Experimentier-Set eXperTeenies – Luft
Eigenschaften und Wirkungen von Luft an Experimentierstationen untersuchen
Klassenstufe: Klasse 5–7
Unterrichtsform: Stationenarbeit mit Expertenmethode
Einsatz: Schülerexperimente zu Atemgasen, Luftdruck, Luftwiderstand, Pneumatik, Schall, Verbrennung und weiteren naturwissenschaftlichen Phänomenen rund um Luft.
Mit dem Experimentier-Set eXperTeenies – Luft untersuchen Schülerinnen und Schüler verschiedene Eigenschaften und Wirkungen von Luft anhand problemorientierter Experimente. Kurze Comics mit Cory und Nelson führen in alltagsnahe Situationen ein und bilden den Ausgangspunkt für eigene naturwissenschaftliche Fragestellungen und Lösungswege.
Die Experimente verbinden unterschiedliche naturwissenschaftliche und technische Themen. Die Lernenden untersuchen unter anderem Atemgase, Luftwiderstand, Luftdruck und Pneumatik. Weitere Aufgaben beschäftigen sich mit Schallentstehung und Schallübertragung, elektrischen Schaltungen, Verbrennung und Magnetismus.
Die Arbeit erfolgt an fünf Stationen. Für jede Station übernimmt eine Schülerin oder ein Schüler die Rolle des Stationsexperten. Mithilfe des jeweiligen Stationshefts unterstützt diese Person das Forscher-Team bei Materialauswahl, Versuchsaufbau, Durchführung und Sicherheitsfragen. Beim Wechsel zur nächsten Station wird der Experte wieder selbst zum Forschenden.
Dieses Prinzip unterstützt neben den fachlichen Inhalten auch Teamarbeit, Verantwortungsübernahme und selbstständiges naturwissenschaftliches Arbeiten. Die Aufgaben und Arbeitsblätter sind binnendifferenziert aufgebaut und können für die Schülerinnen und Schüler kopiert werden.
Zu jeder Station gehört ein eigenes Stationsheft mit fachlichen Hinweisen, Tipps und detaillierten Versuchsabbildungen. Eine Handreichung für Lehrkräfte ergänzt das Konzept mit methodischen Grundlagen, Informationen zu den einzelnen Stationen sowie Materialien und Versuchsbeschreibungen.
Mithilfe eines Atemreglers testen die Schüler*innen in zwei separaten Aufbauten das Einbringen von Sauerstoff bzw. Kohlenstoffdioxid in die Nachweislösungen. Neben der Kompetenzentwicklung des Messens und sicheren Umgangs mit Chemikalien sind die Versuchsaufbauten so gestaltet, dass eine intensive Auseinandersetzung mit den Nachweisreaktionen an sich erfolgt. Denn es gilt, aus drei zur Verfügung stehenden Substanzen die für den Kohlenstoffdioxid-Nachweis geeignete herauszufinden.
Die Schüler*innen haben die Aufgabe, einen sicheren Transport für eine Speicherkarte mittels Flugkörper zu gewährleisten. Dabei stehen ihnen Materialien zur Verfügung, die auf geeignete Weise zum Einsatz gebracht werden sollen. Während der Konstruktion und Erprobung erfahren sie grundlegende (technische und bionische) Zusammenhänge zwischen eingesetzter Papierfläche und Fallgeschwindigkeit sowie den Einfluss des Gewichtes und den Flug stabilisierender und abbremsender Elemente.
Die Schüler*innen finden heraus, inwiefern sich ein mit Flüssigkeit bedeckter Schlüssel in einer Wanne unter Anwendung des Luftdrucks trockenlegen lässt. Mithilfe von Teelichten wird dazu zunächst die umgebende Luft erwärmt und ausgedehnt. Durch Überstülpen eines Bechers über die Teelichte erlöschen diese und die Luft kühlt wieder ab. Die zunächst in der Wanne befindliche Flüssigkeit wird beim Luftdruckausgleich in den Becher gepresst, sodass die Kerzen wie mit einem Fahrstuhl angehoben werden.
Die Schüler*innen sollen einen Gegenstand aus einer flüssigkeitsgefüllten Wanne bergen. Hierfür stehen ihnen Luftballon und Pumpe (Spritze) zur Verfügung. Sie erfahren, wie der von zusammengepresster Luft ausgeübte Druck als Kraft übertragen und dabei mechanische Arbeit verrichtet werden kann.
Im Zuge verschiedener Teilaufbauten untersuchen die Schüler*innen die Schallentstehung, -fortleitung und -übertragung. Es gilt, die auf einer Membran befindlichen Körner mithilfe eines Tamburins in Bewegung zu versetzen. Prinzipien der Schalldämmung kommen ebenfalls zum Tragen.
In einem Versuchsaufbau mit einem gleichzeitig zu einer Lampe aktivierbaren Summer geht es darum herauszufinden, welches Signal am schnellsten beim Empfänger ankommt. Messmethoden und -begrenzungen werden dabei ebenfalls untersucht.
Auf einem Holzbrett sollen die Schaltelemente so angeordnet und miteinander verschaltet werden, dass eine Lampe zeitgleich mit einem Summer aktiviert wird. Die Schüler*innen setzen sich dabei intensiv mit den Anordnungen Reihen- und Parallelschaltung auseinander und wenden diese sinnvoll an.
Im Zuge der sicheren Auseinandersetzung mit dem Feuerdreieck erforschen die Schüler*innen die Erfordernisse zum Brennvorgang und verschiedene Löschmöglichkeiten. Dabei kommt auch eine Kerzentreppe zum Einsatz, die sich bei Sauerstoffentzug anders verhält als bei Kohlenstoffdioxidzugabe.
Die Schüler*innen bauen eine kontrollierte Kettenreaktion auf, an deren Ende ein Teelicht auf mechanische Weise gelöscht werden soll. Der sichere Umgang mit Feuer (Teelicht und Wunderkerze) wird dabei ebenso gefördert wie der strukturierte und planvolle Aufbau eines Reaktionssystems.
Mithilfe eines Scheibenmagneten soll ein Schlüssel aus einer mit Flüssigkeit gefüllten Wanne herausgeholt werden. Die Schüler*innen erfahren hierbei das magnetische Wechselwirkungsprinzip und können den Ferromagnetismus erproben.
- 1 × Universal-Rundmuffe, dreifach
- 1 × Trichter, Kunststoff, 75 mm
- 1 × Schlägel
- 1 × Latexhandschuhe
- 1 × Mignon-(AA)-Batterie LR06, 1,5 V
- 1 × Stativstab, 250/10 mm, rostfrei
- 1 × Stativ-Dreifuß, 80 mm, mit Muffe
- 1 × Luftballons mit verstärkter Oberflächenspannung
- 1 × Hörschlauch, 630 mm
- 1 × Schutzbrille für kleine Kopfgrößen geeignet
- 1 × Büroklammern, 100 Stück
- 1 × Wasserwanne, transparent, 173x132x70 mm
- 1 × Packung Glühlampen, E10/2,5 V/0,2 A
- 1 × Rundmuffe, zweifach
- 1 × Stativstab, 100/10 mm, rostfrei
- 2 × Wunderkerzen
- 1 × Hartplastikbox ca. 540x450x150 mm
- 1 × Kristallisierschale 140mm
- 1 × Kunststoffspritze mit Schlauchansatz, 50 ml
- 2 × Enghalsflasche, PE 250ml
- 1 × Nähgarn, Baumwolle
- 1 × Silikonschlauch, 3/1 mm
- 1 × Silikonschlauch, 6/1,5 mm
- 1 × Kunststoffbecher, 125 ml graduiert
- 1 × Bandmaße, 1 m
- 2 × Kunststoffbecher, 250 ml, graduiert
- 2 × Becher, Kunststoff, 500 ml
- 1 × Brandschutzunterlage, 50/50 cm
- 1 × Holzbrett, 120/90 mm
- 1 × Haftmagnet mit Muffe
- 1 × Kunststofftopf (früher 90413)
- 1 × Deckelglas mit Natriumchlorid
- 1 × Rundfilter, 125 mm
- 1 × Mignonzellen-Halter, für 2 Zellen, ohne Kabel
- 1 × Hebelschalter, einpolig
- 1 × Dreifuß, 70/110 mm
- 1 × Schraubendreher, 110 mm, Klinge 5 mm
- 1 × Ringe mit Haken
- 3 × Kunststoffschachtel 60x40x18 mm
- 1 × Scheibenmagnet, 30 mm
- 1 × Paket schwere Knete,rot
- 10 × Luftballon
- 1 × Batterieclip für PP3-9 V-Block
- 1 × Fassung, E 10
- 1 × Kunststoffscheibe (Teelichthalter)
- 1 × Tamburin 150mm Ø mit Holzrahmen
- 2 × SD-Karten-Adapter
- 1 × Atemregler aus Acryglas
- 2 × Brausetabletten (20 Stück)
- 1 × Vorhang mit 4 Löchern, rot
- 1 × Schlüssel
- 1 × Lebensmittelfarbe blau, E 132 in Deckelglas
- 2 × Deckel mit Schlauchansätzen
- 1 × Gasfeuerzeug
- 1 × Deckelglas mit Citronensäure
- 1 × Schwungstab weiß mit Bohrung und Kerben
- 1 × Aluspiegel mit 2 Bohrungen 90x90
- 1 × Teelichthalter, 3 Längen
- 1 × Einräumplan Experimentier-Set eXperTeenies – Luft
- 1 × Kupplungsaußenteil aus 63805
- 1 × Schaumstoffeinsatz, oben 505 x 355 x 45 mm
- 1 × Schaumstoffeinsatz, unten 515 x 370 x 95 mm
- 1 × Summer
- 2 × Rändelschraube mit Gegenstück
- 10 × Ohrolive
- 7 × Teelichte im Metallbechern, einzeln
- 1 × Tesaband, Rolle 10mx15mm
- 1 × Chemikalienlöffel, Kunststoff
- 3 × Schaltlitze rot, 10 cm, Enden 1,5 cm abisoliert
- 1 × Calciumhydroxid plv. 5 g
- 1 × Reinigungstuch
- 2 × Holzstab, 30 cm
- 3 × Schaltlitze schwarz, 10 cm, Enden 1,5 cm abisoliert
- 10 × Schraube
- 1 × Saatgut Kresse