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Didaktische Überlegungen zur Lerneinheit Luft

Um die Analyseschritte verstehen zu können, die für die Lerneinheiten

gemacht werden, folgt nun ein kurzer Überblick über

Handlungskompetenzen. Dazu werden für die Analyse

Handlungskompetenzen aus dem didaktischen Modell von Zimmer

herangezogen:

Handlungskompetenz enthält in der Kategorisierung nach Zimmer folgende

Faktoren:

I. Bedeutungswissen,

II. Fachkompetenz,

III. Methodenkompetenz

IV. Entscheidungskompetenz,

V. Sozialkompetenz,

VI. Handlungsinteressen

VII. Bewertungskompetenz

Experiment: Der Stromkreis

Zimmer versteht die einzelnen Begriffe folgendermaßen:

Bedeutungswissen beinhaltet die Informationen, die als eine Art

Metainformation Auskunft über die Bedeutung des jeweiligen

Lerngegenstandes bereitstellt. „Dieses Bedeutungswissen liefert die

Orientierungsgrundlage für alle anderen Aspekte der

Handlungskompetenzen.“

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Fachkompetenzen umfassen die Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten,

die für die Definition, Bearbeitung und Bewertung einer Aufgabe

beziehungsweise das Lösen eines Problems im jeweiligen

Gegenstandsbereich nötig sind. „Dazu gehören sowohl das Wissen über

Ziele, Gegenstände, Methoden, Instrumente und Bewertung der jeweiligen

beruflichen Aufgaben als auch die Fähigkeiten, dieses Wissen fachgerecht

und flexibel anwenden zu können.“

Entscheidungskompetenz beschreibt die Fähigkeit, Entscheidungen

kompetent treffen zu können. Sie schließt die Suche und Bewertung von

Handlungsalternativen mit ein. „Die Wahrnehmung und die Herausbildung

der Entscheidungskompetenzen erfordert die Analyse der

Entscheidungssituation und die Suche und Bewertung alternativer

Handlungsmöglichkeiten zur Vorbereitung der Entscheidung.“

Sozialkompetenz hebt auf das Individuum als Teil einer sozialen Gruppe ab

und bezeichnet in erster Linie kommunikative beziehungsweise kooperative

Kompetenzen, „die erforderlich sind, um so miteinander kommunizieren und

kooperieren zu können, dass eine mehrere Kräfte benötigende komplexe

Aufgabe erfolgreich gelöst wird.“

Handlungsinteressen und Handlungsgründe beschreiben die

Motivationslage der Lernenden beziehungsweise Arbeitenden. „Das

Handlungsinteresse äußert sich im Erkennen einer zu über-nehmenden

Aufgabe, der Entwicklung von Initiative und Kreativität in der Lösung sowie in

der Durchsetzungskraft und zugleich Kompromissbereitschaft.“

Bewertungskompetenz bezieht sich auf die Fähigkeit, fachliche

Lernhandlungen und Arbeitshandlungen angemessen selbst bewerten zu

können. „Also zu bewerten, ob und wie das Ergebnis der Aufgabe zur

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Lebensgestaltung beigetragen hat, ob die Methoden und Instrumente

angemessen, effektiv und effizient gewählt und eingesetzt werden.“

Als weiteren Aspekt von Handlungskompetenz wird die

Methodenkompetenz als Kriterium mit aufgenommen. Sie beinhaltet die

Fähigkeit des Individuums, Methoden und Instrumente kennen zu lernen und

die Fähigkeit, diese im Rahmen der Bearbeitung von Arbeitsaufgaben

anzuwenden […]

Bezogen auf die Experimente bedeutet das:

Der Vulkan in der Flasche:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass Wasser seine Dichte

verändert; es steigt im kalten Wasser auf, wenn es erwärmt wird.

Außerdem ist wichtig zu wissen, dass Wasser aus kleinen Teilchen

(Molekülen) besteht.

Fachkompetenz:

Die Schüler sollen Grundlagen über Dichte, Grundlagen über Auftrieb und

deren Auswirkungen bei Veränderungen der beiden Phänomene lernen.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die korrekte Verwendung eines

Wasserkochers und der damit verbundenen Gefahren.

Die Schüler erfahren etwas über den Umgang mit kochendem Wasser und

schulen ihre motorischen Fähigkeiten.

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Vulkanausbruch in der Flasche) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

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Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Die Schüler sollen erkennen, dass die Phänomene Dichte und Auftrieb

eindrucksvoll anhand des Vulkans erfahrbar sind.

Bewertungskompetenz:

Es soll eine Prüfung stattfinden, ob und warum der Vulkan funktioniert und

was dabei beachtet werden sollte.

Falls keine Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was an dem

Versuch verbessert werden kann.

Luft bremst:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass der Luftwiderstand sich bei

verschiedenen Gegenständen unterscheidet.

Die Luft, die sich unter einem Fallschirm sammelt, bremst den Gegenstand

und verlängert die Fallzeit.

Die Schüler sollen erfahren, dass ein Raum von Luft eingenommen ist.

Fachkompetenz:

Sie sollen Grundlagen über Fallgeschwindigkeit, Grundlagen über

Erdanziehung und die Auswirkungen bei Veränderungen des

Luftwiderstandes lernen oder schon wissen.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Verknotung und lernen, dass

gleichzeitiges Abwerfen wichtig ist, um das Ergebnis nicht zu verfälschen.

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Bremswirkung durch die Serviette) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

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Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Die Schüler sollen durch Ihr Handeln erkennen, dass es unterschiedliche

Fallzeiten von diversen Gegenständen auf der Erde gibt.

Bewertungskompetenz:

Es soll überprüft werden, ob und warum der Fallschirm funktioniert und was

dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.

Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was

an dem Versuch verbessert werden kann.

Das Luftballonkarussell:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, was der austretende Luftstrom aus

einem gefülten Luftballon bewirken kann.

Fachkompetenz:

Die Schüler sollen Grundlagen über das Rückstoßprinzip und Grundlagen

über den Impulserhaltungssatz kennen und/oder erlernen.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktionsweise eines Luftballons.

Ein Teilgebiet hierbei sind auch die motorischen Fähigkeiten beim Anbringen

des Ballons an den Versuchsaufbau.

Ein wichtiger Punkt ist weiterhin die handwerkliche Fähigkeit, die für den

Versuchsaufbau gewusst oder erlernt werden muss.

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Rückstoß) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

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zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer funktionierenden Lösung zu gelangen, an der beide

beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Durch das Handeln der Schüler soll ein Bewusstsein für die entstehenden

Phänomene beim Druckaufbau - in einem Körper, der dann abrupt beendet

wird - gefördert werden.

Bewertungskompetenz:

Es soll überprüft werden, ob und warum das Karussell funktioniert und was

dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.

Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was

an dem Versuch verbessert werden kann.

Die tanzende Münze:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, was passiert, wenn das Volumen

in einer Flasche nicht mehr ausreicht.

Fachkompetenz:

Sie wollten wissen was bei der Ausdehnung von Luft bei einer Erwärmung

entsteht (Beispiel: Veränderung von Volumen).

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über den luftdichten Verschluss der Flasche mit

der Münze.

Das richtige Umfassen der Flasche in ausreichender Zeit ist ein wichtiger

Faktor.

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Springen der Münze) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

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zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Durch Ihr Handeln wird den Schülern klar, dass ein Volumenunterschied

immer bestrebt ist, ausgeglichen zu werden.

Bewertungskompetenz:

Die Schüler sollen prüfen, ob und warum die Münze springt und was dabei

beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird

Wenn keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden,

was an dem Versuch verbessert werden kann.

Die Luftwaage:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft die Dichte verringert

und aufsteigt, wenn man sie erwärmt.

Fachkompetenz:

Für dieses Experiment sollen die Schüler Grundlagen über die Dichte,

Grundlagen über den Auftrieb und Wissen über den Temperaturbegriff

lernen.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die

für den Versuch verwendet werden.

Die Schüler erfahren etwas über richtige Verwendung des Teelichts.

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Auftrieb einer Tüte) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

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den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Die Schüler entwickeln in Ihren Handlungen ein Bewusstsein für den

entstehenden Auftrieb von Luft bei der Erwärumung

Bewertungskompetenz:

Es soll überprüft werden, ob und warum die Luftwaage funktioniert und was

dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird

Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was

an dem System verbessert werden kann.

Der verzauberte Luftballon:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft sich ausdehnt, wenn

man sie erwärmt.

Fachkompetenz:

Alle sollten Grundlagen zum Thema Druck kennen und oder lernen.

Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die

für den Versuch verwendet werden (Ballon, Flasche).

Die Schüler erfahren etwas über die luftdichte Verschließung der Flasche.

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Aufblasen des Ballons) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Durch Ihre Handlungen entwickeln sie ein Bewusstsein für entstehenden

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Druck von Luft bei der Erwärmung .

Bewertungskompetenz:

Es soll überprüft werden, ob und warum der Ballon aufgeblasen wird und

was dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.

Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was

an dem System verbessert werden kann.

Das Ei in der Flasche:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Sie Schüler sollen erkennen, dass in der Flasche ein Unterdruck entsteht,

der ausreicht um ein Ei in eine Flasche zu ziehen.

Fachkompetenz:

Die Gruppe soll Grundlagen zum Thema Unterdruck lernen

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über den sicheren Umgang mit Feuer.

Alle erfahren etwas über die Funktionsweise eines Wasserkochers und deren

korrekte Verwendung.

Die Schüler sollen eine geeignete Flasche nehmen, deren Öffnung nicht zu

klein ist.

Sie sollen handwerkliche Fähigkeiten für den Versuchsaufbau mitbringen.

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (das Ei in die Flasche zu bekommen) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer funktionierenden Lösung zu gelangen, an der beide

beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Die Schüler sollen ein Bewusstsein für entstehende Phänomene bei der

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Entzündung von Papier in einer abgeschlossenen und eingegrenzten

Umgebung entwickeln.

Bewertungskompetenz:

Es soll überprüft werden, ob und warum das Ei in die Flasche gleitet und was

dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.

Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was

an dem Versuch verbessert werden kann.

Die Luftballon-Waage:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft auch ein Gewicht

besitzt, dass messbar ist.

Fachkompetenz:

Das Wissen über die Beschaffenheit von Luft ist von Bedeutung.

Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Gewicht und Masse.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile (

Kleiderbügel, Luftballon), die für den Versuch verwendet werden.

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Veränderung des Neigungswinkels der Waage) zu

gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Die Schüelr sollen bei Ihrem Handeln erfahren, dass die Moleküle der Luft

ein Gewicht haben.

Bewertungskompetenz:

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Es soll überprüft werden, ob und warum die Luftwaage funktioniert und was

dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird

Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was

an dem System verbessert werden kann.

Wieviel wiegt Luft:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft auch ein Gewicht

besitzt, dass messbar ist.

Fachkompetenz:

Wichtig ist das Wissen über die Beschaffenheit von Luft.

Die Schüler erfahren etwas über die Begriffe Gewicht und Masse.

Das Gewicht und die Masse sind auf der Erde gleich.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über den Umgang mit Gliedermaßstab und

Zollstock.

Die Schüler erfahren etwas über Längen und Gewichtsangaben und deren

Berechnung.

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Bestimmung des Gewichts der Luft im Klassenraum) zu

gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppen durchgeführt (jeweils zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Es soll anhand von Messungen erfahrbar gemacht werden, dass die

Moleküle der Luft ein Gewicht haben.

Die Gruppe soll lernen, dass das Gewicht eines Gases (Luft) überraschend

hoch ist.

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Bewertungskompetenz:

Es soll überprüft werden, ob die Rechnung stimmt.

Falls keine korrekte Rechnung gemacht worden ist, soll kritisch hinterfragt

werden, was verbessert werden kann.

Ist das Glas leer:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft in einem Glas bleibt,

wenn es unter Wasser getaucht wird (mit der Öffnung nach unten)

Fachkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck.

Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Volumen.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der

Gegenstände, die für den Versuch verwendet werden (Glas, Wanne).

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Erkennen, dass die Luft nicht entweicht, wenn das Glas mit der Öfnung nach

unten in die Wanne gehalten wird.

Durch Ihre Handlungen im Experiment entwickeln die Schüler ein

Bewusstsein dafür, dass der Druck mit der Eintauchtiefe steigt – es dringt

mehr Wasser in das Glas, je mehr Druck bei höherer Tiefe entsteht.

Luft umhüllen:

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Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft in einem Glas bleibt,

wenn es unter Wasser getaucht wird (mit der Öffnung nach unten)

Alle sollen lernen, dass man die aufsteigenden Luftblasen in einem anderen

Glas auffangen kann.

Die Luft nimmt ein Volumen ein

Fachkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck.

Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Volumen.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die

für den Versuch verwendet werden (Glas, Wanne, Strohhalm).

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Umfüllen der Luft in ein anderes Glas) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Die Schüler sollen erkennen, dass die Luft nicht entweicht, wenn das Glas

mit der Öffnung nach unten in die Wanne gehalten wird.

Ihre Handlungen sollen in dem Ergebnis münden, dass der Druck mit der

Eintauchtiefe steigt – es dringt mehr Wasser in das Glas, je mehr Druck bei

höherer Tiefe entsteht.

Die tauchenden Dinosaurier:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft in einem Glas bleibt,

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wenn es unter Wasser getaucht wird (mit der Öffnung nach unten)

Alle sollen den Nutzen dieses Versuchs erkennen, indem das Glas als

Taucherglocke für die Dinosaurier verwendet wird.

Fachkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck.

Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Volumen.

Methodenkompetenz:

Sie sollen etwas über die Funktion und Anwendung der Teile lernen, die für

den Versuch verwendet werden (Glas, Wanne, Dinosaurier, Metallschale).

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Tauchfahrt des Dinosauriers ohne nass zu werden) zu

gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Alle sollen erkennen, dass die Luft nicht entweicht, wenn das Glas mit der

Öffnung nach unten in die Wanne gehalten wird.

Die Schüler sollen entdecken, dass alle Gegenstände, die eine dichte

Wölbung besitzen als Taucherglocke verwendbar sind.

Der Ballon in der Flasche:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft komprimierbar ist.

Alle sollen die Grenzen der Komprimierbarkeit mit Hilfe unserer Lunge

erkennen.

Fachkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck.

Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Kraft.

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Sie sollen erkennen, dass das Volumen durch Druck verändert werden

kann.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die

für den Versuch verwendet werden (Ballon, Flasche).

Den Schülern muss vermittelt werden, dass ein luftdichtes Verschließen der

Flasche wichtig ist.

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Komprimierung der Luft in der Flasche) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Die Schüler sollen erkennen, dass die Luft nicht entweichen kann, da sie in

der Flasche durch den Ballon dicht verschlossen ist.

Sie sollen lernen, dass die Luft durch unsere Lunge nicht grenzenlos

komprimiert werden kann, da die Kraft nicht ausreicht.

Luft zusammendrücken:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, wie die Pumpen und Spritzen

technisch funktionieren und welches Ergebnis dabei entsteht.

Die Gruppen sollen erkennen, dass Spritzen gegenüber Pumpen kein Ventil

besitzen.

Fachkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck / Unterdruck.

Sie erfahren etwas über den Begriff Volumen.

Sie erfahren etwas über die Funktionsweise eines Ventils.

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Methodenkompetenz:

Die Schüler etwas über die Funktion und Anwendung der Materialien

erfahren, die für den Versuch verwendet werden (Kunststoffspritze, Fahrrad-

Luftpumpe und eine kleine Ballpumpe).

Die Schüler sollen Unterschied zwischen Pumpe und Spritze herausfinden

und überlegen wie eine Luftpumpe funktionieren könnte.

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Für alle ist das Erkennen der Unterschiede zwischen den Funktionen der

Pumpen / Spritzen auch für die Lebenswirklichkeit wichtig,

Luftballonrakete (ähnlicher Versuch wie „Das Luftballonkarussell“):

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln was der austretende Luftstrom aus

einem gefülten Luftballon bewirken kann.

Fachkompetenz:

Die Schüler lernen Grundlagen über das Rückstoßprinzip und Grundlagen

über den Impulserhaltungssatz

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktionsweise eines Luftballons.

Die Schüler müssen motorische Fähigkeiten beim Anbringen des Ballons an

den Versuchsaufbau mitbringen.

Für das Experiment sind handwerkliche Fähigkeiten für den Versuchsaufbau

wichtig.

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Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Rückstoß) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer funktionierenden Lösung zu gelangen, an der beide

beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Sie sollen erforschen, warum ein Druckaufbau in einem Körper stattfindet,

der dann abrupt beendet wird.

Bewertungskompetenz:

Alle sollen prüfen, ob und warum die Rakete funktioniert und was dabei

beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.

Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was

an dem Versuch verbessert werden kann.

Einen Ballon mit einer Flasche aufblasen:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft sich ausdehnt, wenn

man sie erwärmt.

Fachkompetenz:

Sie sollten die Grundlagen über das Thema Volumen kennen.

Die Schüler lernen etwas über den das Thema Druck.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die

für den Versuch verwendet werden (Ballon, Flasche).

Sie erfahren etwas über die luftdichte Verschließung der Flasche.

Entscheidungskompetenz:

Das Hauptaugenmerk soll auf die systematische Verwendung der Materialien

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gelegt werden, um zu einem Ergebnis (Aufblasen des Ballons) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Bewusstsein für entstehenden Druck von Luft bei der Erwärumung .

Bewertungskompetenz:

Es soll überprüft werden, ob und warum der Ballon aufgeblasen wird und

was dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.

Wenn keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden,

was an dem System verbessert werden kann.

Luftbewegung in einem Raum:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass die Luft sich im Raum

bewegt.

Fachkompetenz:

Alle sollen Begriff Dichte anhand eines Beispiels erklären können.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion der Kerze im Versuch.

Sie erfahren etwas über Luftströmungen bei unterschiedlichen Temperaturen

an unterschiedlichen Punkten.

Entscheidungskompetenz:

Die Hauptsache hierbei ist die systematische Verwendung der Materialien,

um zu einem Ergebnis (Bewegung der Kerzenflamme) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit im Klassenraum durchgeführt

(jeweils zwei Schüler).

Die Kleingruppen entwickeln Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

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Handlungsinteressen:

Sie sollen erkennen, dass das ständige Bestreben von Luft vorhanden ist,

den Druck, die Temperatur und die Dichte durch Strömung auszugleichen.

Bewertungskompetenz:

Es soll überprüft werden, ob und warum die Kerzenflamme nicht stillsteht.

Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was

an dem System verbessert werden kann.

Der Kerzenfahrstuhl:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass Wasser den Druck in einem

Glas ausgleichen kann.

Fachkompetenz:

Die Schüler sollen Grundlagen über das Volumen lernen.

Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Druck.

Sie erfahren etwas über die Zusammensetzung von Luft.

Die Schüler erfahren etwas über die benötigten Gase, die für die Entzündung

einer Kerze nötig sind.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der

Materialien, die für den Versuch verwendet werden (Kerze, Teller mit Wasser

gefüllt).

Sie erfahren etwas über die korrekte Verwendung der Kerze.

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Ansteigen des Wasserspiegels im Glas) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Die Schüler entwickeln Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit den

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Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Alle sollen ein Bewusstsein für entstehende Volumenzunahme von Gasen

bei der Erwärmung und Volumenabnahme bei Abkühlung entwickeln, die

dann durch das Wasser ausgeglichen wird.

Bewertungskompetenz:

Es soll überprüft werden, ob und warum der Wasserspiegel steigt und was

dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion auch erfüllt wird.

Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was

an dem System verbessert werden kann.

Die Kerze im Glas:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass der Sauerstoff bei der

Verbrennung einer Kerze „verbraucht“ wird

Fachkompetenz:

Die Schüler sollen Grundlagen über den Verbrennungsprozess lernen.

Die Schüler erfahren etwas über die Zusammensetzung der Luft.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die

für den Versuch verwendet werden (Kerzen, Glas).

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (schnelleres Erlöschen der zweiten Kerze) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Die Schüler erkennen, dass der Sauerstoff beim Verbrennen einer Kerze

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verschwindet.

Bewertungskompetenz:

Bei diesem Experiment soll überprüft werden, ob und warum die zweite

Kerze nicht so lange im gleichen Glas brennt wie die erste.

Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was

an dem System verbessert werden kann.

Welche Kerze brennt länger (ähnlicher Versuch wie „Die Kerze im Glas“):

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass der Sauerstoff bei der

Verbrennung einer Kerze „verbraucht“ wird

Fachkompetenz:

Die Grundlagen über Verbrennung sollten den Schülern klargemacht werden.

Die Schüler erfahren etwas über die Zusammensetzung der Luft.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die

für den Versuch verwendet werden (Kerzen, Gläser verschiedener Größe).

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (unterschiedliche Zeitspannen beim Erlöschen der Kerze) zu

gelangen.

Sozialkompetenz:

Alle Aufgaben für das Experiment werden in Gruppenarbeit an Stationen

durchgeführt (jeweils zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Sie erfahren, dass eine Verminderung des Sauerstoffgehalts beim

Verbrennen einer Kerze stattfindet.

Die Gruppe entwickelt ein Bewusstsein dafür, dass in größeren Räumen (in

unserem Fall: Gläsern) mehr Sauerstoff vorhanden ist, der die Kerze länger

brennen lässt.

Page 22: Didaktische Überlegungen zur Lerneinheit Luft · Didaktische Überlegungen zur Lerneinheit Luft Um die Analyseschritte verstehen zu können, die für die Lerneinheiten gemacht werden,

Bewertungskompetenz:

Es soll überprüft werden, ob und warum die Kerzen unterschiedlich lange

brennen.

Falls keine korrekte Funktion möglich ist, soll kritisch hinterfragt werden, was

an dem System verbessert werden kann.

Wasser im Glas:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass Wasser in einem Glas bleibt,

wenn es unter Wasser getaucht wird und dann mit der Öffnung nach oben

nicht vollständig aus dem Wasser gehoben wird.

Fachkompetenz:

Die Schüler erweitern Ihr Wissen über den Luftdruck in der Atmosphäre.

Sie lernen Einzelheiten über die Eigenschaften des Wassers.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die

für den Versuch verwendet werden (Glas, Wanne).

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Arbeitsaufträge werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt

(jeweils zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Alle sollen erkennen, dass der atmosphärische Luftdruck größer ist, als die

Gewichtskraft des Wassers in Richtung Erdmittelpunkt.

Die schwebende Postkarte:

Page 23: Didaktische Überlegungen zur Lerneinheit Luft · Didaktische Überlegungen zur Lerneinheit Luft Um die Analyseschritte verstehen zu können, die für die Lerneinheiten gemacht werden,

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass Wasser in einem Glas bleibt,

wenn es vollständig gefüllt ist, eine Postkarte darüber gehalten wird und es

dann auf den Kopf gedreht wird.

Fachkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über den Luftdruck in der Atmosphäre.

Die Schüler erfahren etwas über die Eigenschaften des Wassers.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die

für den Versuch verwendet werden (Glas, Postkarte).

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Haftung der Postkarte am Glas) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Es soll erkennbar werden, dass der atmosphärische Luftdruck größer ist, als

die Gewichtskraft des Wassers in Richtung Erdmittelpunkt.

Die zerdrückte Flasche:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass sich eine Flasche

zusammenzieht, wenn sie mit warmem Wasser gefüllt war, dann luftdicht

verschlossen ist und in kaltes Wasser getaucht wird.

Fachkompetenz:

Die Schüler erweitern das Wissen über den Luftdruck in der Atmosphäre.

Sie lernen etwas über die Begriffe heiß und kalt.

Page 24: Didaktische Überlegungen zur Lerneinheit Luft · Didaktische Überlegungen zur Lerneinheit Luft Um die Analyseschritte verstehen zu können, die für die Lerneinheiten gemacht werden,

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die

für den Versuch verwendet werden (Flasche, Wanne).

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Zusammendrücken der Flasche) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Die Lerngruppen sollen erkennen, dass der atmosphärische Luftdruck nach

dem Versuch außen größer ist, als in der Flasche. Die Flasche zieht sich

zusammen.

Saugheber:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen Erfahrungen sammeln, dass ein Saugheber ein Vakuum

erzeugt.

Fachkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über den Luftdruck in der Atmosphäre.

Die Schüler erfahren etwas über den Begriff Vakuum / Unterdruck.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die

für den Versuch verwendet werden (Saugheber, ebene Fläche).

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (Haftung des Saughebers an einem anderen Saugheber

oder einer Fläche) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Page 25: Didaktische Überlegungen zur Lerneinheit Luft · Didaktische Überlegungen zur Lerneinheit Luft Um die Analyseschritte verstehen zu können, die für die Lerneinheiten gemacht werden,

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um

mit den Partnern zu einer Lösung zu gelangen, an der beide beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Sie sollen erkennen, dass der atmosphärische Luftdruck größer ist, als der

Luftdruck im Inneren der Saugheber.

Fallendes Papier:

Handlungskompetenzen

Bedeutungswissen:

Die Schüler sollen erkennen, dass Papier unterschiedliche Falleigenschaften

hat (je nachdem wie es beschaffen ist).

Fachkompetenz:

Die Schüler sollen Grundlagen über den Luftwiderstand lernen.

Methodenkompetenz:

Die Schüler erfahren etwas über die Funktion und Anwendung der Teile, die

für den Versuch verwendet werden (ein Stück Papier wird zerknüllt).

Entscheidungskompetenz:

Im Vordergrund steht die systematische Verwendung der Materialien, um zu

einem Ergebnis (das schnellere Erreichen des Bodens durch das zerknüllte

Papier) zu gelangen.

Sozialkompetenz:

Die Aufgaben werden in Gruppenarbeit an Stationen durchgeführt (jeweils

zwei Schüler).

Dazu entwickeln die Schüler Teamfähigkeit und Diskussionsfähigkeit, um mit

den Partnern zu einer funktionierenden Lösung zu gelangen, an der beide

beteiligt sind.

Handlungsinteressen:

Die Schüler sollen ein Bewusstsein für entstehende Phänomene bei der

Unterschiedlichen Nutzbarmachung des Luftwiederstandes entwickeln.

Bewertungskompetenz:

Page 26: Didaktische Überlegungen zur Lerneinheit Luft · Didaktische Überlegungen zur Lerneinheit Luft Um die Analyseschritte verstehen zu können, die für die Lerneinheiten gemacht werden,

Es soll überprüft werden, ob und warum das zerknüllte Papier schneller den

Boden erreicht und was dabei beachtet werden sollte, damit die Funktion

auch erfüllt wird.


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