FNR
Zyklus: 3-4
Dauer: 40 Minuten
Benötigtes Material
- Gefäß aus Glas, mindestens 30 cm hoch und es muss mindestens ein Apfel Platz darin haben.
- Wasser
- Mindestens 4 reife Äpfel und 4 reife Birnen (die SchülerInnen können auch unterschiedliche Exemplare von zuhause mitbringen).*
- Waage
- Messer
- Schneidebrett
* Das Experiment klappt am besten mit Birnen des Typs „Conférence“. Mit Birnen des Typs „Williams“ klappt es z. B. nicht.
Das aufgelistete Material reicht für ein einzelnes Experiment. Je nach Vorgehensweise (SchülerInnenanzahl, Einzel- oder Gruppenarbeit, o.ä.) musst Du die angegebenen Mengen anpassen.
Sicherheitshinweise
Wenn das Messer sehr scharf ist, können sich die Schüler eventuell beim Schneiden verletzen. Ansonsten ist das Experiment ungefährlich.
Praktische Tipps
Das Experiment klappt am besten mit Birnen des Typs „Conférence“. Mit Birnen des Typs „Williams“ klappt es z. B. nicht.
Hast Du praktische Tipps, kannst Du uns hier kontaktieren.
Zum Konzept dieser Rubrik: Wissenschaftliche Methode vermitteln
Die Rubrik „Ideen für naturwissenschaftlichen Unterricht in der Grundschule“ wurde in Kooperation mit dem Script (Service de Coordination de la Recherche et de l’innovation pédagogiques et technologiques) ausgearbeitet und wendet sich hauptsächlich an LehrerInnen der Grundschule. Das Ziel der Rubrik ist es, Dich als LehrerIn mit kurzen Beiträgen dabei zu unterstützen, die naturwissenschaftliche Methode zu vermitteln. Hierzu ist es nicht nötig, dass Du bereits alles über das jeweilige Naturwissenschafts-Thema weißt. Sondern vielmehr, dass Du ein Umfeld schaffst, in dem die SchülerInnen experimentieren und beobachten können. Ein Umfeld, in dem die SchülerInnen lernen Fragen und Hypothesen zu formulieren, Ideen zu entwickeln und durch Beobachtung Antworten zu finden*.
Mit dem Hintergrundwissen liefern wir weiterführende Erklärungen, damit sich interessierte LehrerInnen informieren können und aufkommende Fragen beantworten können. Außerdem besteht so die Möglichkeit, dass die SchülerInnen selbständig auf science.lu die Erklärung recherchieren.
Die Erklärung bzw. das Hintergrundwissen stehen nicht so sehr im Fokus. Dennoch liefern wir auch Erklärungen, damit sich interessierte LehrerInnen informieren können und die Möglichkeit besteht, dass die SchülerInnen selbständig auf science.lu die Erklärung recherchieren.
Wir hoffen, dass unsere Beiträge behilflich sind und von Dir in der Schule benutzt werden können. Wir freuen uns über Feedback und Anregungen und sind gerne bereit, unsere Beiträge stetig zu optimieren. Hier kannst Du uns kontaktieren.
*In der Praxis läuft der wissenschaftliche Prozess nicht immer so linear ab. Der Einfachheit halber gehen wir in dieser Rubrik jedoch immer linear vor.
Ablauf
Um Dich mit dem Ablauf und dem Material vertraut zu machen, ist es wichtig, dass Du das Experiment vor dem Unterricht einmal durchführst.
Achtung: Es kann u.U. vorkommen, dass einzelne Birnen schwimmen, wenn sie den entsprechenden Reifegrad noch nicht erlangt haben oder von einer bestimmten Sorte sind (siehe praktische Tipps).
Möchtest Du die SchülerInnen das Experiment dokumentieren lassen? Am Ende dieses Artikels (über der Infobox) findest Du ein Forschertagebuch (zwei A4-Seiten), welches deine SchülerInnen hierfür nutzen können.
Schritt 1: Stellt eine Frage und formuliert Hypothesen
Die Frage, die ihr euch in dieser Einheit stellt, lautet:
Wieso schwimmen Äpfel auf der Wasseroberfläche und wieso sinken Birnen?
Was glauben die SchülerInnen passiert, wenn ein Apfel und eine Birne ins Wasser gelegt werden? Kennen sie das Spiel ‚Apfelschnappen‘ von Kindergeburtstagen? Dafür wird ein Apfel in eine Schüssel mit Wasser gelegt und die Kinder versuchen, den Apfel mit dem Mund zu erwischen. Kann man auch ‚Birnenschnappen‘ spielen? Was meinen die SchülerInnen? Bitte die SchülerInnen nun, einen Apfel und eine Birne ins Wasser zu legen. Sie werden feststellen, dass der Apfel an der Wasseroberfläche schwimmt, die Birne dagegen auf den Grund sinkt und dort liegen bleibt.
Frage die SchülerInnen, warum der Apfel schwimmt und die Birne sinkt. Lasse die SchülerInnen Hypothesen (Behauptungen, Vermutungen) aufstellen und halte diese stichwortartig an der Tafel fest. Die richtige Antwort zu finden ist hier nebensächlich. Es geht vielmehr darum Ideen zu entwickeln und herauszufinden, was die SchülerInnen bereits wissen.
Mögliche Hypothesen der SchülerInnen:
- Unterschiedliche Form: „Die Birne ist länger/höher/größer als der Apfel.“
- Unterschiedliche Schale: „Die Schale der Birne ist dicker/schwerer als die des Apfels. Die Schale der Birne ist wasserdurchlässig.“
- Unterschiedlicher Reifezustand: „Die Birne/Der Apfel hat braune Stellen.“
- Unterschiedliches Kerngehäuse: „Der Apfel hat mehr Luft im Kerngehäuse als die Birne.“
- Unterschiede im Gewicht: „Die Birne ist schwerer als der Apfel.“
- Unterschiedliches Fruchtfleisch: „Das Fruchtfleisch der Birne ist fester (saftiger, schwerer)./Das Fruchtfleisch des Apfels ist weicher (trockener, leichter).“
Diese Hypothesen werden schriftlich an der Tafel festgehalten.
Falls die SchülerInnen nur sehr wenige mögliche Erklärungen liefern, kannst du sie gezielt auf andere Hypothesen stoßen. Damit die SchülerInnen am Ende des Experiments verstanden haben, dass die Antwort auf die Frage in der unterschiedlichen Beschaffenheit des Fruchtfleischs liegt, achte darauf, dass der Punkt als Hypothese mit an der Tafel steht. Wenn die SchülerInnen nicht von selbst darauf kommen, kannst du sie darauf hinführen, indem du sie z. B. fragst, ob sie schon mal in eine sehr reife, weiche Birne gebissen haben. Was ist passiert? Hat es getropft? Ist ihnen das so auch schon mit einem Apfel passiert? Was war anders?
Schritt 2: Führt das Experiment durch
Um herauszufinden, wieso der Apfel an der Wasseroberfläche schwimmt, die Birne aber untergeht, werden die Schülerlinnen nun ihre Hypothesen einzeln überprüfen.
Diese Überprüfungen werden in Gruppen oder mit der ganzen Klasse vorgenommen.
Jede einzelne Hypothese sollte mit einem passenden Experiment überprüft werden. Diskutiere mit den SchülerInnen, wie sie ihre Hypothesen am besten testen können.
Ausgehend von den Hypothesen der SchülerInnen, einige Überprüfungsmöglichkeiten.
Hypothese |
Experiment |
Unterschiedliche Form: Bei gleicher Form haben beide Früchte dieselben Schwimmeigenschaften. |
Die SchülerInnen schneiden die obere schmale Stelle der Birne und evtl. die Seiten vom Apfel weg, so dass Apfel und Birne ungefähr die gleiche Form haben. Sie legen die beiden Obstsorten ins Wasser. |
Unterschiedliche Schale: Ohne Schale haben beide Früchte dieselben Schwimmeigenschaften. |
Die SchülerInnen schälen den Apfel und die Birne und legen sie ins Wasser. |
Reifezustand der Frucht: Ohne braune Flecken haben beide Früchte dieselben Schwimmeigenschaften. |
Die SchülerInnen wählen zwei Früchte ohne braune Flecken aus und legen sie ins Wasser. |
Luft im Kerngehäuse: Ohne Kerngehäuse haben beide Früchte dieselben Schwimmeigenschaften. |
Die SchülerInnen entfernen das Kerngehäuse aus beiden Früchten und legen die Obstsorten ins Wasser. |
Unterschiede im Gewicht: Die Frucht, die schwerer ist, sinkt. |
Die SchülerInnen wiegen die beiden Exemplare. Falls die Birne schwerer ist als der Apfel, sucht euch einen schwereren (dickeren) Apfel aus und eine leichtere Birne. Die SchülerInnen legen die Obstsorten ins Wasser. |
Unterschiedliches Fruchtfleisch: Die Frucht mit dem schwereren Fruchtfleisch sinkt. |
Die SchülerInnen schneiden zwei gleichgroße und gleichförmige Stücke reines Fruchtfleisch (ohne Kerngehäuse) aus beiden Obstsorten (z. B. Würfelform, 2 cm Seitenlänge) und legen sie ins Wasser. |
Schritt 3: Beobachtet was passiert
Lasse die SchülerInnen berichten, was sie beobachtet haben.
Was ist denn nun die Antwort auf die anfangs gestellte Frage, wieso Äpfel an der Wasseroberfläche schwimmen, Birnen aber untergehen?
Hypothese |
Beobachtung |
Unterschiedliche Form: Bei gleicher Form haben beide Früchte dieselben Schwimmeigenschaften. |
Nein. Die Birne sinkt, der Apfel schwimmt. -> Die Form spielt keine Rolle. |
Unterschiedliche Schale: Ohne Schale haben beide Früchte dieselben Schwimmeigenschaften. |
Nein. Die Birne sinkt, der Apfel schwimmt. -> Die Schale spielt keine Rolle. |
Reifezustand der Frucht: Ohne braune Flecken haben beide Früchte dieselben Schwimmeigenschaften. |
Nein. Die Birne sinkt, der Apfel schwimmt. -> Braune Flecken spielen keine Rolle. |
Luft im Kerngehäuse: Ohne Kerngehäuse haben beide Früchte dieselben Schwimmeigenschaften. |
Nein. Die Birne sinkt, der Apfel schwimmt. -> Die Luft im Kerngehäuse spielt keine Rolle. |
Unterschiede im Gewicht: Die Frucht, die schwerer ist, sinkt. |
Nein. Die Birne sinkt, der Apfel schwimmt. -> Das Gewicht der Frucht spielt keine Rolle. |
Unterschiedliches Fruchtfleisch: Die Frucht mit dem schwereren Fruchtfleisch sinkt. |
Ja. Das Birnenstück sinkt, das Apfelstück schwimmt. -> Die Erklärung muss in der Beschaffenheit des Fruchtfleisches liegen. |
Die einzige Hypothese, die verifiziert werden kann, ist folgende:
Es liegt am Fruchtfleisch. Oder: ein Stück Birne hat mehr Gewicht als in ein Stück Apfel gleicher Größe.
Schaut euch das Fruchtfleisch beider Fruchtsorten nochmal an. Tatsächlich werden die SchülerInnen beobachten können, dass sich das Fruchtfleisch der Birne anders anfühlt als das des Apfels. Es erscheint schleimiger, kompakter.
Schritt 4: Erklärt das Ergebnis
Ob verschieden Früchte im Leitungswasser schwimmen oder sinken, hängt von ihrer Dichte ab. Die Birne hat eine höhere Dichte als der Apfel. Das bedeutet: ein gleich groβes Stück von beiden Fruchtsorten (z. B. ein Würfel mit 2cm Kantenlänge) hat bei der Birne mehr Masse als bei dem Apfel: das Birnenstück ist bei gleichem Volumen schwerer. Ob verschieden Früchte schwimmen oder sinken, hängt allerdings auch von der Dichte der Flüssigkeit ab, in die sie gelegt werden. Früchte, die eine geringere Dichte als Wasser haben, schwimmen. Früchte, die eine höhere Dichte als Wasser haben, sinken.
Oft werfen das Experiment und die Beobachtung (Schritt 2 & 3) neue Fragen auf. Nimm Dir die Zeit auf diese Fragen einzugehen und Schritt 2 und 3 mit Hinblick auf die neugewonnenen Erkenntnisse und mit anderen Variablen zu wiederholen. Wie sieht es z. B. mit anderen Früchten aus? Was passiert, wenn ihr die Dichte (also das relative Gewicht) des Wassers erhöht, indem ihr einige Esslöffel Salz darin auflöst? Probiert es gemeinsam aus!
Infobox
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Die Ausarbeitung dieser Rubrik wurde von science.lu in Kooperation mit dem Script (Service de Coordination de la Recherche et de l´Innovation pédagogiques et technologiques) durchgeführt.