spiralcurriculum kräfte und gleichgewicht

Spiralcurriculum

Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen

Kräfte und Gleichgewicht

Ermöglicht durch

MIRIAM LEUCHTER

MARINA APE

ILONCA HARDY

MIRJAM STEFFENSKY

Band 1: Elementarbereich

Band 2: Primarbereich

Band 3: Sekundarbereich

Spiralcurriculum

Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen

Kräfte und Gleichgewicht


Band 2: Primarbereich

Band 3: Sekundarbereich

IMPRESSUM

Miriam Leuchter, Marina Ape, Ilonca Hardy, Mirjam SteffenskySpiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernenBand 1: ElementarbereichIn der Reihe: Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernenEin Curriculum vom Kindergarten bis zur 8. Klasse.Herausgegeben von Kornelia Möller1. Auflage 2021

Alle Rechte vorbehalten.

Bildnachweise: Deutsche Telekom Stiftung (S. 3), Miriam Leuchter (S. 165-168), pixabay.com (S. 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128), privat (S. 38, 38, 49, 54, 64, 78, 87, 106, 107, 108, 109, 111, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119), Arndt Rösner (S. 164) SeitenPlan (Grafiken) (S. 24, 36, 38-41, 70, 92, 111-113, 129-133, 135-167), WWU Münster (S. 4, 174)Redaktion: Anna Klein, SeitenPlan GmbHSatz und Layout: SeitenPlan GmbHDruck: WIRmachenDRUCK GmbHPrinted in Germany

ISBN: 978-3-9813300-5-2 Bonn, im Mai 2021

Wir bedanken uns für die Unterstützung und Mitarbeit der beteiligten studentischen Hilfskräfte und Studierenden. Insbesondere danken wir den Einrichtungen und pädagogischen Fachkräften an den Standorten Münster und Landau, die an der Erprobung der Materialien beteiligt waren und die maßgeblich zum Gelingen des Projekts beigetragen haben.

Die Materialkisten werden von der Caritas-Werkstatt Lünen produziert. Handbücher und Materialkisten sind erhältlich unter: www.gutwerke.de Bei Nachfragen: [email protected]

Digital sind die Handbücher und weitere Materialien auf den Seiten der Deutsche Telekom Stiftung abrufbar (www.telekom-stiftung.de/minteinander).

Die Entwicklung des Spiralcurriculums Kräfte und Gleichgewicht wurde durch die Deutsche Telekom Stiftung ermöglicht.

mailto:[email protected]

http://www.telekom-stiftung.de/minteinander

Vorwort

Wie gelingt es, möglichst allen Kindern und Jugendlichen die MINT-Kompetenzen zu vermitteln, die sie für ihren weiteren erfolgreichen Bildungsweg brauchen? Das ist ei-ne der Leitfragen, an der sich die Aktivitäten der Deutsche Telekom Stiftung orien-tieren, wenn sie Projekte für erfolgreiches MINT-Lehren und -Lernen in der digitalen Welt anstößt.

Mit unserem Vorhaben „MINTeinander“ tragen wir nicht nur dazu bei, Kindern und Jugendlichen MINT-Kompetenzen zu vermitteln. Wir gehen noch einen Schritt weiter, indem wir dafür sorgen, dass sie diese Kompetenzen systematisch und aufeinander aufbauend entwickeln können. Damit dies gelingen kann, sind in den unterschiedli-chen Bildungseinrichtungen – Kindertagesstätten, Grund- und weiterführenden Schu-len – Lehr- und Lerninhalte notwendig, die altersgerecht angelegt und aufeinander ab-gestimmt sind.

Wie groß das Interesse an solchen Inhalten ist, haben uns mehrere bundesweite Ausschreibungen gezeigt. Wir haben so Kindertagesstätten und Schulen gefunden, die gemeinsam in ihrer Region die Spiralcurricula Magnetismus und Schwimmen und Sin-ken eingeführt haben. Mittlerweile arbeiten mit Unterstützung durch die Stiftung rund 400 Einrichtungen in regionalen Verbünden bildungsstufenübergreifend zusammen, nachdem sie im Umgang mit den Konzepten und Materialien geschult worden sind.

Die nun vorliegende dritte Materialsammlung und die didaktischen Begleithand-reichungen, mit denen wir die pädagogischen Fachkräfte und Lehrpersonen unter-stützen wollen, widmen sich dem Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht. Sie wurden wie ihre beiden Vorgänger von einem Projektkonsortium unter der Leitung von Senior-professorin Kornelia Möller, ehem. Direktorin des Instituts für Didaktik des Sachun-terrichts an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster, in mehrjähriger Arbeit konzipiert und in der Praxis erprobt. Dafür an dieser Stelle herzlichen Dank. Ein be-sonderes Merkmal dieses Spiralcurriculums ist die Verknüpfung zwischen den Natur-wissenschaften und der Technik: In einem fächerverbindenden Ansatz können Kin-der und Jugend liche erfahren, dass naturwissenschaftliche Gesetzmäßigkeiten, wie z. B. das Hebelgesetz, in der Technik angewandt werden und das Verstehen techni-scher Zusammenhänge durch das Kennen naturwissenschaftlicher Gesetzmäßigkei-ten erleichtert wird.

Wir wünschen allen Fach- und Lehrkräften und natürlich auch allen Schülerin-nen und Schülern viel Freude beim Ausprobieren und Entdecken, beim mi(n)teinan-der Lehren und Lernen.

Dr. Ekkehard Winter

Geschäftsführer Deutsche Telekom Stiftung

Vorwort der Herausgeberin

Mit dem Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht liegt nun neben den Spiralcurri-cula Magnetismus und Schwimmen und Sinken ein weiteres Curriculum vor, das auf eine abgestimmte Entwicklung von Kompetenzen vom Elementarbereich über den Primarbereich bis in die ersten Klassenstufen des Sekundarbereichs abzielt. Eine Be-sonderheit dieses Curriculums ist die Verknüpfung naturwissenschaftlicher und tech-nischer Kompetenzen in einem fächerübergreifenden Unterricht.

Neben den Handbüchern für jeden Bildungsbereich stehen wieder Materialkisten mit im Unterricht benötigten Materialien zur Verfügung.

Handbücher und Materialkisten zum Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht sind über die Caritas-Werkstatt Lünen beziehbar; die Bezugsquellen sind auf S. 11 angegeben. Die Handbücher stehen zudem auf den Seiten der Deutsche Telekom Stiftung kostenlos zum Download zur Verfügung (www.telekom-stiftung.de/mintein-ander); dort befinden sich für den Primar- und Sekundarbereich auch editierbare Ar-beitsblätter für den Unterricht und die Lösungen der Aufgaben.

Wie die Handbücher zu den Spiralcurricula Magnetismus und Schwimmen und Sinken enthalten auch die Handbücher zum Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht drei in allen Bildungsstufen identische Kapitel (Kap. 1 bis 3). Sie geben einen Über-blick über die Inhalte des Spiralcurriculums (Kap. 1), stellen Ziele und lernpsychologi-sche Grundlagen des Spiralcurriculums dar (Kap. 2), begründen, warum das Themen-feld Kräfte und Gleichgewicht für eine Bearbeitung in allen drei Bildungsbereichen geeignet ist, (Kap. 3.1) und schlagen vor, wie im Elementar-, Primar- und Sekundar-bereich Kompetenzen und das zugrunde liegende Wissen spiralförmig aufzubauen sind (Kap. 3.2). Zur Kennzeichnung sind diese gemeinsamen Kapitel rot hervorgeho-ben. Blau bzw. grau gekennzeichnet sind die für die einzelnen Bildungsstufen spezifi-schen Kapitel 4, 5 und 6. In Kapitel 4 werden jeweils der fachliche Hintergrund sowie vorhandene Schülervorstellungen und Lernschwierigkeiten vorgestellt; Kapitel 5 ent-hält die für die entsprechende Bildungsstufe vorgeschlagenen Bildungsangebote. Im Anhang (Kap. 6) finden sich ein Literaturverzeichnis, ein Glossar sowie eine Liste der in den Materialkisten befindlichen Teile. Für den Primarbereich gibt es einen Anlagen-band, der sämtliche Kopiervorlagen enthält, die für den Unterricht benötigt werden.

Wir danken der Deutsche Telekom Stiftung für die Unterstützung bei der Entwick-lung der MINTeinander Unterrichtsmaterialien und wünschen den Fach- und Lehrkräf-ten Freude und Erfolg beim Gestalten der Lernumgebungen!

Prof. Dr. Kornelia Möller

Seniorprofessorin für Didaktik des Sachunterrichts

an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster



Vorworte 3

1 Einleitung: Das Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen 7

2 Lernen in Naturwissenschaften und Technik 13 2.1 Ziele naturwissenschaftlicher und technischer Bildung 14 2.2 Lernen als konstruktiver Prozess 14 2.3 Die Bedeutung der Strukturierung von Lerngelegenheiten 15

3 Das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht in einem bildungsstufenübergreifenden Curriculum 17

3.1 Das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht als Gegenstand naturwissenschaftlicher und technischer Bildung 18 3.2 Naturwissenschaftliche und tech nische Bildung von Anfang an 19 3.2.1 Inhaltsbezogene Kompetenzen 20 3.2.2 Prozessbezogene Kompetenzen im naturwissenschaftlichen und technischen Lernbereich 26

4 Das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht im Elementarbereich 35 4.1 Fachlicher Hintergrund 36 4.2 Vorstellungen von Kindern zum Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht 41

5 Das Bildungsangebot im Elementarbereich 43 5.1 Beschreibung der Bildungsangebote 44 5.2 Überblick über das Bildungsangebot 46 5.3 Bildungsangebote aus dem Themenbereich „Kräfte und ihre Wirkungen“ – Reibung 48 5.3.1 Sequenzen zu Reibung 48 5.3.2 Diagnostik von Kompetenzen zu Reibung während der Sequenzen 1 und 2 60 5.4 Bildungsangebote aus dem Themenbereich „Stabilität und Gleichgewicht“ – Mauer-

und Turmbau 61 5.4.1 Sequenzen zu Mauer- und Turmbau 61 5.4.2 Diagnostik von Kompetenzen zu Mauer- und Turmbau während der Sequenzen 1, 1a, 2, 2a, 3 und 4 86 5.5 Bildungsangebote aus dem Themenbereich „Stabilität und Gleichgewicht“ – Wippen 87 5.5.1 Sequenzen zu Wippen 87 5.5.2 Diagnostik von Kompetenzen zu Wippen während der Sequenzen 1, 2 und 3 103

6 Anhang 105 6.1 Forscherblätter 106 6.2 Inhalte der Materialkisten 164 6.3 Literatur 169 6.4 Glossar 169

Inhalt

Einleitung1

8 1 | Einleitung

Spiralcurriculum KRÄFTE UND GLEICHGEWICHT | Elementarbereich

1 Das Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen

Primar- und Sekundarbereich die Erzieherinnen und Erzieher sowie die Lehrkräfte darin, die angestrebten Ziele zu erreichen. Die Materialpakete bestehen wie-der aus Materialkisten und einem Handbuch je Bil-dungsstufe.

Wie bei den bereits veröffentlichten Spiralcurri-cula wird in den Handbüchern eine Übersicht zum stufenübergreifenden Aufbau der inhalts- und pro-zessbezogenen Kompetenzen vorangestellt (Kap. 3). Die angeführten Kompetenzen beziehen sich auf na-turwissenschaftliches und technisches Lernen. Auch wenn naturwissenschaftliche und technische Inhal-te oft eng miteinander verbunden sind und dement-sprechend naturwissenschaftliche und technische Arbeits- und Denkweisen ineinandergreifen, sind die naturwissenschaftlichen und technischen Kompe-tenzen in den Kompetenztabellen getrennt nachei-nander aufgeführt. Damit wird betont, dass sich na-turwissenschaftliche und technische Arbeits- und Denkweisen trotz vorhandener Gemeinsamkeiten durch je spezifische Prozesse und Zielsetzungen unterscheiden. Hervorgehoben werden soll, dass keinesfalls der Anspruch besteht, mit dieser Auflis-tung sämtliche prozessbezogene Kompetenzen in den Naturwissenschaften und in der Technik abzu-decken. Vielmehr handelt es sich um eine Auflistung von Kompetenzen, die anhand des vorgeschlagenen Spiralcurriculums Kräfte und Gleichgewicht von den adressierten Lerngruppen erreicht werden können.

Alle Handbücher enthalten zudem in knapper Form Informationen zum fachlichen Hintergrund, ei-nen Überblick über den Unterricht sowie sorgfältig ausgearbeitete und erprobte Vorschläge für die Ge-staltung von Lernsituationen. Alle vorgeschlagenen Sequenzen orientieren sich an den in Kapitel 3 stu-fenübergreifend formulierten Kompetenzrastern.

In den Materialkisten befinden sich Materialien, die für die Durchführung der vorgeschlagenen Se-quenzen benötigt werden, in den Institutionen aber in der Regel nicht vorhanden sind. Das Materialan-gebot ist exakt auf die in den jeweiligen Handbü-chern vorgeschlagenen Sequenzen abgestimmt, um die Organisation der entsprechenden Lernsituatio-nen zu erleichtern.

Im Primar- und im Sekundarbereich beginnen die Unterrichtseinheiten mit Sequenzen, die Gelegenheit zum Wiederholen bzw. Erarbeiten bereits in der vor-hergegangenen Stufe erarbeiteter Kompetenzen bie-ten. So kann der Unterricht auch in solchen Klassen stattfinden, die bisher keine oder kaum Erfahrungen mit dem Spiralcurriculum haben.

Ein Curriculum vom Kindergarten bis zum Anfangsunterricht des Sekundarbereichs (Klassenstufen 6–8)

Das Spiralcurriculum zum Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht ist bildungsstufenübergreifend vom Kindergarten bis zum Sekundarbereich (Klassenstu-fen 6–8) angelegt. Es verbindet naturwissenschaftli-che mit technischen Inhalten.

Leitend für das Handbuch und die dazugehörigen Materialkisten waren die Fragen: Wie kann bereits im Elementarbereich mit dem Kompetenzaufbau im na-turwissenschaftlichen und technischen Lernbereich begonnen und wie kann dieser Kompetenzaufbau im Primarbereich und später dann im Sekundarbereich weitergeführt werden? So zielt das Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht darauf ab, die Entwicklung naturwissenschaftlicher und technischer Kompeten-zen von Anfang an stufengerecht zu fördern und auf diese Weise die Übergänge vom Kindergarten in die Grundschule und von der Grundschule in den Se-kundarbereich zu erleichtern.

Neben dem Erwerb inhaltsbezogener Kompe-tenzen zum Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht steht – wie bei den bereits entwickelten Spiralcurri-cula Magnetismus sowie Schwimmen und Sinken – die systematische Heranführung an Arbeits- und Denkweisen im Zentrum.

Leitendes Prinzip ist – ebenfalls wie bei den be-reits veröffentlichten Spiralcurricula – das durch pä-dagogische Fach- bzw. Lehrkräfte angemessen be-gleitete forschende und handlungsaktive Lernen. Das dem Spiralcurriculum zugrunde liegende Lern-verständnis geht davon aus, dass Wissen nicht „ver-mittelt“ werden kann, sondern von den Lernenden gemeinsam mit anderen Lernenden und den Lehren-den aktiv konstruiert werden muss. Gerade jüngere Lernende sind darauf angewiesen, Wissen auf der Basis konkreter Erfahrungen zu entwickeln; das Spi-ralcurriculum ermöglicht daher in allen Bildungsstu-fen entsprechende Handlungs- und Experimentier-erfahrungen (vgl. Kap. 2.2). Gleichzeitig benötigen Lernende für den Aufbau von Wissen die gezielte Unterstützung der Fach- bzw. Lehrkräfte. Entspre-chende Vorschläge, z. B. zur Strukturierung der In-halte oder zur Gestaltung gemeinsamer Gespräche, sind zentraler Bestandteil der vorgeschlagenen Lern-sequenzen (vgl. Kap. 2.3).

Wie bei den Spiralcurricula Magnetismus sowie Schwimmen und Sinken unterstützen drei aufeinan-der abgestimmte Materialpakete für den Elementar-,

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Die Materialpakete zum Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht im Überblick

Materialpaket ElementarbereichMiriam Leuchter, Marina Ape, Ilonca Hardy, Mirjam Steffensky

Das BildungsangebotDas hier beschriebene Bildungsangebot für ca. fünf- bis sechsjährige Kinder umfasst neun Sequenzen zu den beiden Themenbereichen „Stabilität und Gleichgewicht“ sowie „Kräfte und ihre Wirkungen“. Die Kinder erhalten Gelegenheit, relevante alltags-nahe Erfahrungen zu diesen Themenbereichen zu machen, indem sie selbst erproben, beobachten, überprüfen und sortieren sowie auf diese Weise grundlegende Aspekte des naturwissenschaftlichen und technischen Arbeitens und Denkens kennen-lernen. Die Materialien regen das Errichten von un-terschiedlichen Bauwerken an und ermöglichen es den Kindern, sie zu verändern und zu korrigieren. Sie finden heraus, wie Bauwerke stabilisiert werden können und prüfen, welche Gegenstände auf Ram-pen haften, rutschen und rollen und worauf es da-bei ankommt. Sie untersuchen hierbei das Gewicht und die Form von Gegenständen sowie den Unter-grund der Rampen. In einer weiteren Sequenz er-kunden die Kinder das Verhalten von gleichmäßig und ungleichmäßig gebauten Wippen und verglei-chen die Wirkung von verschiedenen Gewichten in unterschiedlichen Positionen auf das Gleichgewicht der Wippen.

Das Handbuch Das Handbuch enthält detaillierte Beschreibungen der Sequenzen mit Vorschlägen für die konkrete Umsetzung sowie fachliche und didaktische Hinter-grundinformationen. Das Handbuch soll auch pä-dagogische Fachkräfte mit wenig Erfahrung in der naturwissenschaftlichen und technischen Bildungs-arbeit dabei unterstützen, passende Bildungsange-bote zum Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht um-zusetzen.

Die Materialkisten Die zwei Materialkisten für den Elementarbereich enthalten die wichtigsten für die Umsetzung der Bil-dungsangebote benötigten Materialien: Dazu zählen z. B. zusammensteckbare Wippen sowie Gegenstän-de wie Holzklötze und Zylinder. Es müssen nur eini-ge wenige, zumeist im Kindergarten vorhandene Ge-genstände ergänzt werden. Das Material reicht für Gruppen mit bis zu zehn Kindern aus. Eine Liste mit den in den Materialkisten enthaltenen Materialien be-findet sich in Kapitel 6 des Handbuchs.

Materialpaket PrimarbereichKornelia Möller, Mareike Bohrmann, Hans-Peter Wyssen, Anna Klein, Torben Wilke

Das BildungsangebotDer vorgeschlagene Unterricht zu dem Themen-feld Kräfte und Gleichgewicht orientiert sich an den Lehrplänen der Bundesländer und umfasst sieben Sequenzen für die Klassenstufen 2/3 sowie elf Se-quenzen für die Klassenstufen 3/4 mit jeweils einer zusätzlichen optionalen Sequenz. Die Sequenzen sind auf 45 bzw. 90 Minuten ausgelegt.

In den Klassenstufen 2/3 geht es um die Erar-beitung von Standfestigkeit und Gleichgewicht. Im ersten Themenbereich bauen die Kinder möglichst standfeste Türme, finden heraus, was diese stabil macht, wenden dabei das Prinzip kontrollierter Ex-perimente an und erkunden verschiedene Arten der Stabilisierung im Alltag.

Im zweiten Themenbereich wird der Begriff „Gleichgewicht“ erarbeitet und das Hebelgesetz vorbereitet. Dieses geschieht anhand des Baus von Mobiles. Dabei lernen die Schülerinnen und Schü-ler, dass sich eine waagerechte Lage des „Balkens“ durch Verschieben von „Gewicht“ auf einem Hebel-arm herstellen lässt. Das Hebelgesetz wird so qua-litativ erfasst.

Das gewonnene Wissen setzen die Schülerin-nen und Schüler bei der nächsten Unterrichtsein-heit zum Balancieren von Figuren auf einem Seil um. Hier wird ein Clown ins Gleichgewicht gebracht, in-dem der Schwerpunkt durch angebrachte Gewich-te nach unten verlagert wird. In einer optionalen Se-quenz können auch asymmetrische Figuren wie ein Papagei, eine Banane oder eine Katze ins Gleichge-wicht gebracht werden.

In den Klassenstufen 3/4 geht es um den Begriff „Kraft“ und die Funktionsweise einfacher Maschinen, die zur Kraftersparnis eingesetzt werden. Im dritten Themenbereich wird zunächst erkundet, was Din-ge in Bewegung versetzt und was sie bremst. Da-bei werden die Begriffe „Kraft“ und „Reibung“ ein-geführt. Der vierte Themenbereich lässt anhand von schiefen Ebenen, Hebeln und Getrieben erfahren, wie sich Kraft durch einen längeren Weg reduzieren lässt (Goldene Regel der Mechanik). Dabei entde-cken die Schülerinnen und Schüler zunächst bei Ver-suchen an der schiefen Ebene, wie deren Neigung die Kraftreduzierung beeinflusst. Die kraftsparende Wirkung von Hebeln erkunden sie in einem Statio-nenlauf, wobei sie den Einsatz von Hebeln in unserer Alltagswelt kennenlernen. Die kraftsparende Wirkung von Getrieben wird schließlich am Beispiel des Fahr-rads erkundet; hierzu gehört auch, dass die Schü-lerinnen und Schüler durch Ausprobieren auf dem Schulhof die Bedeutung der verschiedenen Gänge beim Fahrrad verstehen lernen.

10 1 | Einleitung


Alle Sequenzen berücksichtigen den Aspekt der Sprachsensibilität; so werden in jeder Sequenz Vor-schläge für die Einführung von Begriffen und die Un-terstützung einer angemessenen Versprachlichung gemacht.

Das HandbuchDas Handbuch enthält die detailliert beschriebenen 18 Unterrichtssequenzen, benötigte Hintergrund-informationen sowie Versuchsbeschreibungen für die Lehrkraft. Der Anlagenband enthält sämtliche Kopiervorlagen für die Hand der Schülerinnen und Schüler (Arbeitsblätter, Bildkarten zur Unterstützung des Transfers auf Alltagssituationen, Materialien zur Differenzierung, sprachsensible Unterstützungs-maßnahmen (Wort- und Satzkarten), Lesetexte so-wie Knobelaufgaben, die auch zur Diagnose der er-worbenen Kompetenzen genutzt werden können). Das Handbuch ist so gestaltet, dass Lehrkräfte auch ohne naturwissenschaftliches und technisches Vor-wissen einen kompetenzorientierten Unterricht zum Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht durchführen können.

Die MaterialkistenDie Materialkisten für die Klassenstufen 2 bis 4 kön-nen je als separate Einheiten für die Klassenstufen 2/3 bzw. 3/4 erworben werden.

Die vier Kisten der Klassenstufen 2/3 enthalten z. B. für jeweils 16 Zweiergruppen Rohre für den Bau von Türmen, Materialien, um diese zu stabilisieren, wiederverwendbare Materialien für den Bau von Mo-biles, Balancierfiguren zum Stabilisieren sowie ver-schiedene Demonstrationsmaterialien.

Die zwei Kisten für die Klassenstufen 3/4 enthal-ten Materialien zum Erspüren von Kraft und Reibung sowie Baumaterialien für einfache Fahrzeuge, Expe-rimentiermaterialien zur Messung der Kraftersparnis bei der schiefen Ebene und zum Erkunden der He-belwirkung.

Lediglich einfach zu beschaffende Verbrauchs-materialien sowie einige Alltagsgeräte (wie ei-ne Kneifzange) müssen selber besorgt werden. Im Handbuch sind die jeweils aus den Materialkisten benötigten Materialien sowie die selbst zu beschaf-fenden Materialien zu jeder Sequenz detailliert auf-gelistet. Eine Liste aller in den Kisten befindlichen Materialien befindet sich in Kapitel 6 des Hand-buchs. Das Material reicht für den Unterricht in Klas-sen mit bis zu 32 Kindern.

Materialpaket SekundarbereichSimon Rösch, Peter Labudde

Das BildungsangebotDie Materialien für die Klassenstufen 6 bis 8 um-fassen acht Unterrichtssequenzen von insgesamt

14 Stunden (sechs Doppel- und zwei Einzelstun-den), welche die im Primarbereich entwickelten Kompetenzen aufgreifen, vertiefen und erweitern. Dazu gehören drei wesentliche Aspekte: (1) das Un-terscheiden des Worts „Kraft“ im Alltag und des Begriffs „Kraft“ in den Naturwissenschaften, das Messen von Kräften sowie der Zusammenhang zwi-schen Kräften und Reibung; (2) das Hebelgesetz in seiner quantitativen Form sowie die Lage des Kör-perschwerpunkts und dessen Bedeutung für die Stabilität eines Körpers; (3) die Goldene Regel der Mechanik anhand physikalischer und technischer Beispiele aus dem Alltag wie Türklinke, Schubkarre, Kettenschaltung am Fahrrad oder Getriebe. Bei al-len Inhalten wird das im Primarbereich aufgebaute qualitative Verständnis differenziert und im Rahmen quantitativer Betrachtungen und Zusammenhän-ge erweitert. Im Hinblick auf naturwissenschaftli-che und technische Denk- und Arbeitsweisen wird ein breites Spektrum von prozessbezogenen Kom-petenzen gefördert, u. a. Hypothesen begründen, die Variablenkontrolle erklären, sorgfältig messen, komplexe technische Aufgabenstellungen erfassen, technische Lösungen konstruieren und technische Zusammenhänge erklären. Die Unterrichtsmateria-lien betonen das selbstständige Arbeiten der Schü-lerinnen und Schüler und bieten vielfältige Möglich-keiten der Differenzierung.

Das HandbuchDas Handbuch enthält zu jeder (Doppel-)Stunde detaillierte Angaben zu den Zielen bzw. geförder-ten Kompetenzen sowie zum Ablauf und zum benö-tigten Material. Kopierfähige Arbeitsblätter, Aufga-ben und die entsprechenden Lösungen erleichtern die Unterrichtsvorbereitung und -durchführung. Das Handbuch ist so angelegt, dass es auch fachfremd unterrichtende Lehrkräfte gewinnbringend nutzen können.

Die Materialkisten Die vier Kisten für den Sekundarbereich enthal-ten alle für die Umsetzung der Unterrichtseinheiten (Kap. 5) notwendigen Materialien. Es geht dabei um Materialien, die für die Durchführung von Demonst-rationsexperimenten und Schülerexperimenten zwin-gend notwendig sind, die aber in Schulsammlungen nicht in jedem Fall (in genügender Zahl) vorhan-den sind. So enthalten die Kisten u. a. Balken und Schrauben zur Konstruktion von Balkenwaagen so-wie Riemen und Riemenradsätze zum Bau von Fahr-radantrieben.

Verzichtet wurde in den Kisten hingegen auf Ma-terialien, die in den meisten Sammlungen in genü-gender Zahl vorhanden sind, wie z. B. Federkraft-messer, oder auf Alltagsmaterialien wie Klebepunkte oder Muttern.

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Materialien zum Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen Hrsg. von Kornelia Möller, 2021

Die Materialkisten für den Elementar-, Primar- und Sekundarbereich werden von der gemein-nützigen Einrichtung Caritas-Werkstatt Lünen hergestellt und vertrieben.

ElementarbereichMiriam Leuchter, Marina Ape, Ilonca Hardy, Mirjam Steffensky

Materialkisten und Handbuch zum Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen. Band 1: ElementarbereichArtikelnummer Materialkisten: 500-1-03013Artikelnummer Handbuch: 500-1-08621

PrimarbereichKornelia Möller, Mareike Bohrmann, Hans-Peter Wyssen, Anna Klein, Torben Wilke

Materialkisten und Handbuch zum Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen. Band 2: PrimarbereichArtikelnummer Materialkisten für Klassenstufen 2/3: 500-1-07606Artikelnummer Materialkisten für Klassenstufen 3/4: 500-1-07607Artikelnummer Materialkisten für Primarbereich gesamt: 500-1-07605Artikelnummer Handbuch mit Anlagenband (Kopiervorlagen): 500-1-08622

SekundarbereichSimon Rösch, Peter Labudde

Materialkisten und Handbuch zum Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen. Band 3: SekundarbereichArtikelnummer Materialkisten: 500-1-03014Artikelnummer Handbuch: 500-1-08623

Bezug aller Materialkisten und Handbücher über: www.gutwerke.de

Bei Nachfragen:Caritas-Werkstatt LünenFon 0 23 06 98 01- 29 00Fax 0 23 06 98 01- 29 [email protected]

Digital sind auf den Seiten der Deutsche Telekom Stiftung neben allen Handbüchern auch die Arbeitsblätter für den Primar- und Sekundarbe-reich in editierbarer Form sowie die Lösungen zu den Arbeitsblättern abrufbar.

Für den Sekundarbereich steht zudem ein Hörspiel zum Download zur Verfügung.

www.telekom-stiftung.de/minteinander

In Kapitel 6 des Handbuchs sind die jeweils aus den Materialkisten benötigten Materialien sowie die selbst zu beschaffenden Materialien detailliert aufge-

listet. Das Material reicht für den Unterricht in Klas-sen mit bis zu 33 Schülerinnen und Schülern, d. h. für 11 Dreiergruppen.

Weitere Spiralcurricula

Spiralcurriculum Magnetismus: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen Hrsg. von Kornelia Möller, 2013

ElementarbereichMiriam Steffensky, Ilonca HardyMaterialkiste und Handbuch zum Spiralcur-riculum Magnetismus:

Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Band 1: ElementarbereichArtikelnummer Materialkiste: 500-1-01063Artikelnummer Handbuch: 500-1-08579

PrimarbereichKornelia Möller, Mareike Bohrmann, Anja Hirschmann, Torben Wilke, Hans-Peter Wyssen

http://www.gutwerke.de




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Materialkisten und Handbuch zum Spiralcur-riculum Magnetismus: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Band 2: PrimarbereichArtikelnummer Materialkisten: 500-1-01064Artikelnummer Handbuch: 500-1-08580

SekundarbereichClaudia von Aufschnaiter, Rita WodzinskiMaterialkisten und Handbuch zum Spiralcur-riculum Magnetismus: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Band 3: SekundarbereichArtikelnummer Materialkisten: 500-1-01065Artikelnummer Handbuch: 500-1-08581

Bezug aller Materialkisten und Handbücher über:www.gutwerke.de


Digital sind auf den Seiten der Deutsche Telekom Stiftung die Handbücher aller Bildungsstufen und weitere Materialien für den Sekundarbereich (u. a. kommentierte Arbeitsblätter, Lösungen) abrufbar.


Spiralcurriculum Schwimmen und Sinken: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen Hrsg. von Kornelia Möller, 2017

ElementarbereichIlonca Hardy, Mirjam Steffensky, Miriam Leuchter, Henrik SaalbachMaterialkisten und Handbuch zum Spiralcur-riculum Schwimmen und Sinken: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Band 1: ElementarbereichArtikelnummer Materialkisten: 500-1-02564 Artikelnummer Handbuch: 500-1-03222

Bezug der Materialkisten und des Handbuchs über:www.gutwerke.de

PrimarbereichKornelia Möller, Angela JonenMaterialkisten und Handbuch zur Klassenkiste KiNT (Kinder lernen Naturwissenschaft und Technik): Schwimmen und Sinken

Bezug der Materialkisten und des Handbuchs über:Westermann Gruppe (ehemals Spectra Verlag) www.westermann.de/landing/sachunterricht

Kornelia Möller, Hans-Peter WyssenErgänzungs-Handbuch zum Spiralcurriculum Schwimmen und Sinken: Naturwissenschaftlich arbeiten und denkenlernen. Band 2: PrimarbereichArtikelnummer Ergänzungs-Handbuch: 500-1-08626

Bezug des Ergänzungs-Handbuchs Primarbereich über:www.gutwerke.de

SekundarbereichSimon Rösch, Claudia Stübi, Peter LabuddeMaterialkisten und Handbuch zum Spiralcur-riculum Schwimmen und Sinken: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Band 3: Sekundarbereich

Bezug des Handbuchs über:Westermann Gruppe (ehemals Spectra Verlag) www.westermann.de/landing/sachunterricht

Artikelnummer Materialkisten: 500-1-03218

Bezug der Materialkisten über:www.gutwerke.de


Digital sind auf den Seiten der Deutsche Telekom Stiftung das Handbuch für den Elementarbe-reich, das Ergänzungs-Handbuch für den Primar-bereich sowie weitere Materialien für den Ele-mentar- und Sekundarbereich (u. a. editierbare Arbeitsblätter, Lösungen) abrufbar.


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http://www.westermann.de/landing/sachunterricht


http://www.westermann.de/landing/sachunterricht





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1 | Einleitung

Lernen in Naturwissenschaften und Technik

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14 2 | Lernen in Naturwissenschaften und Technik


Das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht ist in her-vorragender Weise geeignet, das Lernen von Natur-wissenschaften und Technik miteinander zu verbin-den. Zugrundeliegende Gesetzmäßigkeiten aus der Natur, wie das Hebelgesetz, können an einfachen technischen Gebilden, wie z. B. einem Mobile, erkun-det, beim eigenen Konstruieren genutzt und in ih-rer Bedeutung für unsere Lebenswelt erfasst werden.

2.2 Lernen als konstruktiver Prozess

Lernende jeden Alters haben zu Beginn eines Lern-prozesses bereits eigene Vorstellungen und Vor-kenntnisse. Diese haben sich meist aufgrund von Beobachtungen und Erfahrungen, durch bestimmte Formulierungen, über Informationen (Medien, Eltern, Geschwister, Mitschülerinnen und -schüler etc.) oder durch Meinungen herausgebildet. So zeigen Unter-suchungen, dass selbst Kinder im Alter von drei bis vier Jahren bereits plausible Annahmen über das Zustandekommen natürlicher Phänomene, wie z. B. Schatten, Wind oder Verdunstung, besitzen. Diese werden häufig gestützt durch Beobachtungen in der Umwelt, sind jedoch wissenschaftlich oft nicht oder nur begrenzt tragfähig.

Beispielsweise verknüpfen Kinder das „Gewicht“1 eines Gegenstands häufig mit dem „gefühlten Ge-wicht“ in der Hand. Entsprechend nehmen Kinder des Elementarbereichs an, dass ein Reiskorn nichts wiege, da man sein Gewicht in der Hand nicht spü-ren kann. Erst mit zunehmender Erfahrung wird den Kindern klar, dass Gewicht eine Eigenschaft von Materie ist, die auch dann sinnvoll angegeben wer-den kann, wenn der Gegenstand auf der Hand nicht spürbar ist.

Auch zur Funktionweise von technischen Gegen-ständen haben sie häufig bereits Ideen entwickelt. So denken Kinder z. B., dass sich in einer handbetriebe-ne Bohrmaschine ganz viele Zahnräder befinden, die irgendwie dafür sorgen, dass sich der Bohrer dreht, wenn man die Handkurbel bewegt (s. Abb. 1) – eine Vorstellung, die aus der Beobachtung, dass Zahnrä-der etwas in Bewegung versetzen, herrühren mag. Wie genau die einzelnen Elemente verbunden wer-den müssen, damit die Maschine funktioniert, liegt allerdings noch im Dunkeln.

2.1 Ziele naturwissenschaftlicher und technischer Bildung

Lernen in Naturwissenschaften und Technik schließt in allen Bildungsstufen neben dem Aufbau von in-haltsbezogenem Wissen auch das Aneignen na-turwissenschaftlicher und technischer Arbeits- und Denkweisen ein. Die Schülerinnen und Schüler sollen lernen, wie man naturwissenschaftlichen Phänome-nen auf den Grund geht, technische Probleme löst und Erkenntnisse gewinnt. Sie sollen dabei eine ers-te Vorstellung davon bekommen, was naturwissen-schaftliches und technisches Arbeiten und Denken bedeutet, wie Forscherinnen und Forscher bzw. In-genieurinnen und Ingenieure vorgehen und welche Tätigkeiten dabei wichtig sind. Dieses Wissen wird auch als prozessbezogenes Wissen bezeichnet.

Beide Bereiche, also das inhaltsbezogene so-wie das prozessbezogene Wissen, sind zentrale Be-standteile einer grundlegenden Bildung.

Naturwissenschaftliche und technische Grund-bildung soll Menschen dazu befähigen, an einer von Naturwissenschaften und Technik geprägten Welt teilzuhaben, z. B. Debatten, in denen natur-wissenschaftliche und technische Inhalte aufgegrif-fen werden, zu verfolgen und eine eigene Positi-on einzunehmen. Neben dem Wissen gehören zur grundlegenden Bildung auch die Bereitschaft, das Interesse und das Selbstvertrauen, sich mit natur-wissenschaftlichen und technischen Themen, Phä-nomenen und Problemen auseinanderzusetzen. Die-se Aspekte sind eine wichtige Voraussetzung für eine freiwillige und länger andauernde Beschäftigung mit naturwissenschaftlichen und technischen Themen.

Die Entwicklung einer grundlegenden Bildung wird als ein lebenslanger Prozess verstanden, der in der frühen Kindheit beginnt – z. B. mit ersten spiele-risch-explorativen Erkundungen der Umgebung und konstruktiven Handlungen – und der dann im Ele-mentarbereich und in der Schule zunehmend syste-matisch unterstützt wird.

Dieser Prozess endet (idealerweise) nicht mit der Schulzeit, sondern setzt sich lebenslang in der frei-willigen Auseinandersetzung mit naturwissenschaft-lichen und technischen Inhalten fort.

Gerade aus diesem Grund sind die Förderung des Interesses, der Bereitschaft zur Auseinander-setzung und des Zutrauens in die eigenen Fähigkei-ten wichtige Bestandteile einer naturwissenschaftli-chen und technischen Grundbildung.

2 Lernen in Naturwissenschaften und Technik

1 Da Kinder von Gewicht sprechen, wird an dieser Stelle noch darauf verzichtet, zwischen Gewicht und Masse zu unter-scheiden. Der Unterschied wird im Sekundarbereich erarbeitet.

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Abb. 1: Zeichnung eines Viertklässlers.

Auch zu technischen Gegenständen, die Kinder aus ihrem Alltag her gut kennen, haben sie Vorstellun-gen entwickelt, die zwar richtige Elemente enthal-ten, aber doch noch Lücken in der Erfassung der Funk tionsweise aufweisen, wie die Zeichnungen von Drittklässlern zum Fahrrad (s. Abb. 2) zeigen:

Abb. 2: Zeichnungen von neun- bis zehnjährigen Kindern

zur Funktionsweise des Fahrrads (Biester, 1991, S. 51).

Der Übergang von den vorhandenen Vorstellungen zu den wissenschaftlich angemesseneren Vorstellun-gen ist kein einfacher und vor allem kein geradliniger Prozess. Scheinbare Rückschritte, zwischenzeitliche Unzufriedenheit oder ein unreflektiertes Nebeneinan-der verschiedener Vorstellungen sind während eines Lernprozesses häufig zu beobachten.

Entscheidend für den Aufbau angemessenerer Vorstellungen ist das eigene Forschen, Untersuchen und Konstruieren. Das Spiralcurriculum ist deshalb so angelegt, dass die Lernenden – ausgehend von ihrem Vorwissen und ihren Vorerfahrungen – Vorstel-lungen aktiv selbst konstruieren, indem sie Versu-che entwickeln und durchführen (z. B. zum Hebelge-setz), technische Probleme lösen (z. B. einen stabilen Turm bauen) und Phänomene (z. B. die Reibung) so-wie technische Gegenstände (z. B. das Fahrradge-triebe) untersuchen.

Der Aufbau und die Weiterentwicklung der eige-nen Vorstellungen werden zudem wesentlich durch den Austausch von Vorstellungen im Gespräch (sog.

Ko-Konstruktionen) beeinflusst. Lernende sollten da-her Gelegenheiten bekommen, ihr individuelles Ver-ständnis von Phänomenen, Aufgaben und Proble-men im Gespräch darzulegen und ihre Vorstellungen zu begründen. Auf diese Weise können unterschied-liche Sichtweisen und Beobachtungen erkannt und ggf. einander gegenübergestellt werden.

Der bewusste Einsatz sozialer Lernsituationen in Partner- und Gruppenarbeiten kann zusätzlich so-ziale und sprachliche Kompetenzen fördern. Kin-der lernen in solchen Situationen in vielfältiger Wei-se voneinander; sie übernehmen z. B. Sprechweisen, Formulierungen oder bestimmte Vorgehensweisen, wandeln diese ab und gelangen dadurch zu neuen Vorstellungen. Die so erworbenen Fähigkeiten helfen auch bei der Bewältigung von sozialen Situationen oder bei Prozessen des selbstgesteuerten Lernens.

Eine Lernumgebung, die Lernenden hilft, ihre vor-handenen Vorstellungen in Richtung angemessene-rer Vorstellungen zu verändern, sollte zusammenfas-send folgende Merkmale haben:• selbstständiges Denken, forschend-entdecken-

des und problemlösendes Lernen fördern • die kognitive Aktivität der Lernenden durch

anregendes und hilfreiches Lernmaterial sowie geeignete Aufgaben herausfordern

• die Ideen, Erklärungen und Vorstellungen der Lernenden berücksichtigen

• gemeinsame Denkprozesse im Gespräch, beispielsweise in Kleingruppen, initiieren

• Möglichkeiten bieten, individuell erarbeitete Vorstellungen in verschiedenen Anwendungen und Beispielen zu festigen

• Reflexionsprozesse unterstützen

2.3 Die Bedeutung der Strukturierung von Lerngelegenheiten

In konstruktivistischen Ansätzen wird die Rolle der Fach- bzw. Lehrkraft häufig als moderierend und lernbegleitend beschrieben. Die Fach- bzw. Lehr-kraft soll sich weitgehend passiv verhalten und den Lernenden Raum für eigene Lernwege lassen. For-schungsergebnisse zeigen aber, dass es wesentlich darauf ankommt, dass die Fach- bzw. Lehrkraft eine sehr aktive Rolle einnimmt. Dabei geht es nicht dar-um, fertige Erklärungen an die Lernenden zu vermit-teln, sondern das Denken der Lernenden durch ge-eignete Strukturierungen zu unterstützen.

Die angemessene Strukturierung von Lernumge-bungen durch die Fach- bzw. Lehrkraft erfüllt nach Vygotsky die Funktion eines Gerüsts, das es den Lernenden ermöglicht, mit Unterstützung Aufga-ben zu lösen, die sie allein noch nicht lösen können. Hat das Kind die entsprechenden Fähigkeiten ent-wickelt, sollte die Strukturierung zurückgenommen

16 2 | Lernen in Naturwissenschaften und Technik


gebracht werden, die für den Aufbau von Kompeten-zen hilfreich ist. Bei der Gestaltung von Lernaufga-ben sind folgende Fragen zu klären:• In welche Teilaspekte kann eine komplexe

Fragestellung sinnvoll untergliedert werden?• Welches Vorwissen, welche Kompetenzen sind

nötig, um bestimmte Teilaspekte der Aufgabe zu bearbeiten?

• Welche Lernschwierigkeiten sind aufseiten der Lernenden zu erwarten?

• Wie kann man den Lernschwierigkeiten in Teilaufgaben gezielt begegnen?

• Wie lassen sich die Lernwege der Kinder durch eine geeignete Sequenzierung von Teilaufgaben strukturieren?

Von der Einschätzung der Lernwege und Lern-schwierigkeiten wird abhängen, welche Abfolge von Lernaufgaben sich anbietet und wie eine ergänzen-de individuelle Unterstützung der Lernprozesse aus-sehen kann.

Die im Handbuch dargestellten Lernsituationen zum Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht: Natur-wissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen greifen diese grundlegenden Überlegungen zum Lernen auf. Sie berücksichtigen bereits vor-handene Vorstellungen und mögliche Lernschwie-rigkeiten, sind sequenziell aufgebaut und enthalten Hinweise auf anregende und strukturierende Maß-nahmen der Fach- bzw. Lehrkraft sowie zur Differen-zierung von Lernaufgaben.

und das Gerüst langsam abgebaut werden. Ähnlich wie bei der frühen Eltern-Kind-Interaktion soll die Fach- bzw. Lehrkraft also den Aufbau neuer Hand-lungs- und Denkweisen unterstützen, zu denen das Kind allein noch nicht fähig wäre. Ziel der Unterstüt-zung ist, dass das Kind anschließend die Aufgabe selbstständig lösen kann. Diese Unterstützung ist sowohl im gemeinsamen Gespräch denkbar, indem beispielsweise die Vorstellungen unterschiedlicher Kinder verglichen und offengelegt werden, als auch in der individuellen Lernbegleitung während Einzel- und Gruppenarbeitsphasen.

Anregung und Strukturierung von Lernpro zessen in GesprächenWelche Möglichkeiten hat die Fach- bzw. Lehrkraft, Lernprozesse anzuregen und zu strukturieren? Wich-tig ist, die Kinder immer wieder aufzufordern und zu ermutigen, eigene Gedanken zu äußern und zu be-gründen. Den Kindern muss glaubhaft versichert werden, dass jede Idee wichtig ist, auch wenn sie sich am Ende als unzutreffend erweist.

In der Lehr-Lern-Situation gibt es verschiedene Möglichkeiten, das Denken der Kinder anzuregen und Lernsituationen inhaltlich so zu strukturieren, dass möglichst alle dem Geschehen folgen können. Bewährte Vorgehensweisen der Fach- bzw. Lehrkraft sind:• kindliche Äußerungen zurückspiegeln• Begründungen und Belege einfordern• Unterschiede oder Widersprüche zwischen

unterschiedlichen Äußerungen herausstellen• zum Weiterdenken ermutigen• Transferüberlegungen anregen• beim Formulieren, Darstellen und Notieren

von Ideen unterstützen• wichtige Aussagen betonen• wichtige Erkenntnisse zusammenfassen• Gesprächsregeln vereinbaren

Anregung und Strukturierung von Lernpro zessen durch LernaufgabenAuch Lernaufgaben bieten gute Möglichkeiten, Lern-prozesse anzuregen, zu strukturieren und zu unter-stützen. Wichtig ist dabei, das Anforderungsniveau einer Aufgabe passend zu wählen. So ist z. B. we-sentlich, ob eine Aufgabenstellung lediglich das Ab-rufen von zuvor gelernten Fakten oder aber die ei-genständige Untersuchung und Bewertung einer Situation durch geeignete naturwissenschaftliche bzw. technische Verfahren verlangt. Zu beachten ist zudem, dass die Auswahl passender Aufgaben nicht unabhängig vom Vorwissen der Lernenden möglich ist. Bei Lernaufgaben sollten deshalb auch Möglich-keiten der Differenzierung vorgesehen werden.

Lernaufgaben können einen Lernprozess struktu-rieren, indem Teilaufgaben in eine geeignete Abfolge

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Das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht in einem bildungsstufenübergreifenden Curriculum

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Die Entwicklung der Menschheit wurde immer wie-der durch Bauten, Vorgänge und Werkzeuge ge-prägt, in denen Kräfte und Gleichgewicht eine zen-trale Rolle spielen: Menschen bau(t)en Häuser, von einfachen Holz- und Lehmhütten bis hin zum ak-tuell höchsten Gebäude der Welt, dem 828 Meter hohen Burj Khalifa-Wolkenkratzer in Dubai. Phara-onen, Königinnen und Präsidenten bauten Pyrami-den, Schloss- und Kirchtürme, den Turm zu Babel und den Eiffelturm. Tüftlerinnen und Bastler entwi-ckelten Werkzeuge und Geräte, die aus unserem All-tag nicht mehr wegzudenken sind, z. B. Sahneschlä-ger, Nussknacker, Waage, Türklinke, Schubkarre, Kran und Schraubenschlüssel. Die Entwicklung der Verkehrsmittel wäre nicht so stürmisch erfolgt, gäbe es nicht Kugellager, Pedale, Steuerknüppel, Ketten-schaltung oder Getriebe.

Die erwähnten Fragen von Kindern, die aufge-führten Alltagsgeräte und historischen Beispiele zei-gen: Das Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht stellt für die Naturwissenschaften, insbesondere für die Physik, aber auch für die Technik, die Geschich-te, den Sport und die Hauswirtschaft, einen wich-tigen fächerübergreifenden Themenbereich dar. Es lassen sich einerseits zentrale naturwissenschaft-liche Begriffe und Konzepte wie „Kraft“, „Schwer-punkt“, „Hebel“, „Gleichgewicht“ und „Reibung“ erarbeiten. Andererseits können grundlegende na-turwissenschaftliche Arbeits- und Denkweisen wie das Planen, Durchführen und Auswerten von Expe-rimenten sowie technische Arbeits- und Denkweisen wie das Konstruieren, Optimieren und Evaluieren ge-fördert werden. Gerade die genannten technischen, prozessbezogenen Arbeits- und Denkweisen (vgl. Kap. 3.2.2, zweiter Teil mit den „prozessbezogenen Kompetenzen Technik“) bilden ein Alleinstellungs-merkmal des Spiralcurriculums Kräfte und Gleich-gewicht.

Die vorgeschlagenen Bildungsangebote zum Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht setzen – wie bereits bei den Spiralcurricula Magnetismus so-wie Schwimmen und Sinken – an den Vorerfahrun-gen und der Neugier der Lernenden an. So geht es im Elementarbereich zunächst darum, auf die Phä-nomene aufmerksam zu machen und sie spiele-risch-explorativ zu erkunden, sei es beim Bau von Türmen, bei der Verwendung von Rollen oder Ram-pen oder bei der Wippe. Im Primarbereich untersu-chen die Lernenden die Phänomene genauer, d. h. sie beschreiben die wirkenden Kräfte qualitativ, set-zen sich mit der Standfestigkeit von Türmen aus-einander, erzeugen Gleichgewicht bei Mobiles und

3.1 Das Themenfeld Kräfte und Gleich-gewicht als Gegenstand naturwissenschaftlicher und technischer Bildung

Das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht bietet für alle Altersstufen reichhaltige Lerngelegenheiten und Möglichkeiten zum Anknüpfen an Interessen und all-tägliche, spielerische Vorerfahrungen. Es eignet sich daher hervorragend für ein Spiralcurriculum vom Elementarbereich bis zum Anfangsunterricht des Sekundarbereichs. Im Folgenden werden mögliche Zugänge und Kontexte aufgezeigt.

In vielen Situationen ihres Alltags begegnen be-reits junge Kinder Phänomenen, die mit Kräften und Gleichgewicht in Verbindung stehen. Sie staunen, beobachten und stellen Fragen: Wie lässt sich ein Turm möglichst hoch bauen, ohne umzukippen? Können Bauklötze nach außen überstehen, ohne dass der Turm zusammenfällt? Wie lässt sich wip-pen, wenn auf der einen Seite nur ein Kind sitzt, auf der anderen Seite jedoch zwei Kinder sitzen? Was hilft mir, einen sehr schweren Gegenstand zu heben? Was unterscheidet das Fahrradfahren in einem gro-ßen Gang vom Fahren in einem kleinen? An diese Fragen lässt sich in Bildungsangeboten der Kita und im Unterricht anküpfen. Die Lernenden können da-bei relevante Erfahrungen zu Kräften, Gleichgewicht, schiefen Ebenen und Hebeln machen, neues Wissen aufbauen und auf Phänomene und technische Ge-genstände aus dem Alltag anwenden.

Im Alltag und in der Technik spielen Kräfte und Gleichgewicht, Hebel und weitere Hilfsmittel zum Vergrößern oder Verkleinern von Kräften eine gro-ße Rolle. Manchmal ist das erst auf den zweiten Blick ersichtlich: Fernsehtürme, Wolkenkratzer oder „Menschen-Pyramiden“ müssen standfest gebaut sein. Während der Evolution haben sich Muskeln und Skelett des Menschen zu einem hochkomplexen „Apparat“ entwickelt, der auf raffinierte Weise Be-wegungen mit unterschiedlichsten Kräften ermög-licht. Mit Flaschenöffner, Zange und Schraubendre-hern lassen sich die eigenen Kräfte vergrößern. Ob Fahrrad, Motorrad oder Auto – jedes Gefährt soll-te kleinere und größere Gänge aufweisen; Ketten-, Riemen- oder Zahnradgetriebe machen dies mög-lich. Bei vielen Alltagsbeispielen handelt es sich um technische Gegenstände bzw. Vorgänge. Aus die-sem Grund ist das Themenfeld Kräfte und Gleichge-wicht geradezu prädestiniert, um Naturwissenschaf-ten und Technik fächerübergreifend zu vernetzen.

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balancierenden Figuren, erproben Maßnahmen zur Verminderung der Reibung und erarbeiten das He-belgesetz sowie die Übersetzung beim Fahrrad qua-litativ. Im Sekundarbereich werden physikalische und technische Fragen sowohl qualitativ als auch quantitativ erarbeitet: In welchem Verhältnis müssen Last- und Kraftarm stehen, um eine Kraft um einen bestimmten Faktor zu erhöhen? Wie lassen sich Ge-schwindigkeiten, Drehzahlen oder Kräfte bei Ketten-schaltung oder Zahnradgetrieben gezielt verändern?

Die bisherigen Ausführungen zeigen, dass das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht eine gro-ße Alltagsnähe aufweist und für die Naturwissen-schaften – wie auch für die Technik – einen zentra-len Inhaltsbereich darstellt, der in vielen alltäglichen Anwendungen eine Rolle spielt. Es bietet dadurch unterschiedliche Zugänge und Kontexte, die für al-tersgemäße Bildungsangebote im Elementar-, Pri-mar- und Sekundarbereich genutzt werden kön-nen. Darüber hinaus besitzt das Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht – wie bereits die Spiral-curricula Magnetismus sowie Schwimmen und Sin-ken – besondere didaktische und unterrichtsme-thodische Potenziale. Vor allem eignet es sich gut für forschend-entdeckend und problemlösend an-gelegte Lernsituationen. Viele grundlegende Versu-che lassen sich mit vertretbarem Materialaufwand als Schülerversuche durchführen. Einfache Konst-ruktionsaufgaben können von den Schülerinnen und Schülern selbstständig gelöst werden. Auch Lernen-de mit geringen Vorerfahrungen können so zentrale Vorstellungen zum Themenfeld Kräfte und Gleichge-wicht entwickeln. Das breite Themenspektrum und die unterschiedlichen Schwierigkeitsgrade der zu er-arbeitenden Aspekte bieten zudem gute Möglichkei-ten zur individuellen Förderung und zur eigenstän-digen Vertiefung des Themenfeldes. Die Vielzahl an relativ leicht zu realisierenden Versuchen und Kons-truktionen zu Kräften und Gleichgewicht bietet dar-über hinaus beste Vor aussetzungen für das Erlernen naturwissenschaftlicher und (!) technischer Arbeits- und Denkweisen.

Das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht taucht in fast allen Bundesländern in den Lehrplänen oder Kerncurricula für den Primar- und Sekundarbereich auf und wird auch in vielen Bildungs- und Orientie-rungsplänen für den Elementarbereich erwähnt. Ei-ne Abstimmung zwischen den Bildungsinstitutionen erweist sich als notwendig, um simple Wiederholun-gen zu vermeiden und kontinuierliche Lernwege zu ermöglichen. Hier setzt das vorliegende Spiralcurri-culum Kräfte und Gleichgewicht an. Vom Elementar- über den Primar- bis zum Sekundarbereich werden systematisch inhalts- und prozessbezogene Kompe-tenzen in den jeweiligen Bildungsstufen in aufeinan-der aufbauenden Lernsituationen entwickelt, diffe-renziert und erweitert.

3.2 Naturwissenschaftliche und technische Bildung von Anfang an

Dass naturwissenschaftliche und technikbezogene Inhalte bereits von der Kita an wichtige Dimensio-nen grundlegender Bildung sind, findet inzwischen breite Akzeptanz. Zu einer entsprechenden Grund-bildung gehören:• naturwissenschaftliches und technisches Wis-

sen sowie die Fähigkeit, dieses Wissen in ver-schiedenen Kontexten anwenden zu können

• die Fähigkeit, naturwissenschaftlich und tech-nisch zu arbeiten und darüber zu reflektieren

• die Bereitschaft, sich mit naturwissenschaftli-chen und technischen Themen zu beschäftigen und sich kritisch reflektierend damit auseinan-derzusetzen

Naturwissenschaftliches und technisches Wissen lässt sich in inhaltsbezogenes Wissen und prozess-bezogenes Wissen differenzieren. Inhaltsbezogenes Wissen bezieht sich auf naturwissenschaftliche bzw. technische Konzepte und Zusammenhänge; pro-zessbezogenes Wissen umfasst Wissen über die Art und Weise, wie in den Naturwissenschaften und in der Technik gearbeitet wird, sowie Wissen darü-ber, was das Wesen bzw. die Natur der Naturwissen-schaften und der Technik kennzeichnet (dieser letzte Aspekt wird im Spiralcurriculum Kräfte und Gleich-gewicht allerdings nicht thematisiert).

Naturwissenschaftliches bzw. technisches Wissen und entsprechende Bildungsprozesse lassen sich nicht direkt beobachten. Aus diesem Grund haben wir direkt beobachtbare und konkrete Verhaltenswei-sen formuliert, die als Indikatoren für das angestrebte anwendungsbezogene und flexible individuelle Wis-sen zu verstehen sind. Diese Verhaltensweisen be-zeichnen wir als Kompetenzen. Die Kompetenzen beziehen sich – analog zum naturwissenschaftlichen und technischen Wissen – sowohl auf die Inhalte als auch auf die Prozesse. Wir bezeichnen diese beiden Bereiche im Folgenden als inhaltsbezogene bzw. pro-zessbezogene Kompetenzen.

Die nachfolgende Übersicht stellt die Kompeten-zen und das zugehörige naturwissenschaftliche und technische Wissen dar (s. Tab. S. 20).

In den beiden folgenden Kapiteln (Kap. 3.2.1 und 3.2.2) werden die zum Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht gehörenden inhaltsbezogenen und prozessbezogenen Kompetenzen vorgestellt, die nach unseren Untersuchungen im Elementar-, Pri-mar- und Sekundarbereich erreichbar sind. Das zu-geordnete Wissen wird dabei knapp skizziert, um die Bedeutung des Wissens im Zusammenspiel mit den Kompetenzen zu betonen. Weitere Konkretisie-rungen hinsichtlich des Wissens und zugeordneter Kompetenzen finden sich in den Ausführungen zu



3.2.1 Inhaltsbezogene KompetenzenDie folgende Tabelle (s. Tab. S. 22) benennt inhalts-bezogene Kompetenzen (IK) für den Elementarbe-reich, den Primarbereich sowie die Jahrgangsstufen 6 bis 8 des Sekundarbereichs zum Themenfeld Kräf-te und Gleichgewicht, wie sie in den von uns vorge-schlagenen Sequenzen angestrebt werden.

Die sieben inhaltsbezogenen Kompetenzen (IK 1 bis 7) sind nach thematischen Aspekten des Spiral-curriculums Kräfte und Gleichgewicht in drei The-menbereiche untergliedert, um einen schnellen Über-blick zu ermöglichen: • Kräfte und ihre Wirkungen • Stabilität und Gleichgewicht • Kraft sparen durch einfache Maschinen (schiefe

Ebene, Hebel und Getriebe)

Als Einführung in die drei Themenbereiche finden sich in der Tabelle jeweils kurze Erläuterungen, die den Leserinnen und Lesern einen Überblick ver-schaffen sollen. Genauere Erläuterungen und Erklä-rungen zum Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht finden sich in Kapitel 4.

Zu den oben genannten drei Themenbereichen sind anzustrebende Kompetenzen der Lernenden für die Bildungsstufen des Elementar-, Primar- und Sekundarbereichs beschrieben. Die Tabellenspal-ten enthalten die aufgrund unserer Untersuchun-gen als möglich angesehenen, erreichbaren Kompe-tenzen. Die Anordnung der Kompetenzen in Spalten zeigt, wie sich Wissen einerseits durch Erarbeitung verschiedener Konzepte (vertikal) und andererseits durch Vertiefungen, Differenzierungen und Erweite-rungen (horizontal) über die verschiedenen Bildungs-stufen entwickeln kann. Verfügen Schülerinnen und Schüler im Primar- bzw. Sekundarbereich nicht über die zuvor angegebenen Kompetenzen, so sind diese zunächst aufzubauen.

Im Folgenden werden die drei inhaltlichen The-menbereiche mit ihren insgesamt sieben inhaltsbe-zogenen Kompetenzen IK 1 bis IK 7 und deren Er-werb kurz zusammengefasst. Vorab sei bemerkt, dass die inhaltsbezogenen Kompetenzen naturwis-

den vorgeschlagenen Unterrichtssequenzen (vgl. Kap. 5).

Die für die jeweiligen Bildungsstufen vorgeschla-genen Kompetenzen bauen aufeinander auf. Damit wird die Anschlussfähigkeit der Bildungsprozesse gewährleistet und eine kontinuierliche Kompetenz-entwicklung ermöglicht.

Neben inhaltsbezogenen und prozessbezogenen Kompetenzen ist auch der Ausbau von motivationa-len, sozialen und sprachlichen Kompetenzen ein be-deutender Gegenstand naturwissenschaftlicher und technischer Bildung. Diese Aspekte haben bei der Gestaltung der Lernsituationen eine wichtige Rolle gespielt; sie werden hier aber nicht gesondert auf-geführt.

Das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht ver-bindet die Naturwissenschaften und die Technik mit-einander. Fast alle Teilaspekte dieses Themenfeldes haben physikalische Grundlagen, die von den Kita-kindern und Schülerinnen und Schülern entdeckt werden können. Darüber hinaus werden diese phy-sikalischen Grundprinzipien, z. B. das Hebelgesetz, in technischen Geräten benutzt, um z. B. Kraft zu sparen. Das Wiederfinden solcher physikalischen Grundgesetze in technischen Geräten und das Nut-zen dieser Grundlagen, um funktionsfähige techni-sche Gebilde zu konstruieren, ist ebenfalls Gegen-stand des vorliegenden Curriculums. Dabei sind die naturwissenschaftlichen und technischen Bezü-ge nicht unbedingt voneinander abgrenzbar; insbe-sondere gilt dieses für den Elementar- und Primar-bereich. Beide Bereiche ergänzen sich vielmehr; so können erarbeitete naturwissenschaftliche Geset-ze bezüglich ihrer Anwendung in technischen Ge-bilden erkundet werden, und analysierte Funktions-zusammenhänge in technischen Gebilden können das Erarbeiten naturwissenschaftlicher Gesetze un-terstützen.

Entsprechend geht es bei dem Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht nicht nur um die Förderung naturwissenschaftlicher, sondern auch um die För-derung technischer Kompetenzen.

Naturwissenschaftliches und technisches Wissen

Naturwissenschaftliche und technische Kompetenzen

Konkretisierungenfür die drei Bildungsstufen

Inhaltsbezogenes Wissen

Wissen über naturwissenschaftliche und technische Konzepte und Zusammenhänge

Inhaltsbezogene Kompetenzen

Naturwissenschaftliches und technisches Wissen anwenden

Kap. 3.2.1

Prozessbezogenes Wissen

Wissen über naturwissenschaftliche und technische Arbeits- und Denk-weisen

Prozessbezogene Kompetenzen

Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken

Kap. 3.2.2

Inhalts- und prozessbezogenes Wissen sowie zugeordnete Kompetenzen



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senschaftliche und technische Inhalte betreffen; auf eine Unterscheidung zwischen Naturwissenschaften und Technik wird – im Gegensatz zu den prozessbe-zogenen Kompetenzen (vgl. Kap. 3.2.2) – bewusst verzichtet, da es zu viele inhaltliche Überlappungen gibt. Zudem sei angemerkt, dass die Reihenfolge der Themenbereiche und Kompetenzen je nach Schul-stufe variiert; Ziel ist jeweils, möglichst optimal an das Vorwissen der Kinder anknüpfen zu können.

Kräfte und ihre WirkungenIK 1: Lernende des Primarbereichs erforschen

und beschreiben den Zusammenhang zwischen Kräften und Bewegungen bei leichten und schweren Gegenständen. Im Sekundarbereich werden Kräfte, Bewegungen und Zusammenhänge differenzierter analysiert, wenn es u. a. um das Messen von Kräf-ten mit Federkraftmessern geht, um das Prinzip Ac-tio und Reactio oder um den Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft. Bei Kindern des Elemen-tarbereichs wird auf eine Erarbeitung des Kraftbe-griffs wegen der Abstraktheit noch verzichtet.

IK 2: Hier steht die Reibung im Zentrum. Im Ele-mentarbereich lernen die Kinder das Haften, Glei-ten und Rollen von Gegenständen auf unterschiedli-chen Böden kennen. Schülerinnen und Schüler des Primarbereichs untersuchen systematisch die Rei-bung auf rauen und glatten Flächen und lernen Rä-der und Rollen als reibungsverkleinernd kennen. Im Sekundarbereich vergleichen die Lernenden Haft-, Gleit- und Rollreibung und erforschen, von welchen Faktoren die Reibung abhängt.

Stabilität und GleichgewichtBereits junge Kinder bringen zu diesem Themenbe-reich viele Alltagserfahrungen mit, an die sich an-knüpfen lässt, so der Bau von Türmen oder das Wip-pen auf dem Spielplatz.

IK 3: Kinder des Elementarbereichs lernen Bau-steine verschiedener Materialien, Größen, Formen und Oberflächen sowie den Einfluss dieser Eigen-schaften auf den Bau von Gebilden kennen. Im Prim-arbereich konstruieren die Lernenden Türme, die Seitenwind standhalten, und sammeln erste Erfah-rungen mit deren Standfestigkeit und damit, wie sich diese verbessern lässt. Im Sekundarbereich werden dann der Begriff des Körperschwerpunkts und die Bedeutung von dessen Lage für die Stabilität eines Gebäudes bzw. eines Körpers explizit erarbeitet.

IK 4: Die Vier- bis Sechsjährigen nähern sich auf spielerisch-explorative Weise der Wippe; sie be-schreiben, wie sich eine Wippe bei verschiedenen Gewichten bzw. Bauklötzen und deren unterschied-lichen Abständen zur Mitte ins Gleichgewicht brin-gen lässt. Schülerinnen und Schüler des Primarbe-reichs erforschen Gleichgewichte nicht mehr an der Wippe, sondern – abstrakter – an einem frei drehbar

aufgehängten Stab (Mobile); sie entdecken, wie sich mit der Variation des Abstands von der Mitte, d. h. der Länge des Hebelarms, eine waagerechte Lage des Stabs erreichen lässt. Lernende des Sekund-arbereichs formulieren das Hebelgesetz, um damit Gleichgewichtszustände qualitativ und quantitativ zu beschreiben.

Kraft sparen durch einfache MaschinenBei diesem Themenbereich setzt der Aufbau inhalts-bezogener Kompetenzen erst im Primarbereich ein, da der Themenbereich für den Elementarbereich noch zu anpruchsvoll ist.

IK 5: Im Primarbereich entdecken die Schülerin-nen und Schüler die Vorteile von Rampen: Lasten lassen sich leichter nach oben transportieren, als wenn man sie senkrecht hochhebt; allerdings ver-längert sich der zurückgelegte Weg der Last. Im Se-kundarbereich entdecken die Lernenden weitere Möglichkeiten, wie lose Rollen oder Flaschenzüge, um Lasten leichter nach oben zu heben.

IK 6: Die Lernenden des Primarbereichs erfor-schen qualitativ, wie sich mit einem Hebel die not-wendige Kraft reduzieren lässt, dies allerdings auf Kosten eines längeren Wegs; sie erkennen bei All-tagsdingen ein- und zweiseitige Hebel mit ihren Drehpunkten, Last- und Kraftarmen. Schülerinnen und Schüler des Sekundarbereichs quantifizieren die Zusammenhänge; sie formulieren das Hebelgesetz sowie die Goldene Regel der Mechanik und nutzen diese für einfache Vorhersagen bzw. Berechnungen.

IK 7: Im Primarbereich werden anhand des Fahr-rads Riemen- und Kettenantrieb konstruiert, und es werden Kraftaufwand und Rollweite bei kleinen und großen Gängen qualitativ verglichen. Im Sekundar-bereich werden Übersetzungen und Getriebe quanti-tativ erfasst, d. h. Veränderungen bei Kräften, Wegen, Geschwindigkeiten, Drehzahlen und Drehrichtung mathematisch berechnet.

In den Beschreibungen der Sequenzen für die je-weilige Bildungsstufe (vgl. Kap. 5) werden zu Beginn diejenigen Kompetenzen mit dem dazu gehörigen in-haltlichen Wissen explizit aufgelistet, zu deren Ent-wicklung die jeweilige Sequenz einen Beitrag leisten soll. Dabei wird die Nummerierung der Kompeten-zen aus den folgenden Tabellen aufgegriffen, um die entsprechenden Kompetenzen in der Tabelle identi-fizieren und sich einen Eindruck über die vorauslau-fenden bzw. nachfolgenden Kompetenzen verschaf-fen zu können.



Nr.Kompetenzen Elementarbereich

Zusätzliche Kompetenzen Grundschulbereich

Zusätzliche Kompetenzen Klassenstufen 6–8

Die Kinder … Die Schülerinnen und Schüler … Die Schülerinnen und Schüler …

Kräfte und ihre Wirkungen

Kraft ist eine physikalische Größe, die nicht unmittelbar erfassbar oder messbar ist. Kraft lässt sich nur an ihrer Wirkung erkennen. Eine Bewegungsänderung oder Verformung eines Körpers sind die Folgen einer wirkenden Kraft: Gegenstände können durch auf sie einwirkende Kräfte aus dem Ruhezustand in Bewe-gung versetzt, beschleunigt, abgebremst, in ihrer Bewegungsrichtung verändert oder verformt werden. Damit bei schwereren Gegenständen eine Bewegungsänderung erzeugt werden kann, muss eine größere Kraft wirken als bei leichteren Gegenständen.

Kräfte haben einen Ansatzpunkt, einen Betrag und eine Richtung. Bei genau entgegengesetzt wirkenden, unterschiedlich großen Kräften entsteht eine Bewegung in die Richtung, in welche die größere Kraft wirkt. Haben die Kräfte den gleichen Betrag, heben sie sich auf – der Gegenstand bleibt im vorherigen Bewe-gungszustand. Kräfte, die in dieselbe Richtung wirken, addieren sich in ihrem Betrag.

Wenn Körper sich berühren, treten Reibungskräfte auf. Diese hemmen oder verhindern das Rollen oder Gleiten der sich berührenden Körper, wenn einer von ihnen in Bewegung versetzt wird. Je nach der Art der Bewegung der Körper aufeinander, unterscheidet man zwischen Haftreibung, Gleitreibung und Roll-reibung. Durch die Reibungskräfte wird ein Teil der beim Körper vorhandenen Bewegungsenergie in Wärme umgesetzt (auf die Unterscheidung zwischen Wärme und innerer Energie wird an dieser Stelle verzichtet).

IK 1 • beschreiben, dass eine auf Gegenstände wirkende Kraft diese (ruhenden) Gegen-stände in Bewegung verset-zen (bzw. abbremsen) kann.

• beschreiben, dass bei einem schwereren Gegenstand eine größere Kraft wirken muss als bei einem leichteren Gegen-stand, damit er in Bewegung versetzt wird.

• beschreiben, dass bei entge-gengesetzt wirkenden, unter-schiedlich großen Kräften eine Bewegung in die Richtung entsteht, in welche die grö-ßere Kraft wirkt, und dass sich gleich große, entgegengesetzt wirkende Kräfte aufheben.

• beschreiben, dass sich Kräfte, die in dieselbe Richtung wir-ken, verstärken.

• beschreiben, was man unter dem physikalischen Begriff Kraft versteht und welche Wirkungen Kraft hervorruft.

• beschreiben das Prinzip Actio und Reactio.

• messen mit einem Federkraft-messer die Kraft.

• unterscheiden Masse und Gewichtskraft.

• erläutern den Zusammenhang zwischen Masse und Gewichtskraft.

• beschreiben, dass Kräfte Bewegungen verändern und Dinge verformen können.

IK 2 • beschreiben das Haften, Glei-ten und Rollen unterschiedli-cher Gegenstände auf einer Holzrampe.

• beschreiben, wie unterschied-liche Böden der Holzrampen das Haften bzw. Gleiten und Rollen der Gegenstände beeinflussen.

• beschreiben Reibung als eine Kraft, die überwunden werden muss, damit ein Gegenstand in Bewegung versetzt wird oder in Bewegung bleibt.

• geben an, dass weniger Kraft gebraucht wird, wenn ein Gegenstand über eine glatte Fläche geschoben wird als wenn der Untergrund rau ist.

• begründen, dass Reibung sowohl nützlich als auch stö-rend sein kann.

• benennen die Faktoren, die Reibung beeinflussen:

- Je größer die Kraft, die zwischen Unterlage und Körper herrscht, desto grö-ßer ist die Reibung.

Naturwissenschaftliches und technisches Wissen anwenden – Konkretisierung in Niveaustufen (Bereich Kräfte und Gleichgewicht)



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• geben an, dass durch Einsatz von Rollen bzw. Rädern (im Vergleich zum Schieben/Zie-hen) die Reibung zwischen einem zu transportierenden Gegenstand und dem Boden verringert wird.

• begründen die Kraftersparnis beim Einsatz von Rollen damit, dass die Rollen über den Untergrund abrollen statt sich daran zu reiben.

• beschreiben, wie sich das Rad im Lauf der Geschichte weiterentwickelt hat und nen-nen die wesentlichen Ent-wicklungsschritte.

• konstruieren ein Fahrzeug aus Alltagsmaterialien, bewerten es in Hinblick auf uner-wünschte Reibung und opti-mieren das Fahrzeug.

- Die Reibung ist größer, wenn ein Gegenstand aus dem Stillstand in Bewe-gung versetzt wird (Haftrei-bung) als wenn er gleitet (Gleitreibung).

- Je glatter die Oberflächen-strukturen der Kontaktflä-chen, desto geringer ist die Reibung.

- Die Rollreibung ist geringer als die Gleitreibung.

Stabilität und Gleichgewicht

Das Erreichen von Stabilität ist eine der Grundaufgaben der Technik. Technische Gebilde müssen so stabil gebaut sein, dass sie den einwirkenden Kräften standhalten. Die Lernenden erschließen sich das Herstellen von Stabilität, Standfestigkeit und Gleichgewicht durch das Bauen mit Bausteinen, die Vergrö-ßerung der Standfläche von Türmen, die Schwerpunktverlagerung nach unten und Gegengewichte am Hebel.

Wippe und Balkenwaage sind Beispiele für die Nutzung des Gleichgewichts bei technischen Geräten. Sie stellen einen zweiseitigen Hebel dar (also einen Balken oder Stab, der sich um einen Drehpunkt bewegt) und befinden sich im Gleichgewicht, wenn das Produkt aus Kraft mal Kraftarm und das Produkt aus Last mal Lastarm gleich sind.

IK 3 • benennen und beschreiben Bausteine (Material, Form, Größe etc.) und vergleichen diese.

• erproben, welche der Bau-steine für das horizontale, fla-che Bauen (z. B. einer Mauer) geeignet sind.

• beschreiben, dass die Form der Bausteine mit der Stabili-tät der horizontalen, flachen Bauten (z. B. Mauern) zusam-menhängt.

• beschreiben, dass die Anord-nung der Holzklötze mit der Stabilität beim vertikalen, hohen Bauen (z. B. von Tür-men) zusammenhängt.

• bauen aus verschiedenen Bausteinen (stabile) Gebäude.

• konstruieren einen gegen seit-lich einwirkende Kräfte (Wind) standfesten Turm.

• geben an, dass die Standfes-tigkeit von technischen Gebil-den (z. B. eines Turms) bei seitlich einwirkender Kraft durch Vergrößerung der Standfläche, durch Stützen oder durch zusätzliche Masse am Fuß des Turms erhöht werden kann.

• nennen Alltagsgegenstände bzw. Situationen, bei denen diese Prinzipien zur Verbesse-rung der Standfestigkeit genutzt werden.

• formulieren den Zusammen-hang zwischen Standfläche bzw. unten angebrachtem Gewicht und Stabilität.

• grenzen den Ort des Schwer-punkts eines Körpers ein und benennen seine Eigenschaf-ten.

• beschreiben, dass die Lage des Körperschwerpunkts ver-antwortlich für die Stabilität eines Gleichgewichts ist.

• benennen Konstruktionsmög-lichkeiten, welche die Stand-festigkeit von Körpern erhö-hen.







IK 4 • beschreiben, wie ein Holz-klotz stabilisiert werden kann (Schieben, Gegengewicht), ohne dass er von einem anderen Holzklotz hinunter-fällt.

• beschreiben, wie man eine Wippe ins Gleichgewicht bzw. aus dem Gleichgewicht brin-gen kann.

• nennen einzeln Gewicht/Größe (leichter/schwerer, mehr/weniger, größer/kleiner) und Abstand zur Mitte (näher dran/weiter weg) der Bau-klötze (Last) und Länge der Wippenseiten (kürzer/länger) als mögliche Einflussfaktoren des Gleichgewichts der Wippe.

• nennen eine Kombination von Gewicht/Größe (leichter/schwerer, mehr/weniger, grö-ßer/kleiner) und Abstand zur Mitte (näher dran/weiter weg) der Bauklötze (Last) und Länge der Wippenseiten (kür-zer/länger) als mögliche Ein-flussfaktoren des Gleichge-wichts der Wippe (als eine Differenzierung, die nicht von allen Kindern erreicht wird).

• beschreiben, dass ein frei drehbar aufgehängter Stab durch Verschieben oder Hin-zufügen von Gewichten in eine waagerechte Lage gebracht werden kann.

• beschreiben, dass bei Verlän-gerung eines Hebelarms weniger Gewicht und bei Ver-kürzung eines Hebelarms mehr Gewicht notwendig ist, um die waagerechte Lage (wieder) herzustellen.

• bringen eine drehbare Figur durch unterhalb des Dreh-punkts angebrachte Gewichte ins Gleichgewicht.

• beschreiben, dass das Gewicht einer drehbaren Figur auf beiden Seiten gut verteilt sein muss, damit die Figur waagerecht sitzt.

• setzen die Hebellänge quali-tativ und quantitativ in Bezie-hung zu der auftretenden Kraft (Hebelgesetz).

• berechnen an einer Balken-waage aus gegebenen Grö-ßen eine unbekannte Größe zur Herstellung eines Gleich-gewichts.

Kraft sparen durch einfache Maschinen (schiefe Ebene, Hebel und Getriebe)

Einfache Maschinen, wie schiefe Ebene und Hebel, verändern die Größe von aufzubringenden Kräften. Sie werden mit dem Ziel eingesetzt, Kraft zu sparen, indem der Weg verlängert wird (Goldene Regel der Mechanik).

Arbeitsprozesse lassen sich durch den Einsatz einfacher Maschinen dementsprechend kraftsparender gestalten. Das bedeutet aber nicht, dass weniger Arbeit eingesetzt werden muss, da physikalisch betrachtet die aufgewendete Arbeit, definiert als Kraft mal Weg, konstant bleibt.

Bei der schiefen Ebene erspart der längere Weg, über den die Last transportiert wird, Kraft beim Nach-oben-Transportieren der Last; beim Hebel wirkt eine Verlängerung des Kraftarms kraftsparend.

Ein Hebel besteht aus Kraftarm, Drehpunkt und Lastarm. Liegt der Lastarm auf dem Kraftarm, spricht man von einem einseitigen Hebel; ist dies nicht der Fall, von einem zweiseitigen Hebel.

Zweiseitiger Hebel:

KraftarmDrehpunkt

Lastarm

Wird z. B. ein Hebel (Schraubenschlüssel) eingesetzt, um eine Schraube fest zu drehen, so verringert der eingesetzte Hebel die aufzuwendende Kraft auf Kosten einer längeren Bewegung (je länger der Hebelarm, desto weniger Kraft muss aufgewendet werden). Die Basis für einfache Maschinen bildet die sogenannte Goldene Regel der Mechanik: Kraft mal Weg ist konstant.

In Getrieben werden Hebel z. B. genutzt, um Übersetzungsverhältnisse zu verändern. So kann durch Vari-ation des aufzubringenden Wegs die einzusetzende Kraft z. B. beim Antrieb des Fahrrads mittels eines ins Schnelle übersetzenden Ketten- oder Riemengetriebes verändert werden.



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IK 5 • geben an, dass eine Rampe das Nach-oben-Transportie-ren von Lasten erleichtert, weil weniger Kraft wirken muss als beim lotrechten Hochheben einer Last.

• stellen einen Zusammenhang zwischen der Steilheit der Rampe und der Kraftersparnis her (je steiler, desto mehr Kraft ist notwendig).

• finden durch den Vergleich unterschiedlich steiler Ram-pen heraus, dass die erforder-liche Kraft bei weniger steilen Rampen geringer ist, dass aber der Weg, über den die Last hochgezogen werden muss, länger ist.

• berichten, wo Rampen im All-tag eingesetzt werden und begründen, warum ihr Einsatz sinnvoll ist.

• erklären technische Anwen-dungen der Goldenen Regel der Mechanik in unterschiedli-chen Formen (lose Rolle, Fla-schenzug, schiefe Ebene, unterschiedlich große Räder auf der gleichen Achse).

IK 6 • beschreiben die Krafterspar-nis bei einem längeren Kraftarm und geben an, dass dabei die Kraft über einen län-geren Weg wirken muss.

• nutzen einseitige und zweisei-tige Hebel bei Alltagsgegen-ständen und beschreiben die Kraftersparnis (Türklinke, Nussknacker, Locher, Kneif-zange etc.).

• bestimmen bei Gegenständen aus dem Alltag Kraftarm und Drehpunkt.

• beschreiben qualitativ und quantitativ, dass das Hebel-gesetz auch bei Bewegungen gilt und hilft, Kraft zu sparen (Goldene Regel der Mecha-nik).

• nennen unterschiedliche Aus-prägungen des Hebels und bestimmen Lastarm, Kraftarm und Drehpunkt.

• beschreiben Anwendungen des Hebelgesetzes bei All-tagsgegenständen und kön-nen deren Hebelwirkung quantitativ bestimmen.

IK 7 • konstruieren einen Riemenan-trieb (Fahrradgetriebe-Modell) mit Übersetzung ins Schnelle und mit einem Gang bzw. zwei Gängen.

• beschreiben den Funktions-zusammenhang beim Ketten-getriebe des Fahrrads unter Nutzung der eingeführten Fachbegriffe (Zahnrad, Kette, Pedale, Vorderrad, Hinterrad).

• beschreiben den Zusammen-hang von Übersetzungsver-hältnis und Rollweite des Fahrrads.

• erläutern, dass das Hebelge-setz auch dazu benutzt wer-den kann, um die Geschwin-digkeit zu erhöhen.

• vergleichen ein Rad mit einem „unendlichen Hebel“.

• beschreiben die physikali-schen Unterschiede zwischen einer Verbindung von zwei Rädern auf unterschiedlichen Achsen und einer Verbindung von zwei Rädern auf der glei-chen Achse.

• erläutern, wozu in der Technik Getriebe gebraucht werden.







• vergleichen den Kraftaufwand beim Treten in verschiedenen Gängen und setzen ihn in Beziehung zum zurückgeleg-ten Weg.

• erläutern den Nutzen einer Kettengangschaltung beim Fahrrad im Alltag.

• beschreiben die Unterschiede bei der Anwendung von Zahnrad und Ketten-/Riemen-rad.

• können Drehzahländerungen erläutern und mathematisch vorhersagen.

3.2.2 Prozessbezogene Kompetenzen im naturwissenschaftlichen und technischen Lernbereich

Da das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht sowohl naturwissenschaftliche als auch technische Bezüge enthält, geht es bei diesem Spiralcurriculum nicht nur um die Förderung naturwissenschaftlicher, son-dern auch um die Förderung technischer prozessbe-zogener Kompetenzen.

Die prozessbezogenen Kompetenzen aus den Naturwissenschaften wurden bereits in den ver-öffentlichten Spiralcurricula Magnetismus sowie Schwimmen und Sinken aufgeführt und begründet. Die entsprechende Auflistung in Tabellenform wird im Folgenden übernommen (PK-N).

Diese Auflistung wird durch prozessbezoge-ne Kompetenzen ergänzt, die wichtige Arbeits- und Denkweisen in der Technik darstellen (PK-T) und für den (vor)schulischen Bereich relevant sind. Die pro-zessbezogenen Kompetenzen in der Technik sind in einer zweiten Tabelle angeordnet. Sie lehnen sich in ihrer Systematik an den Perspektivrahmen Sachun-terricht und die Standards des VDI (Verein Deutscher Ingenieure) für die technische Bildung im Sekundar-bereich an. Zu berücksichtigen ist dabei, dass eini-ge der unter naturwissenschaftlichen Kompetenzen aufgeführten Arbeits- und Denkweisen auch für tech-nikbezogene Aufgaben gelten, z. B. das Dokumentie-ren und Beobachten.

In den nachfolgenden beiden Tabellen wird jede der oben aufgelisteten naturwissenschaftlichen bzw. technischen Arbeits- und Denkweisen zunächst kurz charakterisiert und das dazugehörige Wissen skiz-ziert. Anschließend wird für jede naturwissenschaft-liche bzw. technische Arbeits- und Denkweise kon-kretisiert, welche prozessbezogenen Kompetenzen (PK-N und PK-T) in diesem Spiralcurriculum rea-listisch angestrebt werden können. Die Kompeten-zen sind auf verschiedenen Niveaustufen formuliert, um zunehmende Fähigkeiten über die Bildungsstu-fen hinweg beschreiben zu können. Grob lassen sich die Niveaustufen den drei im Projekt beteiligten Bil-dungsbereichen zuordnen: Elementarbereich, Prim-

arbereich und Anfangsunterricht im Sekundarbe-reich. Dabei sind Angaben in höheren Niveaustufen als Differenzierung bzw. Erweiterung der vorherigen Kompetenzbeschreibungen zu verstehen. Die vorge-nommene Nummerierung von PK-N und PK-T wird ebenso wie bei den inhaltsbezogenen Kompetenzen (IK) in den einzelnen Sequenzen (vgl. Kap. 5) auf-gegriffen, damit sich die im Unterricht angestrebten Kompetenzen der Tabelle zuordnen lassen.

Die prozessbezogenen Kompetenzen können in ihrer Vielfalt selbstverständlich nicht vollständig mit dem Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht ab-gedeckt werden. Zur leichteren Orientierung sind die im Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht adres-sierten prozessbezogenen Kompetenzen schwarz, die nicht adressierten grau gedruckt.

Die folgenden Tabellen geben den Rahmen vor und bieten Orientierung, um die im Unterricht ange-strebten Kompetenzen in den naturwissenschaftli-chen und technischen Arbeits- und Denkweisen der jeweiligen Bildungsstufe verorten zu können.



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Fragen stellen

Fragen bilden den Ausgangspunkt jeder zielgerichteten wissenschaftlichen Untersuchung. Die Frage beeinflusst in hohem Maß die Planung einer Untersuchung. Fragen sind jedoch nicht nur Ausgangspunkt, sondern oft auch das Ergebnis einer Untersuchung. In Bereichen, in denen kaum Erfahrungen vorliegen, kann unsystematisches Probieren und Herantasten erforderlich sein, um Fragen zu erzeugen.

PKN 1 • formulieren Fragen zu einem naturwissenschaftlichen Thema, die einem naturwis-senschaftlichen und/oder all-gemeineren Kontext entsprin-gen.

• formulieren spezifische Fra-gen zu einem naturwissen-schaftlichen Thema, die in einem naturwissenschaftli-chen Kontext relevant sind.

• leiten Fragen explizit aus Beobachtungen, Erfahrungen oder Vorwissen ab.

• formulieren Fragen, die sich mit naturwissenschaftlichen Verfahren untersuchen lassen.

• benennen Merkmale von Fra-gen, die sich mit naturwissen-schaftlichen Verfahren unter-suchen lassen, und unterscheiden diese von Fra-gen, die sich nicht naturwis-senschaftlich prüfen lassen.

Vermutungen/Hypothesen bilden

In der Wissenschaft bezeichnet eine Hypothese eine Annahme, die mit theoretischen (bzw. aus Generali-sierungen gewonnenen) Überlegungen begründet werden kann. Die Annahme kann z. B. die Vorhersage über den Ausgang eines Experiments betreffen, sich aber auch auf komplexe Zusammenhänge zwischen Variablen beziehen.

Sind es lediglich Einzelerfahrungen, aus denen eine Annahme abgeleitet wird, handelt es sich streng genommen nicht um eine Hypothese, sondern um eine Vermutung. Fehlen empirische Erfahrungen gänz-lich, um die Annahme zu stützen, spricht man von einer Idee. Annahmen (Ideen, Vermutungen, Hypo-thesen) lassen sich in Untersuchungen prüfen. Ideen können so in Vermutungen oder (durch Generalisie-rung von empirischen Erfahrungen) in Hypothesen überführt werden.

Wird eine Hypothese in einem Experiment bestätigt, stützt das Experiment die zugrunde gelegten theore-tischen Überlegungen bzw. Generalisierungen. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Annahme oder die zugrunde gelegten Überlegungen damit als sicher gelten können. Es könnte z. B. die Annahme stimmen, nicht aber die Überlegungen, aus der sie abgeleitet wurde. Wird die Hypothese nicht bestätigt, ist ggf. eine Präzisierung oder Überarbeitung der theoretischen Überlegungen erforderlich.

PKN 2 • äußern Ideen und einfache Vermutungen über ein zu erwartendes Ereignis.

• formulieren Vermutungen zu Fragen oder Beobachtungen.

• unterscheiden zwischen Ver-mutung und einfachem Raten.

• geben selbstständig ange-messene Begründungen für Vermutungen und Hypothe-sen an.

Begründen und Argumentieren

Vermutungen, Hypothesen, Schlussfolgerungen oder Entscheidungen sollten von einer Begründung begleitet werden. Gründe können sich dabei auf eigene Erfahrungen, auf aus Untersuchungen gewon-nene Daten oder theoretische Überlegungen beziehen. Die Naturwissenschaften zeichnen sich dadurch aus, dass die verwendeten Begründungen oft auf Daten zurückgehen; entsprechende empirische Belege werden auch als Evidenz bezeichnet. Die Verknüpfung einer Aussage (Vermutung bzw. Hypothese, Schlussfolgerung oder Generalisierung) mit Begründungen wird oft als Argumentation aufgefasst. Um andere zu überzeugen, kommt es darauf an, passende Argumente zu finden und angemessen vorzu-tragen.

Naturwissenschaftlich arbeiten und denken – Konkretisierung in Niveaustufen 1 2 (PKN)

1 Kompetenzen, die im Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht nicht angesprochen werden, sind in grauer Schrift gekennzeichnet.

2 Die hier beschriebenen naturwissenschaftlichen Kompetenzen wurden von den Autoren des Spiralcurriculums Magnetismus entwickelt (vgl. Möller, K. (Hrsg.) (2013): Spiralcurriculum Magnetismus: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Ein Curriculum vom Kindergarten bis zur 7. Klasse. Seelze: Friedrich. S. 22–27 [in allen drei Bänden Elementarbereich, Primarbereich und Sekundarbereich]).







PKN 3 • verwenden erste Ansätze von Begründungen, basierend auf Vorwissen, Erfahrungen oder Beobachtungen.

• begründen Vermutungen durch Vorwissen, Erfahrungen oder Beobachtungen.

• geben Belege für die Recht-fertigung von Aussagen an und unterscheiden zwischen belegten und nicht belegten Aussagen.

• begründen Schlussfolgerun-gen.

• prüfen Begründungen und setzen ggf. Gegenargumente ein.

• verwenden geeignete Belege zur Begründung einer Aus-sage.

• erkennen zur Begründung einer Aussage ungeeignete Belege.

• widerlegen unzureichende Argumentationen durch Gegenargumente.

Eine Untersuchung planen

Die sorgfältige Planung einer Untersuchung kann wesentlich dazu beitragen, die Effektivität und die Aus-sagekraft einer Untersuchung zu erhöhen.

Die Planung einer Untersuchung ist dabei eng mit der Fragestellung verknüpft. Nicht selten muss wäh-rend der Planung der Untersuchung die Fragestellung präzisiert werden.

Bei der Planung eines Experiments ist festzulegen, welche Variablen verändert werden (unabhängige Vari-ablen) und welche untersucht werden sollen (abhängige Variablen). Zusätzlich ist zu klären, welche wei-teren Faktoren den Ausgang der Untersuchung beeinflussen könnten. In einfachen Experimenten achtet man darauf, dass möglichst nur eine Variable gezielt verändert wird (Variablenkontrolle). Wenn es sich nicht vermeiden lässt, mehrere Variablen gleichzeitig zu verändern, müssen mögliche Einflüsse durch wei-tere Untersuchungen überprüft werden.

Die Überlegungen zur Planung einer Untersuchung werden ergänzt durch einen Ablaufplan, der die Durchführung der Untersuchung gedanklich vorwegnimmt. Die Dokumentation der Planung einer Unter-suchung ermöglicht die kritische Kontrolle des Vorgehens und trägt dazu bei, die Qualität der Untersu-chung und ihrer Ergebnisse zu beurteilen.

PKN 4 • machen erste Vorschläge für einfache Untersuchungen.

• entwerfen einfache Versuche zur Beantwortung von Fragen und überlegen Arbeitsschritte zu deren Realisierung.

• beurteilen, ob ein Versuch zur Prüfung einer Vermutung bzw. Beantwortung einer Frage geeignet ist.

• entwerfen mithilfe der Lehr-kraft kontrollierte Experimente zu einfachen Fragen.

• benennen und unterscheiden bei Untersuchungen vorkom-mende Forschungstätigkei-ten.

• geben als eine Möglichkeit des Vorgehens bei Untersu-chungen das Arbeiten in einem Forscherkreislauf an.

• erkennen Fehler im Zusam-menhang mit der Variablen-kontrolle.

• begründen die Notwendigkeit der Variablenkontrolle.

• entwerfen selbstständig kont-rollierte Experimente zu einfa-chen Fragen.



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Einen Versuch/ein Experiment aufbauen/durchführen

Die Durchführung eines Versuchs oder eines Experiments erfordert, dass ein Plan möglichst präzise und sorgfältig ausgeführt wird. Auch der sachgerechte Umgang mit Geräten und Materialien ist unabdingbar, damit die Untersuchung zuverlässige Daten ergibt. In der Praxis schützt der sachgerechte Umgang mit Geräten auch vor unbedachten Beschädigungen oder vor Verletzungen.

Anmerkung: Geht es vor allem darum, ein bestimmtes Phänomen zu erzeugen und daraus Schlussfolge-rungen zu ziehen, spricht man von einem Versuch. Wenn das Vorgehen dagegen von einer bestimmten Fragestellung geleitet wird und gezielt bestimmte Beobachtungssituationen hergestellt werden, um diese Fragestellung zu klären, spricht man von einem Experiment.

PKN 5 • führen einfache Versuche nach Anleitung durch.

• bauen einfache Versuche oder Experimente nach Plan auf.

• führen einfache Versuche oder Experimente durch.

• wählen Versuchsmaterial und Geräte sachgerecht aus.

• bauen einen geplanten Ver-such bzw. ein geplantes Experiment sachgerecht auf.

• führen einen Versuch/ein Experiment sachgerecht durch.

Beobachten

Wissenschaftliches Beobachten ist im Gegensatz zu zufälligen Alltagsbeobachtungen immer zielgerichtet. Damit kann das Beobachten als eine eigenständige Erkenntnismethode verstanden werden. Beim Beob-achten werden im Vergleich zum Experimentieren keine Variablen gezielt verändert. Beobachten ist dar-über hinaus auch ein Teilschritt beim Experimentieren. Vorwissen und Erwartungen beeinflussen die Beobachtungen. Deshalb ist eine kritische Distanz zu den eigenen Beobachtungen wichtig. Beobach-tungen sollten zudem auch mehrfach wiederholt werden, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Um Beob-achtungen vergleichen und nachprüfen zu können, sind die Bedingungen, unter denen die Beobach-tungen durchgeführt werden, festzuhalten und offenzulegen. Standardisierte Prozeduren und Beobachtungsinstrumente unterstützen die Vergleichbarkeit von Daten.

PKN 6 • beobachten einzelne Merk-male zielgerichtet über einen kürzeren Zeitraum und beschreiben diese.

• nennen den Beobachtungsfo-kus bei gezielten Beobach-tungen.

• beobachten zielgerichtet, auch über einen längeren Zeitraum.

• trennen zu beobachtende Ereignisse von Nebenereig-nissen.

• unterscheiden bei Beobach-tungen zwischen wahrnehm-baren Ereignissen und Deu-tungen.

• geben die Randbedingungen für die gemachte Beobach-tung an.

• begründen die Notwendigkeit einer Dokumentation der Randbedingungen bei einer Beobachtung.

Messen

Das Messen ist eine vielfach verwendete Vorgehensweise, um Beobachtungen zu quantifizieren und deren Vergleichbarkeit zu erhöhen. Jedes Messverfahren verlangt die Festlegung einer Maßeinheit. Mes-sergebnisse können dann als Vielfache der Einheit mit einem Zahlenwert beschrieben werden. Für viele Messgrößen gab es in der Geschichte der Wissenschaft unterschiedliche Einheiten. Heute sind die gän-gigen Einheiten international festgelegt. Bei Messungen müssen Messunsicherheiten bedacht und mög-lichst minimiert werden.

PKN 7 • vergleichen Größen qualitativ (größer/kleiner, leichter/schwerer).

• nutzen Messgeräte sachge-recht (richtiges Anlegen der Messgeräte, richtiges Ablesen etc.).

• beschreiben die Bedeutung des Abgelesenen.

• interpretieren die angegebe-nen Einheiten.

• messen sorgfältig.

• schätzen sorgfältiges Messen als ein wichtiges Verfahren zur Reduzierung von Messunsi-cherheiten ein.







Dokumentieren/Protokollieren/Daten aufbereiten

Das sorgfältige Dokumentieren einer Untersuchung ist unverzichtbar, um die Untersuchung reproduzieren zu können und deren Ergebnisse sowie abgeleitete Schlussfolgerungen nachprüfbar und transparent zu machen. Dazu trägt auch eine übersichtliche und an der Fragestellung orientierte Aufbereitung der Daten in Tabellen oder grafischen Darstellungen bei. Die Aufbereitung der Daten soll dazu beitragen, die Schlussfolgerungen aus der Untersuchung nachvollziehbar zu machen.

PKN 8 • fertigen Zeichnungen von ihren Beobachtungen an und ordnen sie bildhaft in Tabel-len.

• dokumentieren eine Untersu-chung mittels Sprache und Zeichnung mit Unterstützung der Lehrkraft bzw. auf Arbeits-blättern mit vorgegebener Struktur.

• strukturieren die Darstellung einer Untersuchung und ihres Ergebnisses selbstständig.

• entwickeln und nutzen Sym-bole zur Dokumentation.

• geben Kriterien für eine gute Dokumentation an.

• notieren im Rahmen der Dokumentation alle relevanten Parameter und deren Manipu-lation in nachvollziehbarer Weise.

• wählen zielgerichtet ange-messene Darstellungsformen aus.

Vergleichen/Ordnen/Systematisieren

Ein typisches Vorgehen, um Komplexität zu reduzieren und mögliche Zusammenhänge zu erschließen, ist das Vergleichen und Ordnen. Die Einteilung von Materialien hinsichtlich ihrer Eigenschaften ist ein einfa-ches Beispiel einer Ordnung. Das Periodensystem der Elemente ist ein weiteres, allerdings komplexes Beispiel einer naturwissenschaftlichen Ordnung.

Auch bei wissenschaftlichen Untersuchungen sind das Vergleichen, Ordnen und Systematisieren wichtige Verfahrensschritte, um Schlussfolgerungen zu ziehen. Nicht selten führt das Ordnen zusätzlich zu neuen Fragen.

Das Vergleichen mehrerer Objekte oder Daten setzt das Festlegen von Vergleichskriterien voraus, die häufig durch die zugrunde liegende Fragestellung beeinflusst sind. Unterschiedliche Vergleichskriterien führen entsprechend zu unterschiedlichen Ordnungen.

PKN 9 • benennen selbstständig mög-liche Ordnungskriterien für Alltagsgegenstände.

• vergleichen Gegenstände anhand eines vorgegebenen oder selbst entwickelten Kri-teriums.

• benennen Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Beob-achtungen, Ereignissen und Objekten.

• nehmen Ordnungen nach unterschiedlichen Kriterien vor.

• nehmen selbstständig Ord-nungen vor und benennen die jeweiligen Ordnungskriterien.

• vergleichen unterschiedliche Ordnungen hinsichtlich ihrer Angemessenheit.

Interpretieren/Schlussfolgern/Generalisieren

Ziel naturwissenschaftlichen Arbeitens ist es, generalisierte Aussagen über Zusammenhänge zu treffen. Das Prüfen der Generalisierbarkeit einer Aussage, d. h. die Frage, inwieweit ein gefundener Zusammen-hang auf andere Bereiche übertragbar und damit verallgemeinerbar oder gar allgemeingültig ist, bildet den Ausgangspunkt vieler naturwissenschaftlicher Untersuchungen. Ein einfaches Beispiel generalisierter Aussagen sind Wenn-dann- und Je-desto-Beziehungen: Aus Einzelbeobachtungen wird auf einen Zusam-menhang geschlossen, der für einen bestimmten Bereich Gültigkeit besitzt. Andere Beispiele für generali-sierte Aussagen sind naturwissenschaftliche Gesetze. Erschlossene Zusammenhänge bzw. Gesetze ermöglichen die Vorhersage von Ereignissen.

Um Aussagen über Zusammenhänge bzw. Gesetze zu gewinnen, müssen die Daten aus naturwissen-schaftlichen Untersuchungen interpretiert werden. Dabei ist zwischen Daten und Interpretationen zu unterscheiden. Die Zuverlässigkeit einer Schlussfolgerung aus empirischen Daten hängt von der Qualität aller Teilschritte einer Untersuchung ab.



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PKN 10 • formulieren erste Generalisie-rungen im Sinne von einfa-chen Wenn-dann-Beziehun-gen aufgrund von Beobachtungen.

• unterscheiden zwischen Daten und Interpretation an gegebenen Beispielen.

• ziehen Schlussfolgerungen im Sinne der Bestätigung oder Falsifikation einer Vermutung bzw. der Beantwortung einer Frage.

• unterscheiden zwischen Ereignissen, die eine Annahme bestätigen bzw. widerlegen, und solchen, die irrelevant sind.

• leiten aus einer Regel bzw. einem Gesetz Vorhersagen ab.

• formulieren Generalisierungen im Sinne von Wenn-dann- oder Je-desto-Beziehungen aufgrund von Beobachtun-gen.

• trennen systematisch zwi-schen Beobachtung und Interpretation.

• unterscheiden zwischen ver-gleichsweise sicheren und vorläufigen Generalisierungen (die auf der Basis weniger Fallzahlen entstanden sind).

Modellieren

Naturwissenschaftliche Modelle sind gedankliche Konstrukte, mit denen sich naturwissenschaftliche Zusammenhänge beschreiben lassen, die der menschlichen Wahrnehmung nicht unmittelbar zugänglich sind. Atommodelle sind Beispiele dafür. Sorgfältig zu unterscheiden ist zwischen dem naturwissenschaft-lichen Modell (als Gedankenkonstrukt) und der gegenständlichen Veranschaulichung dieses Modells.

Die besondere Bedeutung von Modellen besteht darin, dass sie Vorhersagen von Ereignissen ermögli-chen. Modelle beinhalten immer Vereinfachungen. Modelle können nicht wahr oder falsch sein, sondern sind immer nur für bestimmte Zwecke geeignet, für andere Zwecke unter Umständen aber ungeeignet.

Modellieren im weitesten Sinne bezeichnet das Überführen von aus Beobachtungen gewonnenen Zusam-menhängen in ein theoretisches Gedankengebäude. So verstanden ist das Modellieren eine Arbeitsweise, die nahezu jede naturwissenschaftliche Forschungstätigkeit durchzieht.

PKN 11 • beschreiben bzw. entwerfen einfache Modelle und beschreiben ihre Vereinfa-chungen.

• treffen Vorhersagen auf der Grundlage von Modellen.

• erklären Beobachtungen durch Modelle.

• benennen Grenzen von Modellen.

Arbeitsprozesse und ergebnisse bewerten

Naturwissenschaftliche Forschung bemüht sich um größtmögliche Objektivität. Dies setzt den ehrlichen Umgang mit Daten sowie eine kritische Haltung gegenüber den Ergebnissen und den Wegen der Erkennt-nisgewinnung voraus. Das Erkennen von Veränderungs- und Verbesserungsmöglichkeiten in eigenen oder fremden Untersuchungen liefert Ansatzpunkte, um die Zuverlässigkeit von Schlussfolgerungen zu überprüfen (Reliabilität).

PKN 12 • erkennen grobe Fehler in naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen.

• bewerten die Qualität ihrer Arbeiten und die der Arbeiten ihrer Mitschülerinnen und Mitschüler.

• vergleichen alternative Vorge-hensweisen.

• reflektieren das eigene Vorge-hen und benennen Ansatz-punkte für Verbesserungen.







Technik herstellen und konstruieren

Das Konstruieren und Herstellen von Artefakten (Dinge, die durch Menschen geschaffen sind) gehört zu den zentralen technischen Arbeits- und Denkweisen. Es umfasst das Verstehen einer Aufgabe oder eines Problems, das Entwerfen einer Lösung unter Berücksichtigung der gegebenen Rahmenbedingungen, das Planen des Fertigungsprozesses sowie die Fertigung und ggf. die Optimierung. Lernende konstruieren bzw. fertigen auf verschiedenen Kompetenzniveaus: Zu unterscheiden sind einfache und komplexe Auf-gabenstellungen, Fertigungsprozesse mit mehr oder weniger Hilfen sowie nachvollzogene und selbst ent-wickelte Lösungsentwürfe sowie technische Versuche bzw. Experimente. Über das Konstruieren und Her-stellen entwickeln Lernende Interesse für technische Funktionen und Zusammenhänge.

PKT 1 • führen einfache Fertigungs-prozesse nach Anleitung ggf. mit Hilfestellungen durch.

• finden durch Probieren Lösungen für einfache techni-sche Aufgaben.

• führen einfache technische Versuche nach Anleitung durch.

• führen Fertigungsprozesse nach Anleitung bzw. nach eigener Planung durch.

• sind in der Lage, einfache technische Problem- bzw. Aufgabenstellungen zu erfas-sen, entsprechende Lösungs-ansätze zu entwerfen und zu realisieren.

• führen technische Versuche durch bzw. beteiligen sich an der Entwicklung.

• planen Fertigungsprozesse inklusive der dafür notwendi-gen Materialien und Geräte und führen die Prozesse durch.

• sind in der Lage, komplexe technische Problem- bzw. Aufgabenstellungen zu erfas-sen, technische Lösungen zu konstruieren, zu fertigen und zu optimieren.

• entwickeln technische Experi-mente und führen diese durch.

Technik erkunden, analysieren und verstehen

Technische Gegenstände und Prozesse begegnen den Lernenden in ihrer alltäglichen Umgebung. Häufig jedoch sind Funktionen und Abläufe verdeckt bzw. erschließen sich erst bei aufmerksamer Beobachtung oder Untersuchung. Die Lernenden sollen an zunehmend komplexer werdenden technischen Gegen-ständen oder Prozessen zugrunde liegende Zusammenhänge erkunden und verstehen.

PKT 2 • entdecken und benennen technische Gegenstände und Prozesse im Alltag.

• untersuchen einfache techni-sche Gegenstände/Prozesse mit sichtbaren Elementen.

• beschreiben einfache techni-sche Zusammenhänge durch Wenn-dann-Formulierungen.

• vergleichen technische Lösungen in der historischen Entwicklung (z. B. Handwä-sche vs. Waschmaschine).

• untersuchen einfache techni-sche Gegenstände/Prozesse mit teilweise verdeckten Ele-menten.

• beschreiben technische Zusammenhänge durch Rela-tionsverhältnisse (z. B. mit Je-desto-Formulierungen).

• analysieren zugängliche und bedeutsame technische Erfin-dungen.

• untersuchen komplexe tech-nische Gegenstände bzw. Prozesse.

• erklären technische Zusam-menhänge mit zugrunde lie-genden naturwissenschaftli-chen Gesetzmäßigkeiten.

• analysieren die Weiterent-wicklung technischer Gegen-stände bzw. Prozesse.

Technik bewerten

Technisches Handeln verfolgt das Ziel, einen angestrebten Zweck zu erreichen. Technische Gegenstände und Prozesse sind deshalb im Hinblick auf den angestrebten Zweck zu beurteilen. Auch Qualität, Öko-nomie, Machbarkeit und die Originalität der technischen (auch der eigenen technischen) Lösungen sind wichtige Bewertungskriterien für technisches Handeln. Technische Gegenstände und Prozesse wirken zudem auf Menschen und Umwelt ein – durch Veränderung von Lebens- und Arbeitsweisen wie durch Umweltbelastungen. Insofern ist technisches Handeln immer auch vor dem Hintergrund unerwünschter Wirkungen zu bewerten. Lernende können an einfachen, ausgewählten Beispielen erste Kompetenzen im Bewerten des eigenen technischen Handelns, im Bewerten erstellter Problemlösungen wie auch im Bewerten technischer Entwicklungen erwerben.

Technisch arbeiten und denken – Konkretisierung in Niveaustufen 3 (PKT)

3 Kompetenzen, die im Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht nicht angesprochen werden, sind in grauer Schrift gekennzeichnet.



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PKT 3 • vergleichen und bewerten technische Lösungen anhand einzelner (leicht erkennbarer; ggf. vorgegebener) Kriterien.

• vergleichen und bewerten technische Problemlösungen im Hinblick auf den techni-schen Zweck, Materialökono-mie und Originalität.

• beschreiben und analysieren an Beispielen Veränderungen des Lebens durch den Einsatz technischer Lösungen.

• bewerten die Bedeutung technischer Entwicklungen für den Menschen, auch bezüg-lich unerwünschter Folgewir-kungen.

• analysieren und beurteilen Probleme im Prozess des technischen Handelns, ent-scheiden sich für eine Lösung und begründen diese.

• erkennen Zielkonflikte im technischen Handeln bei sich selbst und bei anderen.

• bewerten Technik und ihre Auswirkungen anhand erar-beiteter Kriterien.

• analysieren ambivalente Aus-wirkungen von Alltagstechnik und werten Handlungsspiel-räume aus.

Technik kommunizieren

Der Austausch von Ideen zur Lösung technischer Aufgaben/Probleme, das Lesen von Arbeitsanwei-sungen sowie das Dokumentieren von Konstruktionsergebnissen, erschlossenen Funktionsweisen, Her-stellungsprozessen und Arbeitsabläufen erfordern technikspezifische Formen der Kommunikation. Die sprachliche Darstellung allein reicht dabei häufig nicht aus – Demonstrationen, Skizzen, die beschriftet werden können, reichern diese an. Kinder lernen an einfachen Beispielen, ihre Ideen sprachlich und zeichnerisch verständlich darzustellen und zu diskutieren, Erfasstes zu beschreiben sowie Ergebnisse zu dokumentieren. Die (noch nicht notwendigerweise technisch genormte) Zeichnung als Mittel der techni-schen Kommunikation wird sowohl in der Phase der Problemlösung als auch bei der Präsentation von Ergebnissen genutzt.

PKT 4 • beschreiben ihre Vorgehens-weise mündlich.

• dokumentieren ihre Vorge-hensweise mit Fotos.

• zeichnen ihr technisches Pro-dukt.

• berichten von Erfahrungen mit technischen Dingen.

• vermitteln, diskutieren und dokumentieren Ideen für tech-nische Lösungen verständ-lich, unter Nutzung von Spra-che, Zeichnung oder Demonstration.

• lesen, verstehen und setzen einfache Anleitungen um und verfassen kürzere Anleitungen selbst.

• recherchieren zu technischen Gegenständen, Entwicklun-gen und Erfindungen Informa-tionen und teilen die Ergeb-nisse mit.

• bereiten Sachverhalte und Zusammenhänge in techni-schen Handlungsfeldern mit sprachlichen, grafischen und multimedialen Mitteln ver-ständlich auf und dokumen-tieren und präsentieren sie.

• lesen und interpretieren tech-nikbezogene Texte (z. B. Betriebsanleitungen) sowie Zeichnungen, Skizzen, Dia-gramme und Pläne.

• dokumentieren Ideen und Lösungen zu technischen Sachverhalten situations- und adressatengerecht in Texten Skizzen, Zeichnungen und Diagrammen.

• recherchieren in von Technik bestimmten Situationen gezielt nach Informationen aus verschiedenen Quellen (z. B. Bücher, Fachzeitschrif-ten, Internet, Experten), wäh-len Informationen aus, doku-mentieren sie und teilen sie mit.

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Das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht im Elementarbereich

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36 4 | Das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht im Elementarbereich


4 Das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht im Elementarbereich

schwer und er wird deshalb im Bildungsangebot für die Kinder gar nicht eingeführt. Charakteristika von Kräften sind: • Kräfte lassen sich nicht unmittelbar, sondern nur

anhand ihrer Wirkungen erkennen. Dabei lassen sich zwei Wirkungen der Kraft unterscheiden. Die eine Wirkung besteht darin, dass die Bewegung eines Körpers verändert wird; er wird beschleu-nigt oder abgebremst oder es wird die Richtung seiner Bewegung verändert (z. B. eine Kiste wird verschoben). Die andere Wirkung der Kraft be-steht darin, dass ein Körper verformt wird; er wird z. B. eingedrückt, in die Länge gezogen oder in eine ganz andere Form gebracht (z. B. wenn ein Teig geknetet wird oder aus einer Kugel aus Knetmasse ein Würfel geformt wird).

• Immer (!) wenn eine Kraft auftritt, gilt das Prin-zip von Kraft und Gegenkraft. Drücke ich z. B. mit dem Daumen auf einen Körper, drückt um-gekehrt der Körper auf meinen Daumen. Das erkennt man gut daran, dass der Daumen rot anläuft. Dies bedeutet: Wirkt ein Körper A auf ei-nen Körper B mit einer bestimmten Kraft, wirkt umgekehrt der Körper B auf den Körper A mit der gleich großen, aber entgegengesetzten Kraft. Dies widerspricht unserer Alltagsvorstel-lung, dass nur der aktive Körper eine Kraft aus-übt, nicht aber der passive Körper.

• Kräfte lassen sich über ihre Wirkungen messen, z. B. mit sogenannten Federkraftmessern. Sie bestehen im Kern aus einer Feder, die – durch die zu messende Kraft – gedehnt wird; je größer die Kraft ist, desto mehr wird die Feder gedehnt; so wird bei doppelter Kraft die Feder doppelt so weit gedehnt.

Abb. 1: Federkraftmesser

4.1 Fachlicher Hintergrund 1

Im Folgenden geben wir einige fachliche Hinter-grundinformationen zum Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht. Diese sollen Ihnen als pädagogi-sche Fachkraft lediglich als Informationsquelle die-nen und Ihnen helfen, sich eventuell an Wissen aus Ihrer Schulzeit zu erinnern.

Die Begriffe, Formeln und Zusammenhänge ge-hen weit über das hinaus, was in dem Bildungsange-bot mit den Kindern thematisiert wird. Der physikali-sche Begriff „Kraft“, die dazugehörigen Formeln und komplexen Zusammenhänge werden erst im Verlauf der Grundschule und vor allem der weiterführenden Schule erarbeitet. In diesem Bildungsangebot geht es lediglich um erste erfahrungsbasierte Grundlagen, auf die dann später aufgebaut werden kann.

Kräfte beschreiben und messenIm Alltag verwenden wir das Wort Kraft sehr viel-fältig, z. B. in Sehkraft, ein kräftiges Gewürz, Mus-kelkraft, Zauberkraft, kraftlos sein. In all diesen Be-griffen steckt die Idee, dass ein Mensch oder ein Gegenstand über eine Kraft verfügt, die etwas be-wirken kann. In der Physik, genauer in der Mechanik, zu der das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht ge-hört, wird der Begriff aber nur dann verwendet, wenn zwei Körper aufeinander wirken. Statt von zwei Kör-pern kann man vereinfacht auch von zwei Gegen-ständen sprechen. In der Physik spricht man aller-dings generell von Körpern statt von Gegenständen, weil der Begriff Körper mehr umfasst. „Körper“ ist ein abstrakter Oberbegriff, der für vieles stehen kann, z. B. für ein Auto, einen Ball, ein Kind, den Mond oder die Erde (Himmelskörper). Der Begriff „Körper“ aus der Physik hat nichts bzw. nur wenig mit dem Wort „Körper“ aus dem Alltag zu tun.

Wo wirken zwei Körper aufeinander? Beispiele sind: Ein Mensch schiebt eine schwere Kiste nach vorne. Eine Torhüterin fängt beim Elfmeter den Ball mit den Händen ab. Ein Lift transportiert Menschen vom Erdgeschoss in ein höher gelegenes Stock-werk. Ein Kind formt einen Teig zu einem Brot oder zu Plätzchen. In all diesen Situationen treten – auch im physikalischen Sinn – Kräfte auf. Diese physika-lische Vorstellung von Kraft als Wechselwirkung, bei der auch vom Boden oder der Wand eine Kraft aus-geht, widerspricht unserem Alltagsverständnis von Kraft. Das macht das Lernen des Kraft-Begriffs so

1 Das Teilkapitel 4.1 wurde gemeinsam mit Peter Labudde verfasst.

374 | Das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht im Elementarbereich


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Die physikalische Formel für Kraft ist

F = m • a

Die Kraft wird mit F (englisch: force) bezeichnet, die Masse mit m und die Beschleunigung mit a (eng-lisch: acceleration). Aus der Formel ergibt sich, dass Kraft sich aus Masse2 mal Beschleunigung errech-nen lässt.

Bei ihren Aktivitäten entdecken Kinder, dass sich Körper mit kleiner Masse (oder einem kleinen Ge-wicht) leichter, d. h. mit weniger Kraft, beschleuni-gen oder abbremsen lassen als Körper mit großer Masse. Und je nachdem, ob sie einen Körper lang-sam oder schnell beschleunigen möchten, benöti-gen sie weniger oder mehr Kraft. Denn je größer die Masse m bzw. je größer die Beschleunigung a, des-to größer die Kraft. Diese Zusammenhänge erfahren die Kinder in diesem Spiralcurriculum, auch wenn sie die physikalische Formel der Kraft erst viel später kennenlernen.

Masse und Gewichtskraft unterscheidenPhysikerinnen und Physiker sowie Ingenieurin-nen und Ingenieure unterscheiden zwischen Masse (Einheit kg) und Gewicht. Gewicht ist die ver-kürzte Form von Gewichtskraft. Die Gewichtskraft wird wie alle Kräfte in der Einheit Newton angege-ben. Im Alltag hingegen wird der Begriff „Gewicht“ oft für Masse verwendet (z. B. beim Körpergewicht, das in kg angegeben wird, also eigentlich unsere Masse ist).

Dabei lässt das folgende Beispiel erkennen, dass die Unterscheidung von Gewicht und Masse wich-tig sein kann. Wenn in der Physik von Gewicht (Ge-wichtskraft) gesprochen wird, handelt es sich um die Anziehungskraft, mit welcher wir oder ein Körper von einem Himmelskörper angezogen werden. Ist der Himmelskörper die Erde, wirkt die Anziehungskraft der Erde. Ist der Himmelskörper der Mond, wirkt die Anziehungskraft des Mondes. Für uns, die auf der Erde leben, ist die Anziehungskraft der Erde zent-ral, für einen Astronauten auf dem Mond die Anzie-hungskraft des Mondes. Dabei hat der Astronaut auf der Erde wie auch auf dem Mond dieselbe Masse, aber ein unterschiedliches Gewicht. Die Gewichts-kraft FG berechnet sich aus der Masse des Körpers mal der Fallbeschleunigung auf dem jeweiligen Him-melskörper:

FG = m • g

Dabei ist m wie oben die Masse und g die Fallbe-schleunigung. Die Formel ist also eine Spezifikati-on der vorherigen Formel F = m • a zur Berechnung der Gewichtskraft. Auf der Erde beträgt die Fallbe-schleunigung ca. 10 m/s2, auf dem Mond nur ein Sechstel dieses Betrags. Entsprechend ist das Ge-wicht des Astronauten auf dem Mond nur ein Sech-stel des Gewichtes auf der Erde, seine Masse bleibt aber gleich.

ReibungskräfteNeben der Gewichtskraft spielen im Alltag und in der Technik Reibungskräfte eine wichtige Rolle. Oft sprechen wir nur von Reibung, gemeint sind aber Reibungskräfte. Reibungskräfte treten auf, wenn sich ein Körper auf einer Oberfläche bewegt. Es gibt drei Arten von Reibungskräften: die Haft-, Gleit- und Rollreibung. Im Normalfall ist die Haftreibung größer als die Gleitreibung, die Gleitreibung größer als die Rollreibung. Der Unterschied zwischen den drei Rei-bungsarten ist vielen Menschen aus dem Alltag be-kannt: Will ich ein schweres Möbelstück, z. B. eine Truhe, verschieben, muss ich am Anfang, d. h., wenn ich die Truhe in Bewegung bringen will, etwas mehr Kraft aufwenden als wenn sie dann in Bewegung ist. Am Anfang „haftet“ die Truhe am Boden. Ist sie dann erst einmal in Bewegung, „gleitet“ die Truhe über den Boden, es bedarf weniger Kraft, um sie weiterzube-wegen. Noch einfacher lässt sich die Truhe verschie-ben, wenn ich Rollen, z. B. Besenstiele, unter die Tru-he lege oder wenn ich Räder an die Truhe montiere. Die Truhe lässt sich sehr leicht auf Besenstielen bzw. mit Rädern rollen. Was Kinder und Erwachsene beim Verschieben von Möbelstücken erleben und sich zur Erleichterung ausdenken, mussten sich bereits die Arbeiter beim Bau der Pyramiden in Ägypten über-legen. Tonnenschwere Bausteine lassen sich nur auf Rollen leicht verschieben.

Reibung ist in der Physik wie auch im Alltag manchmal nicht erwünscht, z. B. gleitet ein Schlit-ten auf nassem Schnee schlecht, weil die Reibung zu groß ist. Reibung kann aber durchaus etwas Po-sitives haben oder sogar zwingend notwendig sein: Bei zu wenig Reibung, z. B. auf Glatteis, rutscht ein Auto oder ein Fahrrad aus der Kurve.

Die Reibung – und zwar egal ob Haft-, Gleit- oder Rollreibung – hängt einerseits vom Gewicht (von der Gewichtskraft, nicht von der Masse) des zu bewe-genden Körpers ab, andererseits von den „betei-ligten“ Oberflächen, z. B. Gummi auf Asphalt beim Fahrrad- bzw. Autoreifen oder Stahl auf Eis beim Schlittschuhlaufen.

2 Masse wird umgangssprachlich oft als Gewicht bezeichnet, auch wenn es physikalisch nicht dasselbe ist, siehe nächster Abschnitt.



dererseits aber auch in exemplarischer Weise dazu dienen können, zentrale Charakteristika der Physik kennenzulernen.

Das Hebelgesetz lautet in seiner einfachsten Form:

sK • FK = sL • FL

mit der Kraftarmlänge sK mal der Kraft FK auf der ei-nen Seite sowie der Lastarmlänge sL mal der Last FL auf der anderen Seite. Der Punkt, um den sich der Hebel bewegt, wird Drehpunkt genannt und befindet sich in den Abbildungen 4 und 5 in der Mitte.

FK FL

sLsK

Abb. 4: Ein zweiseitiger Hebel im Gleichgewicht

Ist Hebelarmlänge mal Kraft auf beiden Seiten gleich groß, befindet sich die Wippe oder die Balkenwaage im Gleichgewicht (s. Abb. 4). Ist die Hebelarmlänge mal Kraft auf einer Seite größer als auf der anderen, senkt sie die Wippe oder Waage auf dieser Seite. In Abbildung 5 senkt sich der Hebel deshalb auf der linken Seite.

Abb. 5: Ein zweiseitiger Hebel im Ungleichgewicht

Welche Seite bei einer Wippe oder einer Waage den Lastarm bzw. den Kraftarm bildet, ist nicht im-mer eindeutig. Es spielt eigentlich auch keine Rolle, welche Seite Last- bzw. Kraftarm darstellt, denn es kommt einzig darauf an, die beiden Seiten miteinan-der zu vergleichen.

Auch wenn Kindergartenkinder das Hebelgesetz nicht in seiner mathematischen Form kennenlernen, können sie Erfahrungen in Alltagskontexten sammeln und es oft intuitiv nutzen, z. B. bei der Wippe („Wenn ich als Kind einen schweren Erwachsenen auf der Wippe nach oben befördern und ihn oben in der Luft sitzen lassen möchte, muss der Erwachsene auf der Wippe weit(er) innen sitzen und ich weit außen.“).

KörperschwerpunktJeder physikalische Körper besitzt einen Schwer-punkt, den sogenannten Körperschwerpunkt. Der Begriff „Körperschwerpunkt“ stammt aus der Physik.

Betrachtet man Gleichgewichtszustände nicht nur bei Wippe und Balkenwaage, sondern bei kom-

Abb. 2: Das obere Auto wird nicht abgebremst.

Abb. 3: Das untere Auto wird durch eine gummierte Oberflä-

che abgebremst.

Kräfte und GleichgewichtNeben der Gewichtskraft und den Reibungskräf-ten gibt es noch weitere Kräfte, die auf einen Kör-per wirken können. Die Beträge der auf einen Kör-per wirkenden Kräfte können miteinander verrechnet werden, sodass man eine resultierende Kraft erhält. Gleichen sich die Kräfte, die auf einen Körper wir-ken, aus, befindet sich der Körper im Gleichgewicht. Kräfte im Gleichgewicht bewirken keine Änderung der Bewegung eines Körpers.

In vielen technischen Anwendungen ist es not-wendig, Stabilität zu erreichen, indem den einwir-kenden Kräften entgegengewirkt wird. Dies spielt insbesondere bei Bauwerken eine Rolle. So kann ein Turm durch Vergrößerung der Standfläche oder Verlagerung des Schwerpunktes nach unten stabi-lisiert werden, indem das größte Gewicht im unte-ren Bereich des Bauwerks eingebaut wird. Seitlich einwirkenden Kräften, z. B. Wind, kann damit entge-gengewirkt werden. Auch die Nutzung von Gegenge-wichten oder das Einbauen von Trägern sind Mög-lichkeiten, um Bauwerke zu stabilisieren (genaueres dazu auf den folgenden Seiten). Bereits sehr junge Kinder können hierzu beim Spielen mit Bauklötzen Erfahrungen machen, wie es hier im Bildungsange-bot angeregt wird.

Das Gleichgewicht von Kräften kommt auch bei der Wippe oder Balkenwaage zum Tragen. Der phy-sikalische Hintergrund der Wippen oder Balkenwaa-gen ist das Hebelgesetz. Das Hebelgesetz zählt in der Physik und im Physikunterricht zu den „Klassi-kern“ derjenigen Gesetze, die einerseits im Alltag von Kindern und Erwachsenen eine große Bedeu-tung haben und sich leicht erforschen lassen, die an-



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plizierteren Körpern wie hohen Türmen, geht es oft-mals um die Lage des Körperschwerpunkts. Dessen Lage muss bestimmte Bedingungen erfüllen, damit ein Körper, z. B. ein Turm, im Gleichgewicht ist, d. h., damit er stabil ist und nicht einstürzt.

Ist der Körper gleichmäßig wie bei einer Kugel, einem Würfel oder einem Quader (z. B. bei einem Bauklotz), ist die Masse gleichmäßig verteilt. Bei ei-nem Körper mit gleichmäßig verteilter Masse befin-det sich der Körperschwerpunkt genau in der Mitte des jeweiligen Körpers (s. Abb. 6). Bei weniger re-gelmäßigen, d. h. unsymmetrischen Körpern, ist es schwieriger, die Lage des Körperschwerpunkts zu bestimmen (s. Abb. 7 und 8).

Abb. 6: Bauklotz mit gleichmäßig verteilter Masse

Abb. 7: Bauklotz mit ungleichmäßig verteilter Masse

Abb. 8: Bauklotz mit ungleichmäßig verteilter Masse

Legende:

Standfläche

geometrische Mitte des Körpers

Körperschwerpunkt

StabilitätDie Stabilität eines Körpers hängt von der Lage sei-nes Körperschwerpunkts ab. Genauer gesagt hängt die Stabilität davon ab, wo sich der Körperschwer-punkt im Verhältnis zur Standfläche des Körpers be-findet (s. Abb. 6–8).

Stabil ist ein Körper dann, wenn der Körper-schwerpunkt lotrecht über der Standfläche liegt (s. Abb. 6 und 7). Dann kippt der Körper, z. B. ein Bauklotz, nicht um. Bei einem Bauklotz mit gleich-mäßig verteilter Masse, der auf einem Tisch liegt, befindet sich der Körperschwerpunkt in der Mitte des Bauklotzes und damit direkt über der Mitte der

Standfläche (s. Abb. 6). Wird ein Klotz mit gleichmä-ßig oder ein Klotz mit ungleichmäßig verteilter Mas-se über die Tischkante geschoben, kippt bzw. fällt der Klotz bei einem bestimmten Punkt vom Tisch. Und zwar genau dann, wenn der Körperschwer-punkt nicht mehr lotrecht über der Standfläche liegt (s. Abb. 8: Bauklotz mit ungleichmäßig verteilter Masse).

Wie lässt sich ein Körper möglichst stabil bauen?• Der Körperschwerpunkt muss möglichst tief

liegen, d. h. nur wenig über der Standfläche: Ein schnelles Auto ist tief gebaut, d. h., sein Schwerpunkt liegt nur wenige Zentimeter über der Straße; in Kurven kippt es weniger leicht um als ein Auto mit hohem Schwerpunkt.

• Die Standfläche sollte möglichst groß sein: Selbst gebaute Türme, der Eiffelturm und viele Hochhäuser sind unten breiter als oben.

• Der Körperschwerpunkt muss lotrecht über der Standfläche liegen und je weiter er in horizonta-ler Richtung von der Kante der Standfläche ent-fernt ist, desto stabiler ist er. Liegt der Körper-schwerpunkt außerhalb der Standfläche, kann Stabilität erreicht werden, wenn ein zusätzliches Gewicht auf den Körper gelegt wird (s. Abb. 9). Dieses Prinzip nutzt man bei der Auskragungs-technik z. B. im Brückenbau.

Abb. 9: Stabilisierung durch ein Gegengewicht

Um Stabilität bei Mauern zu erreichen, wird die Verbundbauweise eingesetzt. Bei Mauern im Ver-bund werden die Mauersteine in den verschiedenen Schichten versetzt angeordnet. Dadurch werden die Kräfte gleichmäßig im Mauerwerk verteilt: Eine Kraft, die z. B. von oben auf die Mauer wirkt, wird gleich-mäßig auf die Wandlänge der Grundsteine verteilt. Jeder einzelne Grundstein muss also nur noch ei-nen Bruchteil der Kraft tragen, die auf den obersten Stein wirkt. Durch die Verbundbauweise erhöht sich die Stabilität einer Mauer und die Tragfähigkeit der Mauer wird sichergestellt (s. Abb. 10).

Abb. 10: Stabile Mauer in Verbundbauweise



Abb. 13: Nussknacker

Bei beiden Beispielen handelt es sich um Hebel in Bewegung. Ist wie bei Zange oder Nussknacker der Lastarm kürzer als der Kraftarm, lässt sich da-mit Kraft sparen: Wenn der Kraftarm wie bei der ab-gebildeten Zange ungefähr viermal länger ist als der Lastarm, muss ich mit meinen Händen nur ca. ¼ der Kraft aufwenden, um beispielsweise einen Draht ab-zuschneiden.

Goldene Regel der MechanikDas Sparen von Kraft geht allerdings auf Kosten ei-ner anderen Größe, nämlich des Weges. Ich muss mit dem Kraftarm einen längeren Weg zurücklegen, als ihn der Lastarm zurücklegt. Im obigen Rechen-beispiel muss ich einen viermal längeren Weg zu-rücklegen. Was ich also an Kraft spare, muss ich als Weg hineinstecken. Dieser Zusammenhang wird als Goldene Regel der Mechanik bezeichnet:

Goldene Regel der Mechanik: Was man an Kraft spart, muss man an Weg zulegen. Oder umgekehrt: Was man an Weg spart, muss man an Kraft zulegen.

Die Goldene Regel der Mechanik ist eine qualitati-ve Folgerung aus dem Hebelgesetz bzw. eine Erwei-terung desselben für Hebel in Bewegung. Wird im Hebelgesetz auf der einen Seite des Gleichheitszei-chens die Kraft verkleinert („gespart“), muss – da-mit der Gleichgewichtszustand eingehalten wird – auf der gleichen Seite der Hebelarm (und damit der Weg) vergrößert werden.

Die Goldene Regel der Mechanik ist der Mensch-heit bereits seit Jahrhunderten, wenn nicht sogar seit Jahrtausenden bekannt. Vermutlich nicht unter dem Namen Goldene Regel, aber in ihren Anwendungen: Bei Brechstange, Rampe, Schubkarre oder Schrau-benschlüssel kommt die Goldene Regel der Mecha-nik zur Anwendung.

Hebel und GeschwindigkeitenHebel in Bewegung lassen sich aber nicht nur nut-zen, um Kräfte zu verändern, sondern auch dazu, um Geschwindigkeiten zu erhöhen oder zu verrin-gern. Ist z. B. der Kraftarm kürzer als der Lastarm, ist die Kraft im Lastarm zwar kleiner als diejenige im Kraftarm, dafür verlängert sich der Weg im Lastarm. Da dies bei Kraft- und Lastarm in der gleichen Zeit geschieht, erhöht sich dadurch die Geschwindigkeit

Mauern in der Stapelbauweise sind nicht stabil. Bei ihnen können sich Kräfte nicht verteilen. Deshalb verursacht eine Kraft, die z. B. von oben auf die Mau-er wirkt, dass die Mauer zusammenfällt: Die Kraft, die auf den obersten Stein wirkt, wird auf die direkt unter ihm liegenden Steine übertragen (s. Abb. 11).

Abb. 11: Instabile, gestapelte Mauer

Exkurs: Ein- und zweiseitige Hebel im AlltagDie bei Wippe und Balkenwaage gewonnenen Er-kenntnisse zu Gleichgewicht und Hebelgesetz las-sen sich anhand vieler illustrativer Alltagsbeispiele erweitern und vertiefen. In vielen Fällen geht es da-bei nicht mehr um Gleichgewichtszustände, sondern um Hebel, die sich in Bewegung befinden, und/oder um Hebel, mit denen Kraft eingespart werden soll.

Alle Hebel, egal ob ein- oder zweiseitig, egal ob in Ruhe oder in Bewegung, weisen einen Drehpunkt auf sowie je einen Last und einen Kraftarm. Bei Hebeln in Bewegung bezeichnet die Hebelseite, mit der man etwas, z. B. eine Last, bewegen oder ver-ändern möchte, als Lastarm und die andere Seite, bei der z. B. die eigene Hand ansetzt, als Kraftarm (s. Abb. 4).

Beispiel 1, „Zange“: Es handelt sich um einen zweiseitigen Hebel, d. h., der Kraftarm liegt auf der ei-nen Seite des Drehpunkts, der Lastarm auf der an-deren Seite. Der Kraftarm, genau genommen sind es zwei Kraftarme, ist länger als der Lastarm. Wenn ich die Zange mit den beiden langen Kraftarmen zusam-mendrücke, übe ich bei den beiden kurzen Lastar-men eine große Kraft aus.

Abb. 12: Zange

Beispiel 2, „Nussknacker“ oder „Knoblauchpresse“: Es handelt sich um einen einseitigen Hebel. Lastarm und Kraftarm befinden sich auf derselben Seite des Drehpunkts. Der Kraftarm, an dem ich mit den Hän-den drücke, ist deutlich länger als der Lastarm, mit dem die Nuss bzw. der Knoblauch zusammenge-drückt wird.



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beim Lastarm. Wenn diese Beschreibung zunächst sehr abstrakt klingt, wird der Inhalt in einem ein-fachen Experiment jedoch schnell – quasi mit den Händen – begreifbar (s. Abb. 13).

Eine Leiste wird auf einer Rolle gelagert. Die Rolle dient als Drehpunkt. Auf der längeren Seite der Leis-te liegt ein kleiner Stein. Drückt man die kürzere Sei-te der Leiste nach unten, wird der kleine Stein auf der anderen, längeren Seite nach oben „geschossen“. Da in der Abbildung der Kraftarm sK knapp viermal kürzer ist als der Lastarm sL, ist die Geschwindigkeit des Steins fast viermal größer als die des Fingers, mit dem die Leiste nach unten gedrückt wird. Der Stein fliegt mit hoher Geschwindigkeit davon.

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Abb. 13: Wurfgeschoss

Viele „Wurfapparate“ kreativer Schülerinnen und Schüler sowie viele Kriegsmaschinen aus dem Mit-telalter basieren auf der Idee „Mit Hebeln Tempo ma-chen“. Aber auch bei vielen anderen, oftmals techni-schen Anwendungen werden durch bewegte Hebel Geschwindigkeiten verändert, u. a. bei der Ketten- oder Riemenübertragung des Fahrrads sowie bei Getrieben in Automotoren.

Bewegte Hebel, Übersetzungen, GetriebeAllen (!) folgenden, meist technischen Beispielen ist eines gemeinsam – so unterschiedlich sie auch rein äußerlich erscheinen: Es gilt die Goldene Regel der Mechanik! Als Zweites ist denjenigen Beispielen, bei denen Hebel zum Einsatz kommen, gemeinsam, dass das Hebelgesetz gilt.

Die Goldene Regel der Mechanik gilt u. a. bei fol-genden Konstruktionen:• Flaschenzüge: Bei zwei oder mehr Rollen lässt

sich viel Kraft einsparen, aber der Weg wird ent-sprechend größer, d. h., bei einem Flaschenzug muss dann mehr Seillänge gezogen werden. Der Flaschenzug ist nichts Altertümliches, im Ge-genteil, jeder Baukran zieht Lasten mittels eines Flaschenzugs nach oben.

• Rampen: Wird eine Last nicht senkrecht nach oben gehievt, sondern über eine sanft anstei-gende Rampe nach oben gezogen, ist ein län-gerer Weg notwendig. Rampen kamen und kommen beim Bauen immer wieder zum Ein-

satz: Beim Bau der Pyramiden wurden große, schwere Steinquader auf Rampen schräg hin-aufgezogen (unter Zuhilfenahme von Rollen un-ter den Quadern); beim Hausbau nutzen Mau-rerinnen und Maurer eine Rampe, um mit der Schubkarre Baumaterial nach oben zu transpor-tieren.

4.2 Vorstellungen von Kindern zum Themenfeld Kräfte und Gleichge-wicht

Kinder entwickeln durch Beobachtungen im All-tag eine Vielzahl von Vorstellungen zu naturwissen-schaftlichen und technischen Phänomenen wie z. B. zum Hebelgesetz aus dem Themenbereich Kräf-te und Gleichgewicht. Diese aus wissenschaftlicher Perspektive oft falschen (im Sinne von nur begrenzt hilfreich, um Phänomene allgemeingültig zu erklären) Vorstellungen bestimmen stark die Lernprozesse der Kinder. Deshalb ist es sinnvoll, wenn Fachkräfte ty-pische Vorstellungen von Kindern zu relevanten na-turwissenschaftlichen und technischen Themen ken-nen, um diese aufzugreifen und den Kindern bewusst zu machen. Die Veränderung der ersten Vorstellun-gen, mit denen Phänomene besser erklärt werden können, ist ein in der Regel langwieriger Prozess, der sich über die gesamte Schulzeit erstreckt. Ziel der Bildungsarbeit im Elementarbereich ist es also nicht, die ersten Vorstellungen durch wissenschaft-liche Vorstellungen zu „ersetzen“. Vielmehr geht es darum, solche Veränderungen vorzubereiten und die Kinder dabei zu unterstützen, ihre Vorstellungen zu ersten Erklärungen alltagsnaher Phänomene weiter-zuentwickeln. Im Folgenden werden solche ersten, oft durch Alltagserfahrungen geprägten Vorstellun-gen zum Themenbereich Kräfte und Gleichgewicht kurz beschrieben.

Im Themenbereich „Kräfte und ihre Wirkungen“ halten die Kinder beim Thema Reibung oft daran fest, dass alle schweren Gegenstände die Holzram-pe „hinunterrutschen“ und alle leichten Gegenstän-de auf der Holzrampe oben liegen bleiben. Ein Ver-gleich von Rolle und Schwamm zeigt aber, dass es nicht an dem Gewicht liegen kann. Die Kinder verste-hen schnell, dass Gegenstände, die rollen, sehr weit die Holzrampe „hinunterrutschen“ können. Manche Kinder ziehen deshalb Rückschlüsse auf die Form und meinen, dass alle Gegenstände, die eckig sind, auf der Holzrampe liegen bleiben. Hier hilft erneut ein Vergleich, nämlich der des normalen Holzklotzes (gleitet) und des Schwamms (haftet).

Beim Thema Mauerbau im Themenbereich „Sta-bilität und Gleichgewicht“ sind sich viele Kinder si-cher, dass sich Natursteine besser zum horizonta-len Bauen eignen, da sie schwer sind und mit ihren

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ungleichmäßigen Formen gut ineinander verhaken. Sobald man die Kinder dazu auffordert, eine etwas höhere Mauer mit mehreren Natursteinen zu bau-en, merken sie, dass diese Mauer immer wieder ein Stück in sich zusammenbricht. Eine wirklich hohe Mauer aus Natursteinen zu bauen, ist ihnen dem-nach gar nicht möglich. Auch der Aufprall eines Holz-zylinders gegen die Mauer aus Natursteinen zeigt, dass diese im Gegensatz zu der Mauer, die aus gleichmäßigen Holzklötzen gebaut ist, schneller zu-sammenfällt.

Auch zum Thema Wippen im Themenbereich „Stabilität und Gleichgewicht“ bringen die Kinder Vorstellungen mit, mit denen sie die naturwissen-schaftlichen und technischen Phänomene nicht kor-rekt erklären können. Bei einer Wippe im Ungleich-gewicht legen die Kinder oft mehrere Gegenstände übereinander an die Stelle des Drehpunkts. Der Ge-danke dahinter ist, dass diese Stelle stabilisiert wer-den soll, damit die Wippe wieder ins Gleichgewicht kommt. Hierbei handelt es sich um eine Fehlvorstel-lung, der entgegengewirkt werden kann, indem al-le Gegenstände, die auf die Stelle des Drehpunkts gelegt wurden, langsam auf die nach oben ragende Seite der Wippe geschoben werden. Die Kinder kön-nen dann deutlich beobachten, dass die Wippe auf diese Weise wieder ins Gleichgewicht gebracht wird.




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Das Bildungsangebot im Elementarbereich5

44 5 | Das Bildungsangebot im Elementarbereich


und nicht als Vorgaben der didaktischen Gestaltung zu verstehen. Es ist denkbar und auch wünschens-wert, dass sich aus einem Bildungsangebot weitere Fragen, denen die Kinder nachgehen möchten, ent-wickeln. Diesen Fragen soll selbstverständlich Raum gegeben werden. Gleichzeitig zeigen unsere Erfah-rungen aus den vielfachen Erprobungen, dass die vorgeschlagene Reihenfolge für viele Kinder hilfreich ist, um ein erstes Verständnis für das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht zu entwickeln.

In den detaillierten Beschreibungen der Bildungs-angebote finden Sie neben der Abfolge zentraler Fragestellungen und Versuche auch Gesprächsan-regungen für die Begleitung individueller Verstehens-prozesse. Auch diese sind lediglich als Anregungen zu verstehen. Es ist nicht notwendig, die Formulie-rungen wortwörtlich zu übernehmen. Ähnliches gilt für die Angaben zum Alter der Kinder, für die die bei-den Bildungsangebote konzipiert wurden. Es handelt sich um Richtwerte, die individuell an das Vorwissen und den Entwicklungsstand der Kinder angepasst werden müssen. Kindertageseinrichtungen, die be-reits häufig zu naturwissenschaftlichen und tech-nischen Themen gearbeitet haben, bringen andere Voraussetzungen mit als solche, in denen naturwis-senschaftliche und technische Bildungsarbeit gera-de beginnt. Auch wenn bisher andere Themenfelder als Kräfte und Gleichgewicht behandelt wurden, ist beispielsweise davon auszugehen, dass Kinder mit deutlichen Vorerfahrungen im naturwissenschaft-lichen Bereich, beispielsweise durch Förderung in außerinstitutionellen Bildungsangeboten oder im El-ternhaus, bereits Kompetenzen zum forschenden Lernen mitbringen, die andere Kinder erst erwer-ben müssen. Ob man z. B. die Erkenntnisse des Bil-dungsangebots bereits bei älteren Kindern voraus-setzen kann oder ob diese Erkenntnisse zunächst erarbeitet werden sollten, kann nur eine pädagogi-sche Fachkraft entscheiden, die die Kinder und de-ren Vorerfahrungen kennt.

Zeitlicher Ablauf und GruppengrößeDie Organisation der Bildungsangebote kann pro-blemlos den zeitlichen Abläufen und Gegebenhei-ten der Kindertageseinrichtung angepasst werden. Die neun Sequenzen dauern in der Regel ca. 30 bis 40 Minuten und können über unterschiedlich viele Tage verteilt werden. Die Erprobung der Sequenzen erfolgte mit Gruppen unterschiedlicher Größe (3 bis 10 Kinder) mit einer oder zwei pädagogischen Fach-kräften. Dies bedeutet, dass wir uns in der Handrei-chung auf eine typische Gruppengröße von ca. zehn Kindern beziehen, aber erprobt haben, dass die Bil-dungsangebote auch mit weniger Kindern realisiert

5.1 Beschreibung der Bildungsangebote

Im folgenden Abschnitt finden Sie einen Überblick sowie eine detaillierte Beschreibung des Bildungs-angebots für Kinder im Alter von fünf bis sechs Jah-ren. Vorab finden Sie einige Hinweise zum Umgang mit der Handreichung und zum Aufbau der Beschrei-bung des Bildungsangebots. Die Bildungsangebo-te sind in die zwei Themenbereiche „Stabilität und Gleichgewicht“ sowie „Kräfte und ihre Wirkungen“ unterteilt. Von den insgesamt elf Sequenzen werden die Themen Mauer- und Turmbau (sechs Sequenzen) sowie Wippen (drei Sequenzen) dem Themenbereich „Stabilität und Gleichgewicht“ und das Thema Rei-bung (zwei Sequenzen) dem Themenbereich „Kräf-te und ihre Wirkungen“ zugeordnet. Die drei Themen können in einer beliebigen Reihenfolge mit den Kin-dern durchgeführt werden. Da Kinder unterschied-liche Lernausgangslagen, Stärken und Erfahrungen mitbringen, werden in allen drei Themen der beiden Themenbereiche Differenzierungsmöglichkeiten an-geboten. Sie finden deshalb in der jeweiligen Se-quenz Varianten für leistungsstärkere und -schwä-chere Kinder vor. Außerdem können die Sequenzen, die mit einem „a“ gekennzeichnet sind, mit älteren bzw. leistungsstärkeren Kindern vertiefend durchge-führt werden.

Zu dieser Handreichung gehören zwei Material-kisten, in denen die wesentlichen Materialien zusam-mengestellt sind, die man zur Umsetzung der The-menbereiche benötigt. Diese Materialkisten werden von der Caritas-Werkstatt Lünen produziert und kön-nen über diese bezogen werden.

Zum Umgang mit dieser HandreichungDiese Handreichung ist das zusammenfassen-de Ergebnis unserer zahlreichen Erprobungen. Na-türlich verändert sich die tatsächliche Gestaltung von Bildungsangeboten häufig durch die spezifi-schen Voraussetzungen der beteiligten Personen (pädagogisches Fachpersonal und Kinder) mit ih-ren unterschiedlichen Interessen und ihrem unter-schiedlichen Vorwissen, durch spezifische aktuel-le Ereignisse, durch räumliche Gegebenheiten oder Ähnliches.

Trotz aller spezifischen Voraussetzungen, die spezielle Anpassungen an die Situation erfordern, ist es sinnvoll, Bildungsangebote genau zu planen, um die Lernwege der Kinder gezielt unterstützen zu kön-nen. Die Handreichung soll dazu dienen, Ihnen die-se Einschätzung der Lernausgangslagen der Kinder und ihrer Lernwege zu erleichtern und eine Planung der konkreten Bildungsangebote vorzunehmen. Die Beschreibungen sind entsprechend als Anregungen

5 Das Bildungsangebot im Elementarbereich

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werden können. Die von Ihnen realisierte Gruppen-größe sollte also an die bestehenden Strukturen (z. B. Vorschulgruppen) und die Gegebenheiten der Grup-peneinteilung in Ihrer Einrichtung angepasst wer-den. Die Materialien der zusammen mit der Handrei-chung angebotenen Materialkisten sind für Gruppen von zehn Kindern ausgelegt.

Darstellung der BildungsangeboteIn den Kapiteln 5.3 bis 5.5 finden Sie eine ausführ-liche Beschreibung des Bildungsangebots. Die Be-schreibung der einzelnen Sequenzen des Bildungs-angebots ist folgendermaßen gegliedert:

1. Zunächst werden die zentralen Inhalte der Se-quenz überblicksartig beschrieben (Kurzbe-schreibung).

2. Bei allen Sequenzen geben wir noch einige kur-ze fachliche oder organisatorische Hinweise, die sich konkret auf die Sequenz beziehen (Hinwei-se), beispielsweise über die Verwendung von Begriffen, deren Alltagsbedeutung von der wis-senschaftlichen Bedeutung abweicht. Ausführ-liche fachliche Hintergrundinformationen zum Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht finden Sie in Kapitel 4.1.

3. Abgesehen von den Sequenzen 1, 1a, 2 und 2a des Themas Mauer- und Turmbau finden Sie in jeder Sequenz Differenzierungsmöglichkei-ten (Differenzierung) vor. Mit diesen Maßnah-men können die Handlungen, die die Kinder in Einzel- oder Partnerarbeiten ausüben, qualita-tiv bzw. quantitativ angeregt werden. Für z. B. jüngere, langsamer arbeitende oder leistungs-schwächere Kinder finden Sie kürzere, weniger komplexe Aufgaben vor, wohingegen für schnel-ler arbeitende, ältere oder leistungsstärkere Kin-der umfangreichere und weiterführende Aufga-ben von uns entwickelt wurden. Eine a-Sequenz knüpft an die vorherige Sequenz an und ist als Differenzierungssequenz für wissbegierige Kin-der vorgesehen. Aus diesem Grund enthalten die a-Sequenzen sowie die vorherigen Sequen-zen nicht noch einmal einen Hinweis zu Diffe-renzierungsmöglichkeiten.

4. Anschließend werden für jede Sequenz die Zie-le benannt, wobei wir zwischen den inhalts- und den prozessbezogenen Zielen unterscheiden (inhalts- und prozessbezogene Ziele). Zur bes-seren Übersicht trennen wir diese beiden Ziel-bereiche, während sie in der Umsetzung der Sequenzen jedoch gleichzeitig verfolgt wer-den. Zu jedem Bereich finden Sie eine Tabel-le. Die Tabellen enthalten diejenigen Kompe-tenzen, die nach der gezielten Unterstützung durch die pädagogische Fachkraft in der Re-gel erwartbar sind. Die aufgeführten Kompeten-

zen beziehen sich auf die Tabelle in den Kapiteln 3.2.1 bis 3.2.2, in der die Entwicklung der Kom-petenzen in Bezug auf das Themenfeld Kräfte und Gleichgewicht über die verschiedenen Bil-dungsstufen (Elementarbereich, Primarbereich, Sekun darbereich) hinweg beschrieben ist. In der Spalte Wissen wird für die angestrebten inhalts- und prozessbezogenen Kompetenzen jeweils dargestellt, welches Wissen diesen Kompeten-zen zugrunde liegt. An einigen Stellen werden dabei Aspekte aufgeführt, die über das in dem Bildungsangebot angestrebte Wissen hinausge-hen und die erst im anschließenden Unterricht relevant werden. Das Wissen kann als inhaltli-che Hilfe zur Vorbereitung und didaktischen Ge-staltung der Sequenz verstanden werden. Die formulierten und direkt beobachtbaren Kompe-tenzen kann man als Indikatoren für ein anwen-dungsbezogenes und flexibles individuelles Wis-sen verstehen.

5. In Verbindung mit dem inhaltlichen Wissen steht auch die Fähigkeit der Kinder, ihre Beobachtun-gen und Erklärungen sprachlich auszudrücken, d. h., Phänomene und Sachverhalte zu benen-nen und zu beschreiben. In den Sequenzen ler-nen die Kinder alltagsnahe Fachbegriffe (Wippe, Mauer, Turm, Rampe) oder Begriffe wie „haften“, „gleiten“, „rollen“ kennen, die als themenbezo-gener Wortschatz beschrieben werden können. Zusätzlich stellen die Bildungsangebote Sprach-erwerbsgelegenheiten für Funktionswörter und sprachliche Konstruktionen dar, beispielswei-se „… ist gleich/schwerer/leichter als“. Vor je-der Sequenz finden Sie deshalb auch eine Ta-belle, die eine Auswahl zentraler Begriffe und sogenannter Redemittel enthält sowie Beispiele sprachlicher Formulierungen, mit denen Kinder die Begriffe häufig umschreiben (Sprache).

6. Die ausführliche Beschreibung des Ablaufs der Sequenzen finden Sie in der Tabelle (Ablauf). Hier werden in einer Spalte die zentralen Frage-stellungen, Impulse und Handlungen der päda-gogischen Fachkraft dargestellt. Des Weiteren enthält die Tabelle eine Spalte, in der sich die entsprechenden Handlungen der Kinder finden. Beide Spalten ermöglichen es, einen Überblick über den Ablauf zu erhalten. Zur Vorbereitung sind zusätzlich die Sozialform (Sitzkreis, Grup-pen- oder Partnerarbeit) und die ungefähren Zeiten der Umsetzung angegeben. Außerdem finden Sie in dieser Tabelle konkrete Hinweise zu den verwendeten Materialien, wobei die be-nötigten Materialien aus den Materialkisten und solche, die man noch ergänzen muss oder kann, getrennt aufgeführt werden, um einen schnellen Überblick zu erhalten.



zubahnen und Bewegungsänderung (z. B. Beschleu-nigung oder Bremsung) als Folge einer wirkenden Kraft zu erleben. Andererseits wird den Kindern er-möglicht, eine Vorstellung von Stabilität, Standfes-tigkeit und Gleichgewicht aufzubauen und das Her-stellen von Stabilität als zentrale technische Aufgabe zu erleben.

Im Bildungsangebot werden neben den inhaltli-chen Aspekten naturwissenschaftliche und techni-sche Arbeits- und Denkweisen berücksichtigt. So stehen im Mittelpunkt der angestrebten prozessbe-zogenen Kompetenzen begründete Vermutungen, Schlussfolgerungen und Korrekturen von techni-schen Lösungen. Die Kinder werden also durch das Material, die Aufgabenstellungen und die Unterstüt-zung von der pädagogischen Fachkraft gezielt dazu angeregt, Begründungen abzugeben und technische Lösungen, die nicht funktionieren, zu korrigieren. Die Kinder lernen somit wesentliche Schritte technischen Arbeitens kennen.

Die prozessbezogenen Inhalte werden in unse-ren Bildungsangeboten nicht auf einer Metaebene reflektiert. D. h., es ist nicht vorgesehen, mit den Kin-dern während oder nach den kleineren Forschungs-tätigkeiten noch einmal über deren Nützlichkeit und Funktion zu sprechen, z. B. darüber, warum es wich-tig ist, Beobachtungen und Ergebnisse zu dokumen-tieren. Für einige fünfjährige Kinder könnten jedoch auch solche Überlegungen zur Anbahnung eines Wissenschaftsverständnisses angebracht sein. Eine Thematisierung des Forschens und des Forschungs-prozesses sollte also von der pädagogischen Fach-kraft je nach individuellen Voraussetzungen und In-teressen der Kinder eingebracht werden.

Zusammenfassend stehen die folgenden allge-meinen inhaltsbezogenen Ziele im Vordergrund:• Bewegungsänderung als Folge einer wirkenden

Kraft bewusst machen• Bedingungen für die Stabilität und das Gleich-

gewicht von Objekten bewusst machen• gängige, aber unzureichende Vorstellungen zu

Kräften sowie Stabilität und Gleichgewicht infra-ge stellen

• die Bedeutung der bewussten und begründeten Korrektur einer gewählten technischen Lösung kennenlernen

Neben den fachlichen Zielen sind auch die motivati-onalen Ziele entscheidend; so sollen die Kinder, wie in Kapitel 3 beschrieben, Freude und Interesse an der Beschäftigung mit der Technik entwickeln und ein Zutrauen in die eigenen Fähigkeiten aufbauen, etwas herzustellen, herauszufinden und eine techni-sche Lösung zu korrigieren.

5.2 Überblick über das Bildungs angebot

Das hier beschriebene Bildungsangebot umfasst neun Sequenzen zum Themenfeld Kräfte und Gleich-gewicht. In Sequenz 1 des Themas Reibung (The-menbereich „Kräfte und ihre Wirkungen“) erfahren die Kinder, dass unterschiedliche Gegenstände von einer Holzrampe entweder hinuntergleiten oder rollen bzw. auf der Holzrampe liegen bleiben. Diese Gegenstände unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Form und Ober-flächenbeschaffenheit. In Sequenz 2 erfahren die Kin-der anschließend, dass unterschiedliche Böden der Rampen bewirken, ob ein Gegenstand hinuntergleitet oder auf der Rampe liegen bleibt. In Sequenz 1 des Themas Mauer- und Turmbau (Themenbereich „Sta-bilität und Gleichgewicht“) erfahren die Kinder, dass sowohl die Form als auch die Standfläche der Stei-ne (Holzklötze und Natursteine) einen Einfluss auf die Stabilität einer Mauer haben. Die Stabilität der Mau-ern aus gleichmäßigen Holzklötzen und aus ungleich-mäßigen Natursteinen wird in der vertiefenden Se-quenz 1a miteinander verglichen. In der Sequenz 2 lernen die Kinder mithilfe von gleichmäßigen Holzklöt-zen den Unterschied zwischen Stapeln und Verbund-bau. Ihre Kenntnisse hinsichtlich des Bauens im Ver-bund vertiefen die Kinder in Sequenz 2a. In Sequenz 3 erfahren die Kinder, dass ein gleichmäßiger Holzklotz nicht über seine eigene Mitte hinaus über einen an-deren Holzklotz geschoben werden kann, ohne dass er von diesem hinunterfällt. Abschließend konstruie-ren die Kinder in Sequenz 4 entweder reale Bauwer-ke, wie z. B. den schiefen Turm von Pisa, oder Bau-situationen, die von anderen Kindern gebaut wurden. Aus dem gleichen Themenbereich stammend beginnt das Thema Wippen in Sequenz 1 damit, dass die Kin-der erfahren, wie eine Wippe mithilfe von vielen ver-schiedenen Gegenständen ins Ungleichgewicht und ins Gleichgewicht gebracht werden kann. In Sequenz 2 erhält die Wippe Punkte, auf die die Kinder gleich-mäßig geformte Holzklötze legen und so auf beiden Seiten der Wippe den jeweiligen Abstand des aufge-setzten Gegenstands zum Drehpunkt miteinander in Bezug setzen können. Aufbauend auf den vorherigen Sequenzen wird in Sequenz 3 der Drehpunkt versetzt und die Wippe mit verschiedenen Gegenständen wie-der ins Gleichgewicht gebracht.

Ziele des BildungsangebotsDas übergeordnete inhaltsbezogene Ziel des Bil-dungsangebots ist es, die Kinder auf das Themen-feld Kräfte und Gleichgewicht aufmerksam zu ma-chen und ihnen gezielte Erfahrungen hinsichtlich Stabilität, Gleichgewicht und Kräften im Kontext des forschenden Lernens zu ermöglichen. Im Mittelpunkt der inhaltsbezogenen Kompetenzen steht einerseits, ein Verständnis von Kräften und ihren Wirkungen an-



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Diagnose von individuellen Lernvoraussetzungen Im Kapitel 4.2 wird beschrieben, welche zum Teil aus wissenschaftlicher Perspektive falschen Vorstellun-gen Kinder zum Themenfeld Kräfte und Gleichge-wicht schon durch Alltagserfahrungen mitbringen. Unsere Bildungsangebote orientieren sich an erwart-baren Voraussetzungen von Kindern im Alter von fünf bis sechs Jahren, wobei die inhalts- und prozessbe-zogenen Kompetenzen auf diese in der Regel vor-handenen Eingangsvoraussetzungen abgestimmt wurden. Allerdings ist es dennoch erforderlich, dass die pädagogische Fachkraft die Eingangsvoraus-setzungen der Kinder individuell erfasst sowie ih-re Entwicklung von Kompetenzen in den einzelnen Sequenzen kontinuierlich beobachtet, um Bildungs-angebote machen zu können, die auf das Kompe-tenzniveau einzelner Kinder abgestimmt sind. Eine solche kontinuierliche Erfassung individueller Ent-wicklung kann also bedeuten, dass die Kinder im Bildungsangebot die von uns vorgeschlagenen dif-ferenzierenden Aufgaben mit unterschiedlichen An-forderungsniveaus bearbeiten. Beispielsweise könn-ten sich manche Kinder mit zusätzlichen Aspekten beschäftigen, während andere Kinder Aufgaben mit stärker wiederholendem Charakter bearbeiten, um sicherzustellen, dass die Voraussetzungen für die nächste Bildungssequenz von allen Kindern erreicht werden.

Dies erfordert von der pädagogischen Fachkraft die Kompetenz zum genauen Beobachten von Bil-dungsprozessen; die Beobachtungen müssen dann mit den beschriebenen anzustrebenden Kompeten-zen abgeglichen werden, um zu beurteilen, inwie-fern das Kind bereits die beschriebenen Kompeten-zen zeigt oder diese noch nicht zu beobachten sind. Im Anschluss an diese Diagnose erfolgt dann die Ab-stimmung des Bildungsangebots auf die individuel-len Voraussetzungen. In den Bildungsangeboten gibt es bereits vielfältige Möglichkeiten zur Beobachtung von Kompetenzen. Wenn die entsprechenden Pha-sen einer Sequenz zur individuellen Diagnose ge-nutzt werden, sollte jedoch sichergestellt werden, dass tatsächlich relativ unabhängige Antworten und Bearbeitungsprozesse von jedem einzelnen Kind be-obachtet werden können. Dies bedeutet, dass kurze Einzelgesprächssituationen oder Gespräche in klei-nem Rahmen geschaffen werden, in denen die Kin-der individuell mit der pädagogischen Fachkraft ar-beiten. Darüber hinaus können Sequenzen auch mit einigen zusätzlichen Fragen zu den vorangegange-nen Inhalten angereichert werden. Vorschläge zur Nutzung der Bildungsangebote für die Diagnose in-dividueller Lernstände werden in den Kapiteln 5.3.2, 5.4.2 und 5.5.2 gemacht.

Sprachliche UnterstützungsmaßnahmenDie inhalts- und prozessbezogenen Kompetenzen stellen häufig hohe Ansprüche an sprachliche Kom-petenzen, wenn beispielsweise Gegenstände prä-zise beschrieben, Ergebnisse von Versuchen ge-nau dargestellt, Vermutungen oder Begründungen formuliert sowie Vergleiche zwischen unterschied-lichen Bedingungen angestellt werden sollen. Ins-besondere das Begründen geht einher mit kom-plexeren Satzstrukturen wie „Ich vermute, dass …“ oder „Das ist passiert, weil …“. Auch die inhaltsbe-zogenen Kompetenzen sind mit sprachlichen Anfor-derungen verbunden. Beispielsweise drücken Be-griffe wie „mehr“, „schwerer“, „weniger“, „leichter“ oder „gleich“ Beziehungen zwischen Gegenständen oder Zuständen aus, die teilweise schwer direkt be-obachtbar sind. Nicht alle Kinder verfügen über die notwendigen sprachlichen Kompetenzen, um ihre Denkprozesse erfolgreich sprachlich ausdrücken zu können. Auch wenn es sich in erster Linie um all-tagsnahe fachspezifische Begrifflichkeiten handelt, sind häufig einige dieser Begriffe in naturwissen-schaftlichen und technischen Kontexten neu für die Kinder, z. B. Materialbezeichnungen wie Kork. Man-che Begriffe verwenden sie ausschließlich in einem alltagsprachlichen Sinne, z. B. vermuten, was im all-tagssprachlichen Kontext schwer von raten abzu-grenzen ist.

Bei einer kontextintegrierten Sprachförderung, d. h. einer Förderung im Rahmen eines (naturwis-senschaftlichen und technischen) Bildungsangebots, können die vielfältigen Kommunikationsanlässe ge-nutzt werden, um sprachliche Lernprozesse (vor al-lem den Erwerb von spezifischem Wortschatz und Redemitteln) anzuregen. Wenn naturwissenschaft-liche und technische Bildungsangebote auch zur Sprachförderung dienen sollen, dann sollte die pä-dagogische Fachkraft während des gesamten For-schungsprozesses ein Sprachvorbild sein und selbst einen angemessenen Wortschatz und entsprechen-de Redemittel kennen und verwenden.

Sprachförderung gelingt vor allem dann, wenn die Sprache mithilfe von Modellierungs-, Fokus-sierungs- und Korrekturtechniken nach dem Prin-zip des „Scaffolding“ eingebracht wird. Dies bein-haltet neben kognitiv anregenden, offenen Fragen und Bedeutungsklärungen vor allem das wiederhol-te Verwenden, Erweitern und Korrigieren relevanter Begriffe und sprachlicher Strukturen.

Modellierungstechniken: vielfältiger Sprachinput, der leicht über dem aktuellen sprachlichen Niveau der Kinder liegen sollte, kombiniert mit Bedeutungs-klärungen und Erklärungen von Strategien (z. B. „Die Rutsche besteht aus einem Holzklotz mit so einem Haken dran. Das nennt man Stütze. Und sie besteht aus einem Holzbrett, das wir Holzrampe nennen. Die

48 5 | Sequenz 1: Reibung an der Holzrampe


Korrekturtechniken: Rückmeldungen, die korrekte sprachliche Muster anbieten und die Kinder dazu an-regen, ihr Wissen über Sprache umzustrukturieren und sich die entsprechenden Formen anzueignen. Mit ihrer Hilfe können beispielsweise unvollständige Sätze der Kinder vervollständigt und typische kind-liche Umschreibungen oder fehlerhafte Äußerungen zu einer bildungssprachlich angemesseneren For-mulierung gebracht werden, z. B. durch das Erset-zen von umgangssprachlichen durch fachsprachli-che Begriffe.

KurzbeschreibungIn dieser Sequenz erfahren die Kinder, dass un-terschiedliche Gegenstände von einer Holzrampe entweder hinuntergleiten oder rollen bzw. auf der Holzrampe liegen bleiben. Diese Gegenstände un-terscheiden sich hinsichtlich ihrer Form und Ober-flächenbeschaffenheit.

HinweiseKorkklotz und Schwamm dienen als Gegenstände, die auf der Holzrampe haften (nicht rutschen). Me-tallklotz, Plastikklotz und normaler Holzklotz glei-ten (rutschen) die Holzrampe hinunter. Sowohl der Holzzylinder als auch die Plastikrolle rollen die Holz-rampe hinunter. In der Einrichtung finden Kinder vor allem Gegenstände, die gleiten oder rollen. Gleiten-de Gegenstände sind u. a. Bau-, Lego- oder Duplo-steine. Zu den rollenden Gegenständen zählen z. B. Stifte, Autos, Züge, Rollen oder Murmeln. Die Räder eines Autos sind zylindrische Körper, wohingegen Murmeln komplett rund sind. Wie auf den Bildern zu sehen ist, können die einzelnen Gegenstände oben längs an die Kante gesetzt werden.

In der zweiten Sitzkreisphase dieser Sequenz wer-den die Begriffe „haften“, „gleiten“ und „rollen“ im Ge-spräch eingeführt. Wenn die Begriffe zu anspruchsvoll sind, kann auch von „rutschig“ und „weniger rutschig“ gesprochen werden. Der Begriff „rollen“ ist den Kin-dern sicherlich aus dem Alltag bekannt.

beiden kann man auch zusammenstecken und wie-der auseinandernehmen.“)

Fokussierungstechniken: Die Aufmerksamkeit der Kinder wird auf die Verwendung der zentralen Be-griffe und Formulierungen gelenkt, sodass die Kin-der die thematischen Zusammenhänge und Ver-wendungskontexte besser erkennen. Beispielsweise kann der Begriff „Gegenstand“ wiederholt verwen-det werden, um zu zeigen, dass er ein Oberbegriff für unterschiedliche Dinge (Rolle, Kugel, Holzklotz, Schwamm) ist.

5.3 Bildungsangebote aus dem Themenbereich „Kräfte und ihre Wirkungen“ – Reibung

5.3.1 Sequenzen zu Reibung

Sequenz 1: Reibung an der Holzrampe

DifferenzierungDas Forscherblatt (vgl. Kopiervorlage, Kap. 6) kann differenziert eingesetzt werden. Den leistungsschwä-cheren Kindern steht ein kürzeres Forscherblatt zur Verfügung. Kinder mit mehr Vorwissen können ein er-gänzendes Forscherblatt erhalten, auf dem sie links selbst Gegenstände zeichnen, die sie vorab in der Einrichtung gesammelt haben, und anschließend be-stimmen, ob diese Gegenstände haften, gleiten oder rollen.

495 | Sequenz 1: Reibung an der Holzrampe


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Inhalts und prozessbezogene Ziele

Inhaltsbezogene Kompetenzen (IK) Zugehöriges Wissen

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• beschreiben das Haften, Gleiten und Rollen unter-schiedlicher Gegenstände auf einer Holzrampe (IK 2).

Gegenstände können von einer Holzrampe entweder hinuntergleiten oder -rollen bzw. auf der Holzrampe liegen bleiben. Dies hängt von ihrer Beschaffenheit ab: Flache Gegenstände, die eine raue Oberfläche haben, bleiben eher liegen; haben sie aber eine eher glatte Oberfläche, gleiten sie eher die Rampe hinunter. Runde Gegenstände rollen die Rampe hinunter.

Prozessbezogene Kompetenzen (PK) Zugehöriges Wissen

Die Kinder …

• beobachten einzelne Merkmale zielgerichtet über einen kürzeren Zeitraum und beschreiben diese (PK-N 6).

Wissenschaftliches Beobachten ist im Gegensatz zu zufälligen Alltagsbeobachtungen immer zielgerichtet. Damit kann das Beobachten als eine eigenständige Erkenntnismethode verstanden werden. Beobachtungen sollten zudem auch mehrfach wiederholt werden, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Dieses Wissen wird in dieser Sequenz angebahnt, indem die Beobachtungen mehr-fach wiederholt werden und darüber gesprochen wird.

Vergleichen und Ordnen reduziert die Komplexität und erlaubt es, mögliche Zusammenhänge zu erschließen. Unterschiedliche Vergleichskriterien führen entspre-chend zu unterschiedlichen Ordnungen. Dieses Wissen wird angeregt, indem die Kinder eigene Kriterien finden können (z. B. die Form, Farbe oder Oberflächenbeschaf-fenheit eines Gegenstands), um die Gegenstände danach zu ordnen.

Mit diesen Gegenständen führen die Kinder einfache Versuche durch, indem sie ihr Verhalten an der Rampe untersuchen.

• vergleichen Gegenstände anhand eines vorgegebe-nen oder selbst entwickelten Kriteriums (PK-N 9).

• führen einfache technische Versuche nach Anleitung durch (PK-T 1).

Abb. 1-7: Sequenz 1: Reibung an der Holzrampe



Spezifischer Wortschatz und Redemittel Typische kindliche Umschreibungen

• Stütze Stütze, großer Holzklotz mit Haken

• Holzrampe Rampe, flaches Holzbrett

• Gegenstand Ding, Sache

• Holzrolle (schwere) Rolle

• Plastikrolle (leichte) Rolle

• Korkklotz leichtes Ding

• haften nicht rutschen, festsitzen, liegen bleiben

• gleiten (wenig) rutschen, gleiten, sich bewegen

• rollen rollen, (stark/weit) rutschen

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Abb. 8: Rampe mit glattem Plastikboden



Die Kinder …

• beschreiben, wie unterschiedliche Böden der Holz-rampen das Haften bzw. Gleiten und Rollen der Gegenstände beeinflussen (IK 2).

Gegenstände können von einer Holzrampe entweder hinuntergleiten oder -rollen bzw. auf der Holzrampe liegen bleiben. Dies hängt jedoch nicht nur von der Beschaffenheit der Gegenstände selber ab, sondern auch von der Beschaffenheit des Bodens: Auf glatten Böden können Gegenstände, die sonst auf der Holz-rampe liegen bleiben, hinuntergleiten. Raue Böden hin-gegen können dazu führen, dass Gegenstände, die sonst auf der Holzrampe gleiten, nun liegen bleiben. Runde Gegenstände rollen die Rampe hinunter, unab-hängig davon, wie die Böden beschaffen sind.

KurzbeschreibungAnknüpfend an die vorherige Sequenz erfahren die Kinder in dieser Sequenz, dass es nicht nur auf den Gegenstand ankommt, sondern auch auf den Bo-den, ob ein Gegenstand hinuntergleitet oder auf der Rampe liegen bleibt. Die Böden variieren in Dicke, Farbe und Oberflächenbeschaffenheit, da sie aus unterschiedlichen Materialien (z. B. Stoff, Plastik, Pa-pier) bestehen.

HinweiseDie in der vorherigen Sequenz eingesetzten Gegen-stände (Korkklotz, Schwamm, Plastikklotz, Metall-klotz, normaler Holzklotz) werden sich ggf. je nach Bodenbelag der Rampe unterschiedlich verhalten. Die Bodenbeläge können einfach auf die Rampen gelegt werden, die mit einem Magnetstreifen ver-sehen sind. Die Bodenbeläge bestehen aus Papier, Plastik, Stoff (vom Kissen), Wellpapier, Filz und einem Stopperboden. Böden, auf denen die Gegenstände gleiten, sind der Plastik- und der Papierboden. Da-mit einige Gegenstände (Korkklotz, Schwamm, Me-tallklotz, Plastikklotz, normaler Holzklotz) auf diesen eher glatten Böden gleiten und nicht haften, können sie aus geringer Höhe leicht auf die Rampe fallen gelassen werden. Der Stopper- sowie der Filzboden sind eher rau und bewirken, dass manche Gegen-stände oben an der Kante haften und andere Gegen-stände nur wenig gleiten.

Rollende Gegenstände, wie die Plastikrolle, Holz-zylinder oder gar Kugeln, werden für diese Sequenz nicht empfohlen, da sie unabhängig von der Oberflä-chenbeschaffenheit des Bodens sehr weit rollen und viel Platz in der Einrichtung dafür benötigt wird. Die Kinder wissen bereits aus der vorherigen Sequenz, dass alle runden Gegenstände (Kugeln, Rollen etc.) sehr weit rollen.

DifferenzierungWenn die Kinder während der Partnerarbeit Schwie-rigkeiten haben, erst einen Boden zu bestimmen, auf dem der Gegenstand weit gleitet (dieser kann dem grünen Punkt in der Tabelle zugeordnet werden), und dann einen Boden, auf dem der Gegenstand wenig gleitet oder gar haftet (dieser kann dem roten Punkt in der Tabelle zugeordnet werden), dann kann der Gegenstand mehrmals erprobt werden, bis die Kin-der ihre Klebepunkte verteilt haben. Ein zweiter Ge-genstand kann in diesem Fall entfallen, damit den Kindern genügend Zeit für den ersten Gegenstand eingeräumt wird.

Leistungsstärkeren Kindern kann angeboten wer-den, sich jeweils für jede Oberflächenbeschaffenheit eine Karte zu nehmen und anschließend nach dem Testen des Gegenstands auf allen sechs Böden die Karten in einer Reihe anzuordnen. Die Reihe beginnt mit dem Boden, auf dem der Gegenstand am wei-testen gleitet (markiert mit einem grünen Punkt) und endet mit dem Boden, auf dem der Gegenstand ganz wenig gleitet oder haftet (markiert mit einem roten Punkt).

Sequenz 2: Reibung an der Holzrampe



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Die Kinder …




Auch in dieser Sequenz wird das Wissen zum Beob-achten und Vergleichen angebahnt, indem die Beobach-tungen mehrfach wiederholt werden und darüber gesprochen wird. Die Kinder können eigene Kriterien finden (z. B. Form, Farbe oder Oberflächenbeschaffen-heit eines Gegenstands oder des Bodens), um die Gegenstände danach zu ordnen. Mit diesen Gegen-ständen führen die Kinder einfache technische Versuche durch, indem sie ihr Verhalten auf der Rampe mit unter-schiedlichen Böden untersuchen.

Sprache


• Stütze Stütze, großer Holzklotz mit Haken

• Holzrampe Rampe, flaches Holzbrett


• Korkklotz gelbes, leichtes Ding

• haften nicht rutschen, festsitzen, liegen bleiben

• gleiten (wenig) rutschen, gleiten, sich bewegen

Rampen mit verschiedenen Böden … Wie ein …

• Plastik • glatter Boden (aus Plastik)

• Papier • Boden aus Papier, Klopapier

• Stoff • fester, dunkler Boden

• Wellpapier • welliger Boden

• Filz • orangefarbener Boden

• Stopperboden • klebriger Boden



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60 5 | Sequenz 1: Bauen mit unterschiedlichen Materialien


5.3.2 Diagnostik von Kompetenzen zu Reibung während der Sequenzen 1 und 2

Es gibt vielfältige Möglichkeiten, während der Se-quenzen zum Thema Reibung zu beobachten, in-wieweit Kinder ein Kompetenzniveau erreicht haben, das den in der jeweiligen Sequenz angestrebten in-haltsbezogenen und naturwissenschaftlichen sowie technischen prozessbezogenen Kompetenzen ent-spricht. Dabei können entweder Elemente der Se-quenzen für gezielte Beobachtungen herangezogen und ausgewertet oder die Sequenzen am Ende mit einigen Fragen und Aktivitäten angereichert werden. Ihre Beobachtungen und Rückschlüsse hinsichtlich des Kompetenzniveaus einzelner Kinder ermöglichen eine Anpassung der Erwartungen für die Sequenzen. Sie können auf diese Weise die Inhalte und das Vor-gehen in den Sequenzen an das Verständnisniveau der Kinder anpassen und ggf. Wiederholungen ein-führen sowie unterschiedliche Angebote für Kinder mit unterschiedlichem Kenntnisstand bereithalten.

In Sequenz 1 sollten Sie vor allem auf die sprach-lichen und begrifflichen Voraussetzungen der Kinder achten, wenn Sie die Wörter „haften“, „gleiten“ und „rollen“ einführen. Um zu überprüfen, ob die Kinder

die Begrifflichkeiten verstanden haben, können Sie entsprechende Gegenstände hochhalten und nach-fragen: „Welche Gegenstände rollen? Welche Ge-genstände gleiten? Welche Gegenstände haften an der Rampe?“ Als Alternative dazu können alle Ge-genstände zusammengelegt werden und Sie fragen gezielt einzelne Kinder: „Was macht die Rolle? Die Rolle …? Was macht der normale Holzklotz? Der normale Holzklotz …? Was macht der Schwamm? Der Schwamm …?“ Um in Sequenz 2 einen Eindruck zu erhalten, ob die Kinder die einzelnen Böden und ihre Eigenschaften erkennen, können Sie die Kinder die Böden beschreiben lassen. Fragen hierzu könn-ten z. B. sein: „Wie fühlt sich denn dieser Boden an? Ist der eher weich? Oder rau? Oder so wellig? Und was macht der Boden mit dem Gegenstand, den du ausgesucht hast? Bremst der Boden den Ge-genstand? Oder wird der Gegenstand auf dem Bo-den schneller?“ Die in der vorherigen Sequenz an-gebahnten Vorstellungen, dass einige Gegenstände gleiten bzw. haften, können in dieser Sequenz über-tragen werden. Die Kinder lernen zu differenzieren, dass ein Gegenstand, der z. B. auf der Holzrampe haftet, auf dem Plastikboden doch gleitet.

615 | Sequenz 1: Bauen mit unterschiedlichen Materialien


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Kurzbeschreibung In dieser Sequenz erkunden die Kinder unterschied-liche Steine, z. B. Holzklötze oder Natursteine. Die Kinder erfahren, dass die unterschiedlichen Formen und die Standfläche der Steine einen Einfluss auf die Stabilität eines horizontalen Bauwerks haben.

HinweiseDie verwendeten Natursteine können Dekorationsstei-ne aus unterschiedlichem Material (Kiesel, Marmor, Lava etc.) sein. Relevant ist, dass die Steine ungleich-mäßig geformt sind. Je kleiner die Steine, desto an-spruchsvoller ist es für die Kinder, mit ihnen zu bauen.

Die Holzklötze werden von den meisten Kindern quer genommen, sodass eine der beiden großen Flä-



Die Kinder …

• benennen und beschreiben Bausteine (Material, Form, Größe etc.) und vergleichen diese (IK 3).

Das Erreichen von Stabilität ist eine der Grundaufgaben der Technik. Gleichmäßige Bausteine sind stabiler als Natursteine, es lassen sich höhere Mauern bauen.

• erproben, welche der Bausteine für das horizontale, flache Bauen (z. B. einer Mauer) geeignet sind (IK 3).


Die Kinder …


Die Reduktion von Komplexität und die Erschließung von Zusammenhängen kann über das Vergleichen und Ordnen erreicht werden. Dieses Wissen wird angebahnt, indem die Kinder die verschiedenen Steine ordnen und selber Kriterien erstellen (glatt, gerade, gleichmäßig, spitz, ungleichmäßig). Das Konstruieren und Herstellen von Dingen umfasst das Verstehen einer Aufgabe oder eines Problems, das Entwerfen einer Lösung unter Berücksichtigung der gegebenen Rahmenbedingungen, das Planen des Fertigungsprozesses sowie die Ferti-gung und ggf. die Optimierung. Indem die Kinder Mauern mit unterschiedlichen Steinen bauen, wird Wissen durch das Durchführen einfacher technischer Versuche und Fertigungsprozesse aufgebaut.

• führen einfache Fertigungsprozesse nach Anleitung ggf. mit Hilfestellungen durch (PK-T 1).


Sprache


• stabil fest, bleibt stehen

• glatt, gerade, gleichmäßig glatt, gerade

• spitz, ungleichmäßig spitz, eckig

5.4 Bildungsangebote aus dem Themenbereich „Stabilität und Gleichgewicht“ – Mauer und Turmbau

5.4.1 Sequenzen zu Mauer und Turmbau

Sequenz 1: Bauen mit unterschiedlichen Materialien

chen auf dem Boden liegt und die andere nach oben zeigt. Auf die obere große Fläche werden dann wei-tere Holzklötze gestapelt. Wenn ein Kind die Holz-klötze hochkant nebeneinander aufstellt, wird damit die Standfläche verringert. Die gesamte Mauer wird instabiler. Die Standfläche wird in der Differenzie-rungssequenz 1a thematisiert, sodass für die vorlie-gende Sequenz empfohlen wird, die Holzklötze quer zu legen.

In dieser Sequenz werden einige Kinder die Mau-er aus Holzklötzen im Verbund bauen und andere Kinder legen einzelne Holzklötze direkt aufeinander, sodass eine gestapelte Mauer entsteht. In der Se-quenz 2 wird zwischen diesen beiden Bauweisen un-terschieden.

62 5 | Sequenz 1: Bauen mit unterschiedlichen Materialien


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635 | Sequenz 1: Bauen mit unterschiedlichen Materialien


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64 5 | Sequenz 1a: Bauen mit unterschiedlichen Materialien64


Kurzbeschreibung Die Kinder vergleichen Mauern aus gleichmäßigen Holzklötzen, die im Verbund gebaut werden, mit Mauern, die mit Stapeln gebaut werden. Zudem ver-gleichen sie die unterschiedlich gebauten Holzmau-ern mit Natursteinmauern und testen mithilfe einer Holzrampe, einer Plastikrolle und eines Klebestrei-fens, welche Mauer stabiler ist. Diese Sequenz wird mit der Plastikrolle beschrieben, kann aber auch mit dem Holzzylinder ausprobiert werden. Unterschiede zwischen Plastikrolle und Holzzylinder können dann besprochen werden.

HinweiseIn dieser Sequenz ist es wichtig, dass die Kinder auch die Mauer aus den Natursteinen möglichst hoch bauen, damit beim Aufprall der Plastikrolle ein Effekt zu sehen ist. Die Mauern aus den Holzklötzen können von den Kindern bereits im Verbund gebaut werden oder mit Stapeln. Auf jeden Fall sollten die Kinder die einzelnen Holzklötze quer legen:

Es ist hilfreich, wenn vorab zwei Klebebandstrei-fen pro Gruppe vorbereitet werden, einmal ein lan-

ger Klebebandstreifen (30 cm) und einmal ein kurzer Klebebandstreifen (15 cm), mit denen der Abstand zwischen Rampe und Mauer auf dem Boden mar-kiert wird. Mit dem jeweiligen Klebebandstreifen kön-nen die Kinder erst die Mauer aus den Holzklötzen testen und dann die Mauer aus den richtigen Stei-nen. Der Klebebandstreifen kann hierbei ganz ein-fach vom Boden wieder abgezogen werden, um da-mit zur nächsten Mauer zu wandern.

Sofern in dieser Phase der Sequenz vorab noch keine Klebebandstreifen parat sind, ist lediglich da-rauf zu achten, dass alle Gruppen gleich lange Kle-bebandstreifen erhalten. Der längere Klebebandstrei-fen kann nach dem ersten Versuch einfach halbiert werden, um einen kürzen Klebebandstreifen für den zweiten Versuch zu erhalten.

In dieser Phase ist es zu empfehlen, in allen Gruppen gleichzeitig die Plastikrollen von der Holz-rampe hinunterrollen zu lassen. Dazu kann bis drei gezählt werden. Anschließend können die Kinder di-rekt von ihren Beobachtungen berichten.

Abb. 1: Plastikrolle mit quer gestapelten

Holzklötzen

Abb. 3: Plastikrolle und Holzmauer

gestapelt

Abb. 4: Plastikrolle und Holzmauer im

Verbund

Abb. 5: Plastikrolle und Steinmauer

Abb. 2: Plastikrolle mit hoch gestapelten

Bauklötzen

Sequenz 1a: Bauen mit unterschiedlichen Materialien

655 | Sequenz 1a: Bauen mit unterschiedlichen Materialien 65


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Die Kinder …

• beschreiben, dass die Form der Bausteine mit der Stabilität der horizontalen, flachen Bauten (z. B. Mau-ern) zusammenhängt (IK 3).

Technische Gebilde müssen so stabil gebaut sein, dass sie den einwirkenden Kräften standhalten. Die Vergröße-rung der Standfläche von Mauern und Türmen machen diese stabiler.


Die Kinder …


Das Konstruieren und Herstellen von Dingen umfasst das Verstehen einer Aufgabe oder eines Problems, das Entwerfen einer Lösung unter Berücksichtigung der gegebenen Rahmenbedingungen, das Planen des Ferti-gungsprozesses sowie die Fertigung und ggf. die Opti-mierung. Indem die Kinder die Versuche durchführen und die Wirkung des Aufpralls eines Zylinders und seiner unterschiedlich langen Rollstrecke auf die Stabilität von Mauern erproben und überprüfen, führen sie einfache technische Versuche durch. Dabei vergleichen und bewerten sie ihre technische Lösung anhand einzelner, leicht erkennbarer Kriterien (glatt, gleichmäßig, große Standfläche, spitz, ungleichmäßig, kaum Standfläche). Durch Probieren finden sie weitere Lösungen für diese Aufgabe.

• vergleichen und bewerten technische Lösungen anhand einzelner (leicht erkennbarer; ggf. vorgegebe-ner) Kriterien (PK-T 3).

• finden durch Probieren Lösungen für einfache techni-sche Aufgaben (PK-T 1).

Sprache



• glatt, gerade, gleichmäßig glatt, gerade

• spitz, ungleichmäßig spitz, eckig

• große/kaum Standfläche große/kleine Fläche

• Holzrolle (schwere) Rolle

• Plastikrolle (leichte) Rolle



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hr

einm

al m

it de

n H

olzk

lötz

en e

ine

Mau

er g

ebau

t und

ein

mal

mit

den

richt

igen

Ste

inen

. Wel

che

Mau

er w

ar d

enn

einf

ache

r zu

bau

en?

Jetz

t d

ürft

ihr

noch

mal

s al

lein

bzw

. zu

zwei

t m

it e

inem

Par

tner

d

iese

zw

ei M

auer

n b

auen

, die

bei

de

steh

en b

leib

en. D

ie H

olzk

lötz

e ni

mm

st d

u im

mer

so

quer

. Du

wei

ßt ja

noc

h, b

eide

Mau

ern

solle

n br

eit,

aber

auc

h m

öglic

hst h

och

sein

.

Ste

ine

an d

ie K

inde

r ve

rtei

len.

Ihr

habt

nun

ein

mal

die

se M

auer

aus

Hol

zklö

tzen

und

ein

mal

die

se

Mau

er a

us r

icht

igen

Ste

inen

auf

geba

ut. W

as is

t d

enn

über

haup

t w

icht

ig, d

amit

ein

e M

auer

ste

hen

ble

ibt

(bzw

. sta

bil

ist)

? Le

tzte

s M

al h

ast d

u sc

hon

gese

hen,

das

s di

e S

tein

e ja

auc

h un

ters

chie

dlic

h si

nd. E

rzäh

l mal

, was

has

t du

jetz

t für

Idee

n in

dei

nem

Kop

f? D

arau

s kö

nnen

wir

dann

For

sche

rfra

gen

mac

hen.

Verm

utun

gen

der

Kin

der

ggf.

in F

rage

n um

form

ulie

ren.

Kin

der

beric

hten

, was

sie

bei

m

letz

ten

Mal

her

ausg

efun

den

habe

n, u

nd v

ergl

eich

en S

tein

e de

r M

auer

n qu

alita

tiv (g

latt

, gle

ichm

ä-ßi

g, g

roße

Sta

ndflä

che,

spi

tz,

ungl

eich

mäß

ig, k

aum

Sta

ndflä

-ch

e).

Kin

der

baue

n M

auer

n.

Kin

der

äuße

rn V

erm

utun

gen

und

form

ulie

ren

Frag

en z

u ei

nem

na

turw

isse

nsch

aftli

chen

The

ma,

z.

B.:

„H

alte

n di

e N

atur

stei

ne e

ine

Mau

er v

ielle

icht

bes

ser

zusa

m-

men

, wei

l man

die

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ser

aufe

in-

ande

rlege

n ka

nn?“

, „S

ind

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Hol

zklö

tze

viel

leic

ht z

u gl

att f

ür

eine

ric

htig

hoh

e M

auer

?“, „

Wel

-ch

e M

auer

ste

ht fe

ster

?“, „

Wel

-ch

e M

auer

kan

n ic

h hö

her

baue

n?“,

„ H

ält m

eine

Mau

er,

wen

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h et

was

dag

egen

fahr

en

lass

e?“,

„Is

t ein

e gr

oße

Fläc

he

imm

er b

esse

r, um

den

näc

hste

n S

tein

dra

ufzu

lege

n?“

5 no

rmal

e H

olz-

klöt

ze, 3

Nat

ur-

stei

ne

wei

tere

Hol

zklö

tze,

w

eite

re N

atur

bau-

stei

ne

Ab

lauf

Seq

uenz

1a:

Bau

en m

it u

nter

schi

edlic

hen

Mat

eria

lien



Das

Bild

ungs

ange

bot

im

Ele

men

tarb

erei

ch

5

So

zial

form

Z

eit

Han

dlu

ng u

nd G

esp

räch

sinh

alte

Päd

ago

gis

che

Fach

kraf

tK

ind

erM

ater

ial

aus

der

Kis

tezu

bes

org

en

Par

tner

-ar

beit

15 m

in

Die

For

sche

rfra

gen

könn

en u

ns n

un w

eite

rhel

fen.

Wir

wo

llen

gle

ich

test

en, w

ie g

ut d

ie b

eid

en M

auer

n st

ehen

ble

iben

(bzw

. wie

sta

bil

die

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ern

sind

). H

ier

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Geg

enst

ände

, die

uns

bei

m T

este

n he

lfen.

S

chau

t mal

, die

s is

t ein

gro

ßer

Hol

zklo

tz m

it so

ein

em H

aken

dra

n,

dazu

sag

en w

ir S

tütz

e. D

ies

ist e

in H

olzb

rett

, daz

u sa

gen

wir

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z-ra

mpe

. Die

bei

den

kann

man

auc

h zu

sam

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stec

ken.

Die

s is

t ein

e P

last

ikro

lle, d

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on d

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olzr

ampe

hin

unte

rrol

len

kann

.

Hol

zram

pe a

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Pla

stik

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ein

mal

hin

unte

rrol

len

lass

en.

Bei

der

ein

en M

auer

hab

t ih

r d

ie H

olz

klö

tze

imm

er s

o q

uer

neb

enei

na

nder

un

d a

ufei

nand

erg

eleg

t. Ü

ber

leg

t ei

nmal

, wie

ihr

die

Mau

er

noch

bau

en k

önn

tet.

Abe

r ih

r hä

ttet

die

Hol

zklö

tze

ja v

ielle

icht

auc

h so

hoc

hkan

t neb

enei

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er-

und

aufe

inan

derle

gen

könn

en. D

ie

Mau

er s

teht

abe

r fe

ster

(sta

bile

r), w

enn

die

Hol

zklö

tze

quer

gen

om-

men

wer

den,

sod

ass

auf d

ie g

roße

Flä

che

oben

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er n

och

wei

tere

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olzk

lötz

e ge

legt

wer

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könn

en. D

as z

eig

e ic

h eu

ch m

it e

inem

kle

ine

n Ve

rsuc

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it n

ur d

rei H

olz

klö

tzen

, der

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lzra

mp

e un

d d

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las

tikr

olle

.

Ein

mal

ste

lle ic

h un

gefä

hr d

rei F

inge

r vo

m E

nde

der

Hol

zram

pe e

nt-

fern

t dre

i Hol

zklö

tze

hoch

kant

auf

eina

nder

und

lass

e je

tzt d

ie P

last

ik-

rolle

los.

Was

hab

t ih

r g

eseh

en?

Was

ist

pas

sier

t?

Und

ein

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set

ze ic

h dr

ei H

olzk

lötz

e qu

er a

ufei

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er a

uch

unge

fähr

dr

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inge

r vo

m E

nde

der

Hol

zram

pe e

ntfe

rnt u

nd la

sse

jetz

t die

Pla

s-tik

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los.

Was

hab

t ih

r g

eseh

en?

Was

ist

pas

sier

t?

Pla

stik

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rol

lt H

olzr

ampe

hin

unte

r un

d di

e dr

ei h

ochk

ant a

ufei

nan-

derg

este

llten

Hol

zklö

tze

falle

n um

; die

dre

i que

r au

fein

ande

rgel

egte

n H

olzk

lötz

e bl

eibe

n st

ehen

.

Kin

der

antw

orte

n z.

B.:

„A

lle s

ind

umge

falle

n.“

Kin

der

antw

orte

n z.

B.:

„D

a pa

ssie

rt n

icht

s.“

je 1

Stü

tze,

Hol

z-ra

mpe

, Pla

stik

rolle



So

zial

form

Z

eit

Han

dlu

ng u

nd G

esp

räch

sinh

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Päd

ago

gis

che

Fach

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tK

ind

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aus

der

Kis

tezu

bes

org

en

Gen

au, w

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h di

e Fl

äche

, auf

die

der

näc

hste

Hol

zklo

tz g

eleg

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ird, v

iel g

röße

r is

t, w

enn

man

den

Hol

zklo

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uer

und

nich

t hoc

hkan

t ni

mm

t, st

eht d

ie M

auer

fest

er (i

st s

tabi

ler).

Des

weg

en h

abt i

hr d

ie

Hol

zklö

tze

beim

Mau

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u au

ch h

eute

wie

der

quer

gen

omm

en.

Jetz

t w

olle

n w

ir d

ie M

auer

n au

s d

en H

olz

klö

tzen

mal

mit

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Mau

er

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s d

en r

icht

igen

Ste

inen

ver

gle

iche

n. S

tellt

euc

h vo

r, di

e M

auer

st

eht a

m E

nde

eine

s B

erge

s un

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Win

ter

löst

sic

h au

f ein

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ein

e S

chne

elaw

ine

(dam

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t die

Pla

stik

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gem

eint

), di

e de

n B

erg

(dam

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t die

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zram

pe g

emei

nt) h

inun

terr

ollt

und

dann

geg

en d

ie M

auer

sc

hläg

t. W

enn

die

Pla

stik

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hie

r vo

n de

r H

olzr

ampe

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, rol

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e im

mer

gle

ich

schn

ell,

egal

, wel

che

Mau

er d

avor

ste

ht.

Geg

enst

ände

an

alle

Gru

ppen

ver

teile

n, b

eim

Abr

eiße

n un

d A

ufkl

eben

de

r K

lebe

band

stre

ifen

helfe

n; g

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eige

n, w

o di

e P

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ikro

lle a

uf d

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Hol

zram

pe a

nlie

gen

sollt

e; a

nzäh

len,

dam

it al

le K

inde

r ih

re P

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lle

glei

chze

itig

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n la

ssen

.

Kle

bt z

usam

men

mit

eine

m P

artn

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ine

Str

ecke

auf

dem

Bod

en a

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am E

nde

die

Hol

zram

pe a

uf, u

m d

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ikro

lle h

inun

terr

ol-

len

zu la

ssen

. Was

pas

sier

t m

it d

er M

auer

aus

Ho

lzkl

ötz

en?

Wan

dert

mit

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Kle

beba

ndst

reife

n un

d de

r H

olzr

ampe

zur

zw

eite

n M

auer

und

lass

t die

Pla

stik

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hin

unte

rrol

len.

Was

pas

sier

t m

it d

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Mau

er a

us r

icht

igen

Ste

inen

?

Wen

n b

eid

e M

auer

n no

ch s

tehe

n, d

ann

den

Kle

beb

and

stre

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hal-

bie

ren.

Ihr

könn

t d

en K

leb

eban

dst

reife

n au

ch k

ürze

n un

d d

ie S

chri

tte

wie

d

erho

len.

Was

pas

sier

t m

it d

en M

auer

n?

Kin

der

antw

orte

n z.

B.:

„D

ie s

teht

imm

er n

och.

“

Kin

der

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orte

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B.:

„H

ier

sind

Ste

ine

runt

erge

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n.“

Kin

der

erpr

oben

und

übe

rprü

fen

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Wirk

ung

des

Auf

pral

ls e

ines

Z

ylin

ders

und

sei

ner

unte

rsch

ied-

lich

lang

en R

olls

trec

ke a

uf d

ie

Sta

bilit

ät v

on M

auer

n.

je 5

Stü

tzen

, Hol

z-ra

mpe

n un

d P

las-

tikro

lle, K

lebe

band

la

ng, K

lebe

band

ku

rz



Das

Bild

ungs

ange

bot

im

Ele

men

tarb

erei

ch

5

So

zial

form

Z

eit

Han

dlu

ng u

nd G

esp

räch

sinh

alte

Päd

ago

gis

che

Fach

kraf

tK

ind

erM

ater

ial

aus

der

Kis

tezu

bes

org

en

Sitz

krei

s 5

min

Ihr

habt

ja g

erad

e al

le d

ie M

auer

n ge

test

et, o

b si

e w

irklic

h st

ehen

ble

i-be

n (b

zw. s

tabi

l sin

d). W

as h

abt

ihr

hera

usg

efun

den

? U

nd w

arum

ist

das

den

n je

tzt

so?

Gen

au, d

ie M

auer

n au

s de

n gl

eich

mäß

igen

Ste

inen

ble

iben

ste

hen

(sin

d st

abil)

, wen

n di

e P

last

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lle d

ageg

en ro

llt. J

eder

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zeln

e H

olz-

klot

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lich

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flac

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e, s

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chst

e H

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lotz

gut

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arau

f u

nd a

uch

dan

eben

gele

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erde

n ka

nn. D

ie M

auer

n au

s de

n un

glei

chm

äßig

en S

tein

en b

leib

en n

icht

gut

ste

hen

(sin

d ni

cht s

tabi

l),

da fa

llen

stän

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Ste

ine

heru

nter

.

Kin

der

gebe

n an

, das

s di

e Fo

rm

und

Sta

ndflä

che

der

Hol

zklö

tze

mit

der

Sta

bilit

ät d

er M

auer

n zu

sam

men

häng

en, z

. B.:

„D

ie M

auer

n m

it de

n fla

chen

H

olzk

lötz

en s

tehe

n fe

ster

, wei

l die

K

lötz

e gu

t auf

eina

nder

pass

en.

Die

sin

d so

eck

ig.“

70 5 | Sequenz 2: Bauen im Verbund


Kurzbeschreibung Aufbauend auf den vorherigen Sequenzen lernen die Kinder den Unterschied zwischen Stapeln und Ver-bundbau. Dazu werden nur gleichmäßige Holzklöt-ze benötigt.

HinweiseDas Fundament des Turms, der von den Kindern in dieser Sequenz gebaut wird, wird mithilfe von sechs Holzklötzen vorgegeben:

Abb. 6: Turmfundament

Einige der Kinder oder Gruppen werden anschlie-ßend im Verbund, d. h. versetzt bauen, andere mit Stapeln.

Abb. 7: Turmbau mit Stapeln

Abb. 8: Turmbau im Verbund

Je nach Entwicklungsstand wird das Kind von sich aus die Holzklötze stapeln (jüngere Kinder) oder di-rekt im Verbund bauen (ältere Kinder). Für jüngere Kinder ist es anspruchsvoll, im Verbund zu bauen, und für ältere Kinder langweilig, gestapelt zu bauen, wenn die Verbundtechnik schon erworben wurde. Option 1: Sofern eingeschätzt werden kann, welche Kinder einen Stapelturm und welche Kinder einen Turm im Verbund bauen werden, können die Grup-pen direkt danach getrennt werden. Tipp: Beobach-ten Sie die Kinder vorab in freien Bauphasen.

Option 2: Geben Sie jeweils die ersten drei Lagen des Turms vor (1 x gestapelt, 1 x im Verbund). Be-obachten Sie, wie die Kinder in der jeweiligen Grup-pe die nächsten drei Lagen weiterbauen. Setzen Sie ggf. während der Gruppenarbeit Kinder um, wenn Sie merken, dass einige Kinder über- bzw. unterfor-dert sind.

Option 3: Sofern die Kinder überfordert sind, können Sie gemeinsam mit den Kindern in jeder der beiden Bauweisen einen Turm bauen.

Von außen auf den Turm einwirkende Kräfte werden in dieser Sequenz durch einen Sturm (Pusten der pädagogischen Fachkraft) dargestellt. In der letzten Sitzkreisphase können diese Kräfte auch mit dem Finger verdeutlicht werden.

Sequenz 2: Bauen im Verbund

715 | Sequenz 2: Bauen im Verbund


Das

Bild

ungs

ange

bot

im

Ele

men

tarb

erei

ch

5



Die Kinder …

• beschreiben, dass die Anordnung der Holzklötze mit der Stabilität beim vertikalen, hohen Bauen (z. B. von Türmen) zusammenhängt (IK 3).

Das Erreichen von Stabilität ist eine der Grundaufgaben der Technik. Die Verbundbauweise macht Bauwerke sta-biler als die Stapelbauweise. Türme, die im Verbund gebaut sind, halten von außen einwirkenden Kräften eher stand.


Die Kinder …


Das Wissen um einfache Fertigungsprozesse wird ange-bahnt, indem die Kinder Mauern im Verbund und im Sta-pelbau erstellen. Die Kinder formulieren Zusammen-hänge zwischen der Stabilität von Bauwerken und der Bauweise im Verbund mit Wenn-dann-Formulierungen und vergleichen, bewerten und verbessern ihre Bau-werke wiederum nach diesen Kriterien. Sie dokumen-tieren das Entstehen ihrer Bauwerke mit Fotos.

• beschreiben einfache technische Zusammenhänge durch Wenn-dann-Formulierungen (PK-T 2).


• dokumentieren ihre Vorgehensweise mit Fotos (PK-T 4).

Sprache



• stapeln, gestapelt stapeln, gestapelt, genau aufeinandersetzen

• versetzen, versetzt versetzen, versetzt, abwechselnd, dazwischen



So

zial

form

Z

eit

Han

dlu

ng u

nd G

esp

räch

sinh

alte

Päd

ago

gis

che

Fach

kraf

tK

ind

erM

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aus

der

Kis

tezu

bes

org

en

Sitz

krei

s5

min

Ste

ine

in d

ie M

itte

eine

s Ti

schs

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. auf

den

Bod

en le

gen.

Sch

aut m

al, h

ier

liege

n je

tzt S

tein

e, d

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r sc

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kenn

t, ei

nmal

die

H

olzk

lötz

e un

d ei

nmal

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ric

htig

en S

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e au

s de

r N

atur

. Mit

bei

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en h

abt

ihr

scho

n M

auer

n g

ebau

t. W

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eiß

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ei

wel

cher

das

Bau

en le

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el?

Und

war

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Kur

ze D

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stra

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vorf

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n.

Gen

au, d

as A

ufei

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erle

gen

mit

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ungl

eich

mäß

igen

Ste

inen

ist

schw

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er. D

ie M

auer

kan

n ni

cht s

o ho

ch u

nd n

icht

so

brei

t geb

aut

wer

den.

Es

ist

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ein

fach

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it d

en g

leic

hmäß

igen

Ho

lzkl

ötz

en

eine

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he u

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reit

e M

auer

zu

bau

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esw

egen

neh

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wir

heu

te

nur

noch

die

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lzkl

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e.

Nat

urst

eine

zur

Sei

te le

gen,

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zklö

tze

herv

orho

len

und

ggf.

in G

rup-

pen

auft

eile

n, g

gf. B

egrif

f „st

abil“

ein

führ

en.

Kin

der

antw

orte

n, w

as s

ie b

eim

le

tzte

n M

al h

erau

sgef

unde

n ha

ben.

5 no

rmal

e H

olz-

klöt

ze, 3

Nat

ur-

stei

ne

19 w

eite

re H

olz-

klöt

ze, 1

7 w

eite

re

Nat

urst

eine

500

Hol

zklö

tze

Ein

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aktiv

ität/

Par

tner

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beit

15 m

in

Heu

te b

auen

wir

Tür

me

und

für

den

Sta

rt b

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wir

sec

hs H

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kl

ötz

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ür d

ie n

ächs

te R

eihe

bra

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n w

ir w

iede

r se

chs

Hol

zklö

tze

usw

. Der

Tur

m k

ann

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ebau

t wer

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als

o im

mer

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zklö

tze

gena

u au

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rlege

n od

er -

stap

eln.

Ode

r de

r Tu

rm k

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ebau

t w

erde

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ass

die

Hol

zklö

tze

imm

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o ve

rset

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erge

legt

wer

-de

n.

Ein

mal

den

Sta

rt e

ines

Ver

bund

turm

s un

d ei

nmal

ein

es S

tape

lturm

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2: B

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und

735 | Sequenz 2: Bauen im Verbund


Das

Bild

ungs

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tarb

erei

ch

5

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755 | Sequenz 2a: Bauen im Verbund


Das

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men

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erei

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5

KurzbeschreibungAufbauend auf den vorherigen Sequenzen vertiefen die Kinder ihre Kenntnisse hinsichtlich des Bauens im Verbund. Dazu werden nur gleichmäßige Holzklöt-ze benötigt.

HinweiseAuch wenn es für die Kinder anspruchsvoll ist, im Verbund zu bauen, sollten sie in dieser Sequenz da-zu angeregt werden. Auf diese Weise erfahren alle Kinder, dass die versetzte Anordnung der Holzklötze zur Stabilität des Turms beiträgt.



Die Kinder …

• beschreiben, dass die Anordnung der Holzklötze mit der Stabilität beim vertikalen, hohen Bauen (z. B. von Türmen) zusammenhängt (IK 3).

Das Erreichen von Stabilität ist eine der Grundaufgaben der Technik. Die Verbundbauweise macht Bauwerke stabiler als die Stapelbauweise. Türme, die im Verbund gebaut sind, können sogar halten, wenn einzelne Steine herausgenommen werden. • bauen aus verschiedenen Bausteinen (stabile)

Gebäude (IK 3).


Die Kinder …

• äußern Ideen und einfache Vermutungen über ein zu erwartendes Ereignis (PK-N 2).

Indem die Kinder einfache Ideen und Vermutungen zur Stabilität von Bauwerken äußern, erwerben sie die Grundlage dafür, gezielte Fertigungsprozesse durchzu-führen. Das Nachbauen von einfachen Bausituationen ermöglicht es den Kindern, vor dem Hintergrund ein-zelner, leicht erkennbarer Kriterien ihre Lösungen zu bewerten. Die Kinder formulieren Zusammenhänge zwi-schen der Stabilität von Bauwerken und der Bauweise mit Wenn-dann-Formulierungen und verbessern ihre Bauwerke wiederum nach diesen Kriterien.




Sprache



• stapeln, gestapelt stapeln, gestapelt, genau aufeinandersetzen

• versetzen, versetzt versetzen, versetzt, abwechselnd, dazwischen

Sequenz 2a: Bauen im Verbund

76 5 | Sequenz 2a: Bauen im Verbund


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775 | Sequenz 2a: Bauen im Verbund


Das

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78 5 | Sequenz 3: Hält es oder fällt es?


KurzbeschreibungIn dieser Sequenz erfahren die Kinder, dass ein gleichmäßiger Holzklotz (der oben liegt) nicht über seine eigene Mitte hinaus über einen anderen Holz-klotz (der unten liegt) geschoben werden kann, oh-ne dass er von diesem hinunterfällt. Damit der obere Holzklotz trotzdem auf dem unteren Holzklotz liegen bleibt, wird ein Gegengewicht benötigt.

HinweiseDie Fotos, die von den Kindern in dieser Sequenz nachgebaut werden können, enthalten mögliche und unmögliche Bausituationen. Die Holzklötze der un-möglichen Bausituationen wurden für das Foto zu-sammengeklebt.

Abb. 9-16: Mögliche und unmögliche Bausituationen

DifferenzierungWährend der Einzelarbeit bzw. der Gruppenarbeit können leistungsschwächeren Kindern auch vier von insgesamt acht Bausituationen zum Vermuten und anschließendem Überprüfen gereicht werden. Ach-ten Sie darauf, dass hierbei mindestens eine mög-liche bzw. unmögliche Bausituation vorhanden ist. Für leistungsstärkere Kinder kann die Gruppenar-beitsphase Spielcharakter bekommen, wenn eine von den acht Karten aufgedeckt wird. Die Kinder ver-muten, ob die Bausituation „hält“ oder „fällt“, dann wird die Situation überprüfend aufgebaut und jedes Kind, das korrekt vermutet hat, erhält einen Punkt. Erweitert werden kann das Spiel, indem das Kind ei-nen Punkt erhält, das als Erstes die korrekte Antwort gegeben hat.

mögliche Bausituationen unmögliche Bausituationen

Sequenz 3: Hält es oder fällt es?

795 | Sequenz 3: Hält es oder fällt es?


Das

Bild

ungs

ange

bot

im

Ele

men

tarb

erei

ch

5



Die Kinder …

• beschreiben, wie ein Holzklotz stabilisiert werden kann (Schieben, Gegengewicht), ohne dass er von einem anderen Holzklotz hinunterfällt (IK 4).

Ein gleichmäßiger Holzklotz, der auf einem anderen liegt, kann nicht über seine eigene Mitte hinausgeschoben werden, ohne dass er vom unten liegenden Holzklotz hinunterfällt. Wird der obere Holzklotz über die eigene Mitte hinausgeschoben, benötigt er an der kürzeren Seite ein Gegengewicht.


Die Kinder …

• äußern Ideen und einfache Vermutungen über ein zu erwartendes Ereignis (PK-N 2).

Indem die Kinder einfache Ideen und Vermutungen zur Stabilität von Bauwerken äußern, legen sie die Grund-lage dafür, gezielte Fertigungsprozesse nach Anleitung durchzuführen. Das Nachbauen von einfachen Bausitua-tionen ermöglicht es den Kindern, anhand einzelner, leicht erkennbarer Kriterien ihre Lösungen zu bewerten.



Sprache



• Gegengewicht Holzklotz oben drauf

• Mitte Mitte

• mögliche/unmögliche Bausituation mögliches, richtiges/unmögliches, falsches, gezaubertes Gebautes



So

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n/is

t nic

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tabi

l, ei

n Tu

rm, d

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tzt g

ebau

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leib

t ste

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ist s

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l.

Hol

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tze

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Sei

te le

gen,

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815 | Sequenz 3: Hält es oder fällt es?


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835 | Sequenz 4: Nachbauen


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KurzbeschreibungIn dieser Sequenz bauen die Kinder entweder rea-le Bauwerke nach, z. B. den schiefen Turm von Pi-sa, oder Bauwerke, die von anderen Kindern gebaut wurden.

HinweiseIn dieser Sequenz können die Kinder je nach Vorlie-be ein reales oder ein von anderen Kindern gebau-tes Bauwerk nachbauen.

DifferenzierungDa die Kinder in dieser Sequenz selbst ein Foto aus-wählen, das sie nachbauen möchten, legen sie den Schwierigkeitsgrad der Aufgabe fest. Die Fotos von Bauwerken, die Kinder gebaut haben, sind den Kin-dern in ihrem Alltag vertraut und können auch von leistungsschwächeren Kindern nachgeahmt werden. Die realen Bauwerke nachzubauen, stellt eine abs-traktere Aufgabe dar, die für leistungsstärkere Kin-der geeignet sein könnte.



Die Kinder …

• bauen aus verschiedenen Bausteinen (stabile) Gebäude (IK 3).

Das Nachbauen oder freie Bauen von Gebäuden muss berücksichtigen, dass Gebäude eher halten, wenn sie mit gleichmäßigen Steinen im Verbund gebaut werden und wenn die oberen Bauklötze nicht zu weit über die unteren Bauklötze hinausragen.


Die Kinder …


Lernende können an einfachen, ausgewählten Bei-spielen erste Kompetenzen im Bewerten des eigenen technischen Handelns und im Bewerten erstellter Pro-blemlösungen erleben. Im Prozess des Nachbauens von Bauwerken werden die Kinder dazu angeregt, ihre eigenen Bauwerke nach Kriterien zu beurteilen.

Sprache



• Gegengewicht Holzklotz oben drauf

• Mitte Mitte

Sequenz 4: Nachbauen

84 5 | Sequenz 4: Nachbauen


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855 | Sequenz 4: Nachbauen


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5.4.2 Diagnostik von Kompetenzen zu Mauerund Turmbau während der Sequenzen 1, 1a, 2, 2a, 3 und 4

Es gibt vielfältige Möglichkeiten während der Se-quenzen zum Thema Mauer- und Turmbau zu be-obachten, inwieweit Kinder ein Kompetenzniveau erreicht haben, das den in der jeweiligen Sequenz angestrebten inhaltsbezogenen und naturwissen-schaftlichen sowie technischen prozessbezogenen Kompetenzen entspricht. Dabei können entweder Elemente der Sequenzen für gezielte Beobachtun-gen herangezogen und ausgewertet oder die Se-quenzen am Ende mit einigen Fragen und Aktivitä-ten angereichert werden. Ihre Beobachtungen und Rückschlüsse hinsichtlich des Kompetenzniveaus einzelner Kinder ermöglichen eine Anpassung der Erwartungen für die Sequenzen. Sie können auf die-se Weise die Inhalte und das Vorgehen in den Se-quenzen auf das Verständnisniveau der Kinder ein-stellen und ggf. Wiederholungen einführen sowie unterschiedliche Angebote für Kinder mit unter-schiedlichem Kenntnisstand bereithalten.

Um in den Sequenzen 1 und 1a sicherzustellen, dass die Kinder den Unterschied zwischen gleich-mäßigen und ungleichmäßigen Steinen verstanden haben, könnte man ihnen eine Auswahl an Natur-steinen aus unterschiedlichem Material (z. B. Kiesel, Marmor oder Lava) sowie Holzklötze in verschiede-nen Größen vorlegen und sie sortieren lassen. Fra-gen, die in Einzelgesprächen gestellt werden kön-nen, wären beispielsweise: „Welche Steine haben so glatte Flächen? Und welche haben Ecken und Spit-zen bzw. sind rund? Welche Steine sehen alle ähn-lich aus bzw. haben die gleiche Form? Und welche sehen alle anders aus und sind gar nicht gleich?“ Sofern die Kinder an der Meinung festhalten, dass sich Mauern einfacher mit ungleichmäßigen Stei-nen bauen lassen, können sie nochmals aufgefor-dert werden, möglichst hohe Mauern zu bauen. Sie bemerken dann, dass sich gleichmäßige Holzklötze aufgrund ihrer Form und Standfläche besser eignen.

In den Sequenzen 2 und 2a erfahren die Kinder, dass versetzte Holzklötze im Vergleich zu gestapel-ten Holzklötzen eine größere Stabilität des Turms bewirken. An den Aussagen und Begründungen der Kinder ist zu erkennen, ob sie mit zuvor erfahrenen Beobachtungen argumentieren oder ihnen Begrün-dungen noch schwerfallen. Bei der Einführung der Wörter „stabil“, „versetzen“ und „stapeln“ sollten Sie auf die sprachlichen und begrifflichen Voraussetzun-gen der beteiligten Kinder achten.

Um in Sequenz 3 feststellen zu können, ob die Kinder erklären können, warum eine Bausituation möglich oder unmöglich ist, können Nachfragen im Einzelgespräch sowie Gegenüberstellungen von ver-schiedenen Bausituationen helfen: „Du hast vorher gesagt, dass der obere Holzklotz hinunterfallen wird,

und dann ist er hinuntergefallen. Aber warum? Guck mal, diese Bausituation ist ja ähnlich, aber hier fällt der obere Holzklotz nicht hinunter. Aber bei der Bau-situation hier schon. Was meinst du dazu?“

In Sequenz 4 bauen die Kinder anhand von Fo-tos sehr individuell reale Bauwerke oder Bauwerke von Kindern nach, was Ihnen einen Überblick darü-ber verschaffen kann, welche Erfahrungen aus den vorherigen Sequenzen umgesetzt werden. Fordern Sie deshalb die Kinder in der Bauphase auf, das Ge-baute zu beschreiben.

875 | Sequenz 1: Gleichgewicht und Wippen erkunden


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5

In allen Sequenzen ist es empfehlenswert, die Ge-genstände bzw. Holzklötze für die Einzelaktivität/Partnerarbeit in einem großen Behälter aufzubewah-ren und in die Mitte zu legen.

DifferenzierungIn der ersten Sitzkreisphase können leistungsstär-kere Kinder ihre Vermutungen vorab auf das For-scherblatt (s. Kopiervorlage, Kap. 6) zeichnen und anschließend handelnd überprüfen, ob das Einge-zeichnete das Ungleichgewicht (erstes Forscherblatt) bzw. das Gleichgewicht (zweites Forscherblatt) ver-anlasst. Leistungsschwächere Kinder können wäh-rend der Einzelarbeit bzw. Gruppenarbeit unterstützt werden, indem Sie ihnen Gegenstände reichen, die einerseits gut neben- und aufeinandergelegt wer-den können und andererseits sehr ähnlich sind (z. B. zweimal den gleichen Holzklotz). Mit diesen gezielt ausgewählten Gegenständen kann die Wippe ein-facher von den Kindern ins Ungleichgewicht bzw. Gleichgewicht gebracht werden.

KurzbeschreibungIn dieser Sequenz erkunden die Kinder die Wippe, die ihnen vermutlich aus ihrem Alltag bekannt ist. Die Kinder erfahren, wie eine Wippe ins Gleichgewicht oder aus dem Gleichgewicht gebracht werden kann. Hierzu stehen ihnen viele verschiedene Gegenstän-de, z. B. Holzklötze oder Figuren, zur Verfügung. Die-se Gegenstände lernen die Kinder zu Beginn dieser Sequenz kennen. Anschließend dienen sie als Ge-wichte, die sie mit der Wippe phänomenal erfahren können.

HinweiseEine Wippe besteht aus einem Wippenständer und einer Holzleiste. Der Wippenständer besteht aus ei-nem Kaplastein mit einer kleinen Auflagefläche und zwei normalen Steinen, die den Kaplastein stützen. Der Rest der Wippe wird als Balken bezeichnet und besteht aus einer langen Holzleiste.

Eventuell wird von den Kindern der Begriff „Ge-wicht“ schon genannt. Dieser Begriff muss nicht ex-plizit eingeführt werden, kann aber verwendet wer-den.

Abb. 1: Wippe

5.5 Bildungsangebote aus dem Themenbereich „Stabilität und Gleichgewicht“ – Wippen

5.5.1 Sequenzen zu Wippen

Sequenz 1: Gleichgewicht und Wippen erkunden

88 5 | Sequenz 1: Gleichgewicht und Wippen erkunden




Die Kinder …

• beschreiben, wie man eine Wippe ins Gleichgewicht bzw. aus dem Gleichgewicht bringen kann (IK 4).

Wippen werden ins Gleichgewicht gebracht, wenn beide Gewichte auf beiden Seiten genau gleich schwer sind und den gleichen Abstand von der Mitte der Wippe haben.

Wippen, die mit verschiedenen Gewichten im gleichen Abstand oder mit gleichen Gewichten in verschiedenem Abstand von der Mitte belastet werden, sind aus dem Gleichgewicht.

• nennen einzeln Gewicht/Größe (leichter/schwerer, mehr/weniger, größer/kleiner) und Abstand zur Mitte (näher dran/weiter weg) der Bauklötze (Last) und Länge der Wippenseiten (kürzer/länger) als mögliche Einflussfaktoren des Gleichgewichts der Wippe (IK 4).


Die Kinder …

• planen und beschreiben ihre Vorgehensweise münd-lich (optionale Differenzierung: auch zeichnerisch) (PK-N 4, PK-T 4).

Das Wissen zur Planung wird in dieser Sequenz ange-bahnt, indem die Kinder ihre Untersuchungen an der Wippe planen.

Der Austausch von Ideen zur Lösung technischer Auf-gaben/Probleme, das Lesen von Arbeitsanweisungen sowie das Dokumentieren von Konstruktionsergeb-nissen, erschlossenen Funktionsweisen, Herstellungs-prozessen und Arbeitsabläufen erfordern technikspezifi-sche Formen der Kommunikation. Diese Kompetenz wird hier geübt, indem die Kinder ihre Untersuchungs-planungen und Vorgehensweisen an der Wippe beschreiben und, wenn möglich, aufzeichnen.

Das Erkunden und Analysieren von technischen Gegen-ständen soll es den Kindern ermöglichen, zugrunde lie-gende Zusammenhänge zu erkennen. Dieses Wissen wird vermittelt, indem die Kinder die Wippe untersuchen und erproben, wie die Wippe ins Gleichgewicht oder aus dem Gleichgewicht gebracht werden kann.



Sprache



• mehr/weniger Gegenstände mehr/weniger Dinge

• Abstand zur Mitte weiter weg/näher an der Mitte

• gleich schwer/schwerer/weniger schwer gleich/schwerer/leichter

• ausgeglichen gleich



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te

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uenz

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90 5 | Sequenz 1: Gleichgewicht und Wippen erkunden


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form

Z

eit

Han

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wir

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(Opt

iona

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enzi

erun

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tter

ver

teile

n.

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n w

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nder

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hin

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Kin

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vorla

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ap. 6

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ggf.

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die

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Sei

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eite

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nn w

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ht m

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ippe

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Hal

bmon

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92 5 | Sequenz 2: Wippen ins Gleichgewicht und aus dem Gleichgewicht bringen


KurzbeschreibungAufbauend auf der vorherigen Sequenz werden den Kindern in dieser Sequenz Holzklötze angeboten, die alle die gleiche Form, Farbe, Größe und Gewicht ha-ben. Die Wippen sind mit Punkten versehen, die an-zeigen, wo die Holzklötze hingelegt werden sollen. Dies ermöglicht die systematische Vertiefung der Se-quenz 1, da die Kinder angeregt werden, den Ab-stand des aufgesetzten Gegenstands zum Dreh-punkt zu beachten und zu vergleichen.

HinweiseIn der letzten Phase dieser Sequenz sitzen alle Kin-der im Sitzkreis und die Wippe einer Gruppe wird in die Mitte des Tischs bzw. auf den Boden gestellt. Die Kinder schlagen verschiedene Möglichkeiten vor, wo genau, d. h. auf welche Punkte der Wippe, die Holz-klötze gelegt werden können. Da sehr viele unter-schiedliche Möglichkeiten bestehen, kann an dieser Stelle die Bildersammlung mit möglichen Kombina-tionen hilfreich sein.

Im Folgenden sehen Sie einige dieser Kombina-tionen. Es gibt Kombinationen mit gleicher (5 Aufga-ben) und ungleicher (6 Aufgaben) Anzahl von Klöt-zen. Zu den vorgeschlagenen Aufgaben stehen Ihnen jeweils drei Seiten zur Verfügung, die Sie wahlweise einsetzen können. Die jeweils erste Seite stellt den Forscherauftrag dar und kann als Bildimpuls einge-

setzt werden. Die jeweils zweite Seite stellt ebenfalls den Forscherauftrag dar, jedoch mit einer Hilfestel-lung, da in dem Bild zu sehen ist, welche Anzahl von Holzklötzen auf die andere Seite gelegt werden kann. Auf der jeweils dritten Seite ist die Lösung des For-scherauftrags abgebildet. Falls die Kinder von sich aus von Begriffen wie „doppelt/dreifach/halb so viel“ oder „doppelt/dreifach/halb so weit weg“ sprechen, dann können diese Begriffe verwendet werden. Dies ist aber nicht Fokus dieser Sequenz.

DifferenzierungLeistungsstärkere Kinder können wie in der vorhe-rigen Sequenz während der Einzelarbeit bzw. Grup-penarbeit zunächst einmal auf einem Forscherblatt (s. Kopiervorlage, Kap. 6) einzeichnen, was sie ver-muten, um diese Vermutung dann anschließend handelnd zu überprüfen. Wenn leistungsschwächere Kinder ebenfalls das Forscherblatt benutzen möch-ten, kann die Bildersammlung mit möglichen Kom-binationen, die in der letzten Sitzkreisphase zum Einsatz kommt, als Anregung dienen. Die Kinder können hier sehen, wie ein Holzklotz (die Umrisse/Kanten eines Holzklotzes) auf einer Wippe gezeich-net werden kann. Eine weitere Differenzierungsmaß-nahme für leistungsschwächere Kinder stellt der Forscherauftrag mit Hilfestellung in der letzten Sitz-kreisphase dar.

Aufgabe mit gleicher Anzahl von Holzklötzen

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Fors

cher

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Aufgabe mit ungleicher Anzahl von Holzklötzen

Abb. 2-7: Forscheraufträge Wippe

Sequenz 2: Wippen ins Gleichgewicht und aus dem Gleichgewicht bringen

935 | Sequenz 2: Wippen ins Gleichgewicht und aus dem Gleichgewicht bringen


Das

Bild

ungs

ange

bot

im

Ele

men

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erei

ch

5



Die Kinder …


Wippen sind im Gleichgewicht, wenn beide Gewichte auf beiden Seiten genau gleich schwer sind und den gleichen Abstand von der Mitte der Wippe haben.

Wippen, die mit verschiedenen Gewichten im gleichen Abstand oder mit gleichen Gewichten in verschiedenen Abständen von der Mitte belastet werden, sind aus dem Gleichgewicht.

• nennen einzeln Gewicht/Größe (leichter/schwerer, mehr/weniger; größer/kleiner) und Abstand zur Mitte (näher dran/weiter weg) der Bauklötze (Last) und Länge der Wippenseiten (kürzer/länger) als mögliche Einflussfaktoren des Gleichgewichts der Wippe (IK 4).


Die Kinder …

• führen einfache Versuche nach Anleitung durch und finden durch Probieren Lösungen für einfache techni-sche Aufgaben (PK-N 5, PK-T 1).

Die Durchführung eines Versuchs oder eines Experi-ments erfordert, dass ein Plan möglichst präzise und sorgfältig ausgeführt wird. Diese Kompetenz wird hier angebahnt, indem zur Wirkung des Gewichts (bzw. der Masse) der aufgelegten Gegenstände bzgl. des Gleich-gewichts eines zweiseitigen Hebels Versuche geplant und durchgeführt werden.

In der Technik ist es jedoch auch wichtig, Lösungen zu optimieren und dafür einfache Lösungen zu erproben. Diese Kompetenz wird hier geübt, indem die Kinder aus-probieren, wie das Gleichgewicht an der Wippe herge-stellt wird.

Die sorgfältige Planung einer Untersuchung kann wesentlich dazu beitragen, ihre Effektivität und Aussage-kraft zu erhöhen. Dieses Wissen wird in dieser Sequenz vermittelt, indem die Kinder ihre Untersuchungen an der Wippe planen.

Der Austausch von Ideen zur Lösung technischer Auf-gaben/Probleme, das Lesen von Arbeitsanweisungen sowie das Dokumentieren von Konstruktionsergeb-nissen, erschlossenen Funktionsweisen, Herstellungs-prozessen und Arbeitsabläufen erfordern technikspezifi-sche Formen der Kommunikation. Diese Kompetenz wird hier angebahnt, indem die Kinder ihre Untersu-chungsplanungen und Vorgehensweisen an der Wippe beschreiben und, wenn möglich, aufzeichnen.

• formulieren erste Generalisierungen im Sinne von ein-fachen Wenn-dann-Beziehung aufgrund von Beob-achtungen („Wenn ich das weiter nach da schiebe, dann wird es wieder gerade.“) (PK-N 10).

• planen und beschreiben ihre Vorgehensweise münd-lich und tauschen sich dazu aus (optionale Differen-zierung: auch zeichnerisch) (PK-N 4, PK-T 4).

Sprache


• mehr/weniger Holzklötze mehr/weniger Dinge

• Abstand zur Mitte weiter weg/näher an der Mitte


ausgeglichen gleich



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ht s

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stän

de h

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enen

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nan-

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n.

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unkt

e.

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hrei

ben,

was

sie

se

hen.

1 W

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, 1

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zlei

ste,

1

Hol

zlei

ste

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nkte

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ca. 1

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h sc

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klöt

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5

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die

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er w

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klöt

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n di

e K

inde

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ippe

wie

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s G

leic

hgew

icht

brin

gen,

st

elle

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e z.

B. f

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n ic

h ei

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h au

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, „Ic

h ka

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uch

Hol

zklö

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eit w

eg v

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itte

hin-

setz

en, d

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glei

ch v

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zen,

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die

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dan

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gen.

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scho

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er d

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nd

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ewic

ht b

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Mam

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er P

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Kom

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pe w

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Hol

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tze

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die

Wip

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hen,

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98 5 | Sequenz 3: Ungleichseitige Wippen aus dem Gleichgewicht und ins Gleichgewicht bringen


KurzbeschreibungAufbauend auf den vorherigen Sequenzen wird in dieser Sequenz der Drehpunkt versetzt und die Wippe mit verschiedenen Gegenständen wieder ins Gleichgewicht gebracht.

HinweiseDa Kinder manchmal dazu neigen, viele Gegenstän-de oberhalb der Stütze (Drehpunkt) hinzulegen, soll-ten sie darauf aufmerksam gemacht werden, die-ses Gewicht vorsichtig zu einer der beiden Seiten zu schieben.

DifferenzierungWie in den vorherigen Sequenzen können die leis-tungsstärkeren Kinder zu Beginn der Einzelarbeit bzw. Gruppenarbeit ihre Vermutungen auf dem For-scherblatt (s. Kopiervorlage, Kap. 6) einzeichnen, um sie dann in einem nächsten Schritt handelnd zu überprüfen. Leistungsschwächere Kinder kön-nen dazu ermutigt werden, Gegenstände, die sie auf die Holzleiste legen, langsam zu einer der bei-den Seiten zu schieben. Wenn sie die Gegenstände zu der kürzeren Seite schieben, werden sie sehen, dass die Holzleiste etwas wackelt. Die Kinder kön-nen dann nach und nach einen Gegenstand auf der kürzeren Seite hinzulegen, bis die Wippe im Gleich-gewicht ist.



Die Kinder …


Wippen werden ins Gleichgewicht gebracht, wenn beide Gewichte auf beiden Seiten genau gleich schwer sind und den gleichen Abstand von der Mitte der Wippe haben.

Wippen, die mit verschiedenen Gewichten im gleichen Abstand oder mit gleichen Gewichten in verschiedenem Abstand von der Mitte belastet werden, sind aus dem Gleichgewicht.

Werden Wippen mit unterschiedlichen Gewichten belastet, ist es möglich, sie ins Gleichgewicht zu bringen, indem man die unterschiedlichen Gewichte mit unterschiedli-chem Abstand zum Mittelpunkt auf die Wippe legt.

• nennen eine Kombination von Gewicht/Größe (leich-ter/schwerer, mehr/weniger, größer/kleiner) und Abstand zur Mitte (näher dran/weiter weg) der Bau-klötze (Last) und Länge der Wippenseiten (kürzer/län-ger) als mögliche Einflussfaktoren des Gleichgewichts der Wippe (als eine Differenzierung, die nicht von allen Kindern erreicht wird) (IK 4).


Die Kinder …

• verwenden erste Ansätze von Begründungen, basie-rend auf Vorwissen, Erfahrungen oder Beobachtun-gen aus den Sequenzen 1 und 2 (PK-N 3).

Vermutungen, Schlussfolgerungen oder Entscheidungen sollten von einer Begründung begleitet werden. Gründe können sich dabei auf eigene Erfahrungen, auf aus Untersuchungen gewonnene Daten oder theoretische Überlegungen beziehen. In dieser Sequenz werden die Kinder dazu angeregt, ihre Begründungen zum Gleich-gewicht und Ungleichgewicht der Wippen zu geben.

Die sorgfältige Planung einer Untersuchung kann wesentlich dazu beitragen, ihre Effektivität und die Aus-sagekraft zu erhöhen. Dieses Wissen wird in dieser Sequenz vermittelt, indem die Kinder ihre Untersu-chungen an der Wippe planen.

Der Austausch von Ideen zur Lösung technischer Auf-gaben und Problemstellungen, das Lesen von Arbeitsan-weisungen sowie das Dokumentieren von Konstrukti-onsergebnissen, erschlossenen Funktionsweisen, Herstellungsprozessen und Arbeitsabläufen erfordern technikspezifische Formen der Kommunikation. Diese Kompetenz wird hier angebahnt, indem die Kinder ihre Untersuchungsplanungen und Vorgehensweisen an der Wippe beschreiben und, wenn möglich, aufzeichnen.

• planen und beschreiben ihre Vorgehensweise münd-lich und tauschen sich dazu aus (optionale Differen-zierung: auch zeichnerisch) (PK-N 4, PK-T 4).

• vergleichen Größen qualitativ (größer/kleiner, leichter/schwerer) (PK-N 7).

Sequenz 3: Ungleichseitige Wippen aus dem Gleichgewicht und ins Gleichgewicht bringen

995 | Sequenz 3: Ungleichseitige Wippen aus dem Gleichgewicht und ins Gleichgewicht bringen


Das

Bild

ungs

ange

bot

im

Ele

men

tarb

erei

ch

5


Das Messen ist eine vielfach verwendete Vorgehens-weise, um Beobachtungen zu quantifizieren und deren Vergleichbarkeit zu erhöhen. Die Kinder machen in dieser Sequenz erste Erfahrungen mit dem Messen, indem sie verschiedene Gewichte und verschiedene Abstände an der Wippe vergleichen und benennen.

Sprache



• schwere/leichte Gegenstände schwere/leichte Dinge

• mehr/weniger Gegenstände mehr/weniger Dinge

• große/kleine Gegenstände große/kleine Dinge

• lange/kurze Wippenseite lange/kurze Seite


• ausgeglichen gleich



So

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Z

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Han

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Päd

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krei

s 5

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Wip

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olzl

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der

Mitt

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Hol

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lege

n.

Sch

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al, d

iese

Wip

pe m

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ja n

och.

Wie

war

da

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Wo

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die

Wip

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e w

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Kur

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stra

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vorf

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Hol

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das

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nich

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Sch

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mal

, den

Bal

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von

der

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pe

kann

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auf

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S

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u ei

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Sei

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ber

dan

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pp

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Sei

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Kin

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vo

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2

1 W

ippe

nstä

nder

, 1

Hol

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ste,

1

Hol

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ste

mit

Kle

bepu

nkte

n, c

a.

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olzfi

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2 Z

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ände

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de, d

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ihr

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meh

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er u

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ggf

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ilen.

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eren

zier

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Kin

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setz

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ich

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und

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1015 | Sequenz 3: Ungleichseitige Wippen aus dem Gleichgewicht und ins Gleichgewicht bringen


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5.5.2 Diagnostik von Kompetenzen zu Wippen während der Sequenzen 1, 2 und 3Es gibt vielfältige Möglichkeiten, während der Se-quenzen zum Thema Wippen zu beobachten, inwie-weit Kinder ein Kompetenzniveau erreicht haben, das den in der jeweiligen Sequenz angestrebten in-haltsbezogenen und naturwissenschaftlichen sowie technischen prozessbezogenen Kompetenzen ent-spricht. Dabei können entweder Elemente der Se-quenzen für gezielte Beobachtungen herangezogen und ausgewertet oder die Sequenzen am Ende mit einigen Fragen und Aktivitäten angereichert werden. Ihre Beobachtungen und Rückschlüsse hinsichtlich des Kompetenzniveaus einzelner Kinder ermöglichen eine Anpassung der Erwartungen für die Sequenzen. Sie können auf diese Weise die Inhalte und das Vor-gehen in den Sequenzen auf das Verständnisniveau der Kinder einstellen und ggf. Wiederholungen ein-führen sowie unterschiedliche Angebote für Kinder mit unterschiedlichem Kenntnisstand bereithalten.

In Sequenz 1 kann man durch Fragen nach den Gegenständen („Ist dein Gegenstand eher groß oder klein? Und guck mal, wie ist dieser Gegenstand im Vergleich dazu? Ist dein Gegenstand eher leicht oder schwer? Und guck mal, wie ist dieser Gegenstand im Vergleich dazu?“) zunächst einen Eindruck da-von bekommen, ob jedes Kind in der Lage ist, die hier verwendeten Gegenstände zu beschreiben, was wiederum eine wichtige Voraussetzung für das Bil-dungsangebot darstellt. Beim Einführen der Begriffe „Gegenstand“, „Größe“, „Gewicht“ sind die sprach-lichen und begrifflichen Voraussetzungen der Kin-der zu beachten. Mit Aussagen wie „Auf dieser Sei-te der Wippe ist es schwerer als auf der anderen; hier ist es ganz schwer, hier nicht so“ liefern die Kin-der wissenschaftlich korrekte Begründungen, warum die Wippe ins Ungleichgewicht gerät. Wenn die Kin-der in Sequenz 2 mehrmals gezielt die Holzklötze auf die Punkte setzen, die Wippe so ins Gleichgewicht bringen und ihre Handlung begründen können, dann haben sie mögliche Lösungen bereits verinnerlicht. Wenn die Kinder jedoch noch unsicher sind, wie sie eine Wippe ins Gleichgewicht oder ins Ungleichge-wicht bringen können, dann können Sie mithilfe des Hefts „Punktekombinationen“ in einem Einzelge-spräch schrittweise vorgehen: „Hier liegt ein Holz-klotz ganz außen auf dem letzten Punkt. Wie viele Holzklötze benötigst du für die andere Seite, um die Wippe wieder gerade zu machen? Du sagst einen Holzklotz. Wo setzt du den Holzklotz denn hin?“ In Sequenz 3 übertragen die Kinder ihre in den vorheri-gen Sequenzen angebahnten Vorstellungen. Bei der Diagnose der Kompetenzen können Sie also ähnlich wie zuvor vorgehen. Achten Sie darauf, dass die Kin-der die Länge der Wippenseite als einen Einflussfak-tor für das Ungleichgewicht erkennen.

104




Krä

fte

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4

Anhang6

106 6 | Anhang


6.1 Forscherblätter

Auf den folgenden Seiten finden Sie Forscherblätter zum Kopieren zu folgenden Bildungsangeboten:

Reibung Sequenz 1 111 Sequenz 2 114

Mauer und Turmbau Sequenz 4 – Fotos von Bauwerken von Kindern 115 Sequenz 4 – Fotos realen Bauwerken 120

Wippen Sequenz 1 129 Sequenz 2 131 Sequenz 3 133

Heft „Punktekombinationen“ Forscheraufträgen zu Wippen 134

Schwierigkeitsgrad

Bei manchen Forscherblättern gibt es eine leichte und eine schwere Variante zur Differenzierung, die mit einem entsprechenden Symbol gekennzeichnet sind.

leichtes Forscherblatt

schweres Forscherblatt

6 Anhang

1076 | Anhang

Spiralcurriculum KRÄFTE UND GLEICHGEWICHT | Elementarbereich Anh

ang

6

Fors

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108 6 | Anhang


Fors

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bla

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uenz

1K

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…

1096 | Anhang


ang

6

Fors

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, Seq

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110 6 | Anhang


Fors

cher

bla

tt z

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eib

ung

, Seq

uenz

2 (g

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hzei

tig

auf

DIN

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Kre

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an …

1116 | Anhang


ang

6

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zu

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112 6 | Anhang


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nz 4

(Bau

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ke v

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Kin

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n)

1136 | Anhang


ang

6

Foto

zu

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nz 4

(Bau

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on

Kin

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n)

114 6 | Anhang


Foto

zu

Mau

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und

Tur

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au, S

eque

nz 4

(Bau

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ke v

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Kin

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1156 | Anhang


ang

6

Foto

zu

Mau

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116 6 | Anhang


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1176 | Anhang


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6

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118 6 | Anhang


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1196 | Anhang


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6

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120 6 | Anhang


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1216 | Anhang


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6

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122 6 | Anhang


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1236 | Anhang


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6

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124 6 | Anhang


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1256 | Anhang


ang

6

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126 6 | Anhang


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1276 | Anhang


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6

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128 6 | Anhang


Fors

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1296 | Anhang


ang

6

Fors

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130 6 | Anhang


Heft „Punktekombinationen“

Auf den folgenden Seiten finden Sie Forscheraufträ-ge zu Wippen (Sequenz 2).

Ein Forscherauftrag umfasst drei Seiten. Auf der ers-ten Seite ist der Forscherauftrag abgebildet, auf der zweiten Seite der Forscherauftrag mit Hilfestellung (Differenzierung „leicht“) und auf der dritten Seite die Lösung des Forscherauftrags.

Es gibt fünf Forscheraufträge mit einer geraden Anzahl von Holzklötzen und sechs mit ungerader Anzahl.

1316 | Anhang


ang

6

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132 6 | Anhang


Fors

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1: G

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1336 | Anhang


ang

6

Fors

cher

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1: G

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134 6 | Anhang


Fors

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1356 | Anhang


ang

6

Fors

cher

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2: G

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e A

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l vo

n H

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136 6 | Anhang


Fors

cher

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2: G

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e A

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(Lö

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)

1376 | Anhang


ang

6

Fors

cher

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138 6 | Anhang


Fors

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1396 | Anhang


ang

6

Fors

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140 6 | Anhang


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1416 | Anhang


ang

6

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142 6 | Anhang


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)

1436 | Anhang


ang

6

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e A

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144 6 | Anhang


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1456 | Anhang


ang

6

Fors

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rag

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146 6 | Anhang


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1476 | Anhang


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6

Fors

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ahl v

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148 6 | Anhang


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1496 | Anhang


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6

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150 6 | Anhang


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1516 | Anhang


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6

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152 6 | Anhang


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en

1536 | Anhang


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6

Fors

cher

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en

154 6 | Anhang


Fors

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1556 | Anhang


ang

6

Fors

cher

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156 6 | Anhang


Fors

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en

1576 | Anhang


ang

6

Fors

cher

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9: U

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158 6 | Anhang


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1596 | Anhang


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6

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160 6 | Anhang


Fors

cher

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rag

10:

Ung

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klö

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(Lö

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)

1616 | Anhang


ang

6

Fors

cher

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11:

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olz

klö

tzen

162 6 | Anhang


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11:

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1636 | Anhang


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6

Fors

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(Lö

sung

)

164 6 | Anhang


6.2 Inhalte der Materialkisten

Materialkisten für den Elementarbereich zum Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen.Miriam Leuchter, Marina Ape, Ilonca Hardy und Mirjam SteffenskyHrsg. von Kornelia Möller 2021

1656 | Anhang


ang

6

Anzahl Gegenstand Foto

5

Normale Holzklötze als BeispielWeitere Bausteine müssen aus der Grund-ausstattung der Kita hinzugenommen werden (empfohlene Anzahl: 500)

5Natursteine als BeispielWeitere Natursteine können mit den Kindern gesammelt werden (empfohlene Anzahl: 100)

5 Holzzylinder

5 Plastikrollen

5 Holzrampen

5 Stützen

3 Große Holzklötze

1 Rolle Klebeband

1Set Fotos (mit möglichen und unmöglichen Bausituationen)

Themenbereich: Stabilität und Gleichgewicht Mauer und Turmbau

166 6 | Anhang



5 Holzleisten

5Holzleisten entsprechend der Abbildung mit Punkten markieren

5 Wippenständer

5 Normale Holzklötze

5 Holzzylinder

5 Halbmonde

6 Holzfiguren

Themenbereich: Stabilität und Gleichgewicht Wippen

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5 Holzrampen

5 Holzrampen mit Magnetstreifen

5 Stützen

5 Normale Holzklötze

5 Klötze aus Kork

5 Klötze aus Plastik

5 Klötze aus Metall

5 Holzzylinder

5 Plastikrollen

5 Schwämme

Themenbereich: Kräfte und ihre Wirkungen Reibung

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5 Plastikböden

5 Papierböden

5 Stoffböden

5 Wellpapierböden

5 Filzböden

5 Stopperböden

1 Set: Kärtchen von verschiedenen Böden

1 Klebepunkte

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6.4 Glossar

Actio und Reactio: Die genaue Bezeichnung ist „das Prinzip von Actio und Reactio“ (lateinisch für Ak-tion und Reaktion). Bezogen auf ( ) Kräfte lautet das Prinzip: Wirkt ein Körper (A) auf einen ande-ren Körper (B) mit einer bestimmten Kraft (F), so wirkt gleichzeitig der Körper B auf den Körper A mit der gleichen, aber entgegengesetzten Kraft (–F). Deshalb wird auch der Begriff „Wechselwir-kungsprinzip“ synonym verwendet. Beispiel: Drü-cke ich mit einem Finger mit einer gewissen Kraft F auf einen Gegenstand, z. B. auf eine Wand oder auf ein Buch, das ich mit dem Finger über einen Tisch schieben will, so drückt das Buch gleich-zeitig umgekehrt auf meinen Finger mit der gleich großen, aber entgegengesetzten Kraft. Man er-kennt das daran, dass der Finger je nach Kraft weiß oder rot wird.

Drehzahl: Diese Zahl gibt die Anzahl der Umdre-hungen eines Rades je Sekunde oder je Minu-te an. Ein altes Mühlrad hat typischerweise eine Drehzahl von zwei bis drei Umdrehungen je Mi-nute, ein Benzinautomotor 1000 bis 4000 Umdre-hungen je Minute. Fast alle Autos besitzen einen Drehzahlmesser (auch genannt Tourenzähler), der die Drehzahl des Motors angibt. Angegeben ist oft ein roter Bereich, der anzeigt, bei welcher Drehzahl die Maschine Schaden nehmen kann.

Federkraftmesser: Mit dem Federkraftmesser (auch genannt Federwaage) lassen sich ( ) Kräf-te messen. Sie bestehen aus einer Spiralfeder, d. h. einer Feder ähnlich wie die Feder in einem Kugelschreiber. Wird an dieser Feder gezogen, z. B. von einer Person oder durch eine ange-hängte ( ) Masse, dehnt sich die Feder aus. Die Ausdehnung ist umso größer, je größer die Kraft ist. Bei doppelter Kraft wird die Ausdehnung dop-pelt so groß. Auf diese Weise lässt sich eine Kraft bestimmen. Ein Federkraftmesser kann also ein-gesetzt werden um zu messen, wie viel Kraft ein-gesetzt werden muss, um z. B. einen Schrank zu verschieben. Weil der Federkraftmesser nicht wie eine Waage mit Gegengewichten funktioniert, ist es darüber hinaus möglich, damit die Unterschie-de in der Erdanziehungskraft an verschiedenen Orten der Erde anzuzeigen: Am Äquator ist die Erdanziehungskraft etwas geringer als am Nord-pol. Deshalb wird bei gleicher angehängter Mas-se am Äquator die Feder weniger stark heraus-gezogen als in der Nähe des Nordpols. Dies ist wichtig für die Berechnung der Umlaufbahnen von Satelliten.

6.3 Literatur

Verwendete LiteraturBiester, W. (Hrsg.) (1991): Denken über Natur und Technik: Zum Sachunterricht in der Grundschule. Klinkhardt: Bad Heilbrunn.

Labudde, P. & Rösch, S. (2021): Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen. Band 3: Se-kundarbereich. Hrsg. von Kornelia Möller.

Vygotsky, L. (1978): Mind and society: The develop-ment of higher psychological processes. Cambridge.

LiteraturempfehlungenZum frühen naturwissenschaftlichen LernenAnders, Y.; Hardy, I.; Pauen, S. & Steffensky, M. (2013): Zieldimensionen früher naturwissenschaft-licher Bildung im Kita-Alter und ihre Messung. In: Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Wissen-schaftliche Untersuchungen zur Arbeit der Stiftung „Haus der kleinen Forscher“ (Band 5). Schaffhausen: Schubi Lernmedien AG.

Fthenakis, W. E. & Eitel, A. (Hrsg.) (2008): Natur-Wis-sen schaffen. Troisdorf: Bildungsverlag EINS.

Ramseger, J. (2013): Naturwissenschaftlich Denken und Argumentieren. Die Grundschulzeitschrift, 27 (264), S. 28–53.

Roßbach, H.G. & Weinert, S. (Hrsg.) (2008): Kindli-che Kompetenzen im Elementarbereich: Förderbar-keit, Bedeutung und Messung. Bonn: BMBF.

Sechtig, J.; SommerHimmel, R.; Schönhöfer, S. & Lotz, M. (2013): „Augen auf im Kita-Alltag!“ – Bildungs- und Lerngelegenheiten von Kindern auf die Spur kommen und professionell mitgestalten. Ber-lin: logos.

Zum Forschungsprojekt Kräfte und Gleichgewicht im ElementarbereichLeuchter, M. & Plöger, I. (2015): Individuelle Förde-rung in Kita und Schuleingangsphase: Naturwissen-schaftliches Lernen am Beispiel Gleichgewicht. In: B. Behrensen, E. Gläser & C. Solzbacher (Hrsg.), Fach-didaktik und individuelle Förderung in der Grund-schule. Perspektiven auf Unterricht in heterogenen Lerngruppen (S. 191–198). Baltmannsweiler: Schnei-der.

Leuchter, M. & Naber, B. (2015): Schwere Dinge können leichter angehoben werden. Strukturierte Er-kundungen an Hebeln im 1. und 2. Schuljahr. Grund-schule Sachunterricht (65), S. 8–14.

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Flaschenzug: Beim Hochziehen oder auch beim ho-rizontalen Ziehen von Lasten kommen häufig Fla-schenzüge zum Einsatz. Mit ihnen lässt sich die zum Ziehen benötigte ( ) Kraft verringern, dies allerdings auf Kosten des Weges, d. h., es muss eine längere Strecke gezogen werden. Erste Fla-schenzüge sind seit ca. 1000 v. Chr. aus Mesopo-tamien bekannt. Der griechische Philosoph und Universalgelehrte Archimedes entwickelte den sogenannten zusammengesetzten Flaschenzug, der auch jetzt noch zum Einsatz kommt. Fla-schenzüge sind immer noch sehr wichtige ein-fache Maschinen und kommen in Baukränen, Fahrstühlen oder Abschleppvorrichtungen zum Einsatz.

Getriebe: Getriebe sind meist Teile von kleineren und größeren Maschinen, von Motoren oder von Alltagsgegenständen wie Fahrrad, Uhr oder Kü-chenmaschine. Die Funktion von Getrieben be-steht darin, Bewegungsgrößen wie ( ) Kräfte, Geschwindigkeiten oder Wege zu verändern, sie also entweder zu vergrößern oder zu verkleinern. In Getrieben kommen Zahnräder, Ketten oder Riemen zum Einsatz. Das Fahrrad hat ein Ket-tengetriebe, bei dem durch die Pedale über eine Kette das hintere Rad angetrieben wird. Das er-laubt, mit geringerer Kraft aber mit längerem Weg (mehr Umdrehungen) das Rad zu beschleunigen und in Gang zu halten, als wenn die Pedale direkt am Rad befestigt wäre.

Gewicht: In der Physik auch als ( ) Gewichtskraft bezeichnet. Im Alltag werden Gewicht und ( ) Masse oft synonym gebraucht. In der Physik hin-gegen haben sie unterschiedliche Bedeutung, das spiegelt sich auch in den unterschiedlichen Einheiten. Das Gewicht weist – wie alle Kräfte – die Einheit ( ) Newton auf, die Masse die Einheit Kilogramm.

Gewichtskraft: In der Sprache der Physik beschreibt die Gewichtskraft (in der Physik meist kurz als „Gewicht“ bezeichnet), wie stark ein Gegenstand von der Erde angezogen wird. Man spricht da-her auch von Erdanziehungskraft. Ursache für die Anziehung ist die ( ) Masse der Erde, die auf je-de andere Masse wirkt. So wie die Erde ande-re Massen anzieht, zieht auch der Mond diese an. Da der Mond aber kleiner als die Erde ist, hat ein ( ) Körper eine geringere Gewichtskraft auf dem Mond als auf der Erde. Aber aufgepasst: Die Masse eines Körpers ist auf Erde und Mond zwar dieselbe, z. B. ist 1 kg Zucker auch auf dem Mond 1 kg. Aber die Kraft, mit welcher der Zucker vom Mond angezogen wird, beträgt nur ein Sechstel der Gewichtskraft, mit welcher der Zucker auf der

Erde angezogen wird. Gewichtskräfte misst man in ( ) Newton. Auf der Erde erfährt eine Masse von 1 kg eine Gewichtskraft von etwa 10 Newton.

Goldene Regel der Mechanik: Diese Regel gilt im-mer, wenn ( ) Kräfte umgeformt werden, z. B. bei Flaschenzug, schiefer Ebene oder Getrieben. In diesen Geräten geht es meist darum, eine auf-zubringende Kraft, z. B. zum Heben einer Last, durch eine kleinere Kraft zu ersetzen. Vom Alltag ist uns das bestens vertraut: Statt eine Last eine steile Leiter hinaufzutragen ist es einfacher, die Last auf einer nicht zu steilen Rampe oder Treppe hinaufzutragen. Letzteres benötigt weniger Kraft, dafür aber mehr Weg, d. h., ich muss eine länge-re Strecke mit der Last zurücklegen. Bereits seit dem Altertum sind derartige einfache Maschi-nen bekannt, z. B. Rampen beim Bau der Pyra-miden in Ägypten oder ( ) Flaschenzüge beim Hausbau im alten Griechenland. Es war aber erst der italienische Naturwissenschaftler Galileo Ga-lilei (1564–1642), der 1594 diese Alltagseinrich-tungen und -erfahrungen in einem naturwissen-schaftlichen Lehrsatz in Worten formulierte: „Was man an Kraft spart, muss man an Weg zulegen.“ Er nannte diesen Lehrsatz die Goldene Regel der Mechanik.

Hebelgesetz: Archimedes formulierte bereits in der Antike das Hebelgesetz. In seiner einfachs-ten Form bezieht es sich auf die Balkenwaage. Bei der Balkenwaage werden Last (FL) und Kraft (FK) sowie Lastarm (sL) und Kraftarm (sK) unter-schieden. Lastarm und Kraftarm drücken die He-belarmlänge auf je einer Seite der Balkenwaage aus. Last und Kraft drücken die beiden ( ) Kräf-te auf je einer Seite der Balkenwaage aus. Das Hebelgesetz beschreibt den Gleichgewichtszu-stand der Balkenwaage. Das Gleichgewicht tritt ein, wenn gilt:

sK • FK = sL • FL

Ist also die Hebelarmlänge mal Kraft auf beiden Seiten gleich groß, befindet sich die Balkenwaa-ge im Gleichgewicht. Ist die Hebelarmlänge mal Kraft auf einer Seite größer als auf der anderen, senkt sie die Balkenwaage auf dieser Seite. Un-terschieden werden ein- und zweiseitige Hebel, je nachdem, ob die Kräfte nur auf der einen Seite oder auf beiden Seiten des Drehpunktes angrei-fen.

Hypothese: Eine Hypothese (vom Altgriechischen hypóthesis) ist eine Annahme, die auf wohldurch-dachten Überlegungen beruht, z. B. „ich vermute,

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er auf dem Mond ein Gewicht auf, das sechsmal kleiner ist als auf der Erde.

Körper: Anstelle von Gegenständen spricht man in der Physik von Körpern, weil der Begriff Körper mehr umfasst. Körper kann z. B. für ein Auto, ei-nen Ball, ein Kind, den Mond oder die Erde ste-hen.

Newton: Einheit für die physikalische Größe Kraft, benannt nach dem englischen Mathematiker und Naturwissenschaftler Sir Isaac Newton (1642–1726). Die Abkürzung ist N. Eine Masse von 1 kg hat auf der Erde eine Gewichtskraft von ungefähr 10 N, auf dem Mond hingegen eine ca. sechsmal kleinere Gewichtskraft, d. h. ca. 1,6 N.

Reibung: Reibung, auch Reibungskraft genannt, ist eine ( ) Kraft, die zwischen zwei ( ) Kör-pern wirkt, die einander berühren. Die Reibungs-kraft wird häufig mit FR abgekürzt, ihre Einheit ist wie bei allen Kräften das Newton (N). Wenn wir z. B. einen Schrank auf dem Boden verschie-ben, tritt zwischen Schrank und Boden Reibung auf. Wenn wir Ski fahren oder mit Langlaufski un-terwegs sind, gibt es Reibung zwischen Ski und Schnee. Die Reibung erschwert das Verschieben des Schranks bzw. das Gleiten auf dem Schnee. Sie hängt einerseits von der Masse des Körpers ab, d. h. von der Masse des Schranks bzw. der Masse der Langläuferin, andererseits von der Be-schaffenheit der Oberfläche der beteiligten Kör-per, beim Skilanglauf also von der Unterfläche der Langlaufski sowie von der Schneebeschaf-fenheit. In vielen Fällen wünscht man sich wenig Reibung: Beim Verschieben des Schranks lässt sich durch Unterlegen von Tüchern oder Fuß-matten die Reibung reduzieren, beim Skilanglauf durch Skiwachs. In einigen Fällen wünscht man sich aber durchaus eine hohe Reibung, z. B. beim Fahrrad- oder Autoreifen, denn ohne Reibung zwischen Autoreifen und Straßenbelag würde das Auto in einer Kurve von der Straße abkommen. Genau dies passiert bei Glatteis, welches die Rei-bung reduziert.

Schwerpunkt: In den Naturwissenschaften und der Mathematik wird mit dem Schwerpunkt der so-genannte Massenmittelpunkt bezeichnet, all-tagssprachlich ließe sich sagen „die Mitte des (

) Gewichts“. Bei einer Holz- oder Eisenkugel oder auch bei einem Holz- oder Kunststoffwür-fel liegt der Schwerpunkt genau in der Mitte der Kugel bzw. des Würfels. Beim Menschen liegt der Schwerpunkt ungefähr in der Mitte des Körpers auf der Höhe des Bauchnabels. Trinkgläser und Vasen weisen oft einen dicken, schweren Boden

dass diese Mauer aus Steinen besser hält als die aus Holz, weil Steine schwerer sind“. Die Annah-me ist noch nicht bewiesen und ist weder wahr noch falsch. Eine Annahme ist nur dann eine Hy-pothese, wenn sie überprüfbar ist. Die Überprü-fung erfolgt anhand der Folgerungen, die aus der Hypothese gezogen werden können, z. B. werden nun a) Mauern aus Steinen mit Mauern aus Holz, b) Mauern aus schwerem Holz mit Mauern aus leichtem Holz und c) Mauern aus leichten Stei-nen mit Mauern aus schweren Steinen miteinan-der verglichen. Dabei muss die Menge der Stei-ne und des Holzes immer genau gleichbleiben, auch deren Größen. In den Naturwissenschaf-ten und in der Technik werden Hypothesen über-prüft. Sie werden entweder bestätigt (verifiziert) oder widerlegt (falsifiziert). Annahmen, die nicht auf wohldurchdachten Überlegungen basieren, werden als Vermutungen bezeichnet. In jungen Jahren sind Kinder eher in der Lage, Vermutun-gen als Hypothesen aufzustellen. Mit zunehmen-dem Alter stellen sie dann auch Hypothesen auf.

Kraft: Es handelt sich um eine wohl definierte physi-kalische Größe, die nur teilweise mit dem Alltags-begriff „Kraft“ übereinstimmt. Die Abkürzung lau-tet F nach dem englischen „force“. Ihre Einheit ist ( ) Newton (N). In der Physik ist sie definiert als das Produkt von Masse (m) und Beschleunigung (a): F = m • a. Der Begriff Kraft wird in der Physik nur dann verwendet, wenn zwei ( ) Körper auf-einander wirken, z. B. der Finger auf das Buch (( ) Acto und Reactio), die Erde auf einen Gegen-stand (( ) Gewichtskraft) oder der Schrank, der auf dem Boden verschoben wird (( ) Reibung). Mechanische Kräfte lassen sich mit ( ) Feder-kraftmessern messen.

Masse: Die Masse ist eine unveränderliche Eigen-schaft eines Gegenstands. Sie wird mit der Ein-heit kg angegeben. Umgangssprachlich wird sie auch als ( ) Gewicht bezeichnet; dieser um-gangssprachliche Begriff ist aus der Perspek-tive der Physik falsch, denn mit Gewicht bzw. ( ) Gewichtskraft wird in der Physik eine ande-re Größe bezeichnet. Warum unterscheidet die Physik zwischen Masse und Gewicht? Es gibt in der Physik – weniger hingegen in unserem Le-bensalltag – Situationen, in denen zwischen Mas-se und Gewicht sorgfältig unterschieden werden muss. Ein Astronaut, der auf der Erde eine Masse von 80 kg aufweist, hat diese Masse auch noch im Raumschiff und auch auf dem Mond. Er ist ja immer noch derselbe Mensch. Was aber auf der Erde und auf dem Mond unterschiedlich ist, ist sein Gewicht. Wegen der im Vergleich zur Er-de geringeren Anziehungskraft des Mondes weist

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auf; damit befindet sich der Schwerpunkt des Glases (auch bei gefülltem Glas) relativ weit unten und das Glas steht dadurch stabiler ( Stabilität).

Stabilität: Die Stabilität eines Körpers hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. vom Material und den Bestandteilen eines ( ) Körpers, aber auch von der Lage des Schwerpunkts. Je tie-fer der Schwerpunkt liegt und je direkter sich der Schwerpunkt des Körpers über der Mitte sei-ner Auflagefläche befindet, desto größer ist sei-ne Stabilität: Ein Turm aus Bauklötzen oder ein Hochhaus, die sich nach oben verjüngen, sind stabiler als solche ohne Verjüngung. Ein (Renn-)Auto, das auch bei hoher Geschwindigkeit nicht aus der Kurve kippen soll, muss einen tiefen Schwerpunkt haben, d. h. wenig Bodenfreiheit.

Wechselwirkungsprinzip Actio und Reactio.

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Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen

Ein Curriculum vom Kindergarten bis zur 8. KlasseHerausgeberin: Kornelia Möller

Prof. Dr. Ilonca Hardyist Professorin für Grundschulpädagogik mit Schwerpunkt Empirische Bildungsforschung an der Goethe-Universität Frankfurt.

Prof. Dr. Miriam Leuchterist Professorin für Grundschulpädagogik an der Universität Koblenz-Landau.

Prof. Dr. Mirjam Steffenskyist Professorin für Didaktik der Naturwissenschaften – Chemie an der Universität Hamburg.

Prof. Dr. Kornelia Möllerist Seniorprofessorin für Didaktik des Sachunterrichts an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster.

Autorinnen: Miriam Leuchter, Marina Ape, Ilonca Hardy und Mirjam Steffensky

Herausgeberin:

Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht

Das Spiralcurriculum zum Thema Kräfte und Gleichgewicht ist bildungsstufenübergreifend für den Kindergarten, die Primar stufe und die Sekundarstufe I (Klassenstufen 6–8) kon-zipiert. Es zielt darauf ab, die Entwicklung naturwissenschaft-licher und technischer Kompetenzen von Anfang an stufen-gerecht zu fördern und die Übergänge vom Kindergarten in die Grundschule wie auch von der Grundschule in die Sekun-darstufe zu erleichtern.

Neben dem Aufbau fachlicher Kompetenzen steht die sys-tematische Heranführung an das naturwissenschaftliche und technische Arbeiten und Denken im Zentrum des Spiralcurri-culums. Verknüpfungen zwischen Natur und Technik erhöhen dabei das Interesse der Lernenden und erleichtern Zugän-ge zu naturwissenschaftlichen Inhalten. Leitendes Prinzip ist das von pädagogischen Fachkräften bzw. Lehrkräften ange-messen begleitete forschende und problemorientierte Lernen.

Stufenspezifische Materialpakete unterstützen die Fach-kräfte des Kindergartens sowie die Lehrkräfte darin, die an-gestrebten Ziele zu erreichen. Jedes Materialpaket besteht aus • einem Handbuch für die jeweilige Bildungsstufe und• dazugehörigen Materialkisten.


Das Handbuch für den Elementarbereich enthält altersspe-zifische Bildungsangebote für Vorschulkinder mit insgesamt neun aufeinander abgestimmten Sequenzen, die den Kindern vielfältige neue Erfahrungen ermöglichen.

Die Kinder errichten verschiedene Bauwerke und finden heraus, wie sie stabilisiert werden können. Sie erproben, wel-che Gegenstände auf Rampen haften, rutschen und rollen. Sie testen gleichmäßige und ungleichmäßige Wippen und vergleichen die Wirkung von verschiedenen Gewichten und Positionen auf deren Gleichgewicht.

Die Kinder experimentieren spielerisch und finden so Lö-sungen für einfache technische Aufgaben; ebenso führen sie einfache technische Versuche nach Anleitung durch. Dadurch lernen sie grund legende Aspekte des naturwissenschaftli-chen und technischen Arbeitens und Denkens kennen.

Das Handbuch enthält die detaillierte Beschreibung der Sequenzen, fachliche und didaktische Hintergrundinformati-onen, Vorschläge für die Diagnose von Kompetenzen bei Kin-dern mit unterschiedlichen Lernvoraussetzungen sowie An-regungen für eine integrierte Sprachförderung. Damit können pädagogische Fachkräfte auch ohne naturwissenschaftliches oder technisches Vorwissen die Bildungsangebote umsetzen.

In der Materialkiste befinden sich alle zum Experimentieren erforderlichen Materialien für Gruppen mit bis zu 10 Kindern.

Die Materialpakete für alle drei Stufen sind erhältlich unter: www.gutwerke.de

Nachfragen unter: [email protected]

Digitale Versionen aller Handbücher, editierbare Arbeits-blätter des Primar- und Sekundarbereichs sowie deren Lösungen sind zudem auf den Seiten der Deutsche Telekom Stiftung abrufbar (www.telekom-stiftung.de/ minteinander).

Marina Apeist Grundschullehrerin in Münster.



http://www.telekom-stiftung.de/ minteinander

http://www.telekom-stiftung.de/ minteinander

spiralcurriculum kräfte und gleichgewicht

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