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Erwerb naturwissenschaftlicher

Kompetenzen durch das

Experimentieren am Beispiel

akustischer Phänomene

Silke Mikelskis-Seifert & Klaus Wiebel

Eine Begriffsklärung zum

Experimentieren

„Experiment, dass: …,

1.Wissenschaftlicher Versuch, durch den etwas entdeckt, bestätigt oder

gezeigt werden soll.

2. [gewagter] Versuch, Wagnis; gewagtes, unsicheres Unternehmen;

Unternehmen, von dem man noch nicht weiß, wie es ausgehen wird,

ob gut oder schlecht, …“)

(DUDEN: Das große Fremdwörterbuch. Mannheim, 1994.)

Gliederung

Expe-rimentelle

Erfahrungen

Physik und Musik in der Grundschule

Experimentieren in der Grundschule

3)

2)

1)

Gliederung

Expe-rimentelle

Erfahrungen


Experimentieren in der Grundschule1)


"Die Kunst des Lehrens besteht darin, die

natürliche Neugier junger Menschen zu

wecken, um sie dann stillen zu können."

Anatole France (frz. Schriftsteller)

„Ich höre etwas und ich vergesse es.

Ich sehe etwas, und ich merke es mir.

Ich tue etwas und ich verstehe es.“

(Mcugzi)

Ziele des Experimentierens in der

Grundschule

1) Entwicklung naturwissenschaftlicher Kompetenz bei den Kindern

• Begriffe

• Konzepte

• …

Kenntnisse

• Beobachten

• Messen

• Vergleichen

• …

Arbeitsweisen

Erwerb naturwissenschaftlicher Kompetenz – die

Stufen-Skala

• Vorkenntnisse erfassen, Texte und Bilder deuten

• geeignete Versuche planen

• Ideen festhalten

• Vermutungen anstellen (Hypothesen formulieren)

1) Probleme erkennen und begreifen

• beobachten

• mit Materialien, Geräten, Werkzeugen umgehen

• messen

• probieren, versuchen

• Ergebnisse festhalten und darstellen

• Ergebnisse auswerten, verarbeiten (zeichnen, rechnen)

2) Tatsachen und Ergebnisse

zusammentragen

• klassifizieren

• Beispiele und Beziehungen finden

• Deutungen versuchen

• Einfache Schlussfolgerungen anstellen

3) Ergebnisse interpretieren

• Erkenntnisse auf andere Probleme übertragen

• Anschlussprobleme lösen

• Nützlichkeit technischer Anwendungen finden

4) Schlussfolgerungen übertragen

Ziele des Experimentierens in der

Grundschule

Entwicklung naturwissenschaftlicher Kompetenz bei den Kindern

Neugierde wecken und das Interesse wach halten bzw. fördern

Experiment

Naturw. Argumentation

Theorie / Modell

Was beim Experimentieren in der

Grundschule zu beachten ist?

1) Experimente nicht aus Parallelen zur Wissenschaft ableiten

Vielmehr: Beachten der Perspektive der Lernenden, deren Bedürfnisse

sowie der zu vermittelnden Lerninhalte

2) Vorrang den Schülerexperimenten geben:

• hierbei ist eine angemessene Einbettung – eine gute Vor- und

Nachbereitung – wichtig

• Schülerexperimente sind nicht per se lernförderlich (siehe aktuelle

Ergebnisse von Studien zum Experimentieren)

3) Einsatz von Alltagsmaterialien




Bitte für übermorgen

78 Dosen Margarine

leeressen!




4) Differenziertes Experimentieren

in Kleingruppen

Es gibt überhaupt keinen

vernünftigen Grund, warum alle

Kinder zur gleichen Zeit das

gleiche Experiment machen

sollten

Rahmenbedingungen für das


These 1:

Mit unserer traditionell vornehmlich frontalen oder zumindest

zentralen Unterrichtsführung wird der Experimentalunterricht

wahrscheinlich niemals in guten Einklang zu bringen sein.

These 2:

„Wo nicht die freie Aktivität zum Grundprinzip jeglicher Organisation

gemacht wird, da bedarf es einer besonderen Disziplin. Sie hat die

Funktion, das Kind zu etwas zu zwingen, was es nicht tun will und

gleichzeitig das zu unterdrücken, was es gern täte.

(Celestin Freinet)



2 Kardinalsfehler:

1. Experimentieren im Gleichschritt, bei dem alle

Kinder gleichzeitig Gleiches tun müssen.

2. Einsatz viel zu aufwendiger und zu teurer

Materialien.



Gliederung

Expe-rimentelle

Erfahrungen



2)

Eintauchen in die physikalische Welt der

Töne, Klänge und Geräusche

Skalentransformationen

Methode des Skalieren am Beispiel von

Gullivers Reisen in das Liliputanerland

Manfred Euler

Methode des Skalierens

Tom

Tim

Methode des Skalierens

Untersuchung der

StoffwechselintensitätUntersuchung

des Knochenbaus

Untersuchung

zum Sehen

Untersuchung

zum Hören

Untersuchung

zum Sprechen

Idee des

Vergrößern und

Verkleinern

Projekt: Sprechen

Im bekannten Märchen „Gullivers Reisen“ von Jonathan Swift gelangt

Gulliver auf einer seiner Reisen in das Land Lilliput. Dort leben Zwerge, die

an Gestalt dem Menschen vollkommen ähnlich nur um den Faktor 12 kleiner

sind. Gulliver behauptet er habe die Sprache der Lilliputaner erlernt.

Ist dies jedoch überhaupt möglich?

Manfred Euler

Verständlichkeit von skalierter Sprache

< 1.5 kHz

0.5

1

2

4

8

16

Manfred Euler

Einstimmung in akustische Phänomene


•

•


Infraschall Schall Ultraschall

…. 16 – 20.000 Hertz ….


Hinsichtlich Infraschalls ist das

menschliche Ohr nahezu

unempfindlich.

Tiere, wie zum Beispiel

Elefanten, Giraffen und Blauwale,

sind in der Lage, Schall in einem

Teil dieses Frequenzspektrums

wahrzunehmen.

Sie nutzen diese Laute wahr-

scheinlich auch zur Kommunikation.


…. 16 – 20.000 Hertz ….

Hinsichtlich Infraschalls ist das

menschliche Ohr nahezu

unempfindlich.

Tiere, wie zum Beispiel

Elefanten, Giraffen und Blauwale,

sind in der Lage, Schall in einem

Teil dieses Frequenzspektrums

wahrzunehmen.

Sie nutzen diese Laute wahr-

scheinlich auch zur Kommunikation.

Oberhalb des menschlichen

Wahrnehmungsvermögen wird als

Ultraschall bezeichnet.

Ultraschall findet in der Technik und

Medizin diverse Anwendungen: wie

zum Beispiel Echolot, Sonar

Tiefenmessung und Meeresboden-

untersuchung aus Wasser- und

Unterwasserfahrzeugen heraus

…. 16 – 20.000 Hertz ….



Echolotsystem

Die Fledermäuse nutzen die Echoortung zur Orientierung.

Dabei stoßen sie kurze Schreie im Ultraschallbereich aus und empfangen die reflektierten Echos.

Dadurch sind sie in der Lage, sich auch in völliger Dunkelheit zu orientieren.

Das Echolotsystem ist so genau, dass Fledermäuse damit fliegende Insekten in der Luft orten und

jagen können. Interessanterweise verändern Fledermäuse zur präziseren Ortung beim Schrei die

Tonhöhe und stoßen beim Jagen andere Schreie aus als beim Suchen.

Definition: Schallwelle

Schallwelle:

Schallwellen sind mechanische Longitudinalwellen.

Sie bestehen aus Verdichtungen und Verdünnungen, aus

Dichteschwankungen des Mediums.


Schallwelle:


Sie bestehen aus Verdichtungen und Verdünnungen, aus

Dichteschwankungen des Mediums.

Ursache für die Entstehung von Schallwellen:

Mechanische Erregung durch Schallquellen, durch schwingungs-

fähige Systeme


Schall entsteht durch Körper, die

ausreichend schnell schwingen. Man

bezeichnet diese als Schallquellen.


Schallwelle:


Sie bestehen aus Verdichtungen und Verdünnungen, aus Dichteschwankungen

des Mediums.


Mechanische Erregung durch Schallquellen, durch schwingungsfähige

Systeme

Voraussetzung für die Entstehung von Schallwellen:

1) Vorhandensein von Gasen: Gase bestehen aus Teilchen, die ständig

aneinanderstoßen.

Weiterleitung des Schalls von Teilchen zu Teilchen


Schallwelle:



des Mediums.



Systeme


1) Vorhandensein von Gasen

2) Vorhandensein von Flüssigkeiten: Flüssigkeiten bestehen Teilchen, die durch

Kohäsionskräfte „verbunden“ sind.



Schallwelle:



des Mediums.



Systeme



2) Vorhandensein von Flüssigkeiten

3) Vorhandensein von festen Körpern: Festkörper bestehen Teilchen, die durch

Kräfte in einer Gitterstruktur „verbunden“ sind.



Schallwelle:



des Mediums.



Systeme



2) Vorhandensein von Flüssigkeiten

3) Vorhandensein von festen Körpern

Frage: Wie gelangt der Schall an unser Ohr?


In gasförmigen Körpern:

Gase bestehen aus sehr vielen Teilchen, die ständig

aneinanderstoßen.

Modell:



Gase bestehen aus sehr vielen Teilchen, die ständig

aneinanderstoßen.

Beim Hinschwingen werden die unmittelbar benachbarten

Luftteilchen derart in Bewegung versetzt, dass eine Luftverdichtung

entsteht.

Beim Rückschwingen entsteht eine Luftverdünnung, da die

zunächst nach vorn gestoßenen Teilchen wieder zurückschwingen.



Wenn eine Schallquelle schwingt, erzeugt sie in der Umgebung

Luftverdichtungen und Luftverdünnungen.

Diese Luftverdichtungen und –verdünnungen breiten sich durch die

Stöße der Teilchen untereinander aus.

Die Teilchen geben zwar die Stöße an ihre Nachbarteilchen weiter,

kehren anschließend jedoch in ihre Ruhelage zurück.

Verdichtungen und Verdünnungen wandern durch den Raum.

Analoges gilt für Flüssigkeiten und feste Körper!

Gliederung

Expe-rimentelle

Erfahrungen



3)

Viel Spaß beim Schallerzeugen!

erwerb naturwissenschaftlicher kompetenzen durch das ... · 78 dosen margarine leeressen! was beim...

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