Die Sammlung: Lernmaterialien

Bezeichnung und Eigenschaften

Die Bezeichnung dieses Schreibwerkzeuges als „Bleistift“ rührt daher, dass das Schreibgerät im 15. Jahrhundert aus Blei und Zinn hergestellt wurde. Bereits seit dem 16. Jahrhundert besteht die Mine entgegen der Bezeichnung aus Graphit. Seit etwa 1795 werden diese Schreibgeräte so hergestellt, wie wir sie heute kennen. Dabei besteht die Mine aus Graphit, Wasser und Ton. Diese Mine steckt in der Regel in einer Holzfassung.

Durch das unterschiedliche Verhältnis von Graphit und Ton entstehen verschiedene Bleistiftminen. Je nach Zusammensetzung kann die Farbspur des Stiftes hellgrau bis intensiv schwarz sein. Je mehr Graphit der Mine zugesetzt wird, desto schwärzer ist die Farbspur. Zugleich ist die Mine umso weicher, je mehr Graphit diese enthält. Die unterschiedlichen Härtegrade bieten sich für unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten an. Sehr harte Bleistiftminen werden insbesondere für technische Zeichnungen verwendet, sehr weiche hingegen eignen sich beispielsweise für künstlerische Arbeiten.

Das didaktische Potenzial des Bleistifts

Die Schreibwerkzeuge sind ein wichtiges Thema der technischen Elementarbildung, da sie das Werkzeug darstellen, mit welchem die Kinder während ihrer Schulzeit am meisten Kontakt haben. Darüber hinaus bietet sich die Thematisierung der Schreibwerkzeuge im Sachunterricht an, da der Aufbau und die Funktion der meisten Schreibwerkzeuge gut zu erkennen – und damit zu erforschen – sind. Auch die zielgerichtete technische Entwicklung ist anhand der historischen Entwicklung der Schreibwerkzeuge exemplarisch erfahrbar.

Das Thema Schreibwerkzeuge – und damit die Thematisierung des Bleistifts als ein zentrales Schreibwerkzeug von Grundschülerinnen und -schülern  – kann im Rahmen der technischen Perspektive des Sachunterrichts an verschiedenen Stellen im Grundschulunterricht verortet werden. So sollen die Schülerinnen und Schüler bereits ab der ersten Klasse die Handhabung verschiedener Schreibwerkzeuge wie die des Bleistifts, Filzstifts, Computers kennenlernen. Am Ende der 2. Klasse beziehungsweise am Anfang der 3. Klasse folgt die Einführung des Füllers. Ab der 3. Klasse ist es möglich, die Geschichte der Schreibwerkzeuge im Rahmen eines Schreibmuseums zu thematisieren. Das Thema Schreibwerkzeuge findet sich darüber hinaus im Zusammenhang mit dem Thema „Schule früher“ sowie mit dem Thema „Papier“, welches zentral für den Sachunterricht ist, wieder.

Im Zusammenhang mit dem Bleistift bietet sich die Thematisierung der Frage „Wie kommt die Mine in den Bleistift?“ an. Zum Einstieg in dieses Thema kann ein Film von der Sendung mit der Maus gezeigt werden, die diese Frage aufgreift und anschaulich kindgerecht beantwortet. Alternativ können Bilder der wichtigsten Produktionsschritte gezeigt werden, welche dem eben genannten Film entnommen sind.

Literaturtipp: Examensarbeit Lernwerkstatt Technik

Die Stellenwerttafel im Unterricht

Das Lernmaterial ist primär für den Einsatz im Mathematikunterricht konzipiert und dient dabei der aktiven Auseinandersetzung mit dem Stellenwertsystem.

In den Bildungsstandards im Fach Mathematik für den Primarbereich wurden  –  neben den allgemeinen mathematischen Kompetenzen, welche das Problemlösen, Darstellen von Mathematik, Kommunizieren, Argumentieren sowie Modellieren umfassen  –  inhaltsbezogene mathematische Kompetenzen formuliert, welche Schülerinnen und Schüler am Ende der 4. Klasse erworben haben sollen.

Soll das vorliegende Lernmaterial – oder besser dessen Potenzial – in den Bildungsstandards verortet werden, so ist der Blick vornehmlich auf den Themenkomplex „Zahlen und Operationen“ zu richten, welcher den inhaltsbezogenen mathematischen Kompetenzen zuzuordnen ist. Dabei interessiert insbesondere der Unterpunkt „Zahldarstellungen und Zahlbeziehungen verstehen“. Dieser wiederum umfasst, neben weiteren, für dieses Lernmaterial eher als sekundär zu betrachtenden, die Teilkompetenzen „den Aufbau des dezimalen Stellenwertsystems verstehen“ sowie „Zahlen bis 1.000.000 auf verschiedene Weise darstellen und zueinander in Beziehung setzen“.

Über den Mathematikunterricht und damit den primären Zweck der Auseinandersetzung mit dem Stellenwertsystem hinaus ist die Stellenwerttafel im Unterricht aber auch für weitere, von den primären Zwecken abgekoppelte Lernsettings zu verwenden. So ist es denkbar, größere Zahlen im Sachunterricht, beispielsweise die Höhe eines Berges, mithilfe der Stellenwerttafel darzustellen.

Nicht fachbezogen wäre es möglich, die Stellenwerttafel zu einem „Klassencountdown“ umzufunktionieren, welcher die verbleibenden Tage bis zum nächsten Klassenfest oder zur Klassenfahrt anzeigt, wobei jeden Tag ein anderer Schüler der „Countdown-Beauftragte“ ist. Dieser darf ein Kärtchen umdrehen, welches die letzte Ziffer der Zahl abbildet, die die verbleibenden Tage darstellt.

Der Bereich „Größen und Messen“ ist in die Kompetenzen „Größenvorstellungen besitzen“ sowie „mit Größen in Sachsituationen umgehen“ gegliedert. Letzteres wiederum umfasst unter anderem die zu vermittelnde Kompetenz „mit geeigneten Einheiten und unterschiedlichen Messgeräten sachgerecht messen“. Für den Größenbereich Gewichte stellt das vorliegende Lernmaterial, die Balkenwaage, ein geeignetes Messgerät dar. Es handelt sich bei der Balkenwaage um eine mechanische Waage, deren Funktionsweise auf das Hebelprinzip zurückzuführen ist. Wird jeweils in beide Waagschalen ein Gegenstand gelegt, so kann ein direkter Vergleich dieser Gegenstände – und damit der Repräsentanten des Größenbereichs „Gewichte“ – erfolgen: Jener Gegenstand beziehungsweise Körper, der eine größere Kraft auf die Waagschale ausübt, ist schwerer als der andere Körper und hat folglich ein größeres Gewicht. Haben die Repräsentanten das gleiche Gewicht, sind diese also gleich schwer, so üben sie jeweils die gleiche Kraft auf die Waagschalen aus. In diesem Fall stehen die Waagschalen auf der gleichen Höhe. Werden weitere Gegenstände mithilfe der Balkenwaage gewogen, so können die Gegenstände, die in Bezug auf ihr Gewicht miteinander verglichen werden, in eine Reihenfolge gebracht werden.

Das eigene Handeln – in diesem Fall in Form des Wiegens – ist zentral für den Aufbau von Größenvorstellungen. Die Balkenwaage kann auf diese Weise dazu beitragen, einprägsame Repräsentanten für bestimmte Gewichte zu finden und damit tragfähige Größenvorstellungen beziehungsweise Stützpunktvorstellungen aufzubauen. Dies stellt ein zentrales Ziel des Mathematikunterrichts für den Themenkomplex „Größen“ in der Grundschule dar. Eine belastbare Größenvorstellung, welche auf einprägsamen und interessanten Repräsentanten beruht, ist außerdem die Basis für das Schätzen. Dabei kann aufgrund des gedanklichen Vergleichs mit einem bekannten Repräsentanten ein Schätzergebnis gefunden werden. Dieses ist umso genauer, je ausgeprägter die Stützpunktvorstellung ist.

Die Sanduhr im Unterricht

Das vorliegende Lernmaterial ist im Unterricht vielseitig einsetzbar. Fachbezogen findet es seine Verwendung jedoch insbesondere im Mathematik- und Sachunterricht.

Die Bildungsstandards für die Primarstufe formulieren zentrale Kompetenzen, die Grundschülerinnen und –schüler bis zum Ende der 4. Klasse erworben haben sollen.

Eine der fünf in den Bildungsstandards Mathematik für den Primarbereich verankerten zu vermittelnden inhaltsbezogenen mathematischen Kompetenzen stellt der Bereich „Größen und Messen“ dar. Zu den zu thematisierenden Größen gehören, neben den Gewichten, Längen, Rauminhalten und Geldwerten auch die Zeitspannen. Eine in den Bildungsstandards verankerte zu erwerbende Kompetenz ist das sachgerechte Messen der unterschiedlichen Größen mithilfe geeigneter Messgeräte. Die Sanduhr kann damit, neben anderen Messgeräten für Zeitspannen, für die Einführung in den Größenbereich „Zeitspannen“ verwendet werden.

Im Rahmen der technischen Perspektive des Sachunterrichts bietet es sich an, angelehnt an das vorliegende Modell, selbst Sanduhren aus geleerten und gesäuberten Marmeladengläsern herzustellen.

Das Bauen der Sanduhren kann in ein fächerverbindendes Forscherprojekt des Sachunterrichts und der Mathematik eingebettet werden. Die Forscheraufträge können beispielsweise das Bauen einer Sanduhr mit einer bestimmten Durchfließdauer oder Rätsel wie „Du hast eine 3 Minuten-Sanduhr und eine 7 Minuten-Sanduhr. Du möchtest 4-Minuten-Eier kochen. Wie gehst du vor?“ umfassen. Weiterhin ist es im Rahmen eines solchen Forscherprojektes möglich, den Sand durch andere Materialien, wie beispielsweise... zu ersetzen und verschieden geformte Kolben auszuprobieren.

Wird zum Abschluss des Projektes ein „Sanduhr-Paradox“ gezeigt, wobei die Flüssigkeit von unten nach oben läuft, ist dies ein interessanter Einstieg für das Thema „Schwimmen und Sinken“, welches einen der zentralen Aspekte der naturwissenschaftlichen Perspektive des Sachunterrichts darstellt.

Im Rahmen der Gesundheitsförderung der Grundschule, insbesondere im Bereich der Zahnhygiene, ist die Sanduhr als Hilfsmittel einzusetzen, welches bei der Bestimmung der Zahnputzdauer hilft.

Nicht fachbezogen ist die Sanduhr im Unterricht zu verwenden, um einen bestimmten Zeitrahmen, beispielsweise für die Bearbeitung einer Aufgabe, vorzugeben. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn Schülerinnen und Schüler die Uhr noch nicht lesen können. Desweiteren kann in diesem Zusammenhang das Einhalten bestimmter Zeitvorgaben geschult werden.

Darüber hinaus wird die Stellung der Federn beim Fliegen den vorliegenden Bedingungen angepasst. Die Färbung und Musterung der Vogelfedern dient zum einen, beispielsweise in der Balz, als Schmuck, zum anderen als Tarnung. Dafür sind die Federn einiger Vogelarten farblich der Umgebung angepasst. Diese Aspekte können im Rahmen des Besuches eines außerschulischen Lernortes wie beispielsweise eines Zoos oder eines Tierparks behandelt werden. Dabei wird insbesondere das entdeckende Lernen gefördert, da die Kinder an einem solchen außerschulischen Lernort besondere Vogelkleider wie das des Pfaus oder des Flamingos entdecken können, sodass Fragen, die vielfältige Lernprozesse initiieren, von den Kindern selbst artikuliert werden.

Ferner kann im Rahmen der gesellschaftswissenschaftlichen Perspektive des Sachunterrichts thematisiert werden, welche Rolle Tierfedern bei Indianern spielten. Diese Thematik kann beispielsweise an Fasching aufgegriffen werden, wenn Schülerinnen oder Schüler als Indianer verkleidet üppigen Federkopfschmuck tragen. Vogelfedern, insbesondere Federn gefährlicher Vögel wie die des Steinadlers, fungierten bei den Indianern als Orden oder Abzeichen und symbolisierten, je nachdem, wie sie beschnitten waren, unterschiedliche Heldentaten und damit den Mut und die Mächtigkeit ihres Trägers.

Ein „Federkiel“ ist zugleich die Bezeichnung eines in der Haut wurzelnden schaftartigen Teils einer Feder als auch ein aus diesem Teil der Feder gefertigtes Schreibgerät. Der Federkiel als Schreibgerät dessen Erfindung ungefähr im Jahr 500 zu verorten ist, stellte mehr als 1000 Jahre lang das wichtigste Schreibgerät der Menschen dar. Dies verweist auf die Relevanz dieser Thematik. Die Federn, welche von Gänsen, Raben, Pfauen oder Adlern stammten, wurden unten, an der sogenannten Federspule, angespitzt und eingeschnitten. Die so bearbeiteten Federn wurden zunächst in farbige Pflanzensäfte, später in Tinte, getaucht, um damit schreiben zu können. Die Schreibwerkzeuge sind ein wichtiges Thema der technischen Elementarbildung, da sie das zentrale Werkzeug für Grundschülerinnen und -schüler darstellen.

Darüber hinaus bietet sich die Thematisierung der Schreibwerkzeuge im Unterricht an, da sowohl Aufbau als auch Funktion der meisten Schreibwerkzeuge gut zu erkennen – und damit zu erforschen – sind. Ferner ist die zielgerichtete technische Entwicklung anhand der historischen Entwicklung der Schreibwerkzeuge  für die Kinder exemplarisch erfahrbar.

Im dritten Schuljahr hält der Füllfederhalter, kurz Füller genannt, in der Regel Einzug in das Klassenzimmer. Dies ist eine gute Gelegenheit, um die Vorgänger dieses Schreibgerätes zu untersuchen. So ist es beispielsweise möglich, im Zuge eines fächerübergreifenden Projekts des Sach- und Deutschunterrichtes ein Schreibmuseum zu initiieren, im Rahmen dessen die Lernenden die Möglichkeit haben, Federkiele, Metallfedern, Füllfederhalter und die seit etwa 50 Jahren verwendeten Patronenfüller zu untersuchen. Ein solches Schreibmuseum kann in Form einer Stationenarbeit angelegt sein, welche Differenzierungsmöglichkeiten bietet, wenn an den Stationen Arbeitskarten in zwei Versionen angeboten werden, die jeweils anspruchsvollere Aufgaben und umfangreichere Texte oder einfachere Aufgaben und sprachlich reduzierte Texte umfassen. Weiterhin sollte es, um ein differenziertes Lernen zu ermöglichen, keine Zeitvorgaben geben, sodass jedes Kind nach seinem individuellen Tempo die Stationen durchlaufen kann. Es bietet sich dabei an, bestimmte Pflichtstationen festzulegen und die weiteren als optional zu kennzeichnen, um eine gemeinsame Basis für die Abschlussrunde, im Rahmen derer Erfahrungen ausgetauscht und Erkenntnisse festgehalten werden, zu schaffen. Eine der Stationen des Schreibmuseums kann sich mit der Herstellung von Federkielen befassen. Dabei können sich die Schülerinnen und Schüler mithilfe eines Taschenmessers einen eigenen Federkiel herstellen und erforschen, was bei einer Feder, die als Schreibgerät verwendet werden soll, wichtig ist. Später sollen Schreibversuche mit den verschiedenen Schreibgeräten folgen, wobei die Erkenntnisse beispielsweise in Form eines Forschertagebuches festgehalten werden können.

Die Kinder können im Rahmen eines solchen Schreibmuseums erkundend erkennen, dass die Menschen die Schreibgeräte immer weiter verbesserten, das Grundprinzip der Feder jedoch schon vor etwa 1500 Jahren entwickelt und bis heute beibehalten wurde.

Federn können darüber hinaus im Rahmen einer im Sachunterricht durchgeführten Druckereiwerkstatt für das Verzieren von Briefpapier oder Postkarten, verwendet werden. Dafür werden die Federn mit der Druckfarbe eingefärbt und auf das zu verzierende Papier gelegt. Nun wird ein Schmierpapier auf die Feder gelegt und langsam und gleichmäßig mit einer Druckwalze darübergewalzt. Danach kann das Schmierpapier wieder entfernt werden, um das Druckergebnis zu betrachten.

Dieses Verzieren kann die letzte Station der Druckereiwerkstatt, die verschiedene Drucktechniken wie beispielsweise den Styrodur- oder Milchtütendruck oder aber das Drucken mithilfe einer Freinet-Presse integriert, darstellen.

Literaturtipp: Bodenbender, T. (2006). Wie fließt die Tinte im Füller? In: Weltwissen Sachunterricht, 4, S. 22 – 25

Das didaktische Potenzial der Schafwolle

Das Material Schafwolle ist ein geeigneter Ausgangspunkt für die Initiierung vielfältiger Lernprozesse. Zunächst können im Rahmen des Sachunterrichts die Eigenschaften der Schafwolle thematisiert werden. Dabei ist insbesondere die natürliche Thermoregulation der Schafwolle zu berücksichtigen.

Kinder werden im ersten Umgang mit der Schafwolle feststellen, wie weit sich diese zusammendrücken lässt. Sie werden dabei beobachten, dass sich viel Luft aus der Wolle herauspressen lässt, sich zwischen den einzelnen Fasern der Wolle also viel Luft befindet.

Aufgrund dieser Eigenschaft ist Schafwolle ein guter Wärmeisolator, da die Körperwärme nur zu einem geringen Teil entweicht. Die tierische Naturfaser kann im Faserinneren Wasserdampf aufnehmen, die Oberfläche stößt Wasser jedoch ab. Sie kann bis zu einem Drittel ihres Trockengewichtes an Wasser aufnehmen, ohne sich feucht anzufühlen und sie leitet Feuchtigkeit darüber hinaus wesentlich schneller ab als beispielsweise Baumwolle. Diese Eigenschaften werden bei der Herstellung von Wollwaren genutzt. Im Hausbau wird Schafwolle aufgrund dieser Eigenschaften außerdem als Dämmstoff genutzt. In diesem Zusammenhang können Experimente durchgeführt werden, welche die Dämmeigenschaft der Wolle veranschaulichen. So kann beispielsweise ein heißes gekochtes Ei in Schafwolle gewickelt werden, während ein anderes heißes gekochtes Ei zur gleichen Zeit ungeschützt auf einen Tisch gelegt wird. Nach einer halben Stunde werden die Kinder feststellen, dass das mit Wolle ummantelte Ei spürbar wärmer ist als das ungeschützte Ei.

Sind diese Eigenschaften thematisiert und beispielsweise mithilfe geeigneter Experimente veranschaulicht worden, können die Erkenntnisse für die Bestimmung der Funktionalität verschiedener Bekleidungsstoffe genutzt werden. Dafür können Wolle, Polyester, Baumwolle, Neopren und andere textile Fasern miteinander verglichen werden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen es, zu thematisieren, welcher Bekleidungsstoff sich bei welchem Wetter eignet, sodass es möglich ist, sich bei jeder Witterung adäquat zu kleiden.

Im Rahmen der technischen Perspektive des Sachunterrichts ist es darüber hinaus möglich, verschiedene textile Gestaltungstechniken, die den Rohstoff Wolle oder daraus hergestellte Zwischenprodukte wie Wollfäden verwenden, zu erarbeiten und anzuwenden. Dies kann beispielsweise in Form eines Projekts geschehen, im Rahmen dessen unterschiedliche Verarbeitungsschritte der Wolle sowie verschiedene textile Gestaltungstechniken thematisiert und praktisch erprobt werden. Bevor Rohwolle zu Fäden gesponnen werden kann, muss diese gezupft und anschließend kardiert werden. Der Vorgang des Kardierens dient der ersten Ausrichtung der losen Textilfasern zu einem Flor oder Vlies. Verfügt die Schule über eine Kardierwalze oder über mehrere Handkarden, so kann die Rohwolle, nachdem sie gezupft worden ist, von den Kindern selbstständig bearbeitet werden. So können die Kinder die gezupfte Wollflocken in die Walze schieben und an der Kurbel drehen, bis ein Vlies nach dem anderen von der Kardierwalze abgekämmt werden kann. Das Spinnen kann in der Schule auch ohne Spinnrad erfolgen. Dafür können kleine Astgabeln, deren scharfe Kanten mithilfe von Schmirgelpapier bearbeitet worden sind, als Astspindeln verwendet werden. Aus den auf diese Weise gewonnen Fäden können mithilfe der Technik des Webens Flächen entstehen. Im Rahmen des Projekts können die Kinder die Webtechnik am Webrahmen erlernen.

Die technische Perspektive kann an dieser Stelle mit der historischen und sozialen Perspektive verknüpft werden, wenn ein Vergleich des Webens in der Gegenwart  mit dem  Webens in der Vergangenheit erfolgt. In diesem Zusammenhang können Vor- und Nachteile der Technikentwicklung am Beispiel der Mechanisierung und soziale Folgen dieser erarbeitet und abgewogen werden.

Weiterhin ist es möglich, aus der gezupften Wolle mithilfe der textilen Gestaltungstechnik des Filzens Kugeln oder Flächen herzustellen. Den Abschluss eines solchen Projekts kann der Besuch einer Weberei sein. Dort können die Kinder das, was sie im Kleinen gemacht haben, im Großen betrachten und auf diese Weise besser nachvollziehen.

Literaturtipp: Helmbold, F. & Zolg, M. (2012). Die Zauberfädentasche im Kindergarten. Von der Wolle zum Faden und zu textilen Fläche. In: Weltwissen Sachunterricht, 1, S. 6 – 9.