Benötigtes Material
Zyklus 4
Dauer: 30 Minuten
Benötigtes Material
- einige saftige grüne Blätter (im Winter klappt es auch mit Grünkohl)
- Schere
- Glas/Becher
- Mörser und Stößel
- Kaffeefilter
- Spiritus oder reiner Alkohol (keine Testbenzine wie White Spirit, Terpentin, o. Ä.)
Das aufgelistete Material reicht für ein einzelnes Experiment. Je nach Vorgehensweise (Schüleranzahl, Einzel- oder Gruppenarbeit, o.ä.) musst du die angegebenen Mengen anpassen.
Sicherheitshinweise
Dieses Experiment ist nicht ungefährlich, da die SchülerInnen mit Spiritus oder reinem Alkohol arbeiten. Bitte achte darauf, dass die SchülerInnen keine Spiritus-Spritzer in die Augen bekommen (wenn möglich, Schutzbrillen tragen). Sie sollten sich nach dem Experiment auch die Hände waschen.
Praktische Tipps
Der Stößel kann auch durch einen anderen festen Gegenstand ersetzt werden, z.B. einen Pritt-Stift. Der Mörser kann auch durch eine Tasse ersetzt werden.
Du hast weitere praktische Tipps? Dann kontaktiere uns hier.
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, naturwissenschaftliche Methoden 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.
Wir strukturieren unsere Beiträge daher auch immer nach demselben Schema (Frage, Hypothese, Experiment, Beobachtung/Fazit)*, wobei das Experiment entweder selbständig in der Klasse durchgeführt wird oder durch Abspielen eines Videos vorgezeigt wird. Dieses Schema kann eigentlich für alle wissenschaftlichen Themen angewendet werden.
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.
Wir hoffen, dass unsere Beiträge hilfreich sind und von Dir in der Schule genutzt 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.
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 wir uns in dieser Einheit stellen lautet:
Welche Farben sind in den Blättern unserer Laubbäume enthalten?
Falls die SchülerInnen nur die Farbe “grün” nennen und um die Diskussion etwas zu beleben, kannst du mit den Schülern ein Unterrichtsgespräch über den Herbst führen. Was denken die SchülerInnen? Entstehen die bunten Herbstfarben erst oder sind sie schon vorher in den Blättern enthalten?
Lasse die SchülerInnen Hypothesen (Behauptungen, Vermutungen) aufstellen und halte diese 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.
Schritt 2: Führt das Experiment durch
Um herauszufinden, welche Farben in den Blättern unserer Laubbäume enthalten sind, extrahiert ihr die Farbstoffe aus den Blättern mit Hilfe von Spiritus.
Gehe die einzelnen Schritte gemeinsam mit den SchülerInnen durch, aber lasse sie das Experiment selber durchführen:
- Schneide die grünen Blätter in kleine Stücke.
- Gib die zerschnittenen Blätter in den Mörser und bedecke sie mit etwas Spiritus.
- Drücke den Saft mit dem Stößel heraus.
- Gib die Saft-Spiritus-Mischung in das Glas.
- Schneide den Kaffeefilter zurecht: schneide die untere Seite und die beiden seitlichen Seiten ab, so dass Du zwei einzelne Filterpapiere hast.
- Stelle einen der beiden zugeschnittenen Kaffeefilterpapiere so in den Becher, dass das untere Ende in der Flüssigkeit badet.
- Lasse das Experiment 1 Stunde oder über Nacht stehen.
Schritt 3: Beobachtet was passiert
Lasse die SchülerInnen nach einer bis zwei Stunden beobachten was passiert ist. Welche Farben sind denn nun in den Blättern unserer Laubbäume enthalten? Welche Farben haben sich aus den Blättern gelöst? Gibt es Unterschiede bezüglich der Menge der verschiedenen Farbstoffe? Lasse die SchülerInnen die Ergebnisse diskutieren.
Erwartetes Resultat: Die Farbpigmente haben sich in verschiedenfarbigen Linien am Kaffeefilter abgesetzt. Von unten nach oben solltest Du eine breitere grüne und eine schmalere gelbe Linie erkennen können. Eventuell kannst Du auch eine orangene Linie erkennen. Die angewandte Methode wird häufig im Labor eingesetzt, um Stoffe zu trennen, welche unterschiedliche Größen oder Ladungen besitzen. Eine detailliertere Beschreibung dieser Methode, welche unter dem Namen Chromatographie bekannt ist, findest Du in der Infobox.
Schritt 4: Erklärt das Ergebnis
Das grüne Blatt enthält nicht nur grünen Farbstoff (Chlorophyll), sondern auch gelbe und orangene Farbstoffe (Xanthophylle und Carotinoide). Letztere werden im Frühling und Sommer von dem dominierenden grünen Farbstoff überdeckt. Sie werden erst im Herbst sichtbar, wenn der grüne Farbstoff abgebaut wird.
De Methode, die ihr in diesem Experiment angewandt habt, erlaubt es euch das Farbstoffgemisch aufzutrennen und so zu erkennen, welche Farbestoffe im Blatt enthalten sind. Der Spiritus (reiner Alkohol) entzieht dem Blättergemisch die einzelnen Farbstoffe. Der Spiritus steigt nun den Kaffeefilter hoch und zieht die Farbstoffe mit sich. Die Farbstoffe sind unterschiedlich groß. Große Farbstoffe haben es schwerer, dem Spiritus durch die Kaffeefilter-Fasern zu folgen als kleine Farbstoffe. Es kommt zu einer Trennung von kleinen und großen Farbstoffen. Die kleinen Farbstoffe wandern mit dem Spiritus bis ganz nach oben, die größeren Farbstoffe bleiben weiter unten im Kaffeefilter hängen.
Eine detailliertere Erklärung und weitere Infos findest Du in der Infobox.
Anmerkung: Du musst als LehrerIn nicht alle Antworten und Erklärungen bereits kennen. Es geht in dieser Rubrik „Ideen für den naturwissenschaftlichen Unterricht in der Grundschule“ vielmehr darum, den SchülerInnen die wissenschaftliche Methode (Frage – Hypothese – Experiment – Beobachtung/Fazit) näher zu bringen, damit sie lernen diese selbstständig anzuwenden. Ihr könnt die Antwort(en)/Erklärung(en) in einem weiteren Schritt gemeinsam in Büchern, im Internet oder durch Experten-Befragung erarbeiten.
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 Blättern oder Nadeln von Nadelbäumen aus? Ergibt die Chromatographie hier das gleiche Ergebnis? Testet es gemeinsam!
Autor: Yves Lahur (script), Michelle Schaltz (FNR), scienceRelations
Konzept: Jean-Paul Bertemes (FNR), Michelle Schaltz (FNR); Joseph Rodesch (FNR), Yves Lahur (script)
Lade Dir diese Experimentbeschreibung vollständig oder in Kurzfassung als PDF Datei herunter.
Infobox
Dieses Experiment ist nicht ungefährlich, da die Schüler mit Spiritus oder reinem Alkohol arbeiten. Bitte achte darauf, dass die Schüler keine Spiritus-Spritzer in die Augen bekommen (wenn möglich Schutzbrillen tragen). Sie sollten sich nach dem Experiment auch die Hände waschen.
Blätter enthalten verschiedene natürliche Farbstoffe. Im Sommer überwiegt das grüne Chlorophyll. Chlorophyll ist an der Photosynthese beteiligt, der Umwandlung von Kohlendioxid und Wasser zu Sauerstoff und Zucker. Im Herbst lässt die Photosynthese durch niedrigere Temperaturen und weniger Licht nach. Der Baum baut das Chlorophyll ab und lagert es für den Blattaustrieb im Frühjahr in den Wurzeln, den Ästen und im Stamm ein. Sobald sie nicht mehr von dem grünen Chlorophyll verdeckt werden, kommen die gelben, orangen und roten Carotinoide im Blatt zum Vorschein. Sie schützen im Sommer das Chlorophyll davor, vom Sonnenlicht zerstört zu werden. Rote und violette Anthocyane werden erst im Herbst gebildet. Sie sind auch für die Farbe in reifem Obst, wie blauen Trauben und Blaubeeren verantwortlich.
Das im Experiment angewandte Verfahren zur Trennung der verschiedenen Farbstoffe nennt man Chromatographie (griechisch chroma „Farbe“ und graphein „schreiben“). Zu Beginn des 20. Jahrhunderts verwendete der russische Botaniker Michail Zwet den Begriff Chromatographie erstmals, als er die farblich verschiedenen Bestandteile von grünem Blattmaterial in einem ähnlichen Fließverfahren trennte.
Mithilfe der Kaffeefiltermethode können auch Mischungen verschiedener Farbpigmente in Filzstiften getrennt werden. Beispielsweise enthalten einige schwarze Filzstifte ein Gemisch aus marineblauen, rosa und gelben Farbpigmenten. Andere schwarze Filzstifte enthalten ein Gemisch aus lila und grünen Farbpigmenten.
Dieses Experiment kann variiert werden, indem beispielsweise jede/r der SchülerInnen eine andere Art Blätter nimmt. Funktioniert es auch mit den Nadeln der Nadelbäume?
Als Kontrolle können gelb verfärbte Blätter im Herbst untersucht werden. Grüne Farbe sollte demnach keine mehr vorhanden sein.
Tröpfelt man nur einen Tropfen Blattsaft auf das untere Ende des Filterpapiers und stellt diesen dann in den Spiritus, erhält man eine etwas transparentere, aber dafür feinere Trennung der Pigmente in nur 15 Minuten. Hier findest du eine Experimentbeschreibung der Alternative.
Folgende Institutionen bieten je nach Jahreszeit pädagogische Aktivitäten zum Thema Wald und Natur an, die als Erweiterung zu diesem Experiment dienen können. Hier findest Du die Kontaktdaten, um Dich über die Angebote zu informieren:
Das Naturschutzzentrum A Wiewesch der Administration de la Nature et des Forêts in Manternach.
Tel: (00352) 26 71 67-1
Email: awiewesch@anf.etat.lu
Webseite: https://environnement.public.lu/fr/natur-erliewen/centres-d_accueil/a-wiewesch.html
Das Naturschutzzentrum Biodiversum der Administration de la Nature et des Forêts in Remerschen (Baggerweihern)
Tel: (00352) 23 60 90 61-24
Email: biodiversum@anf.etat.lu
Webseite: https://environnement.public.lu/fr/natur-erliewen/centres-d_accueil/biodiversum.html
Das Naturschutzzentrum Burfelt der Administration de la Nature et des Forêts in Insenborn
Tel: (00352) 89 91 27
Email: burfelt@anf.etat.lu
Webseite: https://environnement.public.lu/fr/natur-erliewen/centres-d_accueil/burfelt.html
Das Naturschutzzentrum Ellergronn der Administration de la Nature et des Forêts in Esch-Alzette (Ellergronn)
Tel: (00352) 26 54 42 –1
Email: ellergronn@anf.etat.lu
Webseite: https://environnement.public.lu/fr/natur-erliewen/centres-d_accueil/ellergronn.html
Das Naturschutzzentrum Mirador der Administration de la Nature et des Forêts in Steinfort
Tel: (00352) 26 39 34 08
Email: mirador@anf.etat.lu
Webseite: https://environnement.public.lu/fr/natur-erliewen/centres-d_accueil/mirador.html
Das Musée Nationale d’histoire naturelle (MNHN) in Luxemburg
Je nach gebuchter Aktivität findet diese im MNHN oder in der näheren Umgebung (Grund), einem voher definierten Ort in der Natur (verteilt durch das Großherzogtum) oder im Naturmobil an der Schule statt
Tel: (00352) 462 233-312
Email: fschneider@mnhn.lu
Webseite: https://www.mnhn.lu/lu/visiten-an-animatioune-fir-gruppen/
Das Centre de jeunesse Hollenfels des Service nationale de la jeunesse (SNJ) in Hollenfels
Tel: (00352) 247-86430
Email: hollenfels@snj.lu
Webseite: http://www.hollenfels.snj.lu
Die Naturschoul in Lasauvage
Tel: (00352) 58 77 12 002
Email: nature.lasauvage@ecole.lu
Webseite: http://www.naturschoul.lu
Das Haus vun der Natur von nature&ëmwelt auf der Kockelscheuer
Tel: (00352) 29 04 04 –310
Email: /
Webseite: https://www.naturemwelt.lu
Die ASBL D‘Millen in Beckerich
Tel: (00352) 691 510 372 oder (00352) 691 510 370
Email: info@dmillen.lu
Webseite: https://www.dmillen.lu
Hier findest Du weitere Links zu Wissenschaftskommunikatoren und Workshop-Anbietern.
Bietet Deine Institution auch pädagogische Aktivitäten in diesem Bereich an und möchtest Du auf science.lu verlinkt werden? Dann nimm bitte hier Kontakt mit uns auf.
Im SciTeach Center können sich LehrerInnen Info-, Experimentier- und Expositionsmaterial ausleihen und mit dem schülerzentrierten „forschend- entdeckenden“ Lernen vertraut machen.
Während unsere Rubrik darauf abzielt, den SchülerInnen die naturwissenschaftliche Methode anhand einer Anleitung näher zu bringen, geht es beim Konzept vom schülerzentrierten forschend-entdeckenden Lernen darum, den SchülerInnen selbst mehr Gestaltungsmöglichkeiten zu geben. Du gibst als LehrerIn nur ein paar Materialien oder Fragen vor. Die SchülerInnen entscheiden dann selbst, wofür sie sich interessieren oder was sie ausprobieren wollen. Als LehrerIn begleitest und unterstützt Du sie dabei.
Im SciTeach Center soll das Kompetenzlernen im naturwissenschaftlichen Unterricht gefördert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, bietet das SciTeach Center LehrerInnen die Möglichkeit, gemeinsam mit anderen LehrerInnen und dem wissenschaftlichen Personal des SciTeach Centers neue Ideen und Aktivitäten für ihren naturwissenschaftlichen Unterricht zu entwickeln. Durch diese Zusammenarbeit soll auch das Vertrauen in den eigenen Unterricht gestärkt und mögliche Ängste gegenüber freiem Experimentieren abgebaut werden. Betreut werden die Veranstaltungen von wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen der Universität Luxemburg sowie von zwei Lehrerinnen.
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.
