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Schwim­men–Schwe­ben–Sin­ken

Ker­n­ide­en des Mo­duls

  • Bau­stei­ne für einen Un­ter­richts­gang zu den The­men­kom­ple­xen
    • Wahr­neh­mung und Mes­sung;
    • Masse, Vo­lu­men, Dich­te;
    • Schwim­men, Schwe­ben, Sin­ken;
    • Ex­pe­ri­men­te pla­nen und durch­füh­ren;
    • na­tur­wis­sen­schaft­li­che Ar­beits­wei­se.
  • Pro­ga­ni­sa­to­risch fle­xi­bler Ein­satz mög­lich in
    • Ein­zel­stun­den;
    • Dop­pel­stun­den;
    • Sta­tio­nen.
  • Me­tho­disch fle­xi­bler Ein­satz mög­lich durch
    • Schü­ler­ak­ti­vi­tä­ten und Schü­ler­ex­pe­ri­men­te;
    • stär­ker leh­rer­zen­triert or­ga­ni­sier­ter Un­ter­richt: aus den Schü­ler­ex­pe­ri­men­ten und Ar­beits­blät­tern kön­nen Leh­rer­ex­pe­ri­men­te und Ta­fel­auf­schrie­be ab­ge­lei­tet wer­den.
  • Mög­lich­kei­ten der Dif­fe­ren­zie­rung durch
    • Bau­stei­ne in un­ter­schied­li­chen Schwie­rig­keits­stu­fen;
    • Al­ter­na­ti­ven bzgl. des Ma­the­ma­ti­sie­rungs­gra­des
  • An­knüp­fen an das Thema „Fi­sche“ über die Schwimm­bla­se, ihre Funk­ti­on sowie einen zu­ge­hö­ri­gen Mo­dell­ver­such

Um­fang

  • 12–18 Stun­den bzw. 6–9 Dop­pel­stun­den
  • vgl. Über­sicht der Bau­stei­ne im An­hang

Bezug zum Bil­dungs­plan

  • Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen an Bei­spie­len die Vor­tei­le der fach­sprach­li­chen Be­schrei­bung von Phä­no­me­nen ge­gen­über der All­tags­spra­che dar­stel­len (zum Bei­spiel an­hand von Schwe­re­emp­fin­den , Masse , Dich­te , Wär­me­emp­fin­den, Tem­pe­ra­tur, Cel­si­us­ska­la, Bren­nen, Er­hit­zen, Schmel­zen).“
  • „Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen an Bei­spie­len die na­tur­wis­sen­schaft­li­che Ar­beits­wei­se durch­füh­ren und er­läu­tern ( Be­ob­ach­tung eines Phä­no­mens, Ver­mu­tung, Ex­pe­ri­ment, Über­prü­fung der Ver­mu­tung ).“
  • „Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen Ex­pe­ri­men­te pla­nen und durch­füh­ren , Mess­wer­te er­fas­sen und Er­geb­nis­se pro­to­kol­lie­ren sowie er­läu­tern, wie man dabei vor­geht (Ta­bel­len, Dia­gram­me und Skiz­zen)“
  • „Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen Ei­gen­schaf­ten von Kör­pern er­mit­teln ( Masse , Vo­lu­men )“
  • „Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen die Schwimm­fä­hig­keit von Kör­pern in Was­ser mit­hil­fe eines qua­li­ta­ti­ven Dich­te­be­griffs er­klä­ren ( Schwim­men , Schwe­ben , Sin­ken )“

Mög­lich­keit zur Ver­net­zung der in­te­gra­ti­ven The­men (Aus­zug)

Möglichkeiten zur Vernetzung

Di­dak­ti­sche An­mer­kun­gen:

  • Der Bil­dungs­plan ver­langt die Be­grif­fe Masse, Vo­lu­men und Dich­te. Daher wird nur zu Be­ginn von „schwer/leicht“ und „groß/klein“ ge­spro­chen. Die All­tags­for­mu­lie­run­gen wer­den re­la­tiv zügig durch die Fach­be­grif­fe er­setzt, die im wei­te­ren Ver­lauf dann durch­gän­gig be­nutzt wer­den. Daher wird auch der All­tags­be­griff „Ge­gen­stand“ rasch durch den in der Phy­sik üb­li­che­ren Be­griff „Kör­per“ er­setzt. Die Lehr­kraft kann den Wech­sel von der All­tags- zur Fach­spra­che aber auch zu einem spä­te­ren Zeit­punkt voll­zie­hen. Die Ar­beits­blät­ter müs­sen dann ent­spre­chend an­ge­passt wer­den.
  • Der Bil­dungs­plan ver­langt die Be­grif­fe Schwim­men, Schwe­ben und Sin­ken. Die Ei­gen­schaft des Schwe­bens ist aber ein im All­tag schwer zu be­ob­ach­ten­der Spe­zi­al­fall, weil die Dich­te meist nicht exakt zur Dich­te von Was­ser passt und der Kör­per somit auf­taucht oder ab­sinkt. Nur bei Fi­schen ist das Schwe­ben gut zu be­ob­ach­ten, auch wenn hier ei­gent­lich eine Kom­bi­na­ti­on aus sta­ti­schem Schwe­ben (An­pas­sung der Dich­te) und dy­na­mi­schem Schwe­ben (Flos­sen­be­we­gun­gen) vor­liegt. Aus die­sem Grund wird das Schwe­ben an­fangs nicht the­ma­ti­siert. Erst nach dem Ver­gleich mit der Dich­te von Was­ser wird das Schwe­ben als Spe­zi­al­fall er­kannt und un­ter­sucht.
  • Der Bil­dungs­plan ver­langt einen qua­li­ta­ti­ven Dich­te­be­griff. Dies wird durch den Mas­sen­ver­gleich glei­cher Vo­lu­mi­na auf einer Bal­ken­waa­ge rea­li­siert. Daher ist es be­reits bei der Mas­sen­be­stim­mung sinn­voll, mit der Bal­ken­waa­ge (Mas­sen­ver­gleich) statt mit der Kü­chen­waa­ge/Fe­der­waa­ge (Ge­wichts­kraft) zu ar­bei­ten, auch wenn dies für die Schü­le­rin­nen und Schü­ler zu­nächst kom­pli­zier­ter er­scheint.
  • Die Er­klä­rung des Schwim­mens mit Hilfe der Auf­triebs­kraft, die in po­pu­lär­wis­sen­schaft­li­chen Tex­ten und Ex­pe­ri­men­ten für Kin­der oft zur Er­klä­rung her­an­ge­zo­gen wird, wird in die­sen Bau­stei­nen nicht ver­wen­det. Das Kraft­kon­zept, das zum Ver­ständ­nis von Auf­trieb, Auf­triebs­kraft und Ge­wichts­kraft des ver­dräng­ten Me­di­ums (das Ar­chi­me­di­sche Prin­zip) nötig wäre, wird erst im Phy­sik­un­ter­richt der Klas­sen 7/8 er­ar­bei­tet.
  • Aus ähn­li­chen Über­le­gun­gen her­aus wird von An­fang an mit der Masse eines Kör­pers statt mit dem Ge­wicht ge­ar­bei­tet. Das Ver­hält­nis von Ge­wicht zu Vo­lu­men wird „Wich­te“ ge­nannt. In die­sen Bau­stei­nen wird aber kon­se­quent auf die „Dich­te“ (Ver­hält­nis von Masse zu Vo­lu­men) hin­ge­ar­bei­tet. Vgl. auch die Ta­bel­le mit ty­pi­schen Wer­ten für die häu­fig ver­wen­de­ten Stof­fe/Kör­per im An­hang.
  • Will man fach­lich kor­rekt sein, muss man ei­gent­lich die Dich­te eines Kör­pers und die Dich­te eines Stof­fes un­ter­schei­den. Im All­tag kommt beim Schwim­men auch noch die mitt­le­re Dich­te eines Kör­pers als Fach­aus­druck hinzu, die man mit der Dich­te des Stof­fes Was­sers ver­glei­chen muss. So schwimmt der Sty­ro­por- Kör­per auf dem Stoff Was­ser, weil die mitt­le­re Dich­te des Kör­pers aus Po­ly­sty­rol und Luft ge­rin­ger ist als die Dich­te des Stof­fes Was­ser. Diese Un­ter­schei­dung wird im Laufe des Un­ter­richts er­ar­bei­tet. Ins­be­son­de­re am An­fang ist diese Un­ter­schei­dung aber noch nicht sinn­voll/mög­lich/nötig.
  • Die Prä­kon­zep­te zum Schwim­men und Sin­ken wer­den in den Bau­stei­nen nicht er­ar­bei­tet bzw. er­fragt (Aus­nah­me: Bau­stein B02 ­– Hy­po­the­sen zum Schwim­men ). Für die Prä­kon­zep­te sei auf das Buch Schü­ler­vor­stel­lun­gen in der Phy­sik ver­wie­sen. Als Er­gän­zung hier­zu dient die Samm­lung von M. Wa­gen­schein im An­hang, die auch Grund­la­ge für den Con­cept Car­toon im Bau­stein B02 dient.


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Ein­lei­tung: Her­un­ter­la­den [pdf] [265 KB]


Wei­ter zu: Ver­net­zung