen den Versuch auch sinnlich wahr. So beobachteten sie, dass aus weißem Pulver ein rotes aber auch ein grünes Getränk entstehen kann. Zudem wurde der Geschmack des Zitronenpulver mit dem von Zitronenbonbons verglichen. Ein anderes Kind meinte: Das riecht lecker. Es lässt sich feststellen, dass die Kinder gerade beim Experimentieren mit Lebensmitteln sinnlicher Wahrnehmung bedürfen und dadurch vermutlich noch mehr Freude entwickeln. Zu l) Vitaminkanone Am letzten Tag finden die Experimente gemeinsam mit einer anderen Gruppe statt. Mit einer Kommilitonin, die jene Gruppe leitet, wurden gemeinsam Experimente überlegt, die die Kinder noch einmal begeistern sollten, und die den Einsatz mehrerer Kinder erfordert. Der Vitaminkanonen-Versuch sollte die Kinder zum Staunen bringen. Alle Kinder waren so begeistert, dass sie den Versuch gerne selbst durchführen wollten. Daraufhin wurde entschieden, die Kinder auf die möglichen Gefahren hinzuweisen und sie dann selbst experimentieren zu lassen. Ein 53

56 Kind entwickelte währenddessen die Idee, die Brausetablettendose mit dem Deckel zum Boden zu stellen, um zu beobachten, was dann passiert. Nachdem alle Kinder den Versuch durchführen konnten, fand eine Reflexion im Gruppenraum statt. Die Kinder sollten nun vermuten, warum der Deckel hochspringt. Viele der Kinder sagten, dass der Druck dafür verantwortlich sei. Der Junge, der im Kerzenfahrstuhl-Versuch bereits den Begriff des Sauerstoffs verwandte, zeigte auch hier wieder seine durch das bisherige Experimentieren erworbene Kompetenz, indem er vermutete: wegen den Kohlendioxid, die Blasen in Sprudel sind Kohlendioxid. Das zeigt in diesem Fall, dass ein Vorschulkind durchaus in der Lage ist naturwissenschaftliche Kompetenzen durch das Durchführen von Experimenten zu entwickeln oder auch zu erweitern. Zusammenfassung der Interpretation der Ergebnisse aus den Beobachtungsbögen 54

57 Die Vorschulkinder waren in der Lage Hypothesen aufzustellen (41 % der Kinder), Experimente durchzuführen, nachzuvollziehen und zu deuten. Dabei zeigten die Kinder Begeisterung und Eifer beim Experimentieren. Die Wissbegier, die Kinder in diesem Alter haben, wie es Erik H. Erikson in seinen Untersuchungen erwähnte, wird durch diese Studie bestätigt (vgl. Lück 2003, S. 35 f.). Dass Kinder durch die Medien wie beispielsweise das Fernsehen beeinflusst werden, zeigten die Ergebnisse dieser Untersuchung ebenso. Bei den sieben Vorschulkindern konnten sich auf jeden Fall fünf daran erinnern einen Versuch aus der Experimentierreihe schon mal im Fernsehen gesehen zu haben. Anzumerken ist in diesem Zusammenhang, dass die Kinder sich zwar an Versuche erinnern konnten, aber dieses nicht zwangsläufig zu einem richtigen Lösungsansatz führte. Vermutlich ist das darauf zurückzuführen, dass die Kinder hier nur passive Beobachter waren, ohne selbst aktiv an der Problemlösung beteiligt gewesen zu sein. 7. Auswertungsmethode der concept cartoons Die Auswertung der concept cartoons erfolgte zunächst mit einem Auswertungsbogen. 13 Anschließend wurden die Fragen und die Antwortmöglichkeiten sowie die genannten Antworten in das Computerprogramm GrafStat 2 eingegeben (vgl. Diener, 2006). Dabei handelt es sich um ein Computerprogramm, welches sich gut zur Auswertung quantitativer Daten eignet. Es ist für Befragungsprojekte entwickelt worden. Die Erstellung eines Fragebogens sowie das Erfassen von Daten, deren Auswertung und Dokumentation, sind hiermit möglich. 8. Darstellung der Ergebnisse des Prä- und Posttests (concept cartoons) In den folgenden Darstellungen der Ergebnisse werden Prä- und Posttestergebnisse von neun concept cartoons in relativen und absoluten Zahlen gegenübergestellt, um feststellen zu können, ob sich etwas im naturwissenschaftlichen Denken der Kinder nach der Intervention mittels 13 Ein Muster des Auswertungsbogens befindet sich im Anhang. 55

58 Experimenten zum Thema Luft verändert hat. Abgefragt wurden vier Themenbereiche, so dass eine Tabelle zum Thema Feuer, eine zum Thema Licht und Schatten, vier zum Themenbereich Wasser und drei zu Luft entstanden sind. Dabei wird der jeweiligen Tabelle, die kindgerechte Fragestellung zum entsprechenden concept cartoon vorangestellt. Die Fragen wurden den sieben Kindergartenkindern in ihrem Kindergarten vorgelesen, wobei genügend Zeit zum Betrachten der entsprechenden Bilder vorhanden war. Die als richtige Antwort geltende Aussage ist grau unterlegt. Da es sich nur um eine kleine Stichprobe handelt, dürfen die Ergebnisse nicht überinterpretiert werden. a) Themengebiet: Feuer Guck dir das Bild genau an! Wenn du die Flamme einer Kerze siehst, was brennt da? Nennung Prätest Posttest Absolut Prozent Absolut Prozent Wenn eine Kerze brennt, 4 57% 2 29% schmilzt das Wachs und nur der Docht brennt. Bei einer Kerze brennen 1 14% 1 14% Wachs und Docht. Das Wachs verdampft und der 2 29% 3 43% Rauch brennt dann. Der Docht brennt nicht. Das Wachs hat nur eine 0 0% 1 14% Aufgabe: Es hält den Docht, damit der nicht umkippt und raus fällt. Summe 7 100% 7 100% Im Prätest sind vier von sieben Kindern der Meinung, dass bei einer Kerze der Docht brennt und das Wachs schmilzt. Das sind mehr als die Hälfte der Kinder. Im Posttest sind nur noch zwei von sieben Kindern dieser Meinung. Vor Beginn der Intervention mittels Experimenten, vermuteten zwei von sieben Kindern, dass bei einer Kerze das Wachs verdampft und der Rauch brennt, wobei der Docht dabei nicht brennt. Ein Kind schließt sich im Posttest dieser Meinung an. 56

59 b) Themengebiet: Licht und Schatten Du hast doch bestimmt schon einmal gesehen, dass Bäume Schatten werfen, wenn die Sonne scheint. Wenn zwei Bäume dicht nebeneinander stehen, dann fallen die Schatten der Bäume auch mal übereinander. Wie sieht der Schatten an dieser Stelle aus? Nennung Prätest Posttest Absolut Prozent Absolut Prozent Da, wo die Schatten von den 1 14% 1 14% Bäumen sich treffen und übereinander liegen, ist der Schatten doppelt so dunkel. Der Schatten sieht an der 3 43% 2 29% Stelle, an der die beiden Schatten aufeinander fallen genauso aus wie bei den einzelnen Schatten. Der Schatten ist an der Stelle, 2 29% 4 57% an der die beiden Schatten aufeinander liegen etwas dunkler, aber nicht viel. Der Schatten ist in der Mitte, 1 14% 0 0% wo sich beide treffen, heller als bei den einzelnen Schatten. Summe 7 100% 7 100% Im Prätest geben drei von sieben Kindern die richtige Antwort ( Der Schatten sieht an der Stelle, an der die beiden Schatten aufeinander fallen genauso aus wie bei den einzelnen Schatten ). Im Posttest sind nur noch zwei dieser Meinung. Die anderen zwei Kinder sind bei der zweiten Erhebung der Ansicht, dass der Schatten im Schnittpunkt etwas dunkler sein müsse. c) Themengebiet: Wasser (Salzwasser) Es wird Salz in ein Glas mit Wasser geschüttet. Durch Rühren löst sich das Salz im Wasser auf. Jetzt willst du das Salz wieder sichtbar machen und aus dem Wasser herausbekommen. Wie kann man das Salz wieder sichtbar machen? 57

60 Nennung Wenn das Salz im Wasser aufgelöst ist, kann ich es mit einem Sieb wieder herausbekommen. Wenn ich das Glas in den Kühlschrank stelle, liegt das Salz nach kurzer Zeit auf dem Glasboden. Wenn das Wasser verdampft, bleibt das Salz zurück und ich kann es wieder sehen. Wenn ich in das Salzwasser Zucker werfe, wird das Salz auch wieder sichtbar. Prätest Posttest Absolut Prozent Absolut Prozent 2 29% 0 0% 2 29% 3 43% 2 29% 4 57% 1 14% 0 0% Summe 7 100% 7 100% Im Prätest sind die Nennungen relativ gleichmäßig verteilt, so dass keine eindeutige Mehrheit für die eine oder andere Hypothese festzustellen ist. Zwei Kinder haben im Prätest die Hypothese, dass bei der Verdampfung des Salzwassers das Salz wieder sichtbar wird. Im Posttest sind es vier, und somit ist ein kleiner Zuwachs, zur richtigen Antwort hin, zu erkennen. d) Themengebiet: Wasser (Eiswürfel) Hier siehst du eine Schüssel, die mit Wasser gefüllt ist. Auf dem Wasser schwimmt ein Eiswürfel. Hier siehst du vier Kinder, die alle etwas anderes sagen. Was meinst du, welches Kind sagt das Richtige? Nennung Prätest Posttest Absolut Prozent Absolut Prozent Der Eiswürfel ist leichter als 1 14% 2 29% das Wasser, deswegen schwimmt er. Das Wasser strömt von unten 2 29% 1 14% nach oben, der Eiswürfel kann daher nicht untergehen. In dem Eiswürfel ist Luft wie in einem aufgepumpten Wasserball, deswegen schwimmt er auf dem Wasser. 0 0% 0 0% 58

61 Der Eiswürfel ist kälter als 4 57% 4 57% das Wasser, deswegen schwimmt er. Summe 7 100% 7 100% Mehr als die Hälfte der Kinder vermuten im Prä- wie im Posttest, dass ein Eiswürfel auf dem Wasser schwimmt, weil er kälter ist als das Wasser. Lediglich ein Kind meint, dass ein Eiswürfel leichter ist als Wasser. Im Posttest schließt sich ein weiteres Kind dieser richtigen Hypothese an. e) Themengebiet: Wasser (Würfelzucker) Hier siehst du einen Wasserhahn, aus dem warmes Wasser kommt. Unter dem Wasserhahn sind drei Würfelzucker. Unter dem Bild siehst du wieder vier Kinder, die alle etwas anderes sagen. Was meinst du, welches Kind sagt das Richtige? Nennung Prätest Posttest Absolut Prozent Absolut Prozent Der Würfelzucker verändert 3 43% 0 0% sich nicht, wenn ich warmes Wasser darüber gieße. Ich kann den Würfelzucker 3 43% 7 100% nicht mehr sehen, weil er sich im warmen Wasser aufgelöst hat. Der Würfelzucker schwimmt 0 0% 0 0% auf dem warmen Wasser. Wenn ich über den Würfelzucker 1 14% 0 0% warmes Wasser gieße, wird das Wasser weiß. Summe 7 100% 7 100% Auffällig ist, dass im Prätest nur drei Kinder vermuten, dass sich Würfelzucker im warmen Wasser auflöst und man ihn nicht mehr sehen kann, im Posttest jedoch alle Kinder diese richtige Lösung wählen. Zuvor waren drei Kinder noch der Meinung, dass der Würfelzucker sich nicht verändert, wenn warmes Wasser darüber gegossen wird. 59

62 f) Themengebiet: Wasser (Gewicht im Wasser) Hier siehst du eine Waage, auf der ein Stift liegt. An dem Stift hängt an einem Band befestigt ein Stein. Dieser Stein baumelt in dem Glas mit Wasser. Was meinst du, welches Kind sagt das Richtige? Nennung Prätest Posttest Absolut Prozent Absolut Prozent Im Wasser wird der Stein leichter, 2 29% 2 29% aber nur so viel, wie er an Wasser wegschiebt. Der Stein saugt sich voll mit 4 57% 1 14% Wasser, so dass er schwerer wird. Das Gewicht vom Stein bleibt 1 14% 3 43% gleich, egal ob er im Wasser ist oder nicht. Der Stein ist schwerer, wenn er 0 0% 1 14% im Wasser ist. Summe 7 100% 7 100% Vier Kinder, somit mehr als die Hälfte, sind der Ansicht, dass der Stein sich mit Wasser voll saugt und dadurch schwerer wird. Im Posttestergebnis ist nur noch ein Kind dieser Meinung. Dafür nehmen drei von sieben an, dass das Gewicht sich nicht verändert. Nur zwei Kinder glauben im Prä- wie im Posttest, dass ein Stein im Wasser leichter wird, aber nur so viel wie er an Wasser wegschiebt. g) Themengebiet: Luft (Luftdruck) Hier siehst du ein Glas, das mit Wasser gefüllt ist. Auf das Glas wird ein Papier gelegt. Das Glas wird dann umgedreht. Was passiert? Nennung Prätest Posttest Absolut Prozent Absolut Prozent Die Luft drückt von oben auf 0 0% 0 0% das Glas. Das Papier kann nicht halten, fällt sofort runter und das Wasser fließt raus. Das Wasser ist wie Klebstoff. Das Papier klebt fest und das Wasser bleibt im Glas. 2 29% 1 14% 60

63 Die Luft drückt von unten 4 57% 6 86% gegen das Papier. Also kann das Papier nicht runter fallen und das Wasser bleibt im Glas. Das Wasser ist schwerer als 1 14% 0 0% das Papier. Deswegen fällt das Papier runter und das Wasser fließt raus. Summe 7 100% 7 100% Vier von sieben Kindern vertreten im Prätest den Standpunkt, dass der Druck von unten auf das Papier dafür sorgt, dass das Wasser im Glas bleibt und das Papier deshalb nicht herunterfallen kann. Im Posttest glauben fast alle Kinder, bis auf eines, dass die Luft von unten gegen das Papier drückt und dieses der Grund ist, warum das Wasser nicht herausfließt. h) Themengebiet: Luft (Gewicht von Luft) Hier siehst du ein Mädchen, das einen Ballon aufpustet. Was passiert? Nennung Prätest Posttest Absolut Prozent Absolut Prozent Luft wiegt nichts. Also 1 14% 1 14% bleibt der Ballon gleich schwer, wenn er aufgepustet wird. Je mehr der Ballon 5 71% 5 71% aufgepustet wird, desto schwerer wird er. Luft ist leicht. Also wird der 1 14% 1 14% Ballon leichter, wenn du ihn aufpustest. Summe 7 100% 7 100% Interessant ist hier, dass mehr als die Hälfte der Kinder (fünf von sieben) im Prä- wie im Posttest die richtige Antwort vermuten. Nur zwei sind anderer Meinung. Ein Kind meint im Prä- wie im Posttest, dass der Ballon gleich schwer bleibt, egal ob man ihn aufpustet oder nicht. i) Themengebiet: Luft (Kalte Luft) Hier siehst du einen Luftballon, der in den Kühlschrank gelegt wird. Was passiert? 61

64 Nennung Prätest Posttest Absolut Prozent Absolut Prozent Der Ballon wird kleiner, da 1 14% 6 86% die Luft sich bei Kälte zusammenzieht. Das ist wie bei einem Gummiband, das man vorher gespannt hat und dann plötzlich los lässt. Der Ballon wird im 2 29% 1 14% Kühlschrank nicht kleiner. Das sieht nur so aus. Durch die Kälte wird der 3 43% 0 0% Ballon undicht, verliert Luft und wird kleiner. Die Kälte macht, dass das 1 14% 0 0% Gummi schrumpft. Summe 7 100% 7 100% Bemerkenswert ist hier, dass im Prätest nur ein Kind die richtige Antwort wählt und vermutet, dass sich die Luft im Luftballon durch Kälte zusammenzieht. Im Posttest hingegen sind sechs von sieben Kindern dieser Meinung. Drei von sieben dachten in der ersten Erhebung noch, dass der Ballon durch die Kälte undicht werden könnte und deshalb Luft verlieren würde. Es ist somit eine deutliche Zunahme zur richtigen Antwort hin zu verzeichnen. 9. Interpretation der Ergebnisse des Prä- und Posttests (concept cartoons) a) Themengebiet: Feuer Bei diesem concept cartoon sollten Kinder vermuten, was bei einer Kerze brennt. Die Vorstellung, dass bei einer Kerze weder der Docht noch das Wachs brennt, sondern der Rauch (das gasförmige Wachs), erscheint vielen Kindern nicht plausibel, obwohl in der Experimentierreihe ein Versuch stattfand, der dieses verdeutlichte. Bevor die Intervention begann, favorisierten zwei von sieben Kindern die richtige Antwort. Nach der Intervention waren es dann drei Kinder, somit eines mehr, was vermutlich bedingt durch die Intervention zur richtigen Antwort gelangt ist. Da die Kinder sich in ihrem Alltag noch nicht mit Gasen beschäftigt haben, bzw. mit der Theorie, dass ein fester Stoff gasförmig werden kann, ist das 62

65 Ergebnis nicht weiter überraschend. Es fehlt also an konkret anschaulichem Vorwissen. b) Themengebiet: Licht und Schatten Bei diesem Phänomen sollten die Kinder überlegen, ob der Bereich, in dem zwei Schatten übereinander fallen, von der Farbe her etwas dunkler, doppelt so dunkel, heller oder genauso wie bei einem einzelnen Schatten ausfällt. Im Prätest gab es sehr unterschiedliche Vermutungen dazu, wobei die meisten der Kinder, d. h. drei von sieben glaubten, dass sich an der Farbe des Schattens nichts verändert. Im Posttest waren nur noch zwei von sieben dieser Meinung. Es gab nach der Intervention eine Mehrheit, d. h. vier von sieben Kindern, die glaubten, dass der Schatten etwas dunkler sein müsse als bei einem einzelnen Schatten. Dieses Themengebiet wurde in der Intervention nicht behandelt. Es handelt sich zudem um die Aufgabe, die als einzige von neun concept cartoons eine negative Abweichung zeigt, da im Posttest ein Kind weniger die richtige Antwort gewählt hat. Vermutlich hat sich das naturwissenschaftliche Denken der Kinder so geändert, dass sie glauben, dass auf jeden Fall etwas passieren müsse. c) Themengebiet: Wasser (Salzwasser) Hier ging es darum, dass die Kinder überlegen sollten, wie man Salz wieder sichtbar machen könnte, wenn es in ein Glas mit Wasser geschüttet wurde. Vor der Experimentierreihe zum Thema Luft waren die Meinungen relativ gleichmäßig auf die Antwortmöglichkeiten verteilt. Danach verteilten sich alle Vermutungen auf zwei Antwortmöglichkeiten. Drei von sieben Kindern vermuteten, dass sich das Salz absetzen wird, wenn man das Glas in einen Kühlschrank stellt. Vier, somit mehr als die Hälfte der Kinder, glaubten, dass das Salz durch Verdampfen wieder sichtbar wird. Das sind zwei Kinder mehr, bei denen sich das 63

66 naturwissenschaftliche Denken zu der richtigen Antwort hin verändert hat. d) Themengebiet: Wasser (Eiswürfel) In dieser Aufgabe sollten die Kinder sich Gedanken machen, warum ein Eiswürfel auf dem Wasser schwimmt und nicht untergeht. Im Prätest vermuten vier von sieben Kindern, dass ein Eiswürfel auf dem Wasser schwimmen kann, weil er kälter ist als dieses. Im Posttest haben die gleichen vier Kinder dieses Konzept beibehalten. Dieses Ergebnis ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass die Kinder aus ihrem Alltag bereits wissen, dass Eis kälter ist als Wasser, beziehungsweise Eis aus gefrorenem Wasser besteht. Dass das Gewicht eine Rolle spielen könnte, glaubt im Prätest nur ein Kind. Nach der Experimentierreihe, in dem dieser Versuch nicht durchgeführt wurde, haben zwei von sieben Kindern die richtige Antwort genannt. Somit ein Kind mehr als zu Beginn. e) Themengebiet: Wasser (Würfelzucker) Die Kinder sollten Vermutungen anstellen, was mit Würfelzucker geschieht, wenn warmes Wasser darüber gegossen wird. Im Prätest glauben drei von sieben Kindern, dass der Würfelzucker sich gar nicht verändert. Drei andere Kinder sind der Meinung, dass der Würfelzucker sich im warmen Wasser auflösen wird. Nach der naturwissenschaftlichen Experimentierreihe, in dem auch dieses Experiment nicht thematisiert wurde, haben die drei Kinder, die zuvor meinten, dass nichts geschieht, einen Konzeptwechsel vollzogen und sind zur richtigen Antwort gelangt. So sind im Posttest 100% der Kinder zur richtigen Antwort gelangt. Das spricht auf jeden Fall für die Theorie des conceptual change, da die Kinder vermutlich ihre vorigen Konzepte für falsch erkannt haben und diese dann zur richtigen Antwort hin korrigiert haben. 64

67 f) Themengebiet: Wasser (Gewicht im Wasser) Im Prätest glauben mehr als die Hälfte der Kinder (vier von sieben), dass sich ein Stein mit Wasser voll saugen könnte und dadurch schwerer werden würde. Im Posttest ändern drei davon ihre Meinung, allerdings nicht zur richtigen Antwort hin. Sie glauben nun, mit einem anderen Kind zusammen, dass das Gewicht vom Stein gleich bleibt, egal ob er sich im Wasser befindet oder nicht. Es gab also einen Konzeptwechsel und somit eine Korrektur der vorigen Vermutung, auch wenn nicht die richtige Antwort genannt wurde. Zwei Kinder sind bei ihrer Meinung geblieben und vermuteten im Prä- wie im Posttest, dass der Stein im Wasser leichter werden würde, aber nur so viel, wie dieser an Wasser verdrängt. Es gibt hier also keinen Zuwachs zur richtigen Antwort. g) Themengebiet: Luft (Luftdruck) Bei dieser Aufgabe sollten die Kinder Vermutungen anstellen, was passieren würde, wenn ein mit Wasser gefülltes Glas, auf dem ein Stück Papier liegt, mit der Öffnung nach unten gehalten wird. Im Prätest vermuteten bereits mehr als die Hälfte der Kinder (vier von sieben), dass die Luft von unten auf das Papier drückt und dafür sorgt, dass das Papier nicht vom Glas fallen wird und das Wasser so auch im Glas bleibt. Dieses Experiment fand auch in der Experimentierreihe statt. Jedes Kind durfte diesen Versuch selbst ausprobieren. Die Kinder waren daher sicherlich in der Lage sich im Posttest noch an den Versuch zu erinnern und wählten, bis auf ein Kind, die richtige Antwort (sechs von sieben Kindern). h) Themengebiet: Luft (Gewicht von Luft) Bei diesem concept cartoon konnten die Kinder ein Mädchen sehen, was einen Luftballon aufpustet. Sie sollten nun überlegen, welches der abgebildeten Kinder die richtige Antwort äußert. Im Prätest waren bereits fünf Kinder der Meinung, dass der Ballon schwerer werden müsse, je mehr man ihn aufpustet. Das änderte sich auch 65

68 nicht im Posttest. In abgeänderter Form wurde auch hierzu ein Versuch in der Experimentierreihe unternommen. Die Kinder sollten Vermutungen anstellen, ob ein aufgepusteter Luftballon schwerer ist als ein nicht aufgepusteter und hatten dabei auch alle die Vorstellung, dass Luft etwas wiegen müsse. Das Aufpusten eines Ballons ist den Kindern in ihrem Alltag sehr bekannt. Da es sie häufig noch viel Kraft kostet einen Luftballon aufzublasen, werden sie vermutlich denken, dass die Luft, die sie aus ihren Lungen ausatmen in den Luftballon gelangen muss und dieser dann auch zwangsläufig an Gewicht zunehmen müsse. i) Themengebiet: Luft (Kalte Luft) In diesem Fall wurde ein aufgepusteter Luftballon in den Kühlschrank gelegt und die Kinder sollten vermuten, was mit ihm passiert. Im Prätest verteilten sich die Antworten relativ gleichmäßig. Die meisten, dass heißt drei von sieben Kindern waren aber der Meinung, dass der Ballon durch Kälte undicht werden und dadurch Luft verlieren würde. Nur ein Kind dachte, dass sich Luft bei Kälte zusammenzieht. Nach dem mit den Kindern zum Thema Luft experimentiert wurde und dieser Versuch ebenso Bestandteil der Experimentierreihe war, ändert die Kinder im Posttest zu meist ihre Meinung, so dass nun sechs von sieben (86%) ihr Konzept geändert hatten und sich für die richtige Antwort entschieden. 10. Zusammenfassung Es wurde versucht die Ergebnisse dieser Untersuchung so sachlich wie möglich darzustellen. Da ich glaube, dass Kinder durch ihre Neugier im Kindergartenalter auf jeden Fall Spaß beim Experimentieren haben und kognitiv dazu in der Lage sind, ist mein Interesse an dieser Erkenntnis sicherlich in diese Richtung gelenkt. Jürgen Habermas betonte bereits 1973, dass Erkenntnis immer vom Interesse abhängig ist (vgl. Habermas 1973). Damit dennoch Reliabilität gegeben ist, hat eine Erzieherin, ihre 66

69 Beobachtungen zusätzlich zu denen der Studierenden in einem standardisierten Beobachtungsbogen festgehalten. Insgesamt lässt sich feststellen, dass in sechs von neun concept cartoons die Kinder ihre anfänglichen Konzepte hin zu naturwissenschaftlicheren Denkweisen verändert haben. In zwei Fällen gab es keinen Zuwachs, aber auch keine Verminderung bezüglich der richtigen Antwort. Lediglich einmal gab es eine Meinungsänderung zu einer falschen Antwort hin. Somit ist anzunehmen, dass Kinder durch die aktive Auseinandersetzung mit Naturwissenschaften in Form von Experimenten und in diesem Fall zum Thema Luft, eine positive Kompetenzentwicklung erfahren haben. Durch die Äußerungen der Kinder während der Experimentierreihe, wurde deutlich, dass Kinder schon in jungen Jahren fähig sind Vermutungen anzustellen und Lösungen zu finden. Ein Junge fiel während der Zeit besonders auf, weil er häufig auf Anhieb Erklärungen für die Phänomen vorlegen konnte: Vitaminkanonenversuch : wegen den Kohlendioxid, die Blasen in Sprudel sind Kohlendioxid. Gehorsames Wasser : Na, dann ist ja alles klar. Die Luft geht da oben rein und drückt das Wasser unten raus. Mit einer Kerze zaubern : Die Abgase berühren das noch, deshalb geht die Kerze. Ich denke, dass dieser Junge über eine besondere naturwissenschaftliche Begabung verfügt. Wenn der Junge allerdings nicht die Möglichkeit hat, sich mit Experimenten tiefer gehend und auch noch in der Grundschule auseinanderzusetzen, geht sein Eifer vermutlich verloren. Dass Kinder begeistert experimentieren, egal ob sie über Vorwissen verfügen oder die Lösung bereits erahnen können, zeigten die Ergebnisse dieser Untersuchung. 67

70 11. Schlusswort Naturwissenschaftliche Bildung muss bereits im Vorschulalter beginnen, da empirische Studien gezeigt haben, dass die Motivation und das Interesse sich mit naturwissenschaftlichen Phänomenen aus der belebten und unbelebten Natur auseinanderzusetzen, gerade in jungen Jahren, aufgrund natürlicher Wissbegier und Freude am Experimentieren, groß ist. Da ich selber in der Zeit aufwuchs, in der im Fach Chemie hauptsächlich Formeln gelernt werden mussten und das Periodensystem der Elemente immer wieder thematisiert wurde, halte ich es für wichtig, dass Kinder vor allem positive Erfahrungen durch angeleitete Experimente machen können, damit ein Interesse an Phänomenen der unbelebten Natur und eine Motivation mehr darüber erfahren zu wollen, entsteht. Das Studium hat mir zudem ermöglicht, mich den Phänomenen aus der unbelebten Natur ohne Ängste und Vorurteile wieder auseinandersetzen zu können. Eine Fortbildung in Chemie oder Physik für Erzieher/-innen gemeinsam mit Lehrpersonen, halte ich ebenso für sinnvoll. In dieser Untersuchung zeigte sich bei Mädchen und Jungen gleichermaßen Freude bei der Beschäftigung mit dem Thema Luft. Von den Erzieherinnen wurde uns berichtet, dass die Kinder nach den Experimenten ihren Eltern stets aufgeregt von ihren Erfahrungen berichteten. Sie waren immer ganz stolz, dass sie etwas entdeckt hatten und selbst experimentieren konnten. Das Loben der Kinder nach den Experimenten spielte eine große Rolle, denn dadurch bekamen sie ein positives Selbstbild und erzählten ihren Eltern voller Stolz davon: Die hat gesagt, dass ich das ganz toll gemacht habe und dass das ja gar nicht so leicht war. Kinder im Vorschulalter freuen sich besonders, wenn sie ein Produkt ihres Schaffens mit nach Hause nehmen können, da sie es gewohnt sind im Kindergartenalter Bastelarbeiten und andere Produkte ihren Eltern zu präsentieren. Daher wurde auch an zwei Terminen etwas zum Thema Luft gebastelt (Windrad und Windsack). Zusätzlich bestand die Möglichkeit die Versuchsbeschreibungen farblich auszugestalten, was allerdings überwiegend Mädchen ansprach. Dennoch knüpft das Basteln und das Malen an die Interessen der Kinder an, die dieses bereits aus dem Kindergarten kennen. Am Ende der Experimentierreihe fand im 68

71 Kindergarten ein Fest statt, bei dem die Studierenden eine Experimentierstraße für alle Kinder anboten. Es gab an diesem Tag viel im Kindergarten zu entdecken. Die Kinder konnten freiwillig an den Experimenten teilnehmen. Auch hier zeigte sich, dass Kinder viel Freude am Experimentieren haben. Ein Heranführen an die Phänomene der unbelebten Natur darf daher nicht erst mit dem Beginn des Chemie- und Physikunterrichts in der 5. oder gar 7. Klassenstufe beginnen, wenn die Interessen der Kinder erst in ganz andere Richtungen gelenkt sind. Diese Untersuchung hat meiner Meinung nach gezeigt, dass die Kinder bereits im Vorschulalter durch Experimente naturwissenschaftliche Kompetenzen entwickeln können. 69

72 Literaturverzeichnis Al-Shamery, Katharina u. a.(2003): Chemol: Chemie in Oldenburg. Heranführen von Kindern im Grundschulalter an Chemie und Naturwissenschaften. 3., verb. und erw. Aufl. Oldenburg: Carl-von-Ossietzky Universität. Institut für Reine und Angewandte Chemie Bayrisches Staatsministerium für Unterricht und Kultus: Lehrplan für die bayrische Grundschule. Grundschullehrplan Jgst. 1-2, München: J. Maiß 2008, S Heruntergeladen von: ach=&fach2=&lpsta=6&styp=1&lp=461 Diener, Uwe (2006): GraftStat (Ausgabe 2006/6). Das Fragebogenprogramm. Heruntergeladen von: (Stand: Juni 2006) Erikson, H. Erik (1994): Identität und Lebenszyklus. Suhrkamp, Frankfurt a. M. (Titel der Orignialausgabe: Identity and the Life Cycle; erstmals 1959 im Englischen erschienen) Fenn, Monika (2005): SUPRA ein interdisziplinäres Projekt zur internetgestützten Sachunterrichtslehre. In: Cech, Diethard/Giest, Hartmut (Hrsg.): Sachunterricht in Praxis und Forschung Erwartungen an die Didaktik des Sachunterrichts. Probleme und Perspektiven des Sachunterrichts. Bd. 15. Bad Heilbrunn/Obb.: Julius Klinkhardt, S Fichten, Wolfgang (2007): Beobachtung. In: : Fichten, Wolfgang/Wagener, Uta u. a.: Methoden-Reader zur Oldenburger Teamforschung. Oldenburger VorDrucker 487. Oldenburg: Carl von Ossietzky Universität, S Gebken, Ulf/Meyer, Hilbert (2007): Forschungsmethoden Ein Überblick. In: Fichten, Wolfgang/Wagener, Uta u. a.: Methoden-Reader zur Oldenburger Teamforschung. Oldenburger VorDrucker 487. Oldenburg: Carl von Ossietzky Universität, S Giest, Hartmut/Wiesemann, Jutta/Reeken v., Dietmar (2008): Editorial. In: Giest, Hartmut/Wiesemann, Jutta (Hrsg.): Kind und Wissenschaft. Welches Wissenschaftsverständnis hat der Sachunterricht? Bad Heilbrunn: Klinkhardt, S Giest, Hartmut/Wittkowske, Steffen (2008): Umgehen mit Natur und naturbezogenes Lernen im Sachunterricht Lebende Natur. In: Wittkowske, Stefan/Giest, Hartmut (Hrsg.): Naturbezogenes und naturwissenschaftliches Lernen im Sachunterricht. Bad Heilbrunn: Klinkhardt, S Griebel, Wilfried/Niesel, Renate (2004): Transitionen. Fähigkeit von Kindern in Tageseinrichtungen fördern, Veränderungen erfolgreich zu bewältigen. Weinheim und Basel: Beltz Gudjons, Herbert (2008): Pädagogisches Grundwissen. Überblick Kompendium Studienbuch. 10. akt. Aufl. Bad Heilbrunn: Julius Klinkhardt 70

73 Habermas, Jürgen (1973): Erkenntnis und Interesse. Mit dem Nachwort von Frankfurt a. M.: Suhrkamp Kaiser, Astrid (2004): Conceptual Change als Impuls für didaktisches Denken. In: Kaiser, Astrid/Pech, Detlef (Hrsg.): Lernvoraussetzungen und Lernen im Sachunterricht. Basiswissen Sachunterricht. Bd. 4. Baltmannsweiler: Schneider Verlag Hohengehren, S Kaiser, Astrid (2005): Praxisbuch handelnder Sachunterricht. Band 1. Baltmannsweiler: Schneider Koerber, Susanne/Sodian, Beate/Thoermer, Claudia/Grygier, Patricia (2008): Wissen über Wissenschaft als Teil der frühen naturwissenschaftlichen Bildung. In: Giest, Hartmut/Hartinger, Andreas/Kahlert, Joachim (Hrsg.): Kompetenzniveaus im Sachunterricht. Forschungen zur Didaktik des Sachunterrichts, Bd. 7. Bad Heilbrunn: Klinkhardt, S Krapp, Andreas/Weidenmann, Bernd (2006.): Pädagogische Psychologie. Ein Lehrbuch. 5., vollst. überarb. Aufl. Weinheim, Basel: Beltz Lück, Gisela (2000): Leichte Experimente für Eltern und Kinder. Freiburg im Breisgau: Herder Lück, Gisela (2003): Handbuch der naturwissenschaftlichen Bildung. Theorie und Praxis für die Arbeit in Kindertageseinrichtungen. 5. Aufl. Freiburg im Breisgau: Herder Lück, Gisela (2004): Naturwissenschaften im frühen Kindesalter. In: Faust, Gabriele; Götz, Margarete u.a. (Hrsg.): Anschlussfähige Bildungsprozesse im Elementar- und Primarbereich. Bad Heilbronn: Julius Klinkhardt, S Lück, Gisela (2006): Was blubbert da im Wasserglas. Kinder entdecken Naturphänomene. Freiburg im Breisgau: Herder Lück, Gisela (2008): Neue leichte Experimente für Eltern und Kinder. Freiburg im Breisgau: Herder Marquardt-Mau, Brunhilde (2004): Ansätze zur Scientific Literacy. Neue Wege für den Sachunterricht. In: Kaiser, Astrid; Pech, Detlef (Hrsg.): Neuere Konzeptionen und Zielsetzungen im Sachunterricht. Basiswissen Sachunterricht. Bd. 2. Baltmannsweiler: Schneider Verlag Hohengehren, S Mayring, Philipp (2002): Einführung in die qualitative Sozialforschung. Eine Anleitung zu qualitativem Denken. 5. Aufl. Weinheim und Basel: Beltz Mayring, Philipp (2008): Qualitative Inhaltsanalyse. Grundlagen und Techniken. 10. Aufl. Weinheim und Badel: Beltz Michalik, Kerstin (2008): Wissenschaftsbegegnung im Elementarbereich Naturwissenschaften in Kindertageseinrichtungen. In: Giest, Hartmut; Wiesemann, Jutta (Hrsg.): Kind und Wissenschaft. Welches Wissenschaftsverständnis hat der Sachunterricht? Bad Heilbrunn: Klinkhardt 2008, S

74 Naylor, Stuart/Keogh, Brenda (2002): Concept cartoons in science education: (the ConCISE Project). - Repr. - Sandbach: Millgate House Niedersächsisches Kultusministerium (2006a): Kerncurriculum für die Grundschule. Schuljahrgänge 1-4. Sachunterricht. Hannover, gs_sachunterricht_nib.pdf Niedersächsisches Kultusministerium (2006b): Orientierungsplan für Bildung und Erziehung im Elementarbereich niedersächsischer Tageseinrichtungen für Kinder. Hannover Rost, Detlef H. (2007): Interpretation und Bewertung pädagogisch-psychologischer Studien. Eine Einführung. 2. überarbeitete und erw. Aufl. Weinheim und Basel: Beltz Schrader, F.-W./ Helmke, Andreas/ Hosenfeld, Ingmar (2008): Stichwort: Kompetenzentwicklung im Grundschulalter. In: Baumert, Jürgen et. al. (Hrsg.): ZfE Zeitschrift für Erziehungswissenschaft. Schwerpunkt Grundschulforschung. 11. Jahrgang. Heft 1, 2008, S Sodian, Beate/Thoermer, Claudia (2002): Naturwissenschaftliches Denken im Grundschulalter. Die Koordination von Theorie und Evidenz. In: Spreckelsen, Kay/Möller, Kornelia/Hartinger, Andreas (Hrsg.): Ansätze und Methoden empirischer Forschung zum Sachunterricht. Forschungen zur Didaktik des Sachunterrichts, Band 5. Bad Heilbrunn/Obb.: Klinkhardt, S Sodian, Beate/Koerber, Susanne/Thoermer, Claudia (2004): Naturwissenschaftliches Denken im Vorschulalter. Bildungsziele und Lernvoraussetzungen. In: Hansel, T. (Hrsg.): Frühe Bildungsprozesse und schulische Anschlussfähigkeit. Reform des frühpädagogischen Bereichs in der Debatte nach PISA. Herbolzheim, S Sodian, Beate/Koerber, Susanne/Thoermer, Claudia (2006): Zur Entwicklung des naturwissenschaftlichen Denkens im Vor- und Grundschulalter. In: Nentwig, Peter/Schanze, Sascha (Hrsg.): Es ist nie zu früh! Naturwissenschaftliche Bildung in jungen Jahren. Sammelband zum 60. Geburtstag von Reinhard Demuth. Münster: Waxmann, S Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.) (2008): Auf einem Blick. Heruntergeladen von: (Stand ) Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.) (2008): Die Initiative. Heruntergeladen von: (Stand ) Weinert, F.E. (2001): Leistungsmessung in Schulen. Weinheim: Beltz 72

75 Anhang

76 Concept Cartoon: Der Würfelzucker im Wasser Concept Cartoon: Ein Eiswürfel schwimmt auf dem Wasser

77 Concept Cartoon: Gewicht im Wasser Concept Cartoon: Das Gewicht eines Luftballons

78 Concept Cartoon: Ein Luftballon im Kühlschrank Concept Cartoon: Luftdruck

79 Concept Cartoon: Salzwasser Concept Cartoon: Licht und Schatten

80 Concept Cartoon: Feuer

81 Antwortbogen zu den Concept Cartoons Feuer Antwortmöglichkeiten: Name: Name: Name: Name: Name: Name: Name: Wenn eine Kerze brennt, schmilzt das Wachs und nur der Docht brennt. Bei einer Kerze brennen Wachs und Docht. Das Wachs verdampft und der Rauch brennt dann. Der Docht brennt nicht. Das Wachs hat nur eine Aufgabe: Es hält den Docht, damit der nicht umkippt und raus fällt. Schatten Da wo die Schatten von den Bäumen sich treffen und übereinander liegen, ist der Schatten doppelt so dunkel. Der Schatten sieht an der Stelle, an der die beiden Schatten aufeinander fallen, genauso aus wie bei den einzelnen Schatten. Der Schatten ist an der Stelle, an der die beiden Schatten aufeinander liegen etwas dunkler, aber nicht viel. Der Schatten ist in der Mitte, wo sich beide Treffen, heller als bei den einzelnen Schatten. Salzwasser Wenn das Salz im Wasser aufgelöst ist, kann ich es mit einem Sieb wieder herausbekommen. Wenn ich das Glas in den Kühlschrank stelle, liegt das Salz nach kurzer Zeit auf dem Glasboden. Wenn das Wasser verdampft, bleibt das Salz zurück und ich kann es wieder sehen. Wenn ich in das Salzwasser Zucker werfe, wird das Salz auch wieder sichtbar. Eiswürfel Der Eiswürfel ist leichter als das Wasser, deswegen schwimmt er. Das Wasser strömt von unten nach oben, der Eiswürfel kann daher nicht untergehen. In dem Eiswürfel ist Luft wie in einem aufgepumpten Wasserball, deswegen schwimmt er auf dem Wasser. Der Eiswürfel ist kälter als das Wasser, deswegen schwimmt er.

82 Würfelzucker Antwortmöglichkeiten: Name: Name: Name: Name: Name: Name: Name: Der Würfelzucker verändert sich nicht, wenn ich warmes Wasser darüber gieße. Ich kann den Würfelzucker nicht mehr sehen, weil er sich im warmen Wasser aufgelöst hat. Der Würfelzucker schwimmt auf dem warmen Wasser. Wenn ich über den Würfelzucker warmes Wasser gieße, wird das Wasser weiß. Gewicht im Wasser Im Wasser wird der Stein leichter, aber nur so viel wie er an Wasser wegschiebt. Der Stein saugt sich voll mit Wasser, so dass er schwerer wird. Das Gewicht vom Stein bleibt gleich, egal ob er im Wasser ist oder nicht. Der Stein ist schwerer, wenn er im Wasser ist. Wasserdruck Die Luft drückt von oben auf das Glas. Das Papier kann nicht halten, fällt sofort runter und das Wasser fließt raus. Das Wasser ist wie Klebstoff. Das Papier klebt fest und das Wasser bleibt im Glas. Die Luft drückt von unten gegen das Papier. Also kann das Papier nicht runter fallen und das Wasser bleibt im Glas. Das Wasser ist schwerer als das Papier. Deswegen fällt das Papier runter und das Wasser fließt raus. Gewicht von Luft Luft wiegt nichts. Also bleibt der Ballon gleich schwer, wenn er aufgepustet wird. Je mehr der Ballon aufgepustet wird, desto schwerer wird er. Luft ist leicht. Also wird der Ballon leichter, wenn du ihn aufpustest. Kalte Luft Der Ballon wird kleiner, da die Luft sich bei Kälte zusammen zieht. Das ist wie bei einem Gummiband, das man vorher gespannt hat und dann plötzlich los lässt. Der Ballon wird im Kühlschrank nicht kleiner. Das sieht nur so aus. Durch die Kälte wird der Ballon undicht, verliert Luft und wird kleiner. Die Kälte macht, dass das Gummi schrumpft.

83 Der Kerzenfahrstuhl Das brauchst du für den Versuch: Schale Wasser 1 Teelicht Feuerzeug 1 hohes Glas Tusche 1. Fülle die Schale halbvoll mit Wasser. 2. Färbe das Wasser mit Tusche ein. 3. Setze das Teelicht auf das Wasser und lass es es von einem Erwachsenen anzünden oder zünde es nur an, wenn ein Erwachsener dabei ist! 4. Was glaubst du passiert, wenn du das Glas über die Kerze stülpst? Lösung: Die Luft besteht aus verschiedenen Teilen. Ein Teil der Luft ist Sauerstoff. Damit eine Kerze brennen kann, braucht sie den Sauerstoff aus der Luft. Der Sauerstoff verbrennt durch die Flamme, wodurch im Glas Platz frei geworden ist. Das Wasser aus der Schale nimmt diesen Platz ein und steigt auf.

84 Beobachtungsbogen Name der Beobachtenden: Studentin Datum: Versuch: Gummibärchentaucher Beobachtungskriterien Stellt Fragen an Erwachsene/ andere Kinder Stellt eigene Hypothesen auf Entwickelt eine eigene Idee Äußerungen/Verhalten der Kinder Junge T sagt: Wir brauchen das Glas, damit die den Schatz sehen können. Junge B legt die Gummibärchen ins Glas und drückt dann ein Tuch auf die Gummibärchen. Danach taucht er das Glas mit der Öffnung nach unten in das Becken. Die Gummibärchen sind trocken geblieben! Findet einen richtigen Lösungsansatz Will den Versuch noch einmal machen Interaktivität Sonstige Beobachtungen Mädchen S findet die Lösung, nachdem die Studentin einige Male auf den vorigen Versuch Das Tuch im Wasser hingewiesen hat. Sie stülpt das Glas über das Boot und taucht. Mädchen P, Mädchen ME und Mädchen S legen Gummibärchen ins Glas und tauchen es mit der Öffnung nach oben in das Becken. Junge B, Junge M und Junge T machen es genauso. Junge B legt die Gummibärchen ohne Glas ins Wasser. Die Studentin erwähnt daraufhin erneut, dass die Gummibärchentaucher nicht schwimmen können und auch nicht nass werden wollen, denn sie wollen, nachdem sie den Schatz angeschaut haben noch auf eine Party gehen. Junge T: Das ist ja wie der Versuch eben (Junge T meint den Versuch Tuch unter Wasser )

85 Beobachtungsbogen Name der Beobachtenden: Erzieherin Datum: Versuch: Kerzenfahrstuhl Beobachtungskriterien Stellt Fragen an Erwachsene/ andere Kinder Stellt eigene Hypothesen auf Entwickelt eine eigene Idee Findet einen richtigen Lösungsansatz Will den Versuch noch einmal machen Interaktivität Sonstige Beobachtungen Äußerungen/Verhalten der Kinder Junge M: Die Kerzen haben kein Sauerstoff mehr, dann geht es aus. Junge B: Das Wasser steigt, während die Kerze noch brennt. Junge B will den Versuch noch drei Mal machen! Junge B: Man stellt die Kerze drauf und die Luft geht raus. Cool. Mädchen P: Die Kerze war vorhin nicht an. Mädchen S: Es saugt sich voll. Mädchen P: Das Wasser denkt es kann da raus. Kinder sind begeistert von dem Wasserfärben. Kinder experimentieren gern mit Farbe.

86