Thema: Zeit
Naturwissenschaftlicher Unterricht Primarstufe
Bausteine für ein offenes Curriculum
Herausgegeben von Hannelore Schwedes
Ernst Klett Verlag Stuttgart 1975
Vorbemerkung
Der Band Zeit ist Teil des Curriculums Science 5/13, das in den 70er Jahren in England entwickelt wurde und ab 1974 in Teilen in deutscher Adaption vom Klett-Verlag herausgegeben wurde. Die englische Ausgabe sowie die deutschen Bände sind seit langer Zeit vergriffen und es sieht nicht so aus, als ob eine Neuausgabe gestartet werden könnte.
Dennoch bin ich der festen Überzeugung, dass dieses Curriculum, das eigens für offenen Unterricht in der Primarstufe entwickelt wurde, wieder hoch aktuell ist, denn der offene Unterricht wird zunehmend in der Grundschule praktiziert, allerdings fehlt es bezüglich der naturwissenschaftlichen Aspekte des Sachunterrichts an Anregungen, die auf offenen Unterricht zugeschnitten sind und die eigenständige Forschertätigkeit von Kindern unterstützen.
Daher wird mit dieser ersten Veröffentlichung im Internet ein Versuch gestartet, dieses verschollene Curriculum wieder zugänglich zu machen.
Bremen, den 4. November 2010
Hannelore Schwedes
Die vollständige Fassung des Bandes Zeit liegt als pdf-Datei vor:
Die Seiten 14 bis 16 und Seite 49 des Bandes Lernziele/Erste Erfahrungen sowie die Seiten 6 bis 13 des Curriculums Zeit sind auf dieser Webseite dokumentiert.
Lernziele/Erste Erfahrungen, Seiten 14-16, 49
Zeit, Seiten 6-13
- Einführung
- Situation in einem Klassenzimmer
- Tätigkeiten in einem Klassenzimmer
- Zeitmesser
- Uhren erfinden
Schattenuhren
Schattenkalender
Sonnenuhren
Flaschen-Sonnenuhr
Ägyptische Schattenuhr
Eine andere Sonnenuhr
Wasseruhren
Sinkende Wasseruhr
- Anmerkungen
Einleitung
Die Situation in einem Klassenzimmer
Es war nicht gerade ruhig im Klassenzimmer, aber laut war es auch nicht. Der Lehrer, den ich suchte, war nicht im Raum, die Klasse schien sich aber um seine Abwesenheit nicht zu kümmern und bot mir mit ihrer Arbeit ein vertrautes Bild. Es waren Kinder im Alter von zehn Jahren. Einige lasen, zwei oder drei schrieben etwas auf, eine Gruppe von drei bis vier Kindern baute in einer Ecke einige Plastiken zu einer Ausstellung auf. Ein Junge saß in Gedanken versunken da, die Ellbogen auf dem Tisch, das Kinn auf die Hände gestützt und schaute mit gespitztem Mund zur Decke. Die übrigen Kinder schienen sich in verschiedenen Gruppen sinnvoll zu beschäftigen, und da einige Plätze leer waren, nahm ich an, dass einige Kinder woanders arbeiteten. Am intensivsten unterhielten sich zwei Gruppen, die mit besonderen Arbeitsvorhaben beschäftigt waren. Eine Gruppe kniete auf dem Boden um ein Spielzeugauto herum, die Kinder zeigten immer wieder darauf und diskutierten. Die andere Gruppe zählte die Schwingungen eines Pendels, das über der Tür zum Geräteraum aufgehängt war. Ein Kind hatte eine Stoppuhr in der Hand, ein anderes hatte einen Bogen Papier auf einer Holzunterlage zum Aufschreiben; es betrachtete gerade nachdenklich den Bogen und kratzte sich langsam mit dem Bleistift am Kopf.
Während ich mir das alles ansah, kam aus der Gruppe auf dem Fußboden ein Junge zu dem Schrank herüber, wo ich stand, und fragte:
"Was kann ich für Sie tun? "
"Ist Herr Ford hier irgendwo? "
"Nein," antwortete er, "er ist mit der 'Baumgruppe' hinten auf dem Sportplatz. Aber ich glaube, er kommt bald. Wenn Sie wollen, sag' ich ihm, dass Sie da sind."
Auf dem Gang hörte man Schritte und Stimmen. Die Tür ging auf, herein kam Herr Ford, gefolgt von drei Mädchen. "Entschuldigung, dass ich Ihre Ankunft verpasst habe. Warten Sie schon lange auf mich?"
"Nein, ich bin gerade gekommen. Ich wollte Ihnen Ihre Fotografien zurückbringen."
"Vielen Dank! Ich bin mit einer Gruppe draußen gewesen, die sich mit Bäumen beschäftigt. Die Kinder haben sich eine schöne Aufgabe ausgedacht: Wie kann man die Zahl der Blätter auf einem Baum schätzen? " "Sind Sie damit vorangekommen? "
"Durchaus. Wir meinen, dass wir jetzt eine Methode dafür gefunden haben. Sie sind gerade so weit damit, dass sie sie ausprobieren können. Die Kinder haben das Problem die ganze Woche über immer wieder untereinander besprochen, darum sind wir nach draußen gegangen, um das Ganze an Ort und Stelle, also bei dem Baum, durchzusprechen. Die meisten Kinder meinten, es sei unmöglich; doch Phil Baker, der sonst kein so großes Licht ist, aber gern Probleme ausknobelt, erklärte: 'Ihr könnt doch die Blätter an einem Zweig zählen und feststellen, wie viele Zweige der Baum hat.'
Natürlich kamen sie sofort mit dem Einwand, dass die Zweige nicht alle gleich groß wären. Rachel sagte dagegen: 'Wenn man ein Stück zurücktritt und sich dann den Baum ansieht, kann man gut schätzen, wie oft der Zweig in die gesamte Fläche des Baumes passt.'
Nun, es kam darüber zu einer Auseinandersetzung. Schließlich fanden sie, dass die Idee gar nicht so schlecht sei. Jetzt bauen sie ein Gerät, das sie 'Flächenmesser' nennen. Es besteht aus einem Schuhkarton, bei dem an der einen Seite ein Fenster, an der anderen ein Guckloch ausgeschnitten ist. Man blickt durch das Guckloch und geht so weit zurück, bis die abgezählten Blätter gerade das Fenster ausfüllen. Dann geht man stets im gleichen Abstand um den Baum herum, späht dabei durch das Guckloch und zählt, wie viele Fenster voll werden, bis alle Blätter des Baumes berücksichtigt sind. Dabei muss man beachten, dass sich die Fenster nicht überschneiden. Kennt man die Anzahl der vollen Fenster für den ganzen Baum, dürfte es nicht schwerfallen, die Anzahl der Blätter an diesem Baum auszurechnen."
"Hat die Sache nicht mehr als einen Haken, Herr Ford? "
"Ja, das stimmt. Einige werden die Kinder herausfinden, andere nicht, und es wird zu Diskussionen kommen, ob das Verfahren objektiv und wie gut der Schätzwert ist, den man schließlich herausbekommt; jedoch das gehört alles zu dem Spiel. Man kann nie voraussagen, ob nicht plötzlich jemand mit einer völlig anderen Idee ankommt - wir müssen einfach abwarten, wie sich die Sache entwickelt. Jedenfalls werden die Kinder nach Abschluß dieser Untersuchung nicht mehr ganz so unkritisch Behauptungen über Quantitäten akzeptieren, ohne zu fragen: 'Woher weißt du das? '"
"Ich kann mir vorstellen, daß einige Kinder dabei ganz schön hartnäckig sein werden."
"Und ob! Oft durchlaufen sie eine Phase, in der sie überhaupt nichts mehr akzeptieren wollen - insbesondere die Jungen. Oftmals greifen die Auseinandersetzungen von der Gruppe, die sie in Gang setzt, auf die gesamte Klasse über, wenn wir eine Diskussion im Klassenrahmen über das Thema anstellen. Es ist erstaunlich, wie gut die Schüler darüber Bescheid wissen, was in den anderen Gruppen gemacht wird. Sehen Sie mal die Mädchen an, die mit mir hereingekommen sind. Sie unterhalten sich mit der 'Pendelgruppe'. Ich möchte wetten, daß sie darüber diskutieren, was sie draußen gemacht haben. Ich halte es durchaus für möglich, dass ein Kind aus der 'Pendelgruppe' mit ihnen zurückgeht und sich die Sache einmal ansieht. Manchmal bleiben sie für kurze Zeit dabei oder schließen sich sogar für einige Zeit der anderen Gruppe an, wenn sie eine bestimmte Idee haben und diese ausführen wollen. Ein gewisser Wechsel von einer Gruppe zur anderen findet statt, dagegen habe ich nichts einzuwenden, aber ich verfolge ihn genau. Wir wünschen, dass sich das in Grenzen hält, besonders bei bestimmten Kindern."
"Sicherlich sind Sie voll damit beschäftigt zu verfolgen, was alles vorgeht."
"Eigentlich nicht so sehr, anscheinend entwickelt man im Lauf der Zeit einen sechsten Sinn dafür. Offenbar eignet man sich eine Arbeitsweise an, bei der man ständig informiert bleiben kann."
"Es sieht mir alles ein wenig nach Zufall aus, aber wahrscheinlich trifft das nicht zu."
"Sicherlich nicht, ich muss Kenntnis davon besitzen, was geschieht und was daraus folgen kann, weil ich Materialien im voraus bereitstellen muss. Ganz genau muss ich jedoch wissen, was die Kinder durch ihre Arbeit lernen sollen; andernfalls wäre alles dem Zufall überlassen. Natürlich kommt einem dabei die eigene Erfahrung zugute. Wissen Sie, ich habe jahrelang darüber nachgedacht. Inzwischen habe ich klar vor Augen, worauf es grundsätzlich ankommt. Dennoch muss ich immer wieder über den Wert jeder speziellen Aktivität für einzelne Kinder neu nachdenken. Darum gehe ich von einem zum anderen und rede viel mit ihnen. Ich muss sagen, mir hilft das ebenso sehr wie den Schülern, wenn sie laufend zu mir kommen und mit mir alle Ergebnisse ihrer Untersuchungen besprechen, sobald sie sie erhalten und sich darüber Gedanken gemacht haben. Das gilt als eine Art Klassenregel, die sich übrigens auch vorzüglich dazu eignet, Fortschritte zu kontrollieren und Neues zu planen. Das machen die Schüler gern."
"Geht das den ganzen Tag so weiter? "
"Nein, keinesfalls. Der Tagesablauf ist sehr abwechslungsreich. Manchmal machen alle zusammen das gleiche, wie Tanzen, Schwimmen gehen, Spiele; zu anderen Zeiten teilen sie sich in Gruppen auf. Selbst wenn sie zusammen mit mir im Klassenzimmer sind, praktizieren wir nicht immer die gleiche Arbeitsform. Wir unterhalten uns ziemlich oft im Rahmen der ganzen Klasse über das, was wir getan haben, und verbinden das eventuell mit Berichten von einzelnen Kindern, oder falls ich, was zuweilen vorkommt, vorübergehend Frontalunterricht gemacht habe, kann es zu einer Diskussion mit einem Teil der Klasse kommen. Sie können sich für etwas interessieren, was ich ihnen vorgetragen habe, so dass sie z.B. das eine oder andere Ereignis zu einem Spiel umwandeln. Daraus ergibt sich dann weitere Gruppenarbeit. Das augenblickliche Arbeitsvorhaben der 'Baumgruppe' ist ein Beispiel dafür. Viele von ihnen finden so eine Aufgabe, die sie dann in Gruppen bearbeiten. Die meiste von ihnen geleistete Arbeit führt zu irgendeiner Form der Aufzeichnung. Sie verfassen Berichte über ihre Tätigkeiten, machen grafische Darstellungen von den erzielten Resultaten und fertigen Modelle an. Einige Kinder fotografieren sogar. Wie Sie sehen, ist eine Menge davon an die Wand geheftet. Einige Aufzeichnungen kommen in Mappen." Es klingelte auf dem Gang.
"Bei Ihnen gibt es immer noch Klingelzeichen? "
"Ja, ab und zu. Um wichtige Punkte im Tagesablauf anzuzeigen, wie den Zeitpunkt für das Mittagessen, bei dem wir pünktlich sein müssen."
"Das Klingeln scheint die Kinder nicht weiter zu stören." "Nein, sie nehmen am Mittagessen hier in der Schule teil, aber sie gehören zur zweiten Tischrunde, deshalb bleiben die meisten noch bei ihrer Arbeit. Sie interessieren sich dafür und wollen sie, wenn möglich, zum Abschluss bringen. Deshalb achten sie nicht besonders auf das Klingelzeichen," Ich verabschiedete mich und dachte auf dem Heimweg über diese Kinder, ihren Lehrer und ihre Zusammenarbeit nach. Wie anders als vor zwanzig Jahren! Selbständig zu arbeiten war jetzt zur festen Gewohnheit geworden; die Kinder übernahmen Verantwortung für die Arbeit in der Gruppe oder für ihre eigene Arbeit. Einige Fächer eigneten sich gut für diese Art Unterricht, in ihnen wurden diese Arbeitsmethoden entwickelt. Die Naturwissenschaften hinkten etwas nach, vielleicht, weil wir nur sehr allmählich Lernbereiche entdeckten, die die Bezeichnung Naturwissenschaften auf der Primarstufe verdienten. Nun besitzen wir davon klarere Vorstellungen, doch erkennen wir noch nicht mit genügender Deutlichkeit ihre Verbindungen zu der strukturierten systematischen Naturwissenschaft, zu der unser Unterricht hinführen soll. Vielleicht hilft man denen, die mit Kindern arbeiten, am besten mit einer Untersuchung darüber, was diese Kinder durch naturwissenschaftliches Arbeiten erreichen können und auf welchem Wege dies am besten erreicht werden kann. Zu einer solchen Untersuchung waren wir beauftragt.
Allgemeine Lernziele
Einführung
Was ist Zeit?
- Ein Intervall zwischen zwei Ereignissen?
- Ein Ausschnitt aus etwas kontinuierlich Vorhandenem?
Zeit ist ein schwer zu erfassender Begriff. Vielleicht kann die folgende Geschichte, die Professor George Harrison zugeschrieben wird, in einem Punkt diese Schwierigkeit zeigen.
Ein pensionierter Kapitän zur See ließ sich in einem einsamen Flecken auf der Insel Sansibar nieder. Voll sentimentaler Erinnerungen an seine Karriere als Seefahrer hatte er das Schiffschronometer behalten, und ehrfürchtig achtete er darauf, daß diese Uhr immer aufgezogen war und gut funktionierte. Jeden Tag, wenn sein Chronometer genau 12 Uhr Mittag anzeigte, feuerte er nach alter Gewohnheit eine Salve aus einem kleinen Geschütz ab. Einmal, was selten vorkam, wurde der Kapitän von einem alten Freund besucht, der gerne wissen wollte, wie er den genauen Gang seines Chronometers überprüfte. "Oh", antwortete er, "drüben in der Stadt Sansibar, wo ich meine Vorräte einkaufe, wohnt ein Uhrmacher. Seine Uhren gehen sehr genau, und da ich ziemlich oft dorthin komme, gehe ich fast immer an seinem Schaufenster vorbei und vergleiche meine Uhrzeit mit seiner." - Später kam der Freund zufällig in den Laden dieses Uhrmachers und erkundigte sich, wie dieser denn seine Uhrzeit kontrolliere. "Oh", sagte der, "drüben, am anderen Ende der Insel, lebt ein Kapitän zur See, der, wie alle wissen, ganz versessen auf genaue Uhrzeit ist und jeden Mittag Punkt 12 Uhr ein Geschütz abfeuert. So kann ich meine Uhrzeit immer genau nach seiner einstellen (1)."
Das Material dieses Bandes betont die Aktivitäten, die sich mit den naturwissenschaftlichen Gesichtspunkten von Zeit befassen. Der Band zeigt, wie Kinder ein wachsendes Bewußtsein der Dauer von Ereignissen gewinnen. Ebenso zeigt er den Spaß, den es ihnen macht, Uhren zu erfinden und sich dabei mit Wasser, Schatten, Kerzen, Sand, Pendeln oder gar den Sternen zu beschäftigen. Er zeigt auch, wie man zum Beispiel auf die Mondphasen oder Tag und Nacht eingehen kann. Wir hoffen aber, daß dieser Band noch mehr vermitteln wird. Zeit ist ein umfassendes Thema, das Kinder in viele Wissensgebiete führt, wenn man ihm mit einer unvoreingenommenen Fragehaltung begegnet. Darüber hinaus belebt es die Phantasie und regt sehr viele Kinder zum Schreiben und Dichten an.
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Der Mond
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Der Melonenscheiben-Mond
Gleicht einer bewaffneten Königin mit einer Lanze aus Licht,
Die ihre seidenen Schwingen ausbreitet, um alle Lebewesen zu bedecken.
Anmutig gleitet er durch den tintigen Himmel
Wie ein Mädchen, das Versteck spielt,
Er nimmt zu und ab.
Zuerst erscheint ein Silberbogen
Und bald darauf ein halbes Gesicht,
Lustig schwimmt er in dem Dunkel droben
Wie ein silberner Weißfisch
Im Flüßchen Avon (2).
(Ein Grundschüler)
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The Moon
The melon-sliced moon
Like a queen in armour with a lance of light
Spreading her silken wings to cover all living things.
Gliding gracefully through the inky sky,
A maiden playing hide-and-seek
She has her phases.
First a silvery bow appears
Followed soon by half her face
She gaily swims in the darkness above
Like a silver dace
In the Avon.
(Junior Boy)
Situation in einem Klassenzimmer
Dieser Abschnitt enthält die Beschreibung einer Arbeit, die in einer Klasse von achtjährigen Schülern durchgeführt wurde. Dieses spezielle Beispiel wird nicht dargestellt, weil es ungewöhnlich oder besonders erwähnenswert wäre, sondern weil es zeigt, welche Situationen sich aus einem Unterrichtsgegenstand wie dem Thema Zeit ergeben können.
Die Arbeit zum Thema Zeit begann mit einer Ausstellung. Der Lehrer hatte eine Menge alter Uhren, von denen nur noch wenige funktionierten, gesammelt und vor einer Kulisse von Bildern arrangiert. Diese Bilder zeigten einen Uhrmacher bei der Arbeit, Big Ben, Zahnräder, Bilder von Kandinsky (Kreise) und van Gogh (Sonnenblumen). Die Kinder sollten die Ausstellung durch weitere Uhren ergänzen. Sie brachten Wecker, Kuckucksuhren und eine Spieluhr mit.
Im weiteren Verlauf bauten die Kinder selbst eine Uhr, eine Schattenuhr. Sie stellten Torpfosten, Hochsprungständer und andere Gegenstände so auf, dass sie auf dem Schulhof Schatten warfen. In halbstündigen Abständen markierten sie mit Kreide auf dem Boden Lage und Länge der Schatten. Die Arbeit mit den Schattenuhren führte zur Arbeit in Gruppen, in denen die Kinder mit Kerzenuhren, Sanduhren, Wasseruhren und Pendeln experimentierten. Die Gruppe, die mit Kerzenuhren arbeitete, hafte zum Beispiel eine lange Blumenkerze angezündet und herausgefunden, daß sie gleichmäßig abbrannte, wenn sie nicht im Luftzug stand. Sie zündeten die Kerze an und bliesen sie nach fünfzehn Minuten aus; dann schätzten sie, wie lange sie noch brennen würde. Um die Genauigkeit ihrer Schätzung zu überprüfen, zündeten sie sie wieder an und kontrollierten die Brenndauer. Sie legten Arbeitsmappen an, um ihre Notizen und Zeichnungen darin aufzubewahren. Den Einband der Arbeitsmappe schmückten sie mit Zähnradmustern. Das Thema Licht im Religionsunterricht entstand aus der Beschäftigung mit Kerzenuhren.
Die Untersuchung der Uhrwerke von mechanischen Uhren führte zur Arbeit mit Rädern. Die Kinder untersuchten Spinnräder, Wasserräder, Töpferscheiben, Räder in Fördertürmen und Karussells, Räder von Autos, Motorrädern und Fahrrädern, Räder in einem Schneebesen. Sie versuchten, sich auch vorzustellen, wie eine Welt ohne Räder aussehen würde. Der Tagesablauf der Kinder wurde durch eine Folge von Zeichnungen illustriert, die das Fortschreiten der Zeit darstellte. Die Bilder von Kandinsky brachten die Kinder auf die Idee, verschieden große Kreise aus Seidenpapier auszuschneiden und zu einem Muster zusammenzukleben. Die Beschäftigung mit Zahnrädern führte zu einem Mobile aus Pappkarton-Zahnrädern, zu einem Linolschnitt, einer Collage und zu Tonziegeln, in die vor dem Brennen verschieden große Zahnräder gepresst wurden, um Muster zu erzeugen. Im Turnunterricht ahmten die Kinder die Bewegungen mechanischer Spielzeuge nach und verglichen sie mit den Bewegungen von Marionetten. Der Lehrer spielte Schallplatten vor, und die Kinder improvisierten dazu Bewegungsfolgen, erst einzeln und dann in Gruppen. Zum Beispiel nahm in einer Gruppe ein Kind die Bewegungen eines anderen Kindes auf, gab sie weiter wie Zahnräder, die ineinandergreifen, und schließlich drehten sich alle Kinder rundherum.
Mit Hilfe einer Fernsehzeitschrift hatte der Lehrer eine Reihe von Arbeitskarten mit Fragen angefertigt. Ihr Sinn lag darin, herauszufinden, wie lange die Lieblingssendungen der Kinder dauern und wie oft sie fernsehen.
Eine graphische Darstellung der Schlafenszeiten der Kinder wurde angefertigt.
Dreimal hintereinander wurde eine Minute lang die Zahl der Pulsschläge gemessen und der Durchschnittswert errechnet. Dann gingen die Kinder ins Freie, sprangen herum und bestimmten erneut ihren Puls. Sie zählten auch, wievielmal sie in einer Minute hochspringen konnten. Das führte zu einer Diskussion über Zeitdauer und wie unterschiedlich sie erlebt wird. Zum Beispiel empfanden die Kinder eine dreiminütige Karussellfahrt als sehr kurz.
Die Kinder schrieben selbst Gedichte über Uhren und Zeit, und der Lehrer las ihnen Gedichte vor (3), wie zum Beispiel: "Palmströms Uhr", "Die Korfsche Uhr", "Die zwei Turmuhren" und "Die Zeit" von Christian Morgenstern (4). Die Kinder sammelten Sprichwörter und Redewendungen, die mit der Zeit zu tun haben, wie: "Was du heute kannst besorgen, das verschiebe nicht auf morgen"; "Wer nicht kommt zur rechten Zeit, der muss essen, was übrigbleibt"; "Jemandem die Zeit stehlen"; "Zeit ist Geld". Im Anschluss an die Beschäftigung mit der Kerzenuhr hörten die Kinder Andersons Märchen "Das kleine Mädchen mit den Schwefelhölzchen". Dabei hatten alle Kinder Kerzen auf ihrem Pult stehen und schauten in die Flammen, um sich vorzustellen, was man darin sehen könne.
Tätigkeiten im Klassenzimmer
Eine Folge von Ereignissen
Viele Kinder zwischen fünf und sechs Jahren haben
keine klare Vorstellung von der Aufeinanderfolge von Ereignissen. Das kann man
leicht feststellen. Man legt ihnen eine Anzahl von Bildern vor, die eine Sequenz
von Tagesereignissen darstellen, wie Aufstehen, Frühstücken, Spielen usw. Können
die Kinder diese Bilder richtig ordnen?
Fünf- bis Sechsjährige bauen gern eine Bilduhr, die darstellt, was sie zu den
verschiedenen Tageszeiten tun. Auf diese Weise wird ihnen geholfen, eine
Vorstellung von der Aufeinanderfolge der Tageszeiten zu gewinnen. Es gibt
verschiedene Möglichkeiten, kleine Kinder im Klassenraum angemessen zu
beschäftigen:
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Dinge, die sich langsam bewegen, mit solchen vergleichen, die sich schnell bewegen. Dazu können die Kinder Bilder aus Zeitschriften ausschneiden und aufkleben.
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Bilderbücher herstellen, in denen Tätigkeiten abgebildet sind, die die Kinder langsam bzw. schnell erledigen können.
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Über gestern, heute und morgen sprechen, damit diese Begriffe geklärt werden.
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Bilduhr
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Ich frühstücke um halb 9 Uhr
Ich gehe um Viertel vor 9 Uhr zur Schule
Die Schule fängt um 9 Uhr an
Ich habe um 10 Uhr Frühstückspause
Ich esse um 1 Uhr zu Mittag
Wir haben um 3 Uhr Lesestunde
Ich esse um 6 Uhr zu Abend
Ich gehe um 7 Uhr zu Bett
Die Dauer von Vorgängen
Messen, wie lange etwas dauert, ist eine grundlegende Tätigkeit, die alle Grundschulkinder bewältigen können. Hier sind einige Arbeitsvorschläge zur Zeitmessung:
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Wie lange braucht man, um einen Korridor entlangzugehen? Wie lange dauert es, wenn man dabei ein Buch auf dem Kopf balanciert?
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Wie lange braucht man, um ein Lied zu singen?
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Abwandlungen für den Turnunterricht: Wie lange braucht man, um den Schulhof entlang zu hüpfen, zu gehen, zu rennen? Lassen Sie die Zeiten beim Gehen und Rennen miteinander vergleichen.
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Wie lange brauchst du, um eine bestimmte Entfernung hüpfend zurückzulegen?
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Wie lange kannst du auf der Stelle hüpfen? Wie lange dauern Waschen, Schuhbänder schnüren, Mäntel anziehen, Haare kämmen usw.?
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Wie lange brauchst du, um mit dem Bus zur Schule zu kommen?
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Wie lange brennt eine Kerze?
Wie lange dauert es, bis die Kerze verbrannt ist?
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Wie viele Gegenstände kannst du in einer Minute zeichnen?
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Wir lassen eine Plastikflasche (z.B. eine Essigflasche) austropfen.
Bei allen diesen Tätigkeiten messen die Kinder die Dauer von Vorgängen, die einen genau bestimmten Anfang und ein genau bestimmtes Ende haben; so entwickeln sie ein Verständnis für Zeitabschnitte.
Zeitschätzungen sind ebenfalls sehr wichtig. Die Kinder können zu schätzen versuchen, wie lange ein Vorgang dauern wird, und ihre Schätzung mit der tatsächlich gemessenen Zeit vergleichen.
Wenn die Kinder älter werden, können sie sich mit komplizierteren Zeitmessungen beschäftigen. Sie können z.B. die Laufzeiten von Spielzeugeisenbahnen, Aufziehspielzeug, Spieluhren oder von Spielautos und Murmeln auf einer schiefen Ebene messen.
Interessant ist es auch, Tabellen anzufertigen, die den Tagesablauf darstellen, oder Radiozeitschriften nach den längsten bzw. kürzesten Sendungen durchzugehen und die Sendezeiten miteinander zu vergleichen.
Zeitmesser
Womit können Zeiten gemessen werden? Eine Uhr mit Sekundenzeiger ist am besten geeignet. Es gibt aber noch viele andere Möglichkeiten, zum Beispiel:
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ein Metronom,
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der Puls,
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ein Punkt, der sich auf einem Plattenteller mitdreht (78 Umdrehungen/min sind am besten geeignet),
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ein Blinklicht,
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ein gleichmäßig tropfender Wasserhahn,
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ein klingelndes Telefon,
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eine schwingende Feder,
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die Warnblinkleuchte eines Autos.
Lassen sich mit einem springenden Ball, mit Hüpfen, mit Atmen oder lautem Zählen Zeitmessungen durchführen?
Wie lange können wir einen Ball springen lassen?
Ein Atem-Diagramm
Wir zählen die Atemzüge von Haustieren
in einer Minute und malen die Zeiten als Balkendiagramm auf
Der Pulsschlag
Im allgemeinen ist es für die Kinder schwierig, ihren eigenen Puls zu fühlen. Vielen Kindern hilft es, wenn man ihnen genau die Stelle zeigt, an der sie fühlen müssen. Wenn man die linke Hand mit der Handfläche nach oben auf die Pult- oder Tischplatte legt, kann man den Puls mit dem Zeigefinger der rechten Hand spüren. Den Daumen sollte man nicht nehmen, da er einen eigenen Pulsschlag hat. Wenn die Handfläche nach oben liegt, ist außen ein Knochen, nämlich die Speiche, dicht daneben verläuft eine Sehne. Zwischen dem Knochen und der Sehne kann man den Puls fühlen.
Einige Kinder können den Puls sichtbar machen, indem sie eine Reißzwecke mit einem aufgespießten Trinkhalm auf der oben beschriebenen Stelle balancieren. Der Trinkhalm bewegt sich im Takt des Pulses. Die Skizze unten zeigt zwei verschiedene Möglichkeiten der Durchführung.
Wie groß ist die mittlere Pulsfrequenz bei einer Gruppe von Kindern?
Wie hoch ist der Puls nach dem Laufen auf der Stelle, dem Herumrennen auf dem Schulhof oder dem Springen?
Welche Zeitmesser gibt es außerhalb des Klassenzimmers? Es gibt zum Beispiel:
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gelbe Warnblinkleuchten an Zebrastreifen
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Blaulicht der Polizei
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Scheibenwischer
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Neon-Blinklichter
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blinkende Weihnachtsbaumbeleuchtung
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Positionslampen an Flugzeugen
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Ampeln (obgleich die Phasen oft unregelmäßig sind)
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Räder, die sich drehen
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umlaufende Windmühlenflügel
Natürliche Bewegungen wie der Flügelschlag der Vögel oder das Schwanzwedeln der Hunde sind zwar unregelmäßig, aber trotzdem wert, besprochen zu werden.
Uhren erfinden
Sehr viel Vergnügen bereitet das Entwerfen von Uhren. Man könnte den Kindern leicht ein fertiges Rezept vorlegen, aber es ist lohnender, wenn auch schwieriger, die Kinder mit nicht vorstrukturiertem Material selbst erdachte Uhren bauen zu lassen.
Es ist sehr hilfreich, wenn man die Kinder mit vielen unterschiedlichen Materialien versorgt, von Kerzen bis zu Blechbüchsen, dazu Hammer und Nägel. Den folgenden Kapiteln können Sie entnehmen, welche Materialien verwendet werden können.
Geben Sie den Kindern viel Zeit, darüber nachzudenken, was sie herstellen wollen. Einige werden sehr schnell beginnen, andere werden - offensichtlich planlos - mit dem zur Verfügung gestellten Material herumspielen. Es ist schwierig, eine Uhr zu bauen. Ihre Einfälle werden nur langsam zu einem Plan reifen. Helfen und ermutigen Sie, und machen Sie den Gruppen, die langsam oder unschlüssig sind, Vorschläge für ihre Arbeit. Regen Sie ihr Denken an, lassen Sie sie aber ihre Probleme selbst lösen, und fragen Sie nicht zu häufig, das könnte sie verwirren. In fast jeder Situation wird es Kinder geben, die nur einen Hinweis oder ein Stück Material brauchen, dagegen andere, die viel genauere Vorschläge und manchmal sogar bestimmte Handlungsanweisungen benötigen.
Schattenuhren
Zum Bau einer Schattenuhr steckt man am einfachsten einen Stock senkrecht in den Boden und markiert dessen Schatten in festgesetzten Zeitabständen. Schatten versetzen kleinere Kinder oft in Erstaunen. Es ist deshalb gut, mehrere Schattenexperimente aus dem Buch Erste Erfahrungen mit ihnen durchzuführen, bevor man sie mit der Schattenuhr beginnen läßt. Selbst hochbegabte Kinder werden an diesen Vorübungen Spaß haben.
Für eine Schattenuhr kann man jeden Gegenstand verwenden oder das Kind selbst. Versuchen Sie einmal, die Schatten, die von einer Ecke des Schulhauses oder einem Korbballständer geworfen werden, mit Kreide zu markieren. Die Ergebnisse werden in ein Histogramm übertragen.
Das Säulendiagramm zeigt die relative Länge des Schattens im
Laufe eines Tages
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Ist das Ende des Schattens klar begrenzt?
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Warum ändert der Schatten seine Länge?
1967 hatten Schüler in Bristol den Schatten gemessen, der mittags von einer langen Stange geworfen wurde. Da diese Schüler sehr sorgfältig arbeiteten, bemerkten sie, dass der Zeitpunkt des kürzesten Schattens nicht, wie erwartet, 13 Uhr Britischer Normalzeit war. Sie fanden schnell heraus, daß der kürzeste Schatten sich ungefähr zehn Minuten später einstellen müsse, weil Bristol zweieinhalb Grad westlicher Länge von Greenwich entfernt liegt (siehe Kapitel "Sachinformation"). Darüber hinaus fanden die Kinder aber auch Abweichungen, die sie nicht erklären konnten. Aus einem Kalender entnahmen die Schüler die Zeiten für Sonnenauf- und Sonnenuntergang und stellten sie für die einzelnen Monate graphisch dar. Außerdem zeichneten sie die Zeit des kürzesten Schattens als Mittelwert der beiden anderen Zeiten ein. So entstand die folgende graphische Darstellung:
Die Kinder fertigten dann eine graphische Darstellung an, die die Zeit des kürzesten Schattens in viel größerem Maßstab wiedergab und erhielten eine äußerst interessante Kurve. .
Im Anschluss an diese Arbeit wurde ein langer dünner Stab von zehn Zentimeter Länge auf einem Tisch befestigt und dessen Schatten - wann immer es das Wetter erlaubte - auf ein weißes Papier gezeichnet. Die Aufzeichnungen eines Tages wurden jeweils in ein Säulendiagramm, ähnlich dem bereits abgebildeten, übertragen.
Gegen Ende März begannen die Kinder, die Genauigkeit ihrer Arbeit kritisch zu hinterfragen, weil sie feststellten, dass die Schattenenden nun in gerader Linie von Ost nach West abfielen. Früher im Jahr hatten die Enden der Schatten eine schüsselförmige, nach Norden geöffnete Kurve gezeichnet. Nun wurden die täglichen Hüllkurven sehr genau mit großer Aufregung und vielen Diskussionen beobachtet und der Wandel der Schattenbildung während des Jahres festgehalten. Ab Ende März wurde festgestellt, dass erneut eine schüsselförmige Hüllkurve entstand, diesmal allerdings nach Süden geöffnet. Die maximale Krümmung erreichte die Kurve ungefähr am 21. Juni, dann flachte sie allmählich ab. Die wechselnden Formen der Kurve sind unten dargestellt, allerdings nicht maßstabsgetreu.
Schattenkalender
Wenn eine Schule einen Flaggenmast oder einen anderen entsprechend hohen, freistehenden Gegenstand besitzt, kann er zur Anfertigung eines Schattenkalenders verwendet werden. Das Ende des Schattens sollte ein Jahr lang einmal in der Woche immer am gleichen Wochentag jeweils um 12 Uhr markiert werden. Diese Markierungen sollten wetterbeständig und mit Datum versehen angebracht werden. Die Fläche, die für diesen Versuch benötigt wird, muss in nördlicher Richtung so lang sein wie der Mast und in westlicher bzw. östlicher Richtung ungefähr halb so lang. Das Muster, das auf diese Weise entsteht, reizt zur Interpretation .und kann für die an dieser Aufgabe interessierten Schüler sehr aufregend sein.
Kinder arbeiten mit dem Schattenstab
Sonnenuhren
Gibt es Sonnenuhren in der Nähe der Schule? Es ist ganz leicht, selbst eine zu bauen, zum Beispiel diese:
Der Winkel x muss den gleichen Wert haben wie der Breitengrad, auf dem die Schule Hegt. Der Sonnenuhrzeiger steht folglich parallel zur Erdachse, so dass sich die Sonne scheinbar um ihn dreht, und der Schatten daher je Stunde jeweils um einen Winkel von 15° vorrückt.
Den für Deutschland ungefähr richtigen Winkel erhält man, indem man für das schattenwerfende Dreieck die Maße der Abbildung oben verwendet. In den Schulen wurden noch eine Menge anderer Sonnenuhren erdacht und ausprobiert (5).
Flaschen-Sonnenuhr
Richte diese Sonnenuhr nach Norden aus:
Ägyptische Schattenuhr
Das ist das Modell einer tragbaren ägyptischen Schattenuhr, wie sie vor dem 8. Jahrhundert vor Christi Geburt gebaut wurde.
Sie wurde auf die Sonne ausgerichtet, so daß der Schatten des Querstabes auf die Stundenskala ihres Längsbalkens fiel. Die Skala bestand aus fünf Einkerbungen für die einzelnen Stunden und einer zusätzlichen für 12 Uhr mittags.
Morgens hielt man die Schattenuhr mit dem Querstab nach Osten, nachmittags drehte man sie nach Westen.
Eine andere Sonnenuhr
Schlage den Breitengrad deines Wohnorts im Atlas nach. Ziehe die gefundene Zahl von 90° ab. So erhältst du den Winkel x. Trage auf dem Zifferblatt zwölf Winkel von je 15° wie oben dargestellt ein. Befestige im Schnittpunkt eine Nadel oder einen großen Nagel.
Um die Sonnenuhr benutzen zu können, muss man sie in Ost-West-Richtung bringen.
Sonnenuhr vor Cafe Nizza (Frankfurt)
Wasseruhren
Wasseruhren kann man leicht selbst bauen: aus Joghurtbechern, Plastikflaschen, Konservendosen oder ähnlichen Behältern. Ein möglichst großer Behälter, wie ein Plastikeimer oder eine alte Wanne, sind bei diesen Versuchen eine große Hilfe.
Die beiden wichtigsten veränderlichen Größen sind die Höhe des Wasserstandes und die Größe der Öffnung, durch die das Wasser austropft.
Miss und vergleiche die Zeit, die Flaschen mit verschieden großen Öffnungen zum Entleeren brauchen. Fertige eine graphische Darstellung vom Verhältnis der Leerungszeit zur Größe der Öffnung an.
Weitere Probleme:
Wird eine Flasche mit einer 4 mm - Öffnung doppelt so schnell leer wie eine Flasche mit einer 2 mm - Öffnung? Dieses Problem könnte für viele Kinder eine gute Einführung zur Unterscheidung von Durchmesser (eindimensional) und Fläche (zweidimensional) sein.
Wie viel Zeit brauchen Sand, Wasser, eine Seifenlösung, Glyzerin und sonstige geeignete Materialien zum Auslaufen aus einer Wasseruhr?
Fülle eine schwache (einprozentige) Seifenlösung in eine bereits geeichte Wasseruhr. Wie wirkt sich das Reinigungsmittel auf die Leerung der Uhr aus?
Versuche Flaschen mit größeren Öffnungen zu eichen. Wirkt sich das Reinigungsmittel auch noch bei größeren Öffnungen aus? Ist die Wasseruhr temperaturempfindlich? Erprobe das mit kaltem und heißem Wasser.
Beim Bau von Uhren kann der Grad an Findigkeit und Einfallsreichtum sehr unterschiedlich sein. Hier sind einige Vorschläge von verschiedenen Schulen.
Sinkende Wasseruhr
Die Konstruktion ist unten abgebildet
Beschwere das Gefäß mit Knetmasse, damit es ruhig im Wasser steht. Wirf kleine Gewichte, z.B. Dichtungsringe aus Metall, hinein.
Beobachte, wie sich die Anzahl der Dichtungsringe auf die Sinkgeschwindigkeit auswirkt.
Anmerkungen
1
Diese Geschichte berichten Cohen, Crowe und Dumond, die sie
Professor George Harrison zuschreiben. (Wiedergegeben mit Erlaubnis der
Verleger, John Wiley, Interscience Ltd.)
2
An den Bildern des Gedichts erkennt man, dass "moon" weiblich
ist.
3
Classen, Gertrud.: Die Uhr.
Verse von Heinrich Jeanjour. 10. Auflage. Ravensburg: Maier 1970
Spark, M.; Gorey, E.: Die sehr gute Uhr. Zürich: Diogenes 1971
4
Morgenstern, Chr.:
Galgenlieder. Der
Gingganz. 11. Auflage. München: Deutscher Taschenbuch Verlag 1973 (dtv 124)
Ders.: Palmström. Palma Kunkel. 7. Auflage. München: Deutscher Taschenbuch
Verlag 1972 (dtv 4)
5
Loske, L.M.:
Die Sonnenuhren. Kunstwerke der Zeitmessung und ihre
Geheimnisse. 2. erg. Auflage. Berlin: Springer 1970
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