Andreas Vorholzer

Sprechen Sie über die Regeln!

Dokumentieren, Diagramme, Auswertung von Experimenten
Erstellung eines Diagramms

Andreas Vorholzer

Zur Relevanz der expliziten Thematisierung von Regeln zum naturwissenschaftlichen Denken und Arbeiten

Der angehende Chemielehrer Herr Meyer experimentiert im Vorbereitungsdienst regelmäßig mit seinen Klassen. Er möchte erreichen, dass seine Schülerinnen und Schüler neben fachinhaltlichen auch fachmethodische Kompetenzen aufbauen, z.B. in den Kompetenzbereichen Erkenntnisgewinnung (E) und Kommunikation (K). Damit seine 9. Klasse etwas über den Einfluss der Wassertemperatur auf die Löslichkeit von Gasen und über das fachgerechte Protokollieren und Darstellen der Ergebnisse von naturwissenschaftlichen Untersuchungen lernt (vgl. Standard E3, K6 und K7 in [1]), hat er sich ein quantitatives Experiment zur Gasentwicklung beim Lösen von Brausetabletten überlegt. Nach einer gemeinsamen Erarbeitung der Fragestellung „Welchen Einfluss hat die Wassertemperatur auf den Löseprozess einer Brausetablette?, beginnt Herr Meyer seine Stunde mit einem Lehrerexperiment, um seiner Klasse zu demonstrieren, wie der Versuch durchgeführt und ausgewertet werden kann: Er löst eine Brausetablette in einer pneumatischen Wanne, die mit 20 °C warmem Leitungswasser gefüllt ist. Das dabei entstehende Gas fängt er in einem umgedrehten und ebenfalls mit 20 °C warmem Wasser gefüllten Messzylinder auf (s. Abb.1 , links) und misst dabei alle 10 Sekunden das Volumen des Gases, das sich am oberen Ende des Zylinders bisher gesammelt hat. Die Messwerte dokumentiert er an der Tafel in einer Tabelle und erstellt anschließend ein Diagramm, in dem er die Zeit auf die horizontale und das gemessene Gasvolumen auf die vertikale Achse aufträgt (s. Abb.1 rechts). Die zweite und dritte Versuchsreihe, in der der Versuch mit 40 °C und 60 °C warmem Wasser wiederholt wird, hat Herr Meyer als Schülerexperiment in Kleingruppen geplant, damit seine Schülerinnen und Schüler auch selbst das Durchführen und Protokollieren eines Experiments üben können.
Nach der Experimentierphase werden die Ergebnisse der Schülerinnen und Schüler gesammelt, von Herrn Meyer an der Tafel in der Tabelle und dem Diagramm ergänzt (s. Abb.1 rechts) und anschließend ausführlich im Klassengespräch diskutiert. Am Ende der Stunde stehen die im Experiment gewonnenen Erkenntnisse an der Tafel:
  • Je wärmer das Wasser ist, in dem eine Brausetablette gelöst wird, desto größer ist das Volumen des im Zylinder aufgefangenen Gases.
  • Je wärmer das Wasser ist, desto schneller lösen sich Brausetabletten darin.
  • Die Gasentwicklung verläuft bei allen Temperaturen ähnlich: Zunächst wird wenig Gas im Zylinder aufgefangen, später steigt das Gasvolumen im Zylinder schnell an.
Herr Meyer ist zufrieden: Die meisten Gruppen sind in ihren Untersuchungen zu guten Ergebnissen gekommen und das Experimentieren hat den Schülerinnen und Schülern sichtlich viel Freude bereitet. Er wundert sich aber ein bisschen darüber, dass sich seine Klasse u.a. mit dem Protokollieren so schwertut. Obwohl er in seinen Stunden viel und regelmäßig experimentiert und dabei häufig auch Diagramme „drankommen, beobachtet er z.B. immer noch oft, dass seine Schülerinnen und Schüler die Achsen vertauschen, sie falsch oder gar nicht beschriften, sie ungeeignet skalieren oder die Punkte nicht angemessen miteinander verbinden (s. Abb.2 ).
Die Beobachtungen von Herrn Meyer sind kein Einzelfall und nicht auf Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I beschränkt [2, 3].
Explizite und implizite Thematisierung von fachmethodischen Regeln
Experimentieren ist aus einem zeitgemäßen naturwissenschaftlichen Unterricht nicht mehr wegzudenken. Es wird von den Lernenden nicht nur als motivierend und interessant erlebt [4] und trägt zum Aufbau fachinhaltlicher Kompetenzen bei, sondern es ist auch eine wichtige Unterrichtsmethode, um in naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen einzuführen. Diese Ziele im Unterricht zu erreichen, ist jedoch nicht immer einfach, wie das Fallbeispiel zeigt. Obwohl sich Herr Meyer sehr...

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Fakten zum Artikel
aus: Unterricht Chemie Nr. 158 / 2017

Experimentieren

Friedrich+ Kennzeichnung Experimente Schuljahr 9-10