Schwimmer oder Nichtschwimmer?

 „Der Stein sinkt, weil er noch nicht gelernt hat zu schwimmen.“ „Kann eine Kartoffel schwimmen?“ Wenn sich Ihre SchülerInnen fragen, ob ein Gegenstand im Wasser schwimmen kann oder zu Boden sinken wird, warum manche Gegenstände schwimmen bzw. sinken oder wie man einen Gegenstand baut, damit er schwimmt oder sinkt, dann dürfte Sie diese Aufgabe interessieren.

 

Ziel der Aufgabe ist es, jungen SchülerInnen einen Rahmen zu bieten, in dem sie auf eigene Faust entdecken können, wie sich ein bestimmter Gegenstand im Wasser verhält. Die SchülerInnen sollen erfahren, wie man forschende Fragen nutzen und wie man daraus lernen kann. Gleichzeitig wird die Grundlage für das Verständnis von Kräften, Auftrieb, dem archimedischen Prinzip und Dichte geschaffen. Häufig sind diese Begriffe selbst für ältere Kinder schwer fassbar.

 
Zeitbedarf: ein bis zwei Unterrichtsstunden


Didaktisch-methodische Ideen
Die SchülerInnen stellen Hypothesen darüber auf, ob bestimmte Gegenstände schwimmen oder sinken, und erklären warum. Dann testen sie, was passiert, wenn sie die Gegenstände aufs Wasser setzen. Der Test besteht aus mehreren Teilen: Beobachtung der Phänomene, Klassifizierung in sinkende und schwimmende Gegenstände, Aufstellung von Hypothesen, warum ein Gegenstand schwimmt bzw. sinkt, Interpretation der Ergebnisse, Erkennen von Mustern und Zusammenhängen, Dokumentation der Ergebnisse (mündlich oder schriftlich) und Formulierung von Versuchsanordnungen für eine weiterführende systematische Untersuchung.


 

 

Unsere Aufgabe ist es, die SchülerInnen bei ihren Untersuchungen zu begleiten, aber nicht diejenigen zu sein, die alle Schritte planen. Außerdem müssen wir uns vor Augen halten, dass die SchülerInnen Zeit brauchen, um ihre Ergebnisse zu besprechen, sie mit ihren Hypothesen abzugleichen und über die Fragen nachzudenken: Habe ich richtig vermutet? Warum/warum nicht? Je nach Alter und Reife der SchülerInnen werden sie verschiedene Hypothesen aufstellen, die meist in Zusammenhang mit dem Gewicht, der Größe, der Form und dem Material des Gegenstands stehen. Dabei ist es sehr wichtig, den SchülerInnen das Gefühl zu vermitteln, dass ihr Beitrag geschätzt wird – egal ob ihre Antwort richtig oder falsch ist. Die Aufgabe erfordert ein gewisses Maß an Flexibilität, denn die Reichweite der Untersuchungen hängt vom Alter, der Reife und dem Wissensstand der Kinder ab. Dieses Thema wird im Fortbildungsmodul 2: Unstrukturierte Aufgaben meistern ausführlich diskutiert. Der nächste Abschnitt zeigt Erfahrungen aus dem Unterricht mit Fünfjährigen. Die Aufgabe kann mit weiterführenden Fragen auch für höhere Jahrgangsstufen angepasst werden.

 


Erfahrungen aus dem Unterricht
Die Aufgabe wurde von Referendaren mit einer Gruppe von Fünfjährigen durchgeführt (Sortland, 2012). Bevor die Kinder die Gegenstände zu Wasser ließen, stellten sie ihre Hypothesen auf. Ein Kind meinte: „Der Klotz ist ja nur aus Holz, also wird er schwimmen.“ Ein anderes Kind aber behauptete: „Nein, er wird sinken, er ist zu schwer!“ Interessanterweise begründete das erste Kind seine Hypothese mit der Art des Werkstoffs (Holz), das zweite mit dem Gewicht („Er ist schwer“). Auffallend war, dass die richtige Vermutung eines Kindes die falsch liegenden Kinder nicht in Verlegenheit brachte, sondern sie zum Nachdenken und erneutem Überlegen animierte. Die Stimmung war so, dass die Kinder „trotz“ ihrer Vermutungen geschätzt und anerkannt wurden. Für eine Unterrichtsatmosphäre, die forschendes Lernen begünstigt, ist dies eine entscheidende Voraussetzung. Sogar höchst unplausible Aussagen wurden nicht abgelehnt: „Menschen können schwimmen und Prinzessinnen können nicht untergehen, oder?“ (sie waren gerade dabei, eine Prinzessinnenpuppe ins Wasser zu legen) oder: „Schau! Sie geht unter! Vielleicht hätte sie eine Schwimmweste gebraucht.“

Bei der Bewältigung der Aufgabe durften die Kinder selbst entscheiden, wie sie die Tipps der Lehrkraft (in Form vorsichtig lenkender Fragen) aufgreifen wollten. Einige Kinder fingen an, Nägel an einem Styroporball zu befestigen. Sortland berichtete, dass die Kinder auf folgende Frage neugierig reagierten: „Was glaubt ihr wird mit dem Ball passieren? Wird er mit vielen Nägeln immer noch schwimmen?“ (Sortland, 2012). Die Frage motivierte die SchülerInnen, selbständig weiter zu experimentieren und herauszufinden, ab wie vielen Nägeln der Ball sinken würde.


Die Kinder erklärten sich das Phänomen je nach Vorwissen auf dem Gebiet zum Beispiel so: „Diejenigen, die schwimmen, sind oben drauf“ und „diejenigen, die sinken, gehen unter“. Diese Kinder wussten, dass die Bedeutung der Wörter schwimmen und sinken etwas mit der Position des Gegenstandes im Wasser zu tun hat. Ein anderes Kind erklärte: „Der Styroporball schwimmt, weil er stark genug ist“. Die Erklärung bezog sich auf seinen eigenen Schwimmunterricht.

 


Begriffe wie Gewicht und Materialeigenschaften kamen im Laufe der Stunde ebenfalls zur Sprache. Anhand des folgenden Beispiels möchten wir zeigen, auf welche Weise Begriffe wie Volumen, Kräfte und Auftrieb in den Erklärungen der Kinder auftauchten, ohne dass sie explizit benannt wurden. „Das Wasser hilft dem Holzklotz, oben zu bleiben. Es nutzt seine unsichtbaren Kräfte.“ Einer der Referendare schrieb: „Ich habe die Kinder gefragt, ob sie wissen, warum der Wasserspiegel steigt, sobald wir den Ballon nach unten drücken. Jon sagte einfach nur: ‘Das Wasser stieg immer weiter‘. ‘Vielleicht weiß ich, warum!‘, warf Kristin ein, „das passiert, weil der Ballon das Wasser verdrängt!‘“ „Als der Ballon in das Wasser gedrückt wurde“, schrieb die Lehrkraft, „erkannten die Kinder die Kraft des Wassers, den Ball oben zu halten (Auftrieb).“ Der Begriff der Dichte kam im Laufe des Versuchs ebenfalls zur Sprache. In dem Zusammenhang verwendeten die Kinder die folgenden Ausdrücke:

  • Viel/wenig Luft im Gegenstand: „Ein Stück Holz kann schwimmen, weil es ganz viel Luft enthält.“
  • Der Gegenstand ist leichter/schwerer als Wasser: „Die Prinzessinnenpuppe ist schwerer als Wasser.“

Folgende Reflektion eines Referendars über die Gedanken der Kinder gibt vielleicht einen guten Einblick in das Lernergebnis: „Die Kinder haben die Erfahrung gemacht, wie toll es ist, wenn man sich selbst von etwas überzeugt hat. Außerdem erfuhren sie viel über den Zusammenhang zwischen schweren und leichten Gegenständen und deren Verhalten im Wasser. Sie lernten auch, dass das Gewicht allein nicht ausschlaggebend dafür ist, ob ein Gegenstand schwimmt oder nicht, und machten sich die Form der Gegenstände bewusst. Einige große Gegenstände waren zwar schwer, konnten aber dennoch schwimmen. Auch wenn die Kinder falsche Hypothesen aufstellten, so hatten sie Freude daran, ihre Annahme mit eigenen Worten und neu gelernten Ausdrücken über die Schwimmfähigkeit von Gegenständen zu formulieren.“ (Sortland, 2012).



Autor: Maria I.M. Febri, Sør-Trøndelag University College (HiST), Trondheim,

Norwegen Quelle: Leif Wedøe in L. Wedøe (2005). Fysikkaktiviteter i barnehage og småskole. Cappelen Forlag, Oslo, 45-54.

Die Zitate im Abschnitt „Erfahrungen aus dem Unterricht“ stammen aus einem Vortrag von Merete Ø. Sortland: ‘Naturfagomgrep i barnehagen – NatGrep’, gehalten im Rahmen des National Seminar for Science Teacher Educators in Hell, Norwegen, am 16.11.2012.


Fotos: Maria I.M. Febri (Verschiedene Gegenstände), Wibeche Anita Døvik (Wird die Kartoffel schwimmen?), Nina Haug Saltnes (Ins Wasser gedrückter Ballon)