Experimentieren und Forschen im Sachkundeunterricht: Der Forschungskreis

Das Aufstellen von Fragen und Vermutungen, Durchführen von Experimenten und Forschungen, Beobachten, Beschreiben und Auswerten der Ergebnisse sind wesentliche Bestandteile von Forschungsprozessen. 

Schon im Sachkundeunterricht an Primarschulen finden diese Prinzipien v.a. beim forschend-entdeckenden Lernen ihre Anwendung. Um den Kindern die wiederkehrenden Elemente dabei bewusst zu machen, können Sie sie den Schülern durch die Vermittlung des Forschungskreises verdeutlichen, den wir Ihnen hier vorstellen möchten.

Die Stationen des Forschungskreises:

• Fragestellung
• Vermutungen aufstellen
• Experiment vorbereiten
• Experiment durchführen
• Beobachten und Beschreiben
• Ergebnisse auswerten

Wenn die Kinder die verschiedenen Elemente des Forschungskreises verinnerlicht haben, können sie sie immer wieder abrufen und anwenden. Sie wissen so, womit sie beginnen müssen und welche Schritte dann folgen. Damit sie sich der wiederkehrenden Prozesse auch bewusst werden, sollte der Forschungskreis im Unterricht behandelt werden. 

Tafelmaterial „Ich plane mein Experiment“

Zur Veranschaulichung des Forschungskreises können Sie im Betzold Online Shop das magnetische Tafelmaterial „Ich plane mein Experiment“ bestellen. 

Es eignet sich ideal, den Forschungskreis mit Ihren Schülern zu erarbeiten und ihn bildlich darzustellen. Neben den Tafelschildern enthält das Set eine Handreichung Kopiervorlagen für Ihren Unterricht.

Hier haben wir die Punkte des Forschungskreises am Beispiel des einfachen Experiments „Die Kerze unter dem Glas“ aufgelistet. Runde 1 beschreibt den ersten Ablauf des Forschungskreises, in Runde 2 eröffnet eine neue Fragestellung des Kreislaufs von Neuem:

Fragestellung

Am Anfang einer wissenschaftlichen Untersuchung und Forschung steht immer eine Frage (manchmal auch mehrere). 

Beispiel Runde 1: Was passiert, wenn wir ein Glas über ein brennendes Teelicht stülpen?

Beispiel Runde 2: Warum geht die Kerze nicht sofort aus oder brennt unter dem Glas weiter?

Vermutungen aufstellen

Im zweiten Schritt dürfen Ihre Schüler Vermutungen aufstellen, wie die Antwort auf die Frage aussehen könnte bzw. was während des Experiments passieren wird. Evtl. benötigen Ihre Schüler kleinere Denkanstösse.

Beispiel Runde 1: Die Kerze geht sofort aus; die Kerze geht aus, aber nicht sofort; die Kerze brennt auch unter dem Glas. 

Beispiel Runde 2: Die Kerze im grösseren/kleineren Glas erlischt zuerst, beide brennen gleich lang. 
Die Kerze brennt, bis die Luft/der Sauerstoff verbraucht ist. Wenn die Kerze im grösseren Glas länger brennt, bekräftigt das die Vermutung.

Experiment vorbereiten

Falls erforderlich, können Sie den Schülern Sicherheitshinweise geben, die während der Vorbereitung und Durchführung des Experiments beachtet werden sollen.

Nun bereiten die Schüler das Experiment vor. Dazu erläutern Sie ihnen den Ablauf. Die Schüler holen sie die nach Ihren Vorgaben dafür nötigen Materialien und bauen den Versuch auf. 

Beispiel Runde 1: 1 Teelicht, 1 Glas

Sicherheitshinweise: Das Anzünden der Kerzen übernimmt die Lehrkraft. Die Kinder sollen die brennenden Kerzen nicht bewegen oder herumtragen. Die Kinder werden darauf hingewiesen, dass sie das Experiment nicht alleine zu Hause nachmachen dürfen.

Experiment durchführen

Die Kinder führen nun das Experiment gemäss den besprochenen Angaben durch. Eine Wiederholung des Versuchs kann den Kindern zeigen, dass das Ergebnis kein Zufall war.

Beispiel Runde 1: Die Kerze wird angezündet. Die Kinder stülpen das Glas über die Kerze.

Beispiel Runde 2: Die Kerzen werden angezündet. Die Kinder stülpen die Gläser über die Kerzen.

Beobachten und Beschreiben

Die Schüler beobachten was passiert. Ggf. notieren sie sich Messerergebnisse. Danach schreiben sie ihre Beobachtungen auf.

Beispiel Runde 1: Die Flamme wird zunächst kleiner, dann erlischt die Kerze nach einigen Sekunden. Rauch steigt vom Docht ausgehend auf.

Beispiel Runde 2: Die Kerze im kleineren Glas geht nach einigen Sekunden vor der Kerze im grösseren Glas aus. Je grösser das Glas ist, desto länger brennt die Kerze.

Ergebnisse auswerten

Im Anschluss an das Experiment überprüfen die Kinder, ob das Ergebnis des Experiments ihren Vermutungen entspricht oder nicht. Sie tauschen sich gegenseitig aus. Evtl. ergeben sich aus dem Gespräch neue Fragen und Vermutungen, die erneute Versuche zur Überprüfung erfordern. Der Forschungskreis beginnt dann von Neuem.

Beispiel Runde 1: Die Vermutung, dass die Kerze nach einiger Zeit ausgeht, hat gestimmt. 

Beispiel Runde 2: Unter einem grösseren Glas ist mehr Platz für Luft bzw. Sauerstoff. 

Die Kerze unter dem grösseren Glas brennt länger. Das zeigt das, dass die Vermutung richtig sein könnte, dass die Kerze brennt, bis der Sauerstoff unter dem Glas aufgebraucht ist. 

In einer dritten Runde könnte der Versuch mit einem Glas wiederholt werden, das nicht ganz auf dem Tisch abgestellt wird, so dass Luft nach innen gelangen kann. Da die Kerze so nicht ausgeht wird die Vermutung bekräftigt, dass Feuer Luft zum Brennen benötigt.