Praxis, Ausstattung Unterrichtsplanung
praxis tipps
Praxis Tipps für den experimentellen Unterricht
Übersicht
Ausstattung mit Geräten
Eine normale Laborausstattung erscheint gegenüber fertigen Versuchsansätzen eher geeignet.
Vorteil die Schülerinnen und Schüler lernen, sofort mit dem normalen eingeführten Gerät für die Versuche umzugehen, wenn sie sich den Versuchsaufbau selbst überlegen müssen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass den Schülerinnen und Schülern zu Beginn des Erlernens von Experimenten in einer Schuhschachtel nur die Teile zur Verfügung gestellt werden, die auch wirklich benötigt werden. Das gilt für Gruppenexperimente wie auch für Demonstrationen gleichermaßen.
Nachteil bei fertigen Versuchssätzen: Beim Aufräumen in Gruppenarbeiten werden leicht Teile vergessen oder falsch zugeordnet, sodass der ganze fertige aufeinander abgestimmte Versuchsansatz unbrauchbar wird.
Stative für biochemische Experimente: 1/2 Klassensatz
Stativrohr massiv 1,5 cm Durchmesser mit schwerem Eisenplatte.
Doppelmuffen Winkel 90 Grad
Klemmen zur Befestigung von Bechergläsern und Erlenmeyerkolben an Muffe und Stativ
Glasgeräte
Reagenzgläser verstärkt 2 bis 3 Packungen (ca 300 Stück)
Spritzflasche Plastik 500 ml blau für Wasser 1/2 Klassensatz
Bechergläser
Oft sind Plastikbecher aus der Haushaltsabteilung ausreichend. Trotzdem
Bechergläser aus Duran 100 1/2 Klassensatz
Bechergläser aus Duran 400 ml 1/2 Klassensatz
Erlenmayerkolben aus Duran 400 ml 1/2 Klassensatz
Messbecher aus Haushaltsplastik 500ml mit Eichung in 50ml Schritten 1/2 Klassensatz
Pipetten
Pipetten sind meist Glasröhren, mit geeichter Einteilung, mit denen man sehr genau Lösungen aufsaugen und in andere Behälter übertragen kann.
Pipetten sind meist Glasröhren, mit geeichter Einteilung, mit denen man sehr genau Lösungen aufsaugen und in andere Behälter übertragen kann.
Man braucht:
Einfache Plastikpipetten (Pasteurpipetten) ohne Markierung mit Ansaugstutzen 200 Stück für Versuche mit Einzellern, Kleintiere und für das Feuchthalten Gewebeschnitte.
Für genaue Versuche:
Pipette aus Duran oder Kunststoff 2 ml Gesamtvolumen 2 StückPipette aus Duran oder Kunststoff 5 ml Gesamtvolumen 5 StückPipette aus Duran oder Kunststoff 10 ml Gesamtvolumen 5 StückFür jeden betroffenen Versuch eine passende Aufsaugvorrichtung, am besten ein Gummihütchen.
Beste Übersicht über Pipetten:
https://www.amazon.de/Laborpipetten/b?ie=UTF8&node=6588070031
Vgl einige Versuche.
z. B.:Pipette als genaues Messinstument fü den Wasserhaushalt bei Pflanzen
Versuchsanordnung zur exakten Messung des Wasserverdunstung bei Blättern
(vorteilhaft ist eine 10 ml Pipette)
Pipettieren will geübt sein:
1. Auf Temperaturgleichheit achten: Pipette, Spitzen und Flüssigkeiten an Raumtemperatur angleichen (falls möglich)2. Pipette im gleichen Winkel halten: Pipette immer im selben Winkel von nicht mehr als 20° halten3. Eintauchtiefe beachten: Pipettenspitze beim Ansaugen 2-3mm in die Flüssigkeit eintauchen4. Abstreifen nach Aufsaugen an der Innenwand. Dann bleibt kein Tropfen außen hängen.5. Pipette 2 bis 3mal bis zur Marke füllen, dann erst genau abmessenErstes und letztes Dispensat verwerfen:
Viskose Flüssigkeiten: Für viskose Flüssigkeiten eine geringe Geschwindigkeit bei Füllen und Ablaufen lassen wählen.
6. Flüchtige Flüssigkeiten: bei flüchtige Flüssigkeiten (wie alkoholischen Lösungen) schnell arbeiten
7. Die Flüssigkeiten sollten ungefähr die gleiche Dichte wie Wasser haben. Pipettieren von Öl ist daher sehr ungenau.
https://www.integra-biosciences.com/deutschland-oesterreich
Für Wasserbäder:
Blechnäpfe mit Henkel (Campingabteilung)
Elektrische Heizplatten klein (Haushaltsabteilungen)
Elektrische Thermometer 1/2 Klassensatz (nur bei wirklichem Bedarf ausgeben!)
Thermometer
Haushaltsthermometer ohne Holzbefestigungen reichen vollständig aus. Sie sind meist mit roter Flüssigkeit gefüllt. Damit wird das giftige Quecksilber vermieden.
Für Wasserproben bei ökologischen Untersuchungen sind elektronische Temperaturmessgeräte mit langen Meßfühlern von Vorteil.
Aquarien:
Aquarienkasten aus festem Haushaltsplastik mit Deckel, ca 200x300x150 ml 2-3 Stück haben sich bewährt. Glasaquarien sind wesentlich teurer.
Verbindungen zwischen den Versuchsteilen:
Plastikschläuche ca 5 m am Stück, 5mm Außendurchmesser zum bedarfsgerechten Abschneiden.
Stopfen passend zu Erlemmeyerkolben mit Loch 5 mm 1/2 Klassensatz
Glasrohr aus Weichglas zum Abschneiden mit Glasschneider passend zu Plastikschlauch (Außendurchmesser des Glasrohrs passend zum Schlauchinnendurchmesser und Außendurchmesser des Glasrohrs passend zum Innendurchmesser des Lochs im Stopfen wählen!)
Glasröhrchen für Einfügen in durchbohrte Stopfen gerade lassen!!
Gebogene Glasröhrchen neigen zu Abbrechen und damit zu starken Verletzungen!
Bewährt haben sich die Absaugröhrchen (Zahnarzt). Sie lassen sich leicht biegen und sind trotzdem stabil.
Man muss allerdings auf passende Durchmesser achten.
Gleitöl: unbedingt wichtig! Spezialmischung zum erleichterten Einfügen von Glasröhrchen durch Stopfen.
Knetmasse zum Abdichten von Verbindungen (Bastelgeschäft)
Spritzflasche 500 ml blau für Wasser 1/2 Klassensatz
Für Wasserproben:
5 Plastikflaschen mit Schraubverschluss zum Transport von Wasserproben1000 ml (der Verschluss sollte zu den Stopfen passen! )Zwei Trichter 50 ml und 500 mlSieb 50 mm Durchmesser PlastikSieb 500 mm Durchmeser Plastik
Für Bakterienversuche und Kleintierbeobachtungen
Petrischalen mit Deckel aus Plastik (Einwegprodukte)Klein ca 30mm DurchmesserGroß ca 50 mm DurchmesserBunsenbrennerDer Bunsenbrenner ist ein kleiner Gasbrenner, bei dem das verwendete Gas (meist Butan aus einer Kartusche) die Verbrennungsluft selbst ansaugt.Aufbau und FunktionsweiseDer Gasbrenner für Labore und Schulen besteht aus einem etwa 15 cm langen Rohrstück, in dem das Gas nach oben strömt und dabei durch regulierbare Öffnungen die Verbrennungsluft selbst ansaugt. Durch ein Gitter oder feine Bohrungen am oberen Ende des Brenners wird bei modernen Brennern ein Rückschlag der Flamme in den Brenner verhindert.Bei geöffneter Luftzufuhr vermischen sich Luft und Brenngas bereits innerhalb des Bunsenbrenners. Die Flamme brennt dann als blaue und ist sehr heiß. 1000 °C und 1200 °C.Wenn die Luftzufuhr geschlossen wird, vermischt sich das Brenngas mit der Luft erst am oberen Röhrenausgang. Eine leuchtende Flamme entsteht, es herrscht eine Temperatur von etwa 250–550 °C.
Anwendung
Anwendung finden Bunsenbrenner vor allem in der Schule zum Schmelzen von Glasröhren und die Entfernung von Glasenden, die sehr scharf sind.
Blaue Flamme, sehr heiß!!
Gelbe Flamme: Bei vollständig geöffneter Luftzufuhr (gelbe Flamme) ist dafür gesorgt, dass um die Flamme herum eine sterile Umgebung entsteht, in dem die erhitzte Luft und die Bakterien nach oben geführt werden. Eine geöfnete Agarplatte bleibt auf diese einfache Weise steril.
Bunsenbrenner für das Flambieren von Chrème brulée ist ausreichend
(Haushaltsgeschäft).
Mikroskopieren:
Für die hier vorgestellten Versuche reichen einfache Schülermikroskope aus. Ein halber Klassensatz wäre wünschenswert
Objektgläschen 2 bis 3 Packungen von je 50 Stück . Die Objektgläser müssen mit 70% vegälltem Alkohol und Wasser gereinigt werden.
Deckgläschen Packungen von je 50 Stück nach Gebrauch entsorgen.
Rasierklingen: Für die Versuche mit Gewebeproben die Rasierklingen durchbrechen und die Bruchkante mit Klebeband absichern.
Handhabung:
Man klemmt die zu untersuchenden Gewebeteile zwischen zwei Styroporstücken ein und schneidet an der Oberfläche so dünn wie möglich entlang.
Waage
Eine elektrische Haushaltswage ist ausreichend.
Als Unterlegscheiben beim Einwiegen haben sich kleine Stücke ca10x10 cm aus glattem Papier bewährt.
Spatel zum Einwiegen:
Edelstahlspatel sind optimal. Einweglöffel aus Plastik sind ausreichend.
Evt. Weiterer Bedarf bei den jeweiligen Versuchen.
Vgl z.B:
https://www.laborhandel24.de/allgemeiner-laborbedarf/laborbedarf.html?marke=duran-group
https://www.praxisdienst.de/Laborbedarf/Laborausruestung/Pipetten+und+Pipettenspitzen/Pasteurpipetten+1+ml.html
https://www.nibis.de/geraete-und-sicheres-experimentieren_13977
Ausstattungsfragen
Die Versuche sind alle so angelegt, dass sie auch mit Ausrüstung aus den Haushalts- bzw. Camping- Abteilungen von Kaufhäusern durchgeführt werden können. Dies hat den Vorteil, dass die Schülerinnen und Schüler die „Geräte“ schon kennen und sie mit »neuen Aufgaben« versehen können.
Die meisten Grundschulen verfügen nicht über einen Raum für Experimente. Diese müssen auf den Arbeitstischen in der Klasse ausgeführt werden. Daher die folgenden Vorschläge für eine flexible und praktikable und ideale „Grundausstattung“:
Mögliche Grundausstattung für einen Arbeitsplatz für Grundschulen
Eine an den Rändern hochgebogene Alufolie, ca. 40 x 50 cm, hat sich bewährt. Nach den Versuchen kann die Folie leicht entsorgt werden. Man kann auch alte Backbleche nutzen. Für die Reinigung wird Küchenkrepp verwendet.
Für die Unterrichtsgestaltung hat sich für die einzelnen Versuche ein Schuhkarton bewährt. Er enthält die benötigten Substanzen (immer in kleinen Gläschen mit Schraubverschluss und Hilfsmittel (wie Thermometer, Löffel usw.), die gerade für den Versuch benötigt werden. Damit kann eine gewisse Ordnung während des Experimentierens gewahrt bleiben und die Aufräumarbeiten gestalten sich einfacher.
In der Grundschule reichen Blechnäpfe für das Aufrechtstehen der Reagenzgläser. Vorteilhaft sind zwei Blechnäpfe: einen für saubere Reagenzgläser (umgekehrt gestellt) und einen für gebrauchte Reagenzgläser (aufrecht mit den Reagenzlösungen)
Für weiterführende Schulen empfiehlt es sich, die übliche Ausstattung für den Chemieunterricht zu nutzen, z.B. Stative, Klemmen, Erlenmeyer, Bechergläser, Pipetten. Reagenzgläser mit verstärkter Wand haben sich bewährt. Besonderheiten sind in den einzelnen Versuchen dargestellt.
Zur Pflege der Tische sind ebenfalls Alufolien und Küchenkrepp zu nutzen.
Von den im chemischen Labor eingeführten Geräten sind allerdings Reagenzgläser in bruchfester Ausführung im fünffachen Klassensatz unerlässlich. Ständer für Reagenzgläser kann man sich selbst herstellen, indem man Löcher in dicke Styroporplatten mit einem Küchenmesser selber stanzt.
Frische Reagenzgläser stellt man auf etwas Küchenkrepp offen in ein Marmeladenglas zur Nutzung bereit, gebrauchte Reagenzgläser stellt man umgekehrt in einen Plastikbecher ab. Auf diese Weise lässt sich eine Wiederbenutzung vermeiden.Die gerade in Arbeit befindlichen Reagenzgläser stehen aufrecht in Styroporplatten, in die man passende Löcher mit einem Küchenmesser geschnitten hat.
Arbeitsblätter / Arbeitsunterlagen
Eine Zettelwirtschaft mit Arbeitsblättern wird als Gefahr für den Unterricht gesehen. Trotzdem ist jeder Versuch in Form eines Arbeitsblatts gehalten, in dem der Arbeitsablauf geschildert ist. Dabei kann die Lehrperson den Ablauf auch mündlich schildern und die Ergebnisse an der Tafel festhalten.
Die Versuchsanweisungen können auch als Arbeitsblätter zum Ausmalen und Beschriften ausgegeben werden, wenn man Demonstrationsversuche wählt.
Die Arbeitsblätter dienen nur dazu, eine nachvollziehbare Arbeitsweise einzuüben.
Daher folgen die Arbeitsblätter immer dem „naturwissenschaftlichen Ritus“:
·Frage an die Natur, oft verpackt in einer Behauptung (Hypothese),·Angaben zu Material und Objekten (Was brauchst du?)·Angaben zur Durchführung (Was kannst du tun?).·Vorschlag für ein Protokoll (Beobachtung?).·Aufforderung, das Beobachtete mit eigenen Worten oder als Ergebnis zu erklären (Interpretation).
(Dabei dürfen die Interpretationen durchaus falsch im naturwissenschaftlichen Stand des Wissens sein – nur die Beobachtungen sollten genau und richtig sein. Erst allmählich lernen die Schülerinnen und Schüler den Ablauf des naturwissenschaftlichen Denkens und lernen dessen Besonderheiten und Vor- und Nachteile einzuschätzen.)
Geräte
Aus meiner Erfahrung sind fertige Sätze für bestimmte Versuche nicht von Vorteil. Nach dem Unterricht fehlen oft einzelne Stücke und der ganze Satz wird wertlos. Bzw. die Lehrperson darf die fehlenden teile suchen oder nachbestellen.
Besser haben sich Schuhkartons bewährt, in denen nur die einzelnen Geräte, die man für den bestimmten Versuch braucht, enthalten sind.
Wenn die Schule über einen Grundstock für chemisches Arbeiten verfügt – wie Stative, Reagenzgläser, Heizplatten, Filter und ähnliches, so sind solche Teile von Vorteil. Ein solcher Gerätesatz ist aber nicht notwendig.
Übersicht: https://de.wikipedia.org/wiki/Laborger%C3%A4t
Kleiner Kühlschrank
(Tischkühler) oder eine Gemüsebox mit Gefrierttüten (ca. 20 x 30 cm): für die Aufbewahrung in der Kälte.
Kleinteile:
Pappteller, Pappnäpfe, kleine Partylöffel, Buchenholzstäbe, Glasstäbe zum Rühren, Wischtücher aus Papier, Küchenmesser, Schere, Klebeband, Pipetten aus Plastik, Partykerzen, Streichhölzer, Taschenmesser, Zahnstocher, Wattestäbchen, kleine Becher, Marmeladengläser, Untersetzer (alles im Haushaltswarengeschäft).
Pflanzen
Die Versuche beziehen sich auf Pflanzen. Das schränkt die Versuchsmöglichkeiten deutlich ein.
Wir westlich-christlich erzogenen Menschen haben keine ethischen Probleme, Pflanzen zu untersuchen. Wohl aber bestehen ethische Normen gegenüber Tieren. Pflanzen und Tieren sind aber gleichermaßen Lebewesen.
Hier eine Zusammenstellung von Pflanzen, die sich für Experimente bewährt haben.
Pflanzen
Wasserpest (Elodea spec) zeigt im 2 Literglas mit etwas Schlamm jahrelang am Nordfenster sehr gutes Wachstum (aus Aquarienhandlung). Für die Sauerstoffentwicklung bei Sonnenlicht oder Schreibtischlampe, und für Zelluntersuchungen an Blättern.
Fleißiges Lieschen (Balsaminaceae), Zuchtpflanzen mit durchscheinenden Stängeln zur Untersuchung der Leitbündel;
Stangensellerie (Apium dulce, Zuchtform): für Leitbündeluntersuchungen (vom Markt).
Geranien (Geranium spec, Zuchtform): Topfpflanzen mit nicht eingeschnittenen Blättern (Stärkenachweis bei Fotosynthese).
Duftgeranie (Geranium molle, Zuchtpflanze): am Südfenster in der Klasse auch im Winter wachsend, für Stärkenachweis und Verdunstungsversuche, in den Blättern Duftstoffe.
Apfelsine: Nachweis von Ätherischen Ölen in der Schale.
Dreimasterblume (Tradeskantia spec), mit biegsamem Stängel und festen Blättern für Fotosyntheseversuche und Wassertransport.
Frische Zweige von Bäumen mit hohem Wasserbedarf: Ulme, Pappel, Birke (Wassertransport).
Gemüse: Spinat für Photosyntheseversuche (das ganze Jahr über erhältlich). Salat für den Nachweis von Salzen
Samen
Kresse Beobachtung des Keimungsablaufs, Im biologischen Gifttest.
Weizensamen, naturbelassen, für die Beobachtung von Keimung und Wurzelhärchen auf Filtrierpapier, sowie bei Wachstumsversuchen und zur mikroskopischen Untersuchung.
Mais oder Erbsen frische, keimfähige Samen für Atmungsversuche (Gärtnerei),
Feuerbohnen (Beobachtung des Wachstums in Gartenerde, des Wurzelwachstums im Sachsen Wurzelkasten oder in Holzspänen)
Chemikalien
-- Alle verwendeten Chemikalien und die entsprechenden Lösungen sind nicht giftig und können gefahrlos stark verdünnt als Abwasser entsorgt werden.
Mehl (Haushalt) für Stärke: Mondamin aus Maismehl. Nur stark verdünnte Lösungen nutzen!
Lugol’sche Lösung (Jod-jodkalium in Wasser) zum Stärkenachweis: Blau- bis Schwarz- Färbung der zu testenden Oberfläche oder der Lösung durch Auftropfen von hellgelber Lugol’scher Lösung (Lehrmittelbedarf) zeigt Stärke an.
Glucose (Dextroenergen, Traubenzucker) in Drogerien.
Glucose Nachweis: Nachweisstäbchen für Glucose im Urin (Apotheke); Kontrolle: Frischer Weintraubensaft, (Haushaltszucker ist als Disaccharid nicht geeignet!
Glucose Nachweis: Nachweisstäbchen für Glucose im Urin (Apotheke); Kontrolle: Frischer Weintraubensaft, (Haushaltszucker ist als Disaccharid nicht geeignet!
Eiweißnachweis: Stäbchen für Eiweißnachweis im Urin (Apotheke) oder Biuret Reagenz (Lehrmittelbedarf). Eiklar, jeweils frisch, sehr stark verdünnt!
Kalkwasser: (CaO) (gebrannter Kalk, Baumarkt) löst sich in Wasser zur Ca(OH)2. Nachweis für Kohlenstoffdioxid. Die abfiltrierte Lösung hält sich verschlossen bis zu einem halben Jahr. - Wenn man CO2 einleitet, fällt weißes Pulver (CaCO3) aus, erkennbar an einer deutlichen Trübung.
Dichlorphenolindophenol: (Apotheke) ca. 1 g, jahrelang haltbar als Pulver) löst sich blau in Wasser, entfärbt sich bei Zugabe von Vitamin C – zum Nachweis von Vitamin C.
Stäbchen aus Buchenholz (»Glimmspäne«): Sauerstoffnachweis.
Buchenholzspäne naturbelassen!
Weiterführende Informationen:
Schneider, V.u. Th. Zahn: Experimente, die gelingen, Shaker 2008;
Knobel, Eve (1998): Experimente im Sachunterricht, Volk und Wissen, Berlin;
Schneider, V.u. Th. Zahn: Experimente, die gelingen, Shaker 2008;
Knobel, Eve (1998): Experimente im Sachunterricht, Volk und Wissen, Berlin;
Klett (2006): Prisma Naturwissenschaften, Klettverlag Stuttgart;
Schrödel (2006): Netzwerk Biologie, Arbeitshefte, www.schrodel.de;
Schrödel (2006): Netzwerk Biologie, Arbeitshefte, www.schrodel.de;
Internet: www.chemieunterricht.de
Unterrichtsablauf
vgl auch: Schaal,St.: Scriptor Praxis: Biologie unterrichten: planen, durchführen, reflektieren, Cornelsen
Man kommt mit drei DIN A4 Seiten pro Unterrichtseinheit oder pro Unterrichtsstunde aus. dies gilt aus Erfahrung auch für Prüfungslehrproben.
Planungsvorschlag
DIN A4 Blatt 1:
Thema der Unterrichtsstunde oder Einheit: __________________________________
Datum: …………….
Grobziel: ______________________________________________________________
_______________________________________________________________________
Begründungszusammenhänge: (didaktische Analyse):
Zum Lehrplaninhalt Wissenschaftlicher Hintergrund? Welche Bedeutung für die Lebenswirklichkeit der Lernenden? Welche technische Ausstattung? Welche Ziele habe ich als Dozent; Lehrperson?
In Bezug auf die Lernenden: voraussichtliche Motivation, Lebenswirklichkeit, soziale Vorbildung, Bezug um Lebensumfeld? Bezug zu Berufen?
Bezug zu den möglichen Interessen und Vorerfahrungen der Schülerinnen und Schüler?
Zu den Methoden: Warum ein Experiment? Wann Frontalunterricht? Wie die Experimentanlage, wie das Arbeitsblatt? Wann ein Protokoll? Wann Diskussion? Welche Art der Ergebnissicherung?
In allen Belangen möglichst große Transparenz anstreben!
DIA 4 Blatt 2
DIN A4 Blatt 3:
Verwendete Materialien und Informationen:
z.B. InformatiInternet, Bücher, andere Unterrichtsvorschläge, ……………
Eigene Materialien:
z.B. Pflanzen, Tafelbilder, Arbeitsblätter, Geschichten, Funktionsmodelle, Darstellungen aus Styropor oder aus Pappe