Schaukeln aus Eisen

Diese unstrukturierte Aufgabe kann dazu herangezogen werden, mit den SchülerInnen das Rosten von Eisen und damit verbundene Vorgänge zu erarbeiten. Zunächst tragen die SchülerInnen in einer Gruppenarbeit mögliche Bedingungen zusammen, die vermutlich Rost hervorrufen. Danach planen sie einen entsprechenden Versuch und führen diesen durch.

 Wenn die Aufgabe bearbeitet wird, bevor die Bedingungen für die Rostbildung in der Klasse besprochen werden, können die SchülerInnen ihre eigenen Erfahrungen nutzen und ihre Vorstellung des Phänomens auf die Probe stellen. Diese Aufgabe gibt den SchülerInnen Gelegenheit, die Situation zu ergründen, systematisch zu planen, zu forschen und Ergebnisse zu interpretieren und zu bewerten.

Zeitbedarf: drei Unterrichtsstunden

 

Didaktisch-methodische Ideen
Innerhalb dieser Aufgabe können die SchülerInnen diskutieren, planen, beobachten, erklären, bewerten, vorhersagen, kommunizieren und ihr eigenes Lernen aktiv gestalten. Unsere Aufgabe als Lehrkräfte besteht darin, die Interaktion in der Gruppe zu moderieren und die SchülerInnen dazu zu motivieren, ihre Ideen auszutauschen und auf Stichhaltigkeit zu prüfen.

Dass die SchülerInnen die Bedingungen für die Rostbildung bereits kennen, ist nicht Voraussetzung für die Bearbeitung der Aufgabe. Idealerweise sollten sie aber die Zusammensetzung der Luft kennen und mit den Eigenschaften von Wasser als Lösemittel (z. B. von Sauerstoff in der Luft) vertraut sein. Wenn die SchülerInnen über dieses Wissen noch nicht verfügen, können sie es sich im Rahmen der Ergebnisbesprechung aneignen.

Ein möglicher Stundenverlaufsplan sollte drei Unterrichtsstunden vorsehen: eine für die Planung, eine praktische zur Vorbereitung des Versuchs und eine Nachbereitungsstunde (etwa eine Woche später) zum Zusammenfassen, Interpretieren und Auswerten der Ergebnisse.


Erfahrungen aus dem Unterricht
In der ersten Unterrichtsstunde wird der Klasse die Aufgabe geschildert:
An verschiedenen Orten im Land wurden auf Spielplätzen neue Schaukeln angebracht. Eine Schaukel wurde auf einem Spielplatz am Meer aufgestellt, eine andere auf einem sonnigen Platz in einer Stadt, die nicht am Meer liegt. Die Schaukeln sind aus Eisen. Eisen rostet.
Werden beide Schaukeln rosten? Wodurch rostet Eisen? Überlegt euch einen Versuch, den ihr im Labor durchführen könnt, um herauszufinden, unter welchen Bedingungen Eisen rostet.

 

Die SchülerInnen arbeiten in Gruppen und besprechen die Aufgabe. Sie sollen ihre Erfahrungen und bereits erworbenes Wissen in die Diskussion einbeziehen, um Hypothesen aufzustellen. Danach erfolgt eine Diskussion mit der ganzen Klasse. Unsere Aufgabe besteht darin, verschiedene Meinungen zu sammeln und die Schüler dazu aufzufordern, ihre Argumente zu erklären. In dieser Phase ist es besser, die Antworten weder zu kommentieren noch zu bewerten, sondern ausschließlich Meinungen zu sammeln, Erklärungen einzufordern und die Diskussion anzuregen. Die wichtigsten Punkte, z. B. die Ursachen für Rostbildung, können an der Tafel für alle sichtbar aufgelistet werden.

Mögliche Antworten:

  • Die Schaukel auf dem Spielplatz am Meer rostet, aber die auf dem anderen Spielplatz nicht.
  • Die Schaukeln auf beiden Spielplätzen rosten, aber die eine rostet schneller.
  • Die Schaukeln auf beiden Spielplätzen rosten im selben Ausmaß.
  • Damit sich Rost bildet, ist nur Wasser nötig.
  • Salz oder Sprühnebel vom Meer verursacht Rost.

Wir stellen fest, dass es unterschiedliche Meinungen gibt, und fordern die SchülerInnen auf zu überlegen, wie wir herausfinden können, wer Recht hat.

Die SchülerInnen arbeiten nun weiter in ihren Gruppen und überlegen sich Wege, wie sie die Voraussetzungen für die Rostbildung untersuchen können. Idealerweise sollten sie darauf kommen, welche Variablen eine Rolle spielen (nur Luft vorhanden, nur Wasser vorhanden, Luft und Wasser vorhanden, Salzwasser) und wie man diese Variablen kontrollieren kann (wie man Luft bzw. Feuchtigkeit ausschließt), welche Eisenquelle und Instrumente sie verwenden können; wie lange sie warten müssen, bis sie Beobachtungen machen können. Wenn die SchülerInnen nicht alle Variablen verwenden oder nicht eine nach der anderen, sollten wir am besten nicht einschreiten. SchülerInnen gehen oft davon aus, dass nur Wasser benötigt wird, damit Rost entsteht, und dass ein Objekt unter Wasser nur mit Wasser allein in Kontakt kommt. Wir können dann Fragen stellen, um die SchülerInnen zum Nachdenken anzuregen, z. B. über Wasser als Lösungsmittel.

In der zweiten Unterrichtsstunde werden den SchülerInnen die Instrumente und das Material zur Verfügung gestellt, das sie laut ihrem Versuchsplan benötigen, und sie bereiten den Versuch vor. Wenn die SchülerInnen einzelne Variablen außer Acht lassen, kann die Lehrkraft einen eigenen Versuch aufbauen und bei der Abschlussdiskussion vorführen.
In der dritten Unterrichtsstunde werten die SchülerInnen die Versuchsergebnisse aus und diskutieren die Ausgangsfrage: Wodurch rostet Eisen? Werden die Schaukeln auf beiden Spielplätzen rosten?

Animieren Sie die SchülerInnen dazu, ihre Argumente zuerst in Kleingruppen zu erläutern. Danach folgt eine Diskussionsrunde mit der ganzen Klasse, in der jede Gruppe ihre Ergebnisse und Schlussfolgerungen vorstellt. In dieser Phase können wir die Ideen und Schlüsse der SchülerInnen auch in Frage stellen. Die Bedingungen, von denen sie ausgegangen sind, können wir mit denen in der Praxis vergleichen (Wasser, das an der Luft stand, ist wie Wasser plus Luft). Alternativ können wir die Ergebnisse eines Versuchs präsentieren, bei dem Bedingungen vorlagen, an die die SchülerInnen nicht gedacht hatten (ein Stück Eisen wird in abgekochtes Wasser gelegt, das durch eine Ölschicht von der Luft abgeschlossen ist; Eisen in trockener Luft). Die SchülerInnen bewerten nun die von ihnen angewandten Verfahren und machen Verbesserungsvorschläge. Zum Abschluss der Unterrichtsstunde kann auf der Basis der daraus gezogenen Schlüsse besprochen werden, wie man Rost vorbeugen kann.

 

 

Autoren: Josette Farrugia, Universität Malta
Fotos: James Calleja