Keimbedingungen

 Bei dieser Aufgabe experimentieren die SchülerInnen nicht selbst. Stattdessen forschen sie auf der Grundlage einer Datensammlung in Gestalt von Versuchstagebüchern, in denen andere SchülerInnen Keimungsversuche unter verschiedenen Bedingungen protokolliert haben. Die Aufgabe besteht darin, durch die Analyse dieser Protokolle innere und äußere Bedingungen für die Keimung herauszufinden. Die SchülerInnen arbeiten in Gruppen und werden durch Forschungsfragen geleitet.

 
Zeitbedarf: ein bis zwei Unterrichtsstunden


Didaktisch-methodische Ideen
Die Aufgabe passt in eine Unterrichtsreihe zur Pflanzenentwicklung. Die SchülerInnen sollten Vorkenntnisse im Bereich Pflanzenwachstum sowie über Früchte und Samen bzw. Samenbestandteile besitzen.
Das logische Denkvermögen und die Kreativität der SchülerInnen sind gefragt, wenn sie Methoden zur Analyse von Daten erarbeiten, Daten miteinander in Beziehung setzen, aus Einzelergebnissen Schlüsse ziehen, Zusammenhänge entdecken und allgemeine Beobachtungen formulieren. Dies ist eine Art induktiven Lernens. Die SchülerInnen eignen sich anhand der Versuchsprotokolle wissenschaftliche Forschungsmethoden an. Sie lernen, wie wichtig es ist, in der wissenschaftlichen Forschung Beobachtungen präzise festzuhalten.
Wir Lehrer spielen eine wichtige Rolle, wenn es darum geht, Forschungsfragen zu formulieren, geeignete Bedingungen für die Schüleraktivitäten zu schaffen, die Gruppenarbeit zu moderieren und die Aufstellung allgemeiner Schlussfolgerungen und Regeln anzuleiten. Insbesondere für die Phase, in der mögliche Forschungsfragen gesucht und bewertet werden, ist das Modul 1: Erfahrungen der Schüler nutzenhilfreich.

 


Zu Beginn der Unterrichtsstunde werden den SchülerInnen eine Beschreibung der Situation und fünf Protokolle von Keimungsversuchen gezeigt.


Versuchstagebuch von Peti:
1. Woher stammen die Samen?   
Ich habe Kürbissamen im Laden gekauft. Ich habe eine große Gurke aus unserem Garten genommen. Ich habe getrocknete Erbsen von meiner Mutter bekommen, die sie letztes Jahr geerntet hatte. Auf dem Speicher hatten wir noch Weizenkörner.
2. Wie wurden die Samen aus der Frucht entfernt?    
Ich musste nur die Samen aus der Gurke herausnehmen. Ich habe sie mit einem ziemlich großen Löffel herausgekratzt.
3. Wie und worin wurden die Samen für die Keimung vorbereitet?    
Ich habe ein Stück Stoff mit Wasser angefeuchtet und vier kleine Stücke herausgeschnitten und darauf die Samen gelegt. Die Stoffstücke mit den Samen habe ich in leere Joghurtbecher getan und auf die Fensterbank gestellt. Der Versuch mit den Erbsen ist ausgetrocknet, weil ich vergessen hatte, Wasser darauf zu gießen.
4. Was hast Du nach 6 Tagen beobachtet?  
Der Kürbis und der Weizen haben angefangen zu wachsen, aber die Erbsen und der Gurkensamen haben nicht gekeimt.

Hier sind einige Beispiele für eine übergeordnete Fragestellung, um den Forschungsprozess anzustoßen:

  • Was könnte der Grund dafür sein, dass nicht alle Samenkörner gekeimt haben?
  • Sammelt und verallgemeinert die Bedingungen, die für den Keimungsprozess vorliegen müssen.
  • Vergleicht Eure Beobachtungen mit denen in Biologiebüchern.
  • Findet heraus, warum manche Samenkörner Keimhemmer enthalten.
  • Formuliert weitere Fragen für weitere Untersuchungen.


Die Aufgabe kann auf zwei verschiedene Arten durchgeführt werden. Zum einen können die SchülerInnen zu viert oder fünft in heterogenen Gruppen zusammenarbeiten, wobei jede Gruppe nur eines der fünf Versuchstagebücher analysiert. Die Schlussfolgerungen werden dann mit der ganzen Klasse diskutiert. Bei der anderen Herangehensweise werden zwei Unterrichtsstunden benötigt. Hier arbeiten die SchülerInnen in homogenen Gruppen zusammen, wobei jede Gruppe alle fünf Berichte analysiert und die Diskussion mit Schlussfolgerungen in der Gruppenarbeitsphase geschieht. Danach berichten die Gruppen ihre Ergebnisse in der Klasse. Zum Schluss vergleicht die ganze Klasse die (verschiedenen) Schlussfolgerungen und verallgemeinert sie.


Erfahrungen aus dem Unterricht
Die Aufgabe wurde nach der zweiten Herangehensweise in einer Doppelstunde (90 Minuten) erprobt. Ein Schüler aus jeder Gruppe stellte den Lösungsweg vor, den die Gruppe gewählt hatte. Die Diskussion der Lösungswege und -strategien fand in der zweiten Unterrichtsstunde statt. Die Gruppen verfolgten jeweils recht unterschiedliche Lösungsstrategien. Eine Gruppe erstellte eine Tabelle, in der die Variablen zusammengefasst waren; eine andere hob die relevanten Informationen mit Textmarker hervor. Eine dritte Gruppe teilte die Aufgabe in Unteraufgaben ein und jeder der Schüler übernahm eine bestimmte Rolle. Die Werte der Variablen zu analysieren und die Schlussfolgerungen zu formulieren war nicht einfach. Leichter fiel es den SchülerInnen, die Wirkung des Wassers und die Keimfähigkeit der Samen zu beschreiben. Die Frage nach dem Einfluss von Licht, Temperatur und Keimhemmern wurde erst nach Untersuchung der Ergebnisse mehrerer Versuchstagebücher beantwortet. Im Fall des Keimhemmers war ein Impuls durch die Lehrkraft notwendig. Um weiterführende Fragen zu beantworten, lasen die SchülerInnen Biologielexika und populärwissenschaftliche Bücher, die die Lehrkraft ihnen zur Verfügung stellte, oder sie recherchierten im Internet. Man konnte sehen, dass das forschende Lernen den SchülerInnen Spaß machte.

Während der Arbeit an den Aufgaben dachten die SchülerInnen auch über Probleme in ihrer Umwelt nach, mit denen sie selbst konfrontiert waren oder über die sie von ihren Eltern oder Großeltern gehört hatten. Warum diese Probleme entstanden waren, versuchten sie zunächst in kleinen Gruppen zu beantworten und kamen später noch einmal darauf zurück, nachdem die Aufgabe mit der ganzen Klasse besprochen worden war. So konnten sie die Antworten, die sie sich zuvor gegenseitig gegeben hatten, korrigieren und vervollständigen.

Autoren: Erzsébet Antal, Tünde Kontai, Szegedi Tudomanyegyetem, Ungarn
Unterrichtserfahrungen und Fotos: Tünde Kontai