Teil 2: Praxis
Praxis Forscheraufträge für die Klassenarbeit Diese vier Forscheraufträge brauchen eine Vorbereitung sowie bei Auftrag B und C eine längere Beobachtungszeit. Sie können deshalb idealerweise gemeinsam und mit Unterstützung der Lehrperson durchgeführt werden. Dabei können als Vorbereitung auf die Gruppenarbeit alle Arbeitsschritte erläutert und dokumentiert werden. Die vier Auftragskarten sowie die dazugehörenden Kopiervorlagen sind im violett-farbenen Beutel verpackt. Zusammenstellung Nr. Auftrag Thema Vorbereitung / Durchführung A Verschmutztes Wasser reinigen (Klassenzimmer) Bodenfunktion: Filterwirkung Vorbereitung: Flaschen zuschneiden, Material sammeln (Zeitbedarf ½ h) Durchführung: 10 Min. (ohne Besprechung und Wiederholung mit unterschiedlichen Flüssigkeiten). B Regenmodell (Klassenzimmer) Bodenfunktionen: Versickerung Erosion Vorbereitung: Flaschen zuschneiden, einsäen (Zeitbedarf ½ h) Gras wachsen lassen (ca. 5 Tage) Tipp: Mit Grasziegeln kann der Versuch sofort durchgeführt werden. Durchführung: 10 Min. (ohne Besprechung) C Regenwürmer (Klassenzimmer) Bodenlebewesen: Tierbeobachtung Vorbereitung: Gläser bereitstellen, Erde/Sand/Blätter organisieren, Regenwürmer sammeln (Zeitbedarf ½ h) Tipps: Erde und Regenwürmer mit den Schülern auf einem Lehrausflug sammeln. Durchführung: Glas einfüllen und umhüllen (15 Min.) Beobachtungszeit: eine Woche D Bodenleiter (Erkundung im Wald) Bodenfunktion: Zersetzung Abbau Humusbildung Vorbereitung: Protokollbogen kopieren, Sammelfelder mit Teppichband bekleben, Material sammeln (Zeitbedarf ½ h) Durchführung: 30 Min. (vor Ort). 12
Forscherauftrag A: Verschmutztes Wasser reinigen Problemstellung und Kurzinformation Wie kann verschmutztes Wasser gereinigt werden? Welche Funktion hat der Boden dabei? Böden filtern Schad- und Schmutzstoffe aus dem Regenwasser. Diese Filterwirkung ist für den Schutz des Trinkwassers zentral. Je nach Bodenzusammensetzung ist die Filterwirkung verschieden: Grober Sand hat eine geringe Filterwirkung, humusreiche feine Erde hat eine grosse Filterwirkung. Ziele Die SchülerInnen überlegen sich, wie verschmutztes Wasser gereinigt werden kann. erkennen die Filterwirkung des Bodens anhand eines Experimentes. Material und Vorgehen Forscherauftrag A Untersucht die Filterfunktion von Boden. Material vorbereiten 2 PET-Flaschen (1,5 Liter) zuschneiden (vgl. Zeichnung unten) Ein Becher mit feinen, sauberen Kieselsteinen ein Stein feine Erde Messbecher Wasser Tintenpatrone oder Tinte Anleitung Versuchsaufbau: Stein, anschliessend Kieselsteine und zuletzt Erde in die Flasche einfüllen. Messbecher mit Wasser füllen, 3 Tropfen Tinte beigeben. Durchführung: Das verschmutzte Wasser in den aufgebauten Filter giessen. Ereignis: Das blaue Wasser verliert beim Durchsickern die Farbe. 13
Auswertung Mögliche Fragen zu Auswertung und Diskussion mit den SchülerInnen: Was genau haben die SchülerInnen beobachtet? Stimmt das mit den Vermutungen überein oder nicht? Welche Erklärungen haben die SchülerInnen für das Beobachtete? Warum ist die Filterwirkung in einem Boden so wichtig? Weiterforschen Können verschiedene Stoffe im Wasser aufgelöst werden und im Bodenfilter getestet werden (z.b. Cola, Kaffee)? Welche Stoffe werden herausgefiltert, welche nicht? Zeigen verschiedene Bodentypen (z.b. Sand, Gartenerde, Kompost) eine unterschiedliche Filterwirkung? Informationen Das Experiment wird auch ausgeführt unter www.bodenreise.ch/leporello/ bei der Station 4 «Wasser filtern» und im Lehrmittel Riesenrad www.nmm.ch Hintergrundinformationen Grundwasser www.waldwissen.net/wald/boden/wsl_waldboden_filter/index_de Information zur Filterwirkung von Boden: «Boden filtert physikalisch und adsorbiert physiko-chemisch hindurchfliessendes Wasser. Selbst vom Wasser transportierte Partikel, mineralische Substanzen oder Staubpartikel bleiben im feinen Porengeflecht des Bodens hängen (Filtration). Gelöste Stoffe werden durch ihre Ladungen an die Bodenpartikel angelagert (Adsorption). Das Wasser wird gereinigt. Diese Vorgänge sind für die Nährstoffversorgung der Pflanzen von grosser Bedeutung, aber auch für die Qualität des Grundwassers und besonders für die Trinkwassergewinnung. Im Grundschulunterricht sind die komplexen chemischen Zusammenhänge auszuklammern und der Reinigungsprozess wird durch die Filterung auf rein mechanischem Wege dargestellt. In diesem Zusammenhang muss unbedingt eine Reflexion des eigenen Handelns der Schüler angeregt werden, z.b. beim Umgang mit Schadstoffen. In der Erfahrungswelt der Kinder lässt sich dies durch das Ölen des Fahrrades veranschaulichen und die Verantwortung für den Schutz des Bodens. Das Fahrrad-Öl darf nicht in den Boden gelangen und sollte daher aufgefangen werden. Derartige Möglichkeiten gibt es an Tankstellen, deren Untergrund versiegelt ist.» (Quelle: Boden Eine Lehrerhandreichung. Teil VI Experimente, Katalin Roch, DBU, S.39, www.senckenberg.de/files/content/museum/goerlitz_muspaed/lehrerhandreichungboden/ pdf-dateien/lhr_boden_teil_vi.pdf) 14
Forscherauftrag B: Regenmodell Problemstellung und Kurzinformation Bepflanzter und unbepflanzter Boden: Beobachtet, wo der Regen schneller abfliesst und wo mehr Bodenteilchen abgeschwemmt werden. Niederschlag kann Böden auswaschen und die wertwolle Humusschicht abtragen (=Erosion). Die Bodenerosion ist abhängig von Niederschlagsmenge und -intensität, Bodentyp, Hangneigung und -länge sowie Bodenbedeckung (Details s. Informationen). Ziele Die SchülerInnen überlegen sich, wie Niederschlag auf unterschiedlich bewachsene Böden einwirkt. erkennen die Funktion der Pflanzen und die Gefahren der Bodenerosion. Material und Vorgehen Forscherauftrag B Bepflanzter und unbepflanzter Boden: Beobachtet, wo der Regen schneller abfliesst und wo mehr Bodenteilchen abgeschwemmt werden. Material vorbereiten 2 PET-Flaschen (1,5 Liter) zuschneiden (vgl. Zeichnung unten) 2 Stützen für die PET-Flaschen (aus zwei PET-Flaschen zuschneiden) 2 durchsichtige Gefässe (z.b.konfitürengläser) Messbecher und Wasser Erde Katzengrassamen (auch möglich: Kressesamen, Rasenziegel) Stoppuhr (oder Handy mit Zeitmessfunktion) Anleitung Versuchsaufbau: Die zugeschnittenen Flaschen mit Erde füllen; in einer Flasche Katzengras ansäen. Einige Tage warten, bis das Gras ca. 10cm hoch ist. Flaschen in die Stützen stellen und je ein leeres Gefäss darunter stellen. Durchführung: Beide Flaschen nacheinander mit je 0.5l Wasser begiessen und die Zeit messen, bis das Wasser ins untere Gefäss abgeflossen ist. Flaschen zuschneiden Stütze zuschneiden Ereignis: Trifft Regen auf unbepflanzten Boden fliesst das Wasser schnell ab und schwemmt Erde mit. Beim bepflanzten Boden ist die Durchlaufzeit langsamer. Dank der Durchwurzelung wird kaum Erde mitgeschwemmt. 15
Auswertung Welche Beobachtungen haben die SchülerInnen protokolliert? Welche Erklärungen haben sie für die Beobachtungen? Wieso ist ein bepflanzter Boden so wichtig? Weiterforschen Das Experiment mit verschiedenen Bepflanzungen (Rasenziegel, Kressesamen usw.) und unterschiedlichen Bodentypen (Gartenerde, Sand) wiederholen. Nach einem starken Regenfall verschieden bewachsene Flächen vergleichen und nach Erosionsspuren suchen (Acker ohne Vegetation, Wiese, Wald). Informationen Bodenerosion ist abhängig von verschiedenen Faktoren: Niederschlagsmenge und -intensität, Bodentyp (gut durchlässiger Boden nimmt Wasser besser auf als verdichteter Boden), Hangneigung und Hanglänge (je geringer Neigung und Länge, desto weniger Erosion), Bodenbedeckung: Pflanzen schützen den Boden, so dass das Wasser in einem bewachsenen Boden weniger Erde mitschwemmen kann. Ausserdem braucht das Wasser länger, um einen bewachsenen Boden zu durchdringen. Hinweis: das Experiment wird auch beschrieben in «Die Geheimnisse des Bodens, Auf den Spuren von Maulwurf Grabowski». Stucki Pascal, Turrian François. 16
Forscherauftrag C: Regenwürmer Problemstellung und Kurzinformation Regenwürmer leben verborgen unter der Erde, wo es feucht und dunkel ist. Sie graben Gänge im Boden, sie lockern und mischen den Boden. Regenwürmer ziehen tote Blätter und andere organische Abfälle in die Erde und fressen sie. Beim Fressen nehmen die Regenwürmer auch Sand und andere Bodenpartikel auf, um die Nahrung gut zu verkleinern. Die Ausscheidungen der Regenwürmer düngen den Boden sozusagen mit Mineralstoffen und Humus, sie machen den Boden fruchtbar. Weise die «Arbeit» von Regenwürmern nach. Ziele Die SchülerInnen überlegen sich, wie Regenwürmer leben und beobachten einige Aspekte davon. erkennen die wichtige Bedeutung der Regenwürmer für den Boden. erkennen die Kreisläufe, welche sich im Boden abspielen. Material und Vorgehen Forscherauftrag C Weise die «Arbeit» von Regenwürmern nach. Bildanleitung Material vorbereiten Grosses Glas (z.b. grosses Gurkenglas) Schwarzer Umhang für das Glas (oder schwarzes Papier) Sprühflasche mit Wasser Erde und heller Sand 2 3 grosse Regenwürmer Gräser, Blätter (wenn möglich auch schon etwas zersetzte Blätter) Versuchsaufbau: Erde und Sand schichtweise ins Glas einfüllen, mit Blättern bedecken. Diese befeuchten. Würmer einsetzen und Deckel mit Luftlöchern aufsetzen. Beobachtung: Schwarzen Umhang überstülpen oder umbinden. Das Glas an einen kühlen Ort stellen. Die Erde regelmässig befeuchten und beobachten, was sich verändert. Ereignis: Die Würmer ziehen Blätter zum Fressen nach unten, graben Gänge und durchmischen den Boden. 17
Auswertung Was haben die SchülerInnen beobachtet und dokumentiert? Was hat sich verändert? Stimmt das mit den Vermutungen überein? Welche Erklärungen haben die SchülerInnen für ihre Beobachtungen? Lassen sich Schlüsse ziehen, welche Bedeutung die Regenwürmer für den Boden haben? Weiterforschen SchülerInnen stellen selber Fragen zu den Regenwürmern. Diesen Fragen nachgehen und kleine Erforschungen, Beobachtungen durchführen. Tipp: Die Fortbewegung der Regenwürmer lässt sich auf einem Tambourin oder auf einer Trommel gut hören. Der Bodenbeobachtungsauftrag 5 der Umweltdetektive / bodenbeobachten widmet sich dem Regenwurm. Informationen Das Experiment wird auch ausgeführt im Lehrmittel Riesenrad www.nmm.ch Regenwurmwerkstatt mit sehr viel Hintergrundinformation und Unterrichtsideen http://hypersoil.uni-muenster.de/sitemap_02.htm Bau eines Regenwurmkastens und andere Versuche www.wuppertal.de/rathaus-buergerservice/umweltschutz/boden/102370100000189131.php 18
Forscherauftrag D: Bodenleiter 4 Problemstellung und Kurzinformation Die Blätter, welche im Herbst zu Boden fallen, werden von unzähligen kleinen Bodentieren in humusreiche Erde umgewandelt. Die Stadien dieser Umwandlung lassen sich gut beobachten. Dieser Vorgang ist zentral für die Humusbildung und zeigt den natürlichen Kreislauf des organischen Materials (in der Natur gibt es keinen Abfall). Weshalb türmt sich nicht ein riesiger Berg von Laub auf im Wald? Was geschieht mit den vielen im Herbst herabgefallenen Blättern? Ziele Die SchülerInnen überlegen sich, was mit den heruntergefallenen Blättern im Herbst geschieht. beobachten die Umwandlung von Laubblättern zu Humus. erkennen den natürlichen Kreislauf von organischem Material. Vorbereitung Protokollblatt Vorlage kopieren Sammelfelder mit Teppichklebeband bekleben Sammeltüten/Gläser Evt. Behälter zum Sammeln von Erden oder Kleinstlebewesen für die weitere Beobachtung im Schulzimmer mitnehmen. Material und Vorgehen Forscherauftrag D Weshalb türmt sich nicht ein riesiger Berg von Laub auf im Wald? Was geschieht mit den vielen Blättern und Nadeln, die im Herbst herunterfallen? Material vorbereiten Becherlupen und/oder Stiellupen Pinsel Bestimmungsbogen Bodentiere kopieren (vgl. Kopiervorlage) Protokollbögen (vgl. Kopiervorlage) Teppichklebeband Anleitung Die Klasse arbeitet in Kleingruppen. Jede Gruppe sucht sich einen Platz im Wald und legt mit Ästen eine Leiter mit vier Feldern auf den Boden (Quadrate von ca. 50 cm Seitenlänge). Innerhalb der Felder geht jede Gruppe wie folgt vor 1. Feld: Es wird nichts entfernt (Vergleichsfläche). 2. Feld: Alle nicht zersetzten, ganzen Blätter/Nadeln, Zweige und Bodenpflanzen werden entfernt (neben das Quadrat gelegt). 3. Feld: Alles, was noch als Blatt-/Nadelstreu erkannt wird, wird entfernt (neben das Quadrat gelegt). 4. Feld: Die gesamte Humusschicht wird bis zum oberen Mineralboden entfernt (neben das Quadrat gelegt). Protokoll Die Schüler beschreiben ihre Beobachtungen auf dem Protokollblatt und kleben das Material von den verschiedenen Zersetzungsstadien in die mit Teppichband vorbereiteten Felder. 4 Quelle: A. Radkowitsch, fachdidaktischer Qualifikationslehrgang NaDiQuAk, ph Karlsruhe, www.natwiss.ph-karlsruhe.de/nadiquak/ 19
Auswertung Welche Stadien des Blattzerfalls werden beobachtet? Welche Bodentiere, Pilzfäden usw. konnten beobachtet werden? Sind viele Tiere vorhanden? Warum? Welcher Prozess läuft hier ab und weshalb ist dieser Prozess so wichtig? Weiterforschen Proben aus den verschiedenen Schichten in beschriftetem Plastiksack mitnehmen und im Klassenzimmer unter dem Binokular beobachten und zeichnen. Durchführen der Beobachtungen in verschiedenen Waldtypen (z.b. Laubmischwald, Nadelwald) und Unterschiede beobachten und beschreiben. In den Bodenbeobachtungsaufträgen 5 und 6 der Umweltdetektive /boden-beobachten wird die Beobachtung einer Zersetzung eingeführt. Löschblattstreifen oder Kaffeefilter in Boden zersetzen lassen und beobachten. Anleitung in «Werkstatt Boden» nua (Natur- und Umweltschutz-Akademie des Landes NRW) Versuch 11: Zersetzung www.nua.nrw.de/publikationen/material-fuer-die-bildungsarbeit/bildungsordnerbroschueren-und-materialmappen/single/produkt/werkstatt-boden-ist-leben/kategorie/ materialmappen/ Informationen Details zur Zersetzungsreihe in «Werkstatt Boden» nua (Natur- und Umweltschutz-Akademie des Landes NRW), Versuch 27: Abbau von Laubblättern www.nua.nrw.de/publikationen/material-fuer-die-bildungsarbeit/bildungsordnerbroschueren-und-materialmappen/single/produkt/werkstatt-boden-ist-leben/kategorie/ materialmappen/ 20
Forscheraufträge für die Schülergruppen Neun verschiedenfarbige Beutel mit Forscheraufträgen für Schülergruppen Die neun Forscheraufträge berücksichtigen zentrale Themenkreise. Sie können wie folgt zugeordnet werden: Einführung/Annäherung ans Thema: Auftrag 1 Böden bestimmen/erkennen; Bodenstruktur: Aufträge 2, 3, 4 Bodenlebewesen, Bodenfruchtbarkeit: Aufträge 5, 6, 7 Bodenverdichtung, Bodenversiegelung: Aufträge 8, 9 (und 4) Zu jedem Forscherauftrag gehören eine Auftragskarte sowie die notwendigen Hilfsmittel wie z.b. Schaufel, Thermometer, Sieb. Der Auftrag und die dazugehörenden Materialien sind in einem farbigen Beutel verpackt und mit der Farbe des Beutels gekennzeichnet. Die Auftragskarten sind teilweise ergänzt mit Informationen oder Lösungen in Spiegelschrift. Zusatzmaterial Für die Durchführung der Aufträge braucht jeder Forscher zusätzlich Schreibzeug, Unterlage, Notizpapier, Wasser (z.b. kleine PET-Flasche), Lappen zum Reinigen des Materials. Grundregeln für den Umgang mit Bodentieren (Hinweis für die Gruppenarbeit) Beachte dazu auch den Abschnitt «Umgang mit Bodentieren» im Theorieteil auf Seite 6. Kein Tier darf beim Fang getötet oder beschädigt werden. Die Tiere müssen nach den Beobachtungen wieder an ihren ursprünglichen Platz ausgesetzt werden. Die Tiere sollten nach Tiergruppen getrennt aufbewahrt werden, denn räuberische Exemplare fressen andere Tiere auf. Viele Tiere sind sehr flink. Es müssen alle Geräte griffbereit sein. 21
Zusammenstellung der Aufträge Nr. Forscherauftrag Materialien pro Sack Farbe Sack 1 Untersuche eine kleine Fläche auf dem Boden, ein «Bodenfenster». 2 Trenne eine Bodenprobe in verschieden grosse Bestandteile auf! 3 Bestimme die Bodenart mit der Fingerprobe! 4 Mache Luft, die im Boden eingeschlossen ist, sichtbar. 5 Beobachte Bodentiere und weise sie einer Tiergruppe zu. 6 Beobachte den Regenwurm. Wie bewegt er sich vorwärts? 7 Miss die Bodentemperatur an verschiedenen Stellen und in verschiedenen Tiefen. Wo ist der Boden am wärmsten? 8 Wasserwettlauf überprüfe, in welchem Boden das Wasser besser versickert! 9 Achtung, fertig, Regen! Überprüfe die Versickerung von Wasser auf versiegelten Böden. 1 Auftragstafel 1 Kordel 4 Zeltheringe 3 Lupen 1 Auftragstafel 1 dreiteiliges Sieb 1 Schaufel 4 Plastikteller 1 Pinsel 1 Lupe 1 Fotoanleitung 1 Auftragstafel 1 Sprühflasche 1 Diagramm Bodenmerkmale 1 kleine Schaufel 1 Auftragstafel 1 Trink- Flasche mit Deckel 1 2 Luftballons 1 kleine Schaufel 1 Messbecher ca. 0.5 L 1 Auftragstafel 1 Schaufel 1 Bestimmungsschlüssel 4 Plastikteller und 4 Pinsel 4 Becherlupen und 1 Stiellupe 1 Auftragstafel 4 Plastikteller 1 Schaufel 1 Sprühflasche 1 Auftragstafel 1 Bodenthermometer 1 längliche Schaufel 1 Lineal 1 Auftragstafel 4 markierte Becher 1 Schaufel 1 Auftragstafel 1 Fototafel 4 Becher pink orange grün blau grau rot hellgrün hellblau gelb 22
Forscherauftrag 1 (Tafel 1) Forscherauftrag 1 Untersuche eine kleine Fläche auf dem Boden, ein «Bodenfenster». Darum geht es Lenke deinen Blick nur auf eine kleine Bodenfläche, auf ein «Bodenfenster». Darin soll möglichst viel erfasst werden: Pflanzen, Tiere, Tierspuren, Steine, Farben, Gerüche. Das brauchst du (Material in der Tasche) Kordel mit vier Laschen 3 Lupen 4 Zeltheringe So machst du es 1. Suche eine geeignete Untersuchungsfläche. Beachte dabei: Sie ist am Rand einer Hecke oder unter einem Baum. Sie ist nicht ganz mit Pflanzen überwachsen. 2. Stecke mit der Kordel und den Heringen das Fenster ab. 3. Bücke dich zum Bodenfenster hinunter und beschreibe alles, was du im abgesteckten Ausschnitt wahrnehmen kannst. Beachte dazu die Fragen auf der Rückseite. Fragen Wie riecht der Boden? Wie fühlt er sich an? Liegt das Bodenfenster im Schatten oder ist es besonnt? Wie viele Blütenpflanzen wachsen im Fenster? Wachsen auch Gräser? Siehst du andere Pflanzen? Welche? Erkennst du Tiere? Findest du Tierspuren? Siehst du einen grösseren Stein oder ein Stück Holz. Hebe sie vorsichtig hoch. Was entdeckst du? Hast du eine Erklärung dafür? Lassen sich die Heringe gut einstecken wenn nicht, warum? Erklärung Pflanzen und Tiere fühlen sich nicht überall wohl. Du entdeckst deshalb je nach Standort, Sonneneinstrahlung, Feuchtigkeit etc. unterschiedliche Pflanzen. Im Boden und in der obersten Schicht des Bodens (Streuschicht) leben vor allem ganz kleine Tiere. Sie sind lichtscheu. Du entdeckst sie deshalb unter Holz oder Steinen. Vielleicht findest du auch ihre Frass- oder Kotspuren wie z.b. diesen Regenwurmhaufen. Protokoll Notiere deine Beobachtungen im Heft und ergänze sie mit Zeichnungen. Aufräumen Material putzen und versorgen. Forscherauftrag 2 (Tafel 1) Forscherauftrag 2 Trenne eine Bodenprobe in verschieden grosse Bestandteile auf! Darum geht es Je nach Entstehung sind Böden aus kleineren oder grösseren mineralischen (Steinchen) und organischen (pflanzlichen) Teilchen zusammengesetzt. Die Mischung dieser Teilchen bestimmt die Eigenschaften eines Bodens mit. Wir unterscheiden Steine, Sand, Schluff und die sehr kleinen Tonkörner. Das brauchst du (Material in der Tasche) Dreiteiliges Sieb Kleine Schaufel Fotoanleitung Lupe 4 Plastikteller Pinsel So machst du es 1. Hole eine Schaufel Erde (möglichst trocken). 2. Siebe die Erde gemäss der Anleitung auf der Fotokarte. 3. Betrachte die ausgesiebten Körnungen mit der Lupe. Wie sehen die Steine aus? Entdeckst du auch abgestorbene Pflanzenteilchen? Von welcher Körnung hat es am meisten? Protokoll Notiere deine Erfahrungen / Beobachtungen im Heft. Überlege: Welche Eigenschaften hat ein Boden mit vielen Steinen? Aufräumen Erde zurückgeben, Material putzen, versorgen. Wasser Grobe Körner Kleine Körner Erklärung Die Zusammensetzung der Korngrössen bestimmt die Hohlräume in einem Boden und damit die Fähigkeit des Bodens Luft und Wasser zu speichern. Wasser und Luft sind für das Pflanzenwachstum und die Bodenlebewesen sehr wichtig. Böden mit vielen grossen Körnern In Böden mit vielen groben oder gleichmässigen Körnern (Steine, Kies, grobkörnige Sande) gibt es zwischen den Körnern grosse Hohlräume. Diese durchlässigen Böden können das Wasser schlecht speichern. Die Pflanzen Sandboden «verhungern» fast in diesen Böden. Böden mit einem Gemisch von unterschiedlichen Körnern In Böden mit grossen Körnern sowie vielen feinen Körnern wie Schluffe und Tone gibt es feine Hohlräume. Diese Böden nehmen das Wasser langsam auf und halten es lange fest. Dank der guten Krümelstruktur gibt es hier viele Bodenlebewesen. Der Boden ist Lehmboden fruchtbar. Böden mit vielen sehr feinen Körnern In diesen Böden fehlen die Hohlräume. Sie sind verdichtet, hart und luftarm. Diese Böden nehmen Wasser nur schlecht auf. Tonboden 23
Forscherauftrag 2 (Tafel 2) Fotoanleitung: Erde sieben 1 Material bereitlegen. 6 Das Sieb mit den zweitgrössten Maschen in den Ring legen. 2 Sieb mit den 7 grössten Maschen in den Ring legen. Gesiebte Erde vom ersten Durchlauf durchs kleinere Sieb schütten. 3 Sieb über einen Teller halten und die Erde durchsieben. 8 Aufgefangene Erdkörner wieder in einen Teller kippen, mit Sieb zur Seite stellen. 4 Sieb sorgfältig 9 aus dem Ring heben. Feinstes Sieb einsetzen und den Vorgang mit der zuletzt ausgesiebten Erde wiederholen. 5 Die vom Sieb zurückbehaltenen Erdkörner in einen Teller kippen und mit dem Sieb zur Seite stellen. 10 Fahre nun mit Punkt 3 auf der Forscherkarte weiter. Forscherauftrag 3 (Tafel 1) Forscherauftrag 3 Bestimme die Bodenart mit der Fingerprobe! Vermutung Überlege dir, nach welchen Kriterien du verschiedene Böden unterscheiden könntest. Notiere deine Gedanken. Erklärung zu Punkt 2 Das Knirschen weist auf den Sandanteil im Boden hin. Wir unterscheiden: Starkes Knirschen Kein oder schwaches Knirschen Darum geht es Boden ist nicht einfach Boden. Wir unterscheiden Ton, Lehm und Sandboden je nachdem, aus welchen Bestandteilen er zusammengesetzt ist. Bestimme die Bodenart einer Erdprobe. Sandiger Boden Lehm oder Ton Das brauchst du (Material in der Tasche) Sprühflasche (mit Wasser füllen) Diagramm Bodenmerkmale kleine Schaufel So machst du es 1. Nimm an einer geeigneten Stelle eine Schaufel Erde. 2. Zerreibe die Erde zwischen Daumen und Zeigefinger. Knirscht es? Knirscht es nicht? 3. Feuchte die Bodenprobe mit der Sprühflasche etwas an und untersuche sie gemäss dem Diagramm Bodenmerkmale. Erklärung zu Punkt 3 Die Fingerprobe erlaubt dir, ohne zusätzliche Hilfsmittel einen Boden einzuschätzen und Hinweise auf seine Bestandteile zu erhalten. Die Bodenart wird auch von erfahrenen Bodenkundlern nach diesem Verfahren eingeschätzt. Protokoll Beschreibe deine Erfahrungen zu Punkt 2 und 3 im Heft. Aufräumen Erde zurückbringen, Material putzen, versorgen. 24
wenig mit Luft und bewegt sich. aus dem Boden. Dadurch füllt sich der Luftballon ein Das Wasser ist schwerer als die Luft und verdrängt diese wenn du Wasser in die Flasche füllst? Hast du die Luftblasen gesehen, die aufsteigen, Forscherauftrag 3 (Tafel 2) Diagramm Bodenmerkmale Boden klebt in den Fingerrillen? Nein Ja Sand Lässt sich zu einer Wurst formen? Nein Ja lehmiger Sand sie zerfällt sie zerfällt nicht Lehm oder sandiger Lehm Ton Forscherauftrag 4 (Tafel 1) Forscherauftrag 4 Mache Luft, die im Boden eingeschlossen ist, sichtbar. Erklärung Lies mit einem Spiegel, den du bei der Lehrperson holen kannst: Darum geht es Der Boden ist Lebensraum für unzählige Lebewesen, die wie wir Luft zum Atmen benötigen. Luft im Boden ist für uns nicht sichtbar. Kannst du sie trotzdem nachweisen? Das brauchst du (Material in der Tasche) Trinkflasche mit Deckel Messbecher 0.5 Liter Luftballon Kleine Schaufel So machst du es 1. Stülpe den Ballon auf die kleine Öffnung des Flaschendeckels. 2. Fülle den Messbecher mit Wasser. 3. Suche eine Stelle, an der du mit der Schaufel etwas Erde nehmen kannst, und fülle damit die Flasche ganz auf. 4. Giesse nun Wasser in die Flasche, verschliesse sie sofort mit dem Deckel. 5. Was beobachtest du in der Erde? Was passiert mit dem Ballon? Protokoll Was kannst du beobachten? Hast du Luft gesehen? Notiere deine Beobachtungen in deinem Heft. Aufräumen Erde zurückgeben, Material putzen, versorgen. Gewusst? Hast du auch schon beobachtet, dass Regenwürmer bei starkem Regen an die Oberfläche kommen? Durch das einlaufende Wasser entsteht Luftmangel (und dadurch Sauerstoffmangel) in den Gängen der Würmer. Sie müssen sich ans Tageslicht retten, um nicht zu ersticken. 25
Dank den Borsten kann sich der Wurm abstossen. Längsmuskeln zusammen, wird der Wurm dick und kurz. zusammen, wird der Wurm dünn und lang. Ziehen sich die des Körpers (Längsmuskeln). Ziehen sich die Ringsmuskeln Die Muskeln befinden sich rund um den Körper (Ringmuskeln) und entlang und die Borsten. Der Regenwurm braucht für die Fortbewegung seine stark Muskel Durch die Anzahl der Beine! Durch ein Merkmal sind die Tiere leicht zu unterscheiden: Forscherauftrag 5 (Tafel 1) Forscherauftrag 5 Beobachte Bodentiere und weise sie einer Tiergruppe zu. Darum geht es In einer Handvoll Boden leben mehr Lebewesen als Menschen auf der Erde. Wenn du Bodentiere unter der Lupe betrachtest, entdeckst du Antennen, Panzer, Zangen und viele Beine. Das brauchst du (Material in der Tasche) Kleine Schaufel 4 Becherlupen und 1 Stiellupe 4 Plastikteller und 4 Pinsel 1 Bestimmungsschlüssel für Bodentiere So machst du es 1. Hole mit der Schaufel eine Bodenprobe (geeignet ist humusreicher Boden, also z.b. Komposterde oder die oberste Schicht eines Waldbodens). Schütte die Erde auf den Teller. 2. Suche darin sorgfältig nach Tieren. Nutze auch die Stiellupe! 3. Befördere die gefundenen Tiere sorgfältig mit dem Pinsel in die Becherlupe und betrachte sie genau. 4. Teile die gefundenen Lebewesen nach dem Bestimmungsschlüssel einer Gruppe zu. Welches Merkmal musst du dazu genau betrachten? Protokoll Zeichne und beschreibe die Tiere in deinem Heft. Bodentiere sind zwar klein, aber sehr wichtig. Sie helfen bei der Bodenbildung und machen den Boden fruchtbar. Erklärung Lies mit einem Spiegel, den du bei der Lehrperson holen kannst: Für Neugierige So viele, gigantisch kleine Lebewesen arbeiten für uns im Boden: In der obersten Bodenschicht (30 cm) leben auf 1 m 2 : 10 000 000 000 000 Bakterien 10 000 000 000 Pilze 10 000 000 Algen 10 000 000 Einzeller 500 000 winzige Würmer (Nematoden) 5 000 Milben und Springschwänze 10 Asseln, Spinnen, Tausendfüsser 5 Regenwürmer 0,001 kleine Säugetiere Aufräumen Erde/Tiere zurück bringen, Material putzen, versorgen. Forscherauftrag 6 (Tafel 1) Forscherauftrag 6 Beobachte den Regenwurm. Wie bewegt er sich vorwärts? Erklärung Lies mit einem Spiegel, den du bei der Lehrperson holen kannst: Vermutung Wie bewegt sich ein Regenwurm? Notiere deine Vermutung. Darum geht es Regenwürmer leben in der Erde. Sie ernähren sich von Pflanzenresten, die sie in die Erde ziehen. Dabei durchmischen sie den Boden und lockern ihn. Beim Durchstossen des Bodens kann der Regenwurm das 50-fache seines eigenen Körpergewichts bewegen. Wie schafft er diese Fortbewegung? Das brauchst du (Material in der Tasche) Gartenschaufel, 4 Plastikteller, Sprühflasche So machst du es 1. Suche einen Regenwurm. Achte dabei auf Kothäufchen und lockere, feuchte Erde. 2. Lege den Regenwurm sorgsam in den Plastikteller und achte darauf, dass er feucht bleibt. 3. Beobachte seine Bewegungen. 4. Lege den Wurm auf ein Papier. Lausche aufmerksam und beschreibe deine Wahrnehmung im Heft. Protokoll Beschreibe und zeichne deine Beobachtungen ins Heft. Aufräumen Wurm/Erde zurückgeben, Material versorgen. 26
mung). Versickern. Es bildet Pfützen oder fliesst oberflächig ab (Überschwem- heransgepresst. Das Wasser hat keinen Platz zum Im Becher B hast du beim Drücken die Hohlräume zerstört und die Luft Luftblasen steigen auf. Fällt Wasser darauf, verdrängt es die Luft aus den Hohlräumen und In lockerer Erde hat es Hohlräume, die mit Luft gelüftet sind. Im Becher A versickert das Wasser besser. gering. der Tiefe sind die Temperaturschwankungen Temperaturen im Jahresverlauf stark, in An der Bodenoberfläche schwanken die ist esumgekehrt. Oberfläche wärmerals in der Tiefe. Im Winter Der Boden ist im Sommer nahe der Forscherauftrag 7 (Tafel 1) Forscherauftrag 7 Miss die Bodentemperatur an verschiedenen Stellen und in verschiedenen Tiefen. Wo ist der Boden am Wärmsten? Erklärung Lies mit einem Spiegel, den du bei der Lehrperson holen kannst: Darum geht es Die Bodentemperatur beeinflusst das Pflanzenwachstum und auch die Kreisläufe im Boden (z.b. Verrottung von Blättern). Verschiedene Faktoren sind für die Bodentemperatur wichtig: Die Einstrahlung der Sonne, der Bewuchs, der Wassergehalt Das brauchst du (Material in der Tasche) längliche Schaufel Lineal Bodenthermometer So machst du es 1. Stich an 3 4 Stellen (Wiese, am Teich, Hecke) mit der Schaufel Messlöcher von 10 cm und 25 cm Tiefe vor. 2. Miss die Bodentemperatur an jedem Standort zuerst an der Bodenoberfläche und anschliessend in den beiden Messlöchern. Benutze das Bodenthermometer sorgfältig. Protokoll Notiere deine Messresultate im Heft und markiere den Standort mit der höchsten Temperatur. Überlege: Welche Erkenntnisse vermitteln dir die Messungen? Was bedeutet das für die Bodentiere? Aufräumen Erde in die Löcher zurückgeben, Material putzen, versorgen. Für Neugierige Bodenlebewesen mögen keine extremen Temperaturen. Im Sommer und im Winter ziehen sie sich deshalb tiefer in den Boden zurück, im Frühling und Herbst kommen sie in die höheren Schichten. Forscherauftrag 8 (Tafel 1) Forscherauftrag 8 Wasserwettlauf: Überprüfe, in welchem Boden das Wasser besser versickert! Erklärung Lies mit einem Spiegel, den du bei der Lehrperson holen kannst: Darum geht es Wasser ist im Boden eine wichtige Nahrungsquelle für Pflanzen. Zudem dient versickertes Wasser den Menschen als Trinkwasserquelle (Grundwasser). Deshalb ist es wichtig, dass der Boden Regenwasser gut aufnehmen kann. Das brauchst du (Material in der Tasche) 4 markierte Becher, Fotokarte, etwas Wasser So machst du es 1. Fülle die Becher A und B bis zur Markierung mit leicht feuchter Erde. 2. Drücke im Becher B die Erde mit der Faust zusammen. 3. Überlege: In welchem Becher kann Wasser besser versickern? Warum? Notiere deine Vermutung im Heft und begründe sie. 4. Fülle die beiden Becher C bis zur Markierung mit Wasser. 5. Schütte das Wasser gleichzeitig in die Becher A und B. Protokoll Halte die Beobachtungen im Forscherheft fest. Stimmt das mit deinen Vermutungen überein? Hast du eine Erklärung? Aufräumen Erde zurückgeben, Material putzen, versorgen. Für Neugierige Überlege: Worauf muss ein guter Gärtner oder Bauer achten? 27
Sand (es versickert viel Wasser und schnell) Waldboden und Wiese und Sportrasen Mergel / Kiesplatz un Rasengittersteine kein Wasser) Sportplatz Die Reihenfolge ist wie folgt Asphalt/ Teer (es versickert Forscherauftrag 9 (Tafel 1) Forscherauftrag 9 Achtung fertig Regen! Überprüfe die Versickerung von Wasser auf versiegelten Böden. Erklärung Lies mit einem Spiegel, den du bei der Lehrperson holen kannst: Darum geht es Für Wege, Parkplätze, Sportplätze überdecken wir den natürlich gewachsenen Boden mit unterschiedlichen Oberflächen (Asphalt, Kies etc.). Man nennt diesen Vorgang Versiegelung. Dadurch greifen wir in die natürlichen Funktionen des Bodens ein. Je nachdem können Tiere die Oberfläche nicht mehr durchdringen, Samen können nicht mehr keimen. Das brauchst du (Material in der Tasche) Fotokarte Becher (mit Wasser gefüllt) So machst du es 1 Studiere die Fotokarte und wähle vier Bilder aus, die du Plätzen auf deinem Schulareal zuordnen kannst. 2. Überlege: Bei welcher «Oberfläche» versickert das Wasser am besten? Warum? 3. Erstelle eine Reihenfolge und notiere sie im Heft. 4. Giesse einen Becher Wasser über verschiedene Oberflächen und beobachte, wo das Wasser am Besten versickert. Protokoll Überprüfe deine Vermutung. Notiere deine Beobachtungen. Aufräumen Materialien sauber in den Sack zurücklegen. Forscherauftrag 9 (Tafel 2) Versiegelung Asphalt / Teerplatz Pflastersteine Sportplatz Mergel- oder Kiesplatz Rasengittersteine Sand Wiese Sportrasen Waldboden 28
Aktionskarten Die Aktionskarten zeigen unterschiedliche methodische und auch spielerische Zugänge zu verschiedenen Aspekten des Bodens. Sie ergänzen die Experimente. Die Ideen zu den Aktionskarten stammen aus unterschiedlichen Quellen und wurden teilweise auch angepasst. Titel Kommentar / möglicher Einsatz Ort Apfel als Erdball Anschauungsbeispiel / Einstieg Klassenzimmer / im Freien Blinde Schlange Sinnliche Wahrnehmung Im Freien Freien Land Art z.b. Einstieg Im Freien Fm Freien Redewendungen z.b. Einstieg Klassenzimmer / im Freienn Freewriting z.b. Einstieg Klassenzimmer / im Freien Kugel, Kugel, du musst Sinnliche Wahrnehmung Klassenzimmer / im Freien Cluster Vorwissen / Lernkontrolle Klassenzimmer Maulwurf und Regenwürmer (zum Thema Boden) Maulwurf und Regenwürmer (zum Thema Regenwurm) Spiel / Lernkontrolle Spiel / Lernkontrolle Im Freien Im Freien Ohne Asseln Spiel Kreisläufe Klassenzimmer / im Freien Meditation Vernetzung Klassenzimmer / im Freien Hinweise auf weiterführende Arbeiten Thema «Bodenorganismen/Bodenbestandteile» Bodentiere nach einer Beschreibung zeichnen Die Lehrperson beschreibt in einfachen Worten detailliert ein Bodenlebewesen. Die SchülerInnen zeichnen zur Beschreibung. Anschliessend die Bildergalerie besprechen und mit dem wissenschaftlichen Bild von diesem Bodenlebewesen vergleichen. Bodenprofil gestalten und Bodenorganismen zuordnen 4 Mit Hilfe von doppelseitigem Teppichklebband ein Bodenprofil gestalten/vorbereiten und in einer Gruppenübung die Bodenorganismen/Bodenbestandteilen (Memorykarten) den Bodenschichten zuordnen. Es wird klar ersichtlich, welche Bodenschichten gut belebt sind und weshalb der sorgsame Umgang mit dem Oberboden wichtig ist. 4 Quelle: A. Radkowitsch, fachdidaktischer Qualifikationslehrgang NaDiQuAk, ph Karlsruhe, www.natwiss.ph-karlsruhe.de/nadiquak/ 29
Bodenorganismen/Bodenbestandteile erfragen 4 Die Lehrperson klebt den Schülerinnen und Schülern ein Bild von einem Bodenlebewesen/ Bodenbestandteil auf den Rücken (vergrösserte Memorykarte). Die Klasse bewegt sich im Raum. Bei Begegnungen dürfen Fragen zum eigenen Bild gestellt werden. Die Fragen dürfen nur mit ja/nein beantwortet werden. Bei Ja-Antworten darf weiter gefragt werden, nach Nein-Antworten darf der Partner Fragen stellen. Nach zwei Nein-Antworten wird ein neuer Partner gesucht. Damit konkrete Fragen gestellt werden können, müssen Vorkenntnisse über die Bodenlebewesen/Bodenbestandteile vorhanden sein. Die Übung eignet sich zum Vertiefen und Festigen. Thema «Bodenbeobachtungsaufträge» Monatliche Bodenbeobachtungsaufträge Die Umweltdetektive präsentieren auf /boden-beobachten für jeden Monat einen Boden-Beobachtungsauftrag. 4 Quelle: A. Radkowitsch, fachdidaktischer Qualifikationslehrgang NaDiQuAk, ph Karlsruhe, www.natwiss.ph-karlsruhe.de/nadiquak/ 30