Die Bodentasche. Aufträge und Materialien für den forschend-entdeckenden Unterricht. Dossier für die Lehrperson.

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1 Die Bodentasche Aufträge und Materialien für den forschend-entdeckenden Unterricht Dossier für die Lehrperson

2 Teil 1: Theorie Einleitung 3 Was ist Boden? Ein kurzer fachlicher Einstieg. 4 Handlungsaspekte und naturwissenschaftliche Kompetenzen 5 Lehrplanbezug Zielstufe Schwerpunkte Aufbau der Bodentasche 6 Einsatz im Unterricht 6 Einführung und Organisation Umgang mit Bodentieren Arbeit mit dem Forscherheft Begleitung und Weiterführung Kompetenznachweis Literatur und Links zum Thema Boden 10 Bücher Links Teil 2: Praxis Forscheraufträge für die Klassenarbeit 12 Zusammenstellung Forscherauftrag A: Verschmutztes Wasser reinigen Forscherauftrag B: Regenmodell Forscherauftrag C: Regenwürmer Forscherauftrag D: Bodenleiter Forscheraufträge für die Schülergruppen 21 Neun verschiedenfarbige Beutel mit Forscheraufträgen für Schülergruppen Zusammenstellung der Aufträge Aktionskarten 29 Hinweise auf weiterführende Arbeiten 29 Thema «Bodenorganismen/Bodenbestandteile» Thema «Boden beobachten» Teil 3: Kopiervorlagen Forscherheft Bestimmungshilfe für Bodentiere Vorlage Auswertung Bodenleiter zu Forscherauftrag D Test-Forscherauftrag Memory 1

3 Teil 1: Theorie

4 Theorie Einleitung Boden ist unsere Lebensgrundlage: ohne Boden kein Leben, kein Essen, kein Wohnen, kaum Trinkwasser. Wohl nicht zufällig hat das Wort Erde zwei Bedeutungen, eine für Boden und eine für die Welt. In einer Handvoll Boden leben mehr Lebewesen als Menschen auf der ganzen Erde. Sie zu entdecken braucht etwas Geduld, denn sie sind klein und leben im Verborgenen. Ein Blick in den Boden gleicht einer fantastischen Zeitreise: über Jahrhunderte und Jahrtausende laufen Umwandlungs- und Bodenbildungsprozesse ab. Die Schichten des Bodens erzählen davon. Boden gibt es überall, auch in der Nähe von jedem Schulzimmer. Mit kleinen Experimenten lässt sich viel über die Zusammensetzung und die Funktionen des Bodens erfahren. Der Themenbereich Boden eignet sich für den Sachunterricht in der Primarstufe, weil er: «existenzielle Bedeutung für das menschliche Leben auf der Erde besitzt, modellhaft die Auseinandersetzung des Menschen mit der natürlichen Umwelt und ihre Gefährdung verdeutlichen kann, zur unmittelbaren Erfahrungs- und Erlebniswelt der Schülerinnen und Schüler gehört, fast überall in ausreichender Menge verfügbar ist und damit auch für praktisches Lernen vor Ort leichter zugänglich als andere Bereiche» 1, ein breites Spektrum an abwechslungsreichen Aktivitäten bietet. 1 Quelle: Botanik eine Einführung, Helene Gabriel Nutt, Sauerländer

5 Was ist Boden? Ein kurzer fachlicher Einstieg. (nach Blum, W.E.H.(2012): Bodenkunde in Stichworten. Gebr. Bornträgern, Stuttgart) Boden ist die dünne Bedeckung der Erdoberfläche, in Schichten gegliedert, Lebensraum für unzählige Organismen, durch Umwandlung anorganischer und organischer Ausgangsstoffe unter Zufuhr von Stoffen und Energie aus der Atmosphäre neu entstanden. Diese Umwandlungsprozesse laufen permanent. Wasser- und Mineralstofflieferant. Böden besitzen ökologische, technisch-industrielle und sozio-ökonomische sowie kulturelle Funktionen: Land-/Forstwirtschaftliche Produktion Filter-/Puffer-/Transformationsfunktion zwischen Atmosphäre und Grundwasser Reservoir für genetische Vielfalt Physische Grundlage für Siedlung, Verkehr, Erholung etc. Archiv für Kultur- und Landschaftsgeschichte Bodenschätze Böden bestehen aus: mineralischen Bestandteilen organischen Bestandteilen Wasser Luft Mineralische Bestandteile werden durch Verwitterung abgebaut. Dabei werden physikalische (Druckentlastung durch Abtragung, Temperaturwechsel, Frostsprengung, Sprengwirkung durch Pflanzenwurzeln) und chemisch biologische Verwitterung unterschieden. Die organische Bodensubstanz besteht aus lebenden Organismen der Bodenflora und -fauna, aus abgestorbenen sowie aus zersetzten Organismen und organischen Ausgangssubstanzen. Dazu gehören Pflanzenwurzeln und Vegetationsrückstände wie Laubstreu oder Ernterückstände. Bodenflora Bakterien, Pilze, Algen, Flechten Bodenfauna Mikrofauna (< 1mm) wie Einzeller, Fadenwürmer. Mesofauna (1mm - 1 cm) wie Milben, Springschwänze Makrofauna (> 1 cm) wie Regenwürmer, Asseln, Tausendfüssler, Insekten, Schnecken, Mäuse, Maulwürfe Die Körnung einer Bodenart bestimmt die physikalischen Eigenschaften des Bodens. Es werden folgende Bodenarten unterschieden: Grobboden (Bodenskelett) Kiese, Steine 4

6 Feinerde-Körnung (nach aufsteigender Grösse geordnet) Ton Schluff Sand Die bodenbiologischen Eigenschaften eines Bodens bestimmen die Zusammensetzung der Bodenfauna und -flora. Die Organismen tragen zur Entwicklung der Bodenstruktur bei. Sie sorgen für die Durchmischung, für die Bindung von Luft und Stickstoffen und für die Umwandlung der organischen in anorganische Stoffe. Handlungsaspekte und naturwissenschaftliche Kompetenzen Die Bodentasche berücksichtigt die Ausrichtung an Kompetenzen. Die Schüler und Schülerinnen sollen aktiv entdeckend und erforschend einen Zugang zu den spannenden Phänomenen des Bodens gewinnen. Wichtige Handlungsaspekte sind: Interesse und Neugierde entwickeln: sinnlich, handelnd, entdeckend-forschend und experimentell dem Lebensraum Boden näherkommen; Ordnen, strukturieren, modellieren: Bodentiere sammeln, Formen vergleichen und einordnen, häufige Tiere mit Namen kennen lernen und ihre Beziehungen ergründen; Fragen und untersuchen sowie eigenständig arbeiten: mit kleinen Experimenten und Beobachtungen den Eigenschaften des Bodens und den Bodentieren respektvoll und wertschätzend näherkommen; Mitteilen und austauschen: über Beobachtungen und Ergebnisse austauschen, Dokumentationen oder Forscherhefte gemeinsam betrachten, Fragen klären und reflektieren. 2 Lehrplanbezug Im Lehrplan21 wird das Thema Boden u.a. im Rahmen folgender Kompetenz beschrieben: «Die Schülerinnen und Schüler können die Bedeutung von Sonne, Luft, Wasser, Boden und Steinen für Lebewesen erkennen, darüber nachdenken und Zusammenhänge beurteilen.» 3 Zielstufe Die Bodentasche ist für Schülerinnen und Schüler der Mittelstufe konzipiert. Schwerpunkte Inhaltlich setzt die Bodentasche folgende Schwerpunkte: Bodenfunktionen: Boden wahrnehmen und sinnlich erleben, Bodenbestandteile untersuchen und Unterschiede zwischen Böden beschreiben. Die Funktion von Böden durch Experimente sichtbar machen. Die Bedeutung von Böden sowie Zusammenhänge zwischen Böden, Versiegelung und Wasserhaushalt erarbeiten. Bodenleben: Bodenlebewesen entdecken, Merkmale beschreiben und Gruppen bestimmen. Die Rolle der Destruenten (Zersetzer) im Stoffkreislauf erkennen und erläutern. Den Regenwurm beobachten und untersuchen. 2 Quelle, abgeändert und ergänzt: Downloadbereich Natur Mensch Gesellschaft,

7 Aufbau der Bodentasche Die Bodentasche fördert das aktive, forschende Beobachten der Schülerinnen und Schüler. Die Materialien für die Forscheraufträge sind bis auf wenige Ausnahmen wie PET-Flaschen, Notizmaterial, Lappen, Wasser oder Boden in der Tasche vorhanden. Die meisten Experimente können auf einem Schulareal problemlos durchgeführt werden. Ein Farbleitsystem schafft eine einfache Zuordnung der Materialien. Die Bodentasche enthält: Dossier für Lehrpersonen: Es erläutert den Lehrpersonen Zielsetzungen und Aufbau, zeigt Möglichkeiten zum Einsatz im Unterricht, gibt eine Übersicht zu den Experimenten sowie Hinweise zur Vertiefung. Vier Anleitungen für Forscheraufträge für die Klassenarbeit: Auftragskarten mit Materiallisten und Informationen (im violett-farbenen Beutel). Dazu Vorlagen sowie weiterführende Hinweisen im Teil 2 des Dossiers für Lehrpersonen. Neun verschiedenfarbige Beutel mit Forscheraufträgen für Schülergruppen: Sie beinhalten eine Auftragskarte für die selbstständige Arbeit in Gruppen sowie die entsprechenden Materialien. Die Auftragskarten sind teilweise ergänzt mit Informationen und Lösungen in Spiegelschrift. Alle Materialien sind mit der Farbe des dazugehörenden Beutels gekennzeichnet. Spiegel: Sie können zur Überprüfung der Forscheraufträge eingesetzt werden. Aktionskarten: Verschiedene Anregungen und Spielideen ergänzen das Angebot. Auswahl und Zeitpunkt des Einsatzes wählt die Lehrperson individuell aus. Einsatz im Unterricht Der Einsatz im Unterricht richtet sich nach Klassenstufe, Zusammensetzung der Klasse, Erfahrungen mit selbstständigem Lernen und Forschen. Die folgenden Anmerkungen und Hinweise sind daher individuell anzupassen und abzuändern. Einführung und Organisation Einführung ins Thema mit einer Exkursion (Mitnahme von Bodenproben, Forscherauftrag D «Bodenleiter», Besuch Baustelle mit offenen Bodenprofilen, Besuch Bauernhof mit Ackerflächen) oder einem Einstieg im Klassenzimmer (Erzählung, Ideen Aktionskarten). Einführen ins Forschen mit einem gemeinsam durchgeführten Forscherauftrag. Dabei die verschiedenen Arbeitsschritte erläutern, das Vermuten üben und den möglichen Einsatz des Forscherhefts besprechen. Auch die Forscheraufträge für Schülergruppen eignen sich als gemeinsame Aufträge und können von der Lehrperson angeleitet und durchgeführt werden. Zwei Klassenaufträge brauchen etwas länger Zeit: Das Regen-Modell muss etwa 5 Tage vorher eingesät werden. Die Regenwurmbeobachtung braucht rund eine Woche, bis die Prozesse sichtbar werden. Das Arbeiten mit der Bodentasche ist vergleichbar mit einer Werkstatt und verlangt die gleichen Vorarbeiten: Organisationsstruktur bekanntgeben und Regeln aufstellen. Der Zeitbedarf für die Bearbeitung eines Schülerauftrags ist unterschiedlich und hängt eng von der Arbeitsweise und dem Interesse einer Schülergruppe ab. Tipp: Die Klasse max. in 7 Schülergruppen aufteilen. So bleiben immer zwei Aufträge frei und die Gruppen sind im Tempo nicht voneinander abhängig. 6

8 Umgang mit Bodentieren Der artgerechte Umgang mit Kleinstlebewesen fordert viel Sorgfalt. Die Tiere sind überwiegend weich und dazu sehr klein von 0,3 bis 3cm Länge und lassen sich durch unachtsames Anfassen leicht zerquetschen. Sie sind an feuchte und eher kühle Lebensbedingungen angepasst, deshalb Gefässe mit lebenden Tieren nie an die Sonne stellen. Da die Kleinstlebewesen normalerweise in der Dunkelheit leben in der Laubstreu und im Boden scheuen sie das Licht und die Berührung und wollen sich schleunigst in die Erde oder unter das Laub verkriechen. Deswegen sind sie am Licht (z.b. in der Becherlupe) mitunter sehr unruhig. Um sie etwas zu beruhigen, gibt man ein kleines Laubblatt oder ein wenig Erde in das Beobachtungsgefäss. Manche Tiere, zum Beispiel Asseln, verfallen in dieser Lebenslage in eine zeitweilige «Totenstarre» ein natürlicher Schutz vor Fressfeinden. Lässt man das Gefäss oder die Hand einige Zeit ruhig, bewegen sie sich nach einer Weile wieder. Nicht jedoch der Regenwurm: Er windet sich meist wild und ist erst wieder ruhig, wenn er sich im sicheren Boden befindet. Kleinstlebewesen fangen Pinsel und Federstahlpinzetten Viele Tiere sind sehr flach. Sie lassen sich oft leichter mit einem Pinsel in die Becherlupe streifen als mit den Fingern fangen. Federstahlpinzetten sind sehr weich und eignen sich ebenfalls gut, um empfindliche Tiere zu fangen. Exhaustor Mit einem Exhaustor lassen sich die kleinen Tiere schonend einsammeln. Dieser «Bodenstaubsauger» kann mit den SchülerInnen vor einem Lehrausflug gebastelt werden. Eine Anleitung dazu findet sich auf /boden-beobachten. Tiere aus der Bodenprobe locken (Berlese Trichter, Lichtfalle) Kleinere Bodentiere können mit Hilfe von Wärme und Licht aus dem Boden herausgeholt werden. Ein Sieb (Maschenweite 2 3 mm) wird mit einer Streuprobe in einen Trichter (Durchmesser ca. 20 cm) gelegt und von oben mit einer Glühlampe (40 60 Watt) in einem Abstand von etwa 30 cm beleuchtet. Bodentiere meiden Licht, Wärme und Trockenheit, kriechen nach unten. Sie fallen in ein abgedunkeltes, mit feuchtem Filterpapier ausgelegtes Sammelgefäss. Wichtig: Die räuberischen Tiere heraussuchen und getrennt halten, damit sie nicht den übrigen Fang auffressen (Spinnen, Laufkäfer, Erdläufer). Die Tiere regelmässig befeuchten oder in die feuchte Erde zurückgeben, damit sie nicht vertrocknen. Tipp: Interessant sind Vergleiche zwischen Bodenproben aus dem Laubwald und aus dem Nadelwald. In der Nadelstreu finden sich meistens weniger Tiere, da sich die Nadeln weniger stark zersetzen und somit weniger Zwischenräume und Versteckmöglichkeiten bieten. Umgang mit der Becherlupe Die SchülerInnen müssen in den richtigen Umgang mit Becherlupen eingeführt werden. Diese Punkte sind besonders zu beachten: Becherlupe mit den Tiere nicht schütteln. Becherlupe nicht an der prallen Sonne stehen lassen. Nicht verschiedene Tiere in der Becherlupe sammeln (Räuber). Keine Steine in die Lupe (Kratzer, zerdrückte Tiere). 7

9 Tiere bestimmen Die Zahl der Beine ist ein Merkmal, mit dem die Tiere Gruppen zugeordnet werden können. 0 Beine: Regenwurm, Nacktschnecke, Gehäuseschnecke, manche Insektenlarven 6 Beine (Insekten): Ameise, Käfer, Ohrwurm, Käferlarven, Schaben, Springschwanz 8 Beine (Spinnentiere): Weberknecht, Wolfsspinne, Pseudoskorpion, Milben 14 Beine (Krebstiere): Assel sehr viele Beine: Erdläufer, Steinkriecher, Schnurfüsser, Saftkugler Tiere zurückbringen Nach ausgiebiger Beobachtung sollen die Tiere wieder an ihren Fundort zurückgebracht und mit Laub bedeckt werden. Auch dieses geschieht vorsichtig nicht einfach aus der Hand fallen lassen. Arbeit mit dem Forscherheft Um die Handlungsaspekte des Forschens und Fragens zu vertiefen ist die Arbeit mit einem Forscherheft empfohlen. Die Schülerinnen und Schüler üben so das genaue Beobachten, Beschreiben und Dokumentieren, idealerweise als Kombination von Zeichnung und Text. Sie haben eine Grundlage, um über Beobachtungen und Ergebnisse zu diskutieren. In Teil 3 findet sich eine Kopiervorlage für ein Forscherheft, passend zu den neun Schüleraufträgen und den vier Klassenaufträgen. Forscherhefte können aber auch individuell gestaltet oder ergänzt werden. Als Variante können die Forscherhefte bis und mit der Vermutung ausgefüllt werden, erst dann werden die Säckchen mit den Materialien geholt. Das ermöglicht unter Umständen ein ruhigeres Arbeiten an der Vermutung ohne Ablenkung durch das Material. Begleitung und Weiterführung Der Austausch im Plenum unterstützt das selbstständige Arbeiten. Die Beobachtungen und Fragen aus den Schüleraufträgen werden in strukturierten Gesprächen diskutiert, geordnet und mögliche weiterführende Ideen daraus aufgenommen. Einzelne Aufträge können auch durch Gruppen präsentiert werden. Idealerweise bilden die in der Tasche vorhandenen Aufträge und Erkundungen einen Einstieg in den Themenbereich Boden und das selbstständige Forschen. Dabei können neue Fragen entstehen, die zu selber konzipierten Versuchen führen. Zusätzliche Inputs können den Aktionskarten oder den weiterführenden Aufgaben entnommen werden. Filmbeiträge oder Interviews mit einer Fachperson tragen ebenfalls dazu bei, die Bedeutung des Bodens wahrzunehmen. 8

10 Kompetenznachweis Die Arbeit mit der Bodentasche folgt einer doppelten Zielsetzung: einerseits unterstützt sie die Erarbeitung von Wissen und Zusammenhängen im Themenbereich Boden andererseits fördert sie das selbstständige Denken und die Zusammenarbeit in der Gruppe. Eine Beurteilung sollte daher beide Elemente berücksichtigen. Für die Beurteilung des Forschens liegt es nahe, auch ein Forschungsauftrag auszuwählen und entsprechend zu beurteilen. Dazu findet sich ein möglicher Test-Forscherauftrag in Teil 3. Die Beurteilungskriterien folgen der Arbeitsweise des Experimentierens. Die SchülerInnen können die Versuchsbeschreibung lesen, verstehen und durchführen sowie sorgfältig und präzise arbeiten. eine Vermutung plausibel darlegen (muss nicht korrekt sein) und zeichnen. Beobachtungen genau und sachgerecht beschreiben und erklären. Erklären, wie sich die Beobachtung bezüglich der Vermutung verhält (Fazit). Ein mögliches Raster zur Beurteilung: Kriterium Versuch durchführen Fehlt oder minimal vorhanden Der Versuch kann nur mit Hilfe durchgeführt werden. Der Versuch wird nicht entsprechend der Anleitung durchgeführt. Grundlegend Gut, ausführlich Sorgfältig und mit Fachbegriffen Der Versuch wird ohne Hilfe durchgeführt, folgt aber nicht überall der Anleitung. Vermutung Eine Vermutung fehlt. Die Vermutung ist wenig ausgeführt und kaum nachvollziehbar. Beobachtung Erklärung und Fazit Punkte (pro Kriterium) Die Beobachtung fehlt oder ist nur angedeutet. Eine Erklärung fehlt oder ist nur angedeutet. Die Beobachtung wird oberflächlich beschrieben. Eine mögliche Erklärung wird beschrieben. Der Versuch wird selbstständig und gut durchgeführt. Die Vermutung ist ausführlich und nachvollziehbar. Die Zeichnung ist hilfreich. Die Beobachtung wird genau beschrieben. Eine zur Beobachtung passende Erklärung wird beschrieben. Der Versuch wird selbstständig und gut durchgeführt. Es wird sehr präzise gearbeitet. Vermutung ist ausführlich, präzise und verwendet sachgerechte Bezeichnungen. Die Zeichnung ist hilfreich. Die Beobachtung wird genau und mit sachlich korrekten Begriffen beschrieben. Eine zur Beobachtung passende und fachlich korrekte Erklärung wird beschrieben. Der Bezug zur eigenen Vermutung wird hergestellt

11 Literatur und Links zum Thema Boden Bücher Wyssen Hans-Peter, Bringold Beat, Kiener Jasmine, 2008: Riesenrad, Natur und Technik, 3./4. Schuljahr, Schulverlag plus AG (Schülerheft sowie Ordner mit Klassenmaterial) Links /boden-beobachten Monatliche Beobachtungsaufträge für ein Bodenfenster sowie weiterführende Infos. Bodenreise, interaktives Tool für Schülerinnen und Schüler, Informationen für Lehrpersonen. Kommentierte Literaturliste für Lehrpersonen Umweltbeobachtungsprogramm GLOBE, Unterlagen zum Thema Boden Bodenpfad im Kanton Zug Hintergrund-Informationen zu verschiedene Funktionen des Waldbodens materialmappen/ Unterrichtsmappe mit zahlreichen Versuchen zum Download Abenteuer Boden Materialien für Wuppertaler Schulen. Hintergrundinformationen und zahlreiche Versuchsanleitungen. Hintergrundinformationen und Materialien wie eine Regenwurmwerkstatt sowie Versuchsanleitungen. Bodentierkartei zum Download Lehrerhandreichung Boden aus europäischem Projekt 10