Fortbildung Unterrichtseinheit Unterrichtsstunden (Doppelstunden) Zeitdauer der Fortbildung

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1 Die Inhalte der Unterrichtseinheiten bauen aufeinander auf, daher empfiehlt es sich, die einzelnen Fortbildungsveranstaltungen in der vorgeschlagenen Reihenfolge durchzuführen. Fortbildung Unterrichtseinheit Anzahl der Unterrichtsstunden (Doppelstunden) Zeitdauer der Fortbildung Nr. 1 UE 1: Forschen und Beobachten 3 DS ca.1,5 Nr. 2 UE 2: Körper und Stoffe 3 DS ca.1,5 Nr. 3 UE 3: Luft begreifen 3 DS ca.1,5 Nr. 4 Nr. 5 UE 4: Kohlenstoffdioxid ein weiterer gasförmiger Stoff UE 5: Wasser und seine Aggregatzustände (Wasserkreislauf) 2 DS ca.1,5 4 DS ca. 2 Nr. 6 UE 6: Wasser als Lösungsmittel (Abwasserreinigung) 2 DS ca.1,5 Nr. 7 UE 7: Stoffumwandlung 1 DS ca.1,5 Nr. 8 UE 8: Feuer 4 DS ca.2,5 Die im Folgenden vorgestellten Unterrichtseinheiten wurden in einem dreijährigen Projekt der Universität Rostock, Fachbereich Didaktik der Chemie mit Schülern der dritten bzw. vierten Klasse an drei Modellschulen Rostocks erprobt. Durch die Einbindung von physikalischen und chemischen Inhalten in einen experimentellen Sachunterricht sollen die Grundschüler an naturwissenschaftliches Denken herangeführt werden sowie wichtige Grundlagen für den späteren naturwissenschaftlichen Unterricht erwerben. Ein wesentliches Kriterium bei der Entwicklung der Unterrichtseinheiten bildeten die bereits vorhandenen Schülervorstellungen,die die Kinder in den Unterricht mitbringen. Darauf aufbauend wurden mögliche Unterrichtsgänge und Experimente erarbeitet bzw. ausgewählt und erprobt, die auch in der Orientierungsstufe Eingang finden können.

2 UE 1: Forschen und Beobachten Diese Unterrichtseinheit wurde als möglicher Einstieg für einen experimentellen Sachunterricht konzipiert. Die Schüler werden mit den Sicherheitsregeln vertraut gemacht und an einige naturwissenschaftliche Arbeitsweisen herangeführt (Beobachten, Beschreiben, Umgang mit der Lupe, Zeichnen von Beobachtungen). Im Zusammenhang mit der Einführung der Lupe werden auch optische Phänomene untersucht (Lichtbrechung; Lupe als Brennglas). Die Beschäftigung mit den menschlichen Sinnen und Sinnesorganen ist als Vorbereitung für den sich anschließenden Sinnesparcours (UE 2) gedacht. Fortbildung für den Sachunterricht/Orientierungsstufe UE 2: Körper und Stoffe Herzstück dieser Unterrichtseinheit ist der so genannte Sinnesparcours - ein Lernzirkel, in dem die Schüler in Partnerarbeit an verschiedenen Stationen Gegenstände (Körper) und Materialien (Stoffe) mit ihren Sinnesorganen erraten müssen. Darüber hinaus sollen die Schüler an einer Station mithilfe eines Magneten selbstständig herausfinden, dass nur Gegenstände aus Eisen magnetisch sind. An einer weiteren Station erfolgt der Einsatz einer Balkenwaage: Durch Umformen und Wiegen von Knete sollen die Schüler erkennen, dass beim Umformen eines Körpers die Masse erhalten bleibt. Unter Einbeziehung der im Sinnesparcours gemachten Erfahrungen werden die Begriffe Körper und Stoff sowie die Aggregatzustände fest und flüssig erarbeitet. Die dabei verwendeten Gegenstände und Stoffe stammen aus der Alltags- und Lebenswelt der Kinder. Vor allem im Zusammenhang mit der Erabeitung des Körperbegriffes lassen sich einige Anknüpfungspunkte zum Mathematikunterricht herstellen.

3 UE 3: Luft begreifen Aufbauend auf die Unterrichtseinheit Körper und Stoffe wird mit den Schülern nun der gasförmige Aggregatzustand am Beispiel Luft eingeführt. Vorweg sollen einfache, aber eindrucksvolle Schülerexperimente den Kindern bewusst machen, dass auch Luft ein Stoff ist, der existiert, der Raum beansprucht und Eigenschaften besitzt. Diese Erkenntnis ist eine wichtige Grundlage für das Verstehen von zahlreichen weiteren Naturphänomenen, z.b. aus den Themenfeldern Wetter, Wasserkreislauf, Feuer oder Akustik. Die Komprimierbarkeit als eine besondere Eigenschaft von gasförmigen Stoffen, sollen die Schüler mithilfe eines selbst angefertigten Flaschenteufelchens herausfinden. Anwendung findet dieses Phänomen in vielen den Schülern bekannten Dingen aus dem Alltag: Fahrradreifen, Luftpumpe, Luftmatratze oder Zahnarztbohrer. Darüber hinaus wird auch auf technische Erfindungen, wie z.b. U-Boote oder Taucherglocken, Bezug genommen. Fortbildung für den Sachunterricht/Orientierungsstufe UE 4: Kohlenstoffdioxid ein weiterer gasförmiger Stoff Im Anschluss an die UE 3: Luft begreifen lernen die Schüler einen weiteren gasförmigen Stoff kennen: Kohlenstoffdioxid (KD). Den Schülern ist dieser Stoff aus dem Alltag meist unter Kohlensäure oder Sprudelwassergas bekannt. KD sollte den Kindern schon in der Grundschule als ein besonderer Stoff nahe gebracht werden, da es in unserer Lebens- und Umwelt allgegenwärtig ist und eine sehr bedeutsame Rolle spielt. Die Schüler werden in dieser erprobten Unterrichtseinheit anhand von zahlreichen Experimenten mit den beeindruckenden Eigenschaften, Vorkommen und Verwendungsmöglichkeiten dieses Stoffes vertraut gemacht: Im Vergleich zu Luft hat KD eine hohe Dichte und lässt sich aufgrund seiner Schwere wie eine Flüssigkeit gießen bzw. umschütten. Da KD erstickend wird und sich über dem Boden ausbreitet, eignet es sich zum Löschen von Bränden (Feuerlöscher). KD entsteht beim Auflösen einer Brausetablette in Wasser und sorgt auch bei Getränken wie Bier, Sekt, Cola oder Mineralwasser für einen frischen Geschmack. (KD bewirkt das auffällige Sprudeln.) KD wird aus Backpulver oder mittels Hefe freigesetzt, um den Kuchenteig zu lockern. KD entsteht bei der Atmung von Mensch und Tier sowie beim Verbrennen von Holz, Kohle, Erdöl und anderen Brennmaterialien (Problematik des Treibhauseffektes). Darüber hinaus lernen die Schüler in dieser UE ein Nachweismittel (Kalkwasser) für KD kennen und können damit das Vorhandensein von Kohlenstoffdioxid sicher belegen.

4 UE 5: Wasser und seine Aggregatzustände (Wasserkreislauf) UE 6: Wasser als Lösungsmittel (Abwasserreinigung) In der UE 5 werden mithilfe einfach durchzuführender Schüler- und Lehrerversuche zunächst die drei Aggregatzustände des Wassers (fest, flüssig, gasförmig) und die jeweiligen Aggregatzustandsänderungen (schmelzen, erstarren, verdampfen, kondensieren) erarbeitet. Anhand bekannter Alltagsphänomene erfahren die Schüler den Unterschied zwischen Verdampfung und Verdunstung von Wasser. Aufbauend auf diese Erkenntnisse wird der Wasserkreislauf auf eine sehr anschauliche Art und Weise eingeführt: Es kommen Modelle zum Einsatz, die mit einfachen Mitteln selbst angefertigt werden können. Auf folgende Alltagsfragen wird in dieser UE beispielsweise Bezug genommen: Wo und als was kann Wasser überall in der Natur vorkommen? Was passiert mit dem Pfützenwasser nach dem Regen? Woraus bestehen eigentlich Wolken und wie entstehen sie? Warum fängt es irgendwann an zu regnen? Wie gelangt das Wasser von der Erde nach oben in den Himmel? In der UE 6 sollen die Schüler in Form von Gruppenarbeit selbstständig Ideen entwickeln und ausprobieren, wie man Schmutzwasser wieder reinigen kann (Dekantieren, Sieben, Filtrieren). In diesem Zusammenhang werden die Schüler auch mit folgendem Problem konfrontiert: Salz löst sich in Wasser. Es ist zwar nicht mehr sichtbar, aber doch vorhanden. Wie lassen sich Salz und Wasser wieder voneinander trennen? Die Schüler lernen die Methode des Eindampfens kennen und wenden sie beispielsweise beim Thema Trinkwassergewinnung aus Meerwasser oder Kochsalzgewinnung aus Steinsalz - an.

5 UE 7: Stoffumwandlung ( Warum verkohlt das Toastbrot? ) In den vorangegangenen Unterrichtseinheiten haben die Schüler bereits zahlreiche Alltagsstoffe, die sich in ihren Eigenschaften und daraus ableitend auch in ihrer Verwendung unterscheiden, kennengelernt. In dieser UE 7 sollen die Schüler in Vorbereitung auf den späteren NAWI- bzw. Chemieunterricht erstmalig ganz gezielt untersuchen, ob und inwieweit sich Stoffe zu anderen (neuen) Stoffen umwandeln können. Untersuchungen belegen, dass gerade dieses Phänomen der Veränderung, also Umwandlung von Stoffen (im Chemieunterricht als chemische Reaktion bezeichnet) für viele Schüler als unbegreiflich erscheint. Es widerspricht einfach dem gesunden Menschenverstand. Aus diesem Grund sollen die Schüler in dieser UE erste Erfahrungen sammeln und an den Begriff Stoffumwandlung herangeführt werden. Beim Erhitzen von Wasser, Wachs, Salz, Zucker, Milch und Holz erkennen die Schüler, dass sich Stoffe unterschiedlich verhalten können. Einige ändern einfach nur den Aggregatzustand (schmelzen, verdampfen), andere Stoffe verkohlen, wandeln sich also um. Fortbildung für den Sachunterricht/Orientierungsstufe UE 8: Feuer In der erprobten UE 8 lernen die Schüler auf praktische und anschauliche Weise ( Lagerfeuer, Grillkohlefeuer ) die drei Voraussetzungen für das Entstehen von Feuer kennen: Brennstoff, Entzündungstemperatur, Luft (Sauerstoff) sowie die Bedeutung des Zerteilungsgrades von Brennstoffen. Aufbauend auf diese Erkenntnisse werden verschiedene Löschmethoden erprobt und diskutiert. In diesem Zusammenhang erschließen sich die Schüler auch die Funktionsweise eines Kohlenstoffdioxid-Feuerlöschers. Grundlage bilden hierbei die Erfahrungen aus der UE 4: Kohlenstoffdioxid ein weiterer gasförmiger Stoff. Als Vertiefung zum Thema Feuer werden weitere Experimente zur Beantwortung folgender Fragen angeboten: Warum ist Wasser so ein gutes Löschmittel? Darf man jedes Feuer mit Wasser löschen? Wie funktioniert ein Feuerzeug? Was brennt eigentlich bei einer Kerze?

6 Die UE 8 stellt den Abschluss der von uns entwickelten Themen für den Sachunterricht dar. Sie baut auf die bereits gesammelten Erfahrungen und Kenntnisse der UE 1 bis 7 auf. Alle Unterrichtseinheiten können themenbezogen auch in der Orientierungsstufe eingesetzt werden.

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