Experimentelle Naturwissenschaften

Experimentalunterricht in Klasse 5 und 7: Naturwissenschaften

In den Jahrgangsstufen 5 und 7 sieht die Stundentafel des Luisen-Gymnasiums jeweils eine Ergänzungsstunde für Experimentalunterricht in den Naturwissenschaften vor.
Der Kurs findet alle zwei Wochen zweistündig statt, sodass genug Zeit für die Durchführung von Experimenten ist.
Der Schwerpunkt liegt auf dem Einüben naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen mit Anbindung an Fachinhalte. Durch das Training naturwissenschaftlicher Methoden können die Schülerinnen und Schüler vertiefte Einsichten in die Inhalte des jeweiligen Fachunterrichts erlangen.
Das Experiment stellt die zentrale Methode in diesem Kurs dar, da es die grundlegende Arbeitsweise der Naturwissenschaftler und die wichtigste Methode der Erkenntnisgewinnung ist. Dabei werden Aspekte aus den drei Naturwissenschaften Biologie, Chemie und Physik beleuchtet, sodass die Schülerinnen und Schüler im Laufe eines Schuljahres Einblicke in die unterschiedlichsten Bereiche der Naturwissenschaften bekommen.

Im Fach Naturwissenschaft werden neben den Erfahrungen im experimentellen Arbeiten auch Lern- und Arbeitsmethoden der Naturwissenschaften vermittelt, auf die dann im jeweiligen Unterricht zurückgegriffen werden kann. Dies sind zum Beispiel:
• Mappenführung
• Verhalten im Fachraum
• Versuchsanleitungen zunehmend selbstständig verstehen
• Beobachten und Darstellen
• Versuchsprotokolle
• Diagramme und Tabellen
• zunehmend selbstständige Durchführung von Experimenten und Versuchen
• Arbeit mit Modellen
• Exakte und richtige Nutzung der Fachbegriffe
• Umgang mit Gefahrstoffen


Inhalte NW-Unterricht 5:

Biologie:
Im NW-Unterricht im Fach Biologie in der 5. Klasse lernen die Schülerinnen und Schüler fachspezifische Arbeitstechniken in einem Erkundungszusammenhang kennen. Dabei haben die SuS die Möglichkeit problem- und handlungsorientiert forschend zu lernen. Als Detektive starten die Schülerinnen und Schüler in den NW-Biologie-Unterricht. Zur Lösung eines Kriminalfalls wird der korrekte Umgang mit verschiedenen Lupen eingeübt. Weiter geht es als Forscher mit der Erkundung, der mit bloßem Auge nicht erkennbaren Umwelt mithilfe des Mikroskops. Die Schülerinnen und Schüler können nach erfolgreich absolvierter Mikroskop-Führerschein Prüfung die mikroskopisch kleinen Dinge in ihrer Umwelt erkunden und schärfen so ihren Blick für Details. Dabei lernen sie den feinmotorischen und verantwortungsvollen Umgang mit den anspruchsvollen und teuren Mikroskopen, sowie das Erstellen von wissenschaftlichen Zeichnungen.

Chemie:
Übersicht der Themen:
- Sicherheitsbelehrung
- Gerätekunde
- Kühlkurve von Wasser
- Bau einer Thermoskanne
- Papierchromatografie
Zu Beginn steht die Sicherheit im Vordergrund und es wird anhand von kurzen Geschichten aufgezeigt, dass selbst Haushaltsmittel wie Rohrreiniger bei falscher Anwendung eine große Gefahr darstellen können. Danach werden die wichtigsten Geräte eingeführt, welche in den folgenden Stunden für praktische Zwecke genutzt werden. So wird eine Kühlkurve von Wasser aufgenommen. Damit die Temperatur über einen längeren Zeitraum warmgehalten werden kann, bauen wir anschließend eine Thermoskanne.
Zum Abschluss wird die Zusammensetzung verschiedener Filzstifte untersucht.

Physik:
In Naturwissenschaftsunterricht der 5. Klasse des Fachbereichs Physik geht es um Raketen! Nachdem mithilfe einiger kleiner Experimente das Prinzip des Raketenantriebs untersucht wurde, geht es im Hauptteil der Unterrichtsreihe um die Konstruktion einer Wasserrakete. Dieser ist durch nur wenige Anweisungen und größtmöglichen Freiraum bei der Planung und Durchführung gekennzeichnet. Dies führt zu vielen unterschiedlichen Ideen von Wasserraketen, die zum Abschluss des Schuljahres dann am Rhein gestartet werden. Neben dem Spaß gilt es dabei noch herauszufinden, was die optimale Füllmenge an Wasser ist und ob die Düsenöffnung einen Einfluss auf die Steighöhe hat.


Inhalte in Klasse 7:

Biologie:
Die naturwissenschaftlichen Erkenntnisse und Methoden aus dem NW-Unterricht in Klasse 5 werden in Klasse 7 aufgegriffen und vertieft. Dabei arbeiten die Schülerinnen und Schüler mit dem Mikroskop und untersuchen tierische (Mundschleimhautzellen) sowie pflanzliche Zellen (Zellen der Wasserpest und Zwiebelzellen). Nachdem die mikroskopische Ebene erforscht und das Zeichnen von Präparaten eingeübt wurde, wird der Bereich der Sinnesorgane näher beleuchtet. So werden verschiedene Experimente zu den Sinnesorganen Haut, Nase und Mund eigenständig durchgeführt und ausgewertet. Da jede Stunde problemorientiert beginnt, wird die Selbstständigkeit der Schülerinnen und Schüler im NW-Unterricht gefördert.

Chemie:
Im chemischen Schwerpunkt der experimentellen Naturwissenschaften geht es darum, die bisher erworbenen Fähigkeiten und Fertigkeiten im Bereich des experimentellen Arbeitens und im Bereich der Hypothesenbildung zu ergänzen und zu vertiefen.
Anhand des Themenbereichs Kleben erforschen die Schülerinnen und Schüler durch den Rahmen geleiteter und freier Aufgabenstellungen die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Alltagsmaterialien und Klebstoffen.
Unbewusst werden Labortechniken geübt und verfeinert, bewusst werden Werkstoffe, deren Zusammenspiel und zugleich naturwissenschaftliche Arbeitsweisen von der Aufstellung und Überprüfung von Hypothesen bis hin zur Weiterentwicklung anderer Klebstoffe oder Werkstoffe (z.B. biologisch abbaubare Kleber) untersucht.
Besonders viel Spaß haben die Schülerinnen und Schüler jedes Jahr bei der Herstellung des „Gummibärchenklebers“.

Physik:
Ein Teil des naturwissenschaftlichen Unterrichts findet im Fach Physik statt. Dabei liegt der Fokus nicht auf unterrichtlichen Inhalten, sondern auf der experimentellen Entdeckung von physikalischen Phänomenen. Ein Lernzirkel zum Thema Spiegeln führt zu wichtigen Erkenntnissen der Optik und hilft den Lernenden, Alltagsbeobachtungen physikalisch zu erklären. Ein weiterer Schwerpunkt ist die technische Komponente des Fliegens und Schwimmens. Verschiedene Experimente erklären spielerisch die Grundlagen von Auftrieb und Strömung. Als drittes bauen die Lernenden mit Hilfe von Bausätzen zwei technische Geräte. Neben dem Verständnis der Funktionsweise durch schrittweises Zusammenbauen findet hier auch ein Kompetenzgewinn in handwerklichem Geschick statt. Die Lernenden nutzen Schraubenzieher, Schmirgelpapier, Zangen etc. und lernen so den Umgang mit diesen Werkzeugen sowie welche Vorsichtsmaßnahmen dabei zu beachten sind.