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Experimentiereinheiten

 

Grundschulen und weiterführenden Schulen in der Region Köln/Bonn und am Mittleren Niederrhein stehen derzeit zwölf Experimentiereinheiten zur Auswahl (grün unterlegt). Die Themen sind für unterschiedliche Klassenstufen konzipiert. Jede Einheit beinhaltet das gesamte Experimentiermaterial für 30 Kinder sowie Lehrerhandbücher für die Vorbereitung jeder Unterrichtsstunde mit einem roten Faden, der durch die 16 aufeinander aufbauenden Lektionen führt. TuWaS! adaptiert jedes Jahr weitere Einheiten aus dem didaktischen entwickelten Material des National Science Resources Centre (jetzt Smithsonian Science Education Center).

Klasse Biologie Geowissenschaften Physik & Chemie Technik
1 Organismen Wetter Festkörper &
Flüssigkeiten
Vergleichen &
Messen
Lebenszyklus
eines Schmett
erlings
Böden Veränderungen Balancieren &
Wiegen
Entwicklung einer
Pflanze
Steine &
Mineralien
Elektrische
Stromkreise
Schall
Tierstudien Land &
Wasser
Chemische
Tests
Schwimmen &
Sinken
6 Mikrowelten Ökosysteme Bewegung &
Konstruktion
Experimente
mit Pflanzen
Zeitmessung Lebensmittel-
chemie
Magnete &
Motoren

Vergleichen und Messen

In „Vergleichen und Messen“ beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Entwicklung des Längenmaßes. Die Kinder arbeiten in Zweier- und Vierergruppen zusammen. Sie beginnen mit dem Vergleich ihrer Körpergröße, erstellen dann Repräsentanten ihrer Körperlänge und vergleichen diese. Im weiteren Verlauf messen sie mit nicht-standardisierten Einheiten, wie dem eigenen Fuß und erkennen die Unzuverlässigkeit der Messergebnisse. Im Anschluss arbeiten die Schülerinnen und Schüler mit standardisierten Einheiten und verstehen, warum die Maßeinheit bei der Angabe von Längen unbedingt mit angegeben werden muss.
Empfohlen nur für Klassenstufe 1/2, vor der Einführung des Lineals
Achtung: Nicht geeignet für JÜL

Wetter

In dieser Einheit beobachten die Schülerinnen und Schüler das Wetter. Sie benutzen Messinstrumente, wie Thermometer, Niederschlagsmesser und Wetterfahnen, um die Phänomene, die sie mit ihren Sinnen beobachten, zu messen und quantifizieren. Sie halten ihre Daten fest und besprechen ihre Ergebnisse zu Bewölkung, Niederschlag, Wind und Temperatur. Die Kinder wenden ihre erworbene Fähigkeiten und Kenntnisse und versuchen aus ihren Daten Vorhersagen zu treffen wie das Wetter morgen werden könnte. Ihre Vorhersagen vergleichen sie dann mit den Vorhersagen der örtlichen Meteorologen. Die Schülerinnen und Schüler werden in die Lage versetzt einzuschätzen, wie sich das Wetter verändert und wie es ihren Alltag beeinflusst.
Empfohlen für die Klassenstufe 1/2

Festkörper und Flüssigkeiten

In „Festkörpern und Flüssigkeiten“ untersuchen die Kinder eine Auswahl von Materialien aus dem täglichen Leben. Die Schülerinnen und Schüler beginnen die Einheit mit der Untersuchung von Festkörpern und sortieren sie anhand von selbst gewählter Kriterien. Die Diskussion dieser Kriterien führt zum Konzept von Eigenschaften. Das erworbene Wissen wird dann genutzt, um die Eigenschaften von Flüssigkeiten zu untersuchen. Durch das Vergleichen und Sortieren der Materialien anhand einer Vielzahl von Eigenschaften lernen die Kinder zu klassifizieren, eins der grundlegenden wissenschaftlichen Konzepte.
Empfohlen für die Klassenstufe 1/2

Veränderungen

In dieser Einheit lernen die Schüler Stoffe und ihre Eigenschaften zu erkennen und zu beschreiben. Stoffliche Veränderungen/Reaktionen, kennen Schüler aus ihrem Alltag. Die Herangehensweise knüpft genau an diesen Stellen an: das Fahrrad vor der Haustür verrostet, der weiche Teig, ein Gemisch aus Reinstoffen wird zu einem festen Stoffgemisch, zu leckeren Plätzchen, im Winter verwandelt sich der Schneemann in eine Pfütze. Die Kinder untersuchen Reaktionen, die Löslichkeit von Substanzen in Wasser, mischen und trennen Stoffe. Sie lernen ein in der Chemie weit verbreitetes Trennverfahren, die Papierchromatographie, kennen. Zum Ende hin entwickeln die Schüler eigene Reaktionsrezepte, die von ihren Mitschülern ausprobiert und geprüft werden. Diese Einheit bietet Schülern einen ersten Einblick in die Chemie und lässt sich später mit der Einheit Chemische Tests erweitern.
Empfohlen für die Klassenstufe 2/3

Lebenszyklus eines Schmetterlings

Die Kinder verfolgen in dieser Experimentiereinheit den Lebenszyklus des Distelfalters. Sie erleben im Klassenzimmer, wie sich eine winzige Raupe über das Puppenstadium zu einem erwachsenen Schmetterling entwickelt. Die Schülerinnen und Schüler lernen sorgfältig zu beobachten sowie ihre Beobachtungen zu dokumentieren und miteinander zu kommunizieren. Sie machen sich vertraut mit den Bedürfnissen eines Lebewesens.
Empfohlen für die Klassenstufe 2/3

Balancieren und Wiegen

In dieser Einheit beschäftigen sich die Schüler mit Masse und ihrer Bestimmung durch Wiegen. Die Kinder arbeiten in Zweier- und Vierergruppen zusammen. Sie untersuchen zunächst eine einfache Wippe, um daran den Einfluss von Masse, ihrer Verteilung und der Lage der Drehachse auf das Gleichgewicht zu erkennen. Zur Anwendung ihrer gewonnenen Kenntnisse basteln sie ein Mobile. Im weiteren Verlauf untersuchen die Kinder mit einer einfachen Balkenwaage den Zusammenhang zwischen der Größe eines Objekts und seiner Masse und arbeiten dabei  mit Steckwürfeln als Standardeinheiten. Ihre Messungen stellen sie in Diagrammen und Histogrammen dar.
Empfohlen für die Klassenstufe 2-3

Elektrische Stromkreise

In dieser Unterrichtseinheit bauen die Kinder einfache elektrische Stromkreise. Sie untersuchen, wie eine Glühlampe aufgebaut ist und welche Dinge Leiter bzw. Nichtleiter sind. Die Kinder bauen und erkennen den Unterschied zwischen Reihen- und Parallelschaltungen. Weiterhin befassen sie sich mit der Funktion von Schaltern und den Eigenschaften von Dioden. Sie lernen Schaltpläne zu lesen und zu zeichnen. Zum Abschluss der Einheit wenden die Schülerinnen und Schüler ihr gelerntes Wissen an, um eine Taschenlampe zu bauen und ein Kartonhaus, nach den von ihnen angefertigten Plänen, zu verkabeln.
Empfohlen für die Klassenstufe 3/4

Chemische Tests

In der Unterrichtseinheit „Chemische Tests“ erforschen die Schülerinnen und Schüler die physikalischen und chemischen Eigenschaften von fünf unbekannten Substanzen (Zucker, Stärke, Natron, Alaun, Talkum). Die Kinder untersuchen die Löslichkeit der Substanzen in Wasser und wenden zur Auftrennung Filtration und Verdunstung an. Auch das Phänomen der Kristallisation wird in dieser Einheit behandelt. Für die Untersuchung der chemischen Eigenschaften nutzen die Kinder Hitze, Essig, Iod und Rotkohlsaft. Am Ende der Einheit wenden die Schülerinnen und Schüler ihre neuen Fähigkeiten und das Gelernte praktisch an, um die fünf Substanzen in Mischungen zu identifizieren. Die Kinder werden zum gewissenhaften Arbeiten mit unbekannten Stoffen angeleitet und mit den Verhaltensregeln im Labor vertraut gemacht.
Empfohlen für die Klassenstufe 3-5

Bewegung und Konstruktion

Die Experimentiereinheit „Bewegung und Konstruktion“ ermöglicht es Schülerinnen und Schülern, die Physik der Bewegung zu erforschen. In Dreier-Teams konstruieren die Kinder Fahrzeuge aus Konstruktionsbausteinen. Angetrieben werden die Fahrzeuge mit Fallgewichten, Gummibändern oder Propellern. Mit einer Vielzahl von Experimenten untersuchen die Kinder den Einfluss von Kraft, Reibung und Luftwiderstand auf die Fahreigenschaften des Fahrzeugs. Wie Ingenieure fertigen sie technische Zeichnungen an, müssen dabei die gewünschten Fahreigenschaften des Fahrzeugs berücksichtigen und die Kosten kalkulieren.
Empfohlen für die Klassenstufe 4-6

Lebensmittelchemie

Jeden Tag nehmen wir Nahrung zu uns. Aber was beinhalten diese Nahrungsmittel? Wie kann man die Inhaltsstoffe erkennen? Die Schüler untersuchen in dieser Einheit die grundlegenden Konzepte zur Nahrung und Ernährung. Sie führen physikalische und chemische Untersuchungen durch, um Nahrungsmittel auf Stärke, Fette, Glucose und Eiweiße zu prüfen. Einige der Tests sind einfach und erlauben "Ja-Nein- Aussagen", andere erfordern Interpretation der Ergebnisse oder ermöglichen quantitative Aussagen. Die Schüler entwickeln selbstständig Methoden zur Dokumentation ihrer Ergebnisse. In Sachtexten und Kurzgeschichten erfahren die Schüler mehr über die Nährstoffe und Vitamine. Außerdem lernen sie, Herstellerangaben auf den Verpackungen zu interpretieren und ihre Kenntnisse beim nächsten Einkauf einzusetzen.
Empfohlen für die Klassenstufe 5-6

Mikrowelten

Die Schülerinnen und Schüler begeben sich auf eine Reise in die Welt, die dem Auge normalerweise verborgen bleibt. Auf ihrer Reise machen sie sich mit unterschiedlichen Möglichkeiten zur Vergrößerung von Objekten vertraut und lernen Linsen, Lupen und Mikroskope kennen. Sie lernen die optischen Geräte zu benutzen, Präparate herzustellen und Zeichnungen anzufertigen. Sie mikroskopieren zuerst unbelebte Objekte und lernen die Methoden zur Herstellung von Präparaten von Lebendmaterial. Zum Schluss wenden sie ihre Fähigkeiten an, um Lebewesen aus einem Gras- und Heuaufguss zu untersuchen.

Empfohlen für die Klassenstufe 5-6

Magnete und Motoren

„Magnete und Motoren“ basiert auf dem Wissen, das die Schülerinnen und Schüler in „Elektrische Stromkreise“ erworben haben. Sie erkunden Eigenschaften von Magneten und bauen einen Kompass. Welcher Zusammenhang besteht zwischen elektrischem Strom und Magnetismus? Die Schülerinnen und Schüler untersuchen diese Frage anhand eines selbst gebauten Elektromagneten. Schließlich experimentieren sie mit drei unterschiedlichen Motoren und wenden ihr Wissen und ihre Erfahrungen an, um einen Elektromotor zu zerlegen, die Funktion der einzelnen Komponenten experimentell zu erforschen und den Motor danach wieder zusammenzubauen.
Empfohlen für die Klassenstufe 5-6

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