Diese Arbeit beinhaltet meinen schriftlichen Entwurf für die Lehrprobe im Rahmen des Referendariats zum Grundschullehrer. Für die dritte Klasse wurde eine Stunde zum Bau eines einfachen Stromkreises konzipiert. Hierbei wurde besonders viel Wert auf das Erreichen eines Konzeptwechsels der Schüler und Schülerinnen gelegt.
In dieser Unterrichtseinheit werden die Schülerinnen und Schüler (SuS) mit den Anschlussbedingungen eines einfachen Stromkreises vertraut gemacht. Sie erkunden das bereitgestellte Material, skizzieren ihre Versuche und erwerben dabei verschiedene Teilkompetenzen. Dazu gehört die inhaltliche Abstimmung und Motivation durch einen Lehrervortrag mit Problemstellung, das Erlernen von Fachbegriffen wie Glühlampe, Batterie und Draht sowie deren Zuordnung zu bestimmten Aufgaben und die Erweiterung des Problemlösungsverhaltens durch selbstständige Planung und Entwicklung von Lösungswegen beim Explorieren des Materials.
Weiterhin fördert die Unterrichtseinheit die Teamfähigkeit und Sozialkompetenz der SuS durch respektvolle Interaktion in Gruppen, die Beachtung von Regeln und die Rücksichtnahme auf andere. Die Kommunikationskompetenz wird durch aktives Zuhören, die Akzeptanz unterschiedlicher Meinungen und das Zulassen, dass andere ausreden, gestärkt. Die Schülerinnen und Schüler bauen einen einfachen Stromkreis auf, wobei sie die Verbindung von Energiequelle und "Verbraucher" berücksichtigen. Die Dokumentation der Arbeitswege und -ergebnisse erfolgt durch Skizzenzeichnungen sowie schriftliche Beschreibungen und Vermutungen. Abschließend beschreiben die SuS den einfachen Stromkreis und erklären die Voraussetzungen, indem sie ihre eigenen Lösungsansätze reflektieren und im sozialen Austausch mit anderen Gruppen altersangemessene Erklärungen präsentieren.
Inhaltsverzeichnis
1. Sachanalyse
2. Kompetenzen
3. Stundenplanung
4. Verlaufsplanung
5. Quellenverzeichnis
1. Sachanalyse
Elektrischer Strom Physikalisch betrachtet ist mit „Strom“ ein Transportvorgang gemeint, welcher nicht nur elektrischen Strom, sondern auch Wärmestrom oder Energiestrom usw. umfasst (vgl. Haider & Haider 2009: 5).
Elektrischer Strom wird durch ein Ungleichgewicht von Elektronen erzeugt. Durch den Ladungsausgleich, den die Elektronen jederzeit anstreben, wird ein Elektronenstrom in Gang gesetzt (vgl. Deisler 2003: 12). Demnach kann elektrischer Strom als eine Bewegung von Ladungsträgern durch einen Leiter zusammengefasst werden (vgl. Braun 2007: 7). Da Materialien unterschiedliche Leitfähigkeiten besitzen, werden diese in die Kategorien Leiter, Halbleiter und Isolatoren gegliedert. Die Leitfähigkeit ist abhängig von der Anzahl der freien Elektronen, die für einen Ladungstransport zur Verfügung stehen (vgl. Deisler 2003: 12). Die Bewegungsrichtung in metallischen Leitern erfolgt vom Minus- zum Pluspol (vgl. Braun 2007: 7). Auch wenn elektrischer Strom nicht sichtbar ist, ruft er beobachtbare Wirkungen hervor. So besitzt jeder elektrische Strom beispielsweise eine magnetische Wirkung, anhand derer man sowohl das Vorhandensein eines Stroms als auch dessen Richtung erkennen kann (vgl. Heran-Dörr 2011:14). Darüber hinaus entsteht eine Wärme- und Leuchtwirkung, wenn ein Draht erhitzt wird, was beispielsweise bei einer Glühlampe zu beobachten ist (vgl. ebd.). Strom kann nur in einem geschlossenen Kreislauf fließen.
Der einfache elektrische Stromkreis
„Ein Stromkreis ist eine Anlage, die durch eine ununterbrochene Drahtverbindung in sich geschlossen ist“ (Deisler 2003: 19). Wird eine Spannung als Stromquelle (z. B. Batterie) angeschlossen, entsteht am Pluspol ein Elektronenmangel, während am Minuspol ein Elektronenüberschuss hergestellt wird. Dadurch wird überall im Stromkreis zeitgleich ein gleichmäßiger Stromfluss zwischen den zwei Punkten in Gang gesetzt, welcher die Elektronen im Umlauf hält (vgl. Haider & Hartinger 2010: 62). Dazu benötigt die Quelle Energie (vgl. Haider & Haider 2009: 22). Diese ist unsichtbar und wird durch die Elektronen von der Quelle zum Verbraucher (z. B. Glühlampe) transportiert. Entgegen der Bezeichnung wird die elektrische Energie jedoch nicht verbraucht, sondern in andere sichtbare Energieformen umgewandelt und erneut in den Stromkreis eingespeist. Ist die Energie der Quelle aufgebraucht kann die Bewegung der Elektronen nicht mehr aufrechterhalten werden und der Strom fließt nicht mehr. „Die in der Batterie gespeicherte Energie wurde vollständig umgewandelt“ (Haider & Haider 2009: 5).
Somit lassen sich zwei Bedingungen, die erfüllt sein müssen, zusammenfassen: Es muss zunächst eine Spannung zwischen zwei Punkten bestehen. Diese ist eine physikalische Größe, welche die benötigte Energie, um eine elektrische Ladung innerhalb eines elektrischen Feldes zu bewegen, angibt. Darüber hinaus müssen die beiden Punkte durch einen Leiter verbunden sein (vgl. ebd.).
In der Physik wird der Stromkreis durch die Symbolsprache dargestellt:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 1: Einfacher geschlossener Stromkreis (Quelle: selbst erstellt)
2. Kompetenzen
2.1 Stundenkompetenz
Die SuS lernen die Anschlussbedingungen eines einfachen Stromkreises kennen, indem sie mit dem zur Verfügung gestellten Materialien explorieren und ihre jeweiligen Versuche skizzieren.
2.2 Teilkompetenzen
Die SuS.
- stimmen sich inhaltlich auf die Stunde ein und werden motiviert, indem sie einen freien Lehrervortrag mit Problemstellung aufmerksam zuhörend verfolgen. (Personal- / Methodenkompetenz) TK 1
- erarbeiten Fachbegriffe, indem sie eine Glühlampe, eine Batterie und einen Draht benennen und ihnen ihre jeweiligen Aufgaben zuordnen. (Sachkompetenz) TK 2
- erweitern ihr Problemlöseverhalten hinsichtlich einer initiierten Problemstellung, indem sie beim freien Explorieren mit dem Material selbstständig Lösungswege zielgerichtet planen und entwickeln. (Personal- / Methodenkompetenz) TK 3
- erweitern ihre Teamfähigkeit und Sozialkompetenz, indem sie in den Gruppen ihre Mitschüler ernst nehmen, fair miteinander umgehen, auf andere eingehen und dabei bekannte Regeln berücksichtigen. (Personal-/ Sozialkompetenz) TK 4
- erweitern ihre Kommunikationskompetenz, indem sie innerhalb der Gruppe aktiv Zuhören, andere ausreden lassen und andere Meinungen tolerieren. (Personal- / Sozialkompetenz) TK 5
- erstellen einen einfachen Stromkreis, indem sie ermitteln, inwiefern Energiequelle und „Verbraucher“ miteinander verbunden sein müssen. (Sachkompetenz) TK 6
- dokumentieren ihre Arbeitswege und -ergebnisse, indem sie sich der Skizzenzeichnung bedienen und Beschreibungen sowie Vermutungen verschriftlichen. (Methodenkompetenz) TK 7
- beschreiben den einfachen Stromkreis und erklären die Voraussetzungen, indem sie die eigenen Lösungsansätze reflektieren und im sozialen Austausch mit anderen Gruppen altersangemessene Erklärungen präsentieren. (Sach- / Methodenkompetenz) TK 8
3. Stundenplanung
Die geplante Unterrichtsstunde „Bringe die Glühbirne zum Leuchten1" - Bau eines einfachen Stromkreises der Unterrichtseinheit Elektrischen Strom entdecken und erforschen ist im Themenkomplex Unbelebte Natur / Technik dem Themenfeld Technik zuzuordnen. Die SuS sollen Stromkreise mit Batterie und Lampe bauen (vgl. Ministerium für Bildung 2009: 30).
Zur Vorbereitung der Lernumgebung stelle ich auf einem Tisch in der Stuhlkreismitte das benötigte Material zum Bau eines einfachen Stromkreises zugedeckt bereit. Dadurch soll schon im Voraus Spannung und Interesse auf Seiten der SuS erzeugt werden. Die Arbeitsschritte visualisiere ich bereits auf der rechten Innentafel, um Störungen während der Unterrichtsphase auszuschließen.
Die Unterrichtsstunde starte ich mit der Begrüßung der SuS, die ihrerseits die Gäste und mich begrüßen. Im Einstieg erfolgt zunächst ein stummer Impuls, indem ich die Bestandteile einer Sitzkreisraupe an die Tafel pinne. Dies dient der ritualisierten und störungsfreien Bildung des Sitzkreises. Diese Sozialform wähle ich, um einerseits Spannung zu erzeugen und andererseits eine gute Sicht auf die Materialien und zueinander zu gewährleisten. Einleitend erzähle ich frei über einen Zeitungsbericht, in welchem ich gelesen habe, dass es in einer Schule einen Stromausfall gab. Dabei greife ich die Erzählungen des Lehrers auf, der davon berichtet, dass die SuS selbst es geschafft haben, Licht aus wenigen Materialien zu erzeugen. Die SuS dürfen sich dazu frei äußern, indem sie auf eigene Erfahrungen mit Stromausfällen zurückgreifen oder Vermutungen über mögliche Gründe anstellen. Anschließend dürfen sie vermuten, um welche Materialien es sich handeln könnte. Die Inszenierung eines interessanten Ereignisses im Zusammenspiel mit der Konfrontation eines herausfordernden Problems eignet sich insbesondere für das Vermitteln technischer Bildung in der Grundschule, da ein Anreiz zum Lösen geschaffen wird (vgl. Jeretin- Kopf & Kasack 2013: 48). Mit der Hinführung fordere ich anschließend die SuS dazu auf, die nun aufgedeckten Materialien zu benennen. Neben der Spracharbeit, indem Fachbegriffe eingeführt werden, kann zeitgleich das Vorwissen der SuS überprüft werden. Die Visualisierung der Begriffe direkt beim Material ist insbesondere für Nicht-Muttersprachler bedeutsam. Anschließend gebe ich vor, mit dem Material selbst das Glühlämpchen zum Leuchten bringen zu wollen. Dieser Versuch wird bewusst so durchgeführt, dass das Lämpchen nicht brennt. Dieses Negativbeispiel dient dazu, ohne explizites Nennen, dem möglichen Fehlkonzept der Zweiwegzuführung präventiv entgegenzuwirken. Laut Haider & Haider (vgl. 2009: 5) ist dies eine typische Fehlvorstellung. Insbesondere in der Wertungsphase 2 kann dies genutzt werden, um einen kognitiver Konflikt auszulösen. Nach „Misslingen“ des Versuchs gebe ich vor, den SuS zuzutrauen das Lämpchen zum Leuchten zu bringen, mit dem Handlungsziel, die nächste Stunde nur mit dem eigenen Licht durchzuführen („Lasst uns schauen, ob wir für einen Stromausfall gewappnet wären"). Das Thema der Stunde wird an der Tafel visualisiert aufgedeckt. Danach formulieren die SuS die visualisierten Arbeitsschritte und der Arbeitsauftrag wird mit Hilfe des zu bearbeitenden Arbeitsblattes genannt und von zwei SuS wiederholt. Um unnötige Wartezeiten zu vermeiden, können die jeweiligen Gruppenchefs beim ritualisierten Zurückgehen an den Platz das Arbeitsblatt und die Materialkiste für die Gruppe mitnehmen und direkt mit der Arbeitsphase 1 beginnen. An ihren Plätzen starten die SuS damit, den nochmals abgebildeten Materialien die entsprechenden Begriffe und Funktionen zuzuordnen. Dies dient im Sinne des Scaffoldings dazu, Satzstrukturen vorzugeben, die in der abschließenden Wertungsphase 2 als Hilfsmittel zur Erklärung herangezogen werden können. Daran schließt sich unmittelbar das Explorieren mit den verfügbaren Materialien in den Gruppen an. Hier habe ich die Gruppenarbeit gewählt, da sie eine mehrperspektivische Auseinandersetzung mit der Problemstellung bietet. Zudem besteht die Möglichkeit, dass sich insbesondere unsicherere SuS in der Kleingruppe aufgrund des geschützten Raumes mehr zutrauen. Währenddessen sollen die SuS erste Lösungsansätze skizzieren und Beobachtungen auf dem Arbeitsblatt dokumentieren. Das Festhalten der Zwischenergebnisse, sowohl fehlerhafter als auch gelungener Versuche, stellt den Lernprozess mit in den Mittelpunkt und bietet Raum für ein Lernen durch Lernum- bzw. -irrwege. Mittels akustischen Signals beende ich die erste Arbeitsphase und leite zu einem Galerierundgang als Wertungsphase 1 an, der genutzt wird, um das eigene Arbeiten mit dem anderer Gruppen zu vergleichen. Dabei rotieren immer Kinder aus drei Gruppen in ihren Tischen. Durch diese Phase der Reflexion und Diskussion soll das Handeln kognitiv eingebunden werden und die subjektiv stimmigen Erklärungen im sozialen Austausch bewährt oder verändert werden („ Vermute, wieso es anfänglich nicht funktioniert hat!" „ Vermute, warum man hier so nicht vorgehen kann" „Was ist gleich, was ist anders?"). Diese Phase ermöglicht, dass die SuS zunächst ihre Beobachtungen in ihrer Umgangssprache austauschen können, um in der späteren Wertungsphase unter Beachtung des erlernten Fachvokabulars bildungssprachlich anzuknüpfen. Mit den neuen Eindrücken schicke ich die SuS zurück in ihre Gruppen zur Arbeitsphase 2, wo sie die Möglichkeit haben, das Experiment erfolgreich abzuschließen, indem sie das eigene Explorieren gegebenenfalls überarbeiten. Sollten SuS bereits zu einem Ergebnis gekommen sein, haben diese die Möglichkeit, weitere Lösungsansätze - z. B. mit zwei Batterien - zu generieren. Außerdem sollen sie Vermutungen über das Gelingen dokumentieren und die Fließrichtung des Stromes mit Pfeilen skizzieren. Auch diese Phase wird mittels akustischen Signals beendet. Die anknüpfende Wertungsphase 2 läuft im Plenum ab. Hierbei soll eine Gruppe, die zufällig bestimmt wird, um ein Ausruhen anderer Gruppen im Vorfeld auszuschließen, ihre Lösungsansätze präsentieren. Da es um eine themengleiche Gruppenarbeitsphase ging, wird die Präsentation einer Gruppe als Ausgangspunkt für eine Plenumsdiskussion genommen. Bei einer zu erwartenden Erklärung der Zweiwegzuführung provoziere ich den bereits angesprochenen kognitiven Konflikt, indem ich auf das Negativbeispiel der Einführungsphase aufmerksam mache. Dadurch möchte ich die subjektiven plausibel erscheinenden Konzepte ins Wanken bringen und die Akzeptanz für das fachlich richtige Konzept vorbereiten. („Überlege, warum es Strom kreis heißt"). Abschließend wird hinsichtlich eines sprachsensiblen Unterrichts gemeinsam mit den SuS ein Merksatz formuliert, der in etwa so lauten sollte: „Damit ein Lämpchen leuchten kann, muss es in einem geschlossenen Stromkreis sein. Durch die Energie der Batterie beginnen kleine Teilchen (Elektronen) in einem Strom zu fließen. Der elektrische Strom fließt durch den Leiter zum Lämpchen und im Kreis weiter zur Batterie zurück. Im Lämpchen wird die Energie in Licht umgewandelt.“ Durch diesen Merksatz möchte ich problematischen Fehlkonzepten entgegenwirken und den SuS geeignete Formulierungen für anschlussfähiges Wissen ermöglichen.
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- Arbeit zitieren
- Tobias Grimm (Autor:in), 2020, Unterrichtsstunde "Bringe die Glühbirne zum Leuchten!". Bau eines einfachen Stromkreises (3. Klasse, Grundschule), München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/917488
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