Die Aggregatzustände des Wassers – Wie entsteht Regen?

Verfasst von: Lea Eden & Ronja Hillebrands

1. Einleitung

“Im Rahmen dieser Wissenstransformation berücksichtigt der Sachunterricht ‘Fragen und Deutungsmuster der Kinder und hilft ihnen ihre Erklärungen und Begründungen angemessen zu versprachlichen, zu präsentieren und zu kommunizieren’ .”

(GDSU, 2013: 10)

Wildeman und Fornol (2016) zitieren die Gesellschaft für Didaktik des Sachunterrichts, um die natürliche Eignung des Sachunterrichts für Sprachsensibilität zu verdeutlichen (206). Umso relevanter erscheint es, Lehrkräften konkrete Umsetzungen für einen sprachsensiblen Sachunterricht zu unterbreiten, da trotz einer allgemeinen Differenzierung die Berücksichtigung unterschiedlicher sprachlicher Voraussetzungen noch vehement vernachlässigt wird. Der sprachsensible Unterricht zielt auf die Berücksichtigung der unterschiedlichen sprachlichen Kompetenzen der SuS ab, was sich in der Unterrichtsplanung durch die Methodenwahl und Gestaltung mit Hilfe unterschiedlicher sprachlicher Differenzierungsmöglichkeiten widerspiegelt. Schließlich ist es die Aufgabe einer Lehrkraft, allen SuS die Teilnahme am Unterricht zu ermöglichen, wobei Sprache eine große Hürde darstellen kann. Das Prinzip schreibt also allen Unterrichtsfächern eine Zuständigkeit in der Sprachbildung der deutschen Bildungs- und Fachsprache zu.

Das Ziel der folgenden Stundenverlaufsplanung ist es, eine konkrete Umsetzung für eine sprachsensible Experimentierstunde des Sachunterrichts aufzuzeigen. Die grundlegenden Unterrichtsprinzipien, die diese Stunde zum Fokus hat sind demnach die Sprachsensibilität sowie die Digitalität, also der bewusste Einsatz digitaler Methoden zur sprachlichen Sensibilisierung des Fachunterrichts. Diese Planung ist im Rahmen einer Seminararbeit der Carl von Ossietzky Universität entstanden, deren Schwerpunkt speziell auf der Sprachsensibilität lag. In der folgenden Planung wird zwar von vorhandenen digitalen Endgeräten für jede Gruppe ausgegangen, allerdings werden auch analoge Möglichkeiten aufgezeigt, die eine Umsetzung auch ohne jegliche digitale Voraussetzungen erlauben. Es handelt sich also um einen fiktiven Unterrichtsentwurf, der ohne eine konkrete Lerngruppe erstellt wurde und dennoch als Orientierung für mögliche Umsetzungen dienen soll.

Bei dem Stundenentwurf handelt es sich um eine Planung für eine Grundschulklasse des Jahrgangs 3 beziehungsweise 4. Es wird also unter Berücksichtigung des Kerncurriculums davon ausgegangen, dass die SuS bereits Erfahrungen mit dem Thema Wasser sammeln konnten. Wie beispielsweise durch die Thematisierung der Begriffe, sodass dieses mit in die Einführungsphase der Stunde eingebaut werden kann und den SuS zugetraut wird, das im Folgenden geschilderte Experiment in Kleingruppen durchzuführen. Zusätzlich wird vorausgesetzt, dass die SuS mit Materialien wie Streichhölzern oder Teelichtern verantwortungsvoll umgehen können. Die Thematik wurde zu diesem Zeitpunkt bereits ausreichend behandelt, sodass keine weitere vertiefte Wiederholung notwendig ist.

Die genaue Planung ist der tabellarischen Verlaufsplanung zu entnehmen. Der fachliche Input wird in der angefügten Sachanalyse erläutert. Rechtfertigungen der eigentlichen Planung begründen sich innerhalb der didaktischen und methodischen Analyse.

2. Sachanalyse

Der Inhalt des Themas „Wasser“ kann begrifflich weit gefasst werden, da dieser sehr umfangreich und mehrperspektivisch ist. Bezüglich der Thematik und des Inhaltes der geplanten Unterrichtsstunde gibt es einiges Wissenswertes. Allgemein besitzt Wasser die chemische Formel H₂O. Diese Formel beschreibt die Zusammensetzung der Atome vom Wassermolekül, dieses besteht aus: “einem Atom Sauerstoff und aus zwei Atomen Wasserstoff.” (Al-Shamery, 2007: 126). Zusätzlich lässt sich festhalten, dass Wasser verschiedene und besondere Eigenschaften besitzt. Eine dieser Eigenschaften ist die Oberflächenspannung, die durch eine chemische Reaktion mit (z.B. Spülmittel o.ä.) reduziert, bzw. “durchbrochen” werden kann. Ebenso kann es in verschiedenen Zustandsformen auftreten. Die Zustandsformen des Wassers werden als unterschiedliche Aggregatzustände bezeichnet. Das Wasser kann sich demnach, innerhalb des Wasserkreislaufes in unterschiedliche Zustandsformen – flüssig, fest und gasförmig – umwandeln.

Diese Umwandlung in die verschiedenen Aggregatzustände ist bedingt durch bestimmte Temperaturen und einem Druck, dem das Wasser ausgesetzt wird. Wird das Wasser beispielsweise gekühlt und befindet sich bei einer sehr niedrigen Temperatur, so gefriert es zu Eis (vgl. ebd.: 125). Bildet sich Nebel oder Wolken, so können wir Wasserdampf als gasförmig wahrnehmen, da Wasserdampf in der Luft abkühlt und kondensiert. Dabei handelt sich um kleine, sehr feine, kaum sichtbare Wassermoleküle, die in der Luft verteilt sind. Ein weiterer Vorgang, der vorkommt, wenn Wasser eine Siedetemperatur erreicht, wird als Verdunstung bezeichnet. Dieses Phänomen geschieht beispielsweise beim Kochen. Ein weiteres Phänomen des Wassers, ist der Regen. Es fängt an zu regnen, sobald sich in den Wolken mehrere Wassermoleküle zusammengeschlossen haben, wodurch sie so schwer sind, dass sie wieder auf die Erde als flüssige Zustandsform zurück gelangen (vgl. ebd.: 125).

“Wenn Wasser verdampft oder verdunstet, so werden die vielen kleinsten Wasserteilchen des flüssigen Wassers, die dicht aneinanderhängen ‘zersprengt’ […]” .

(Al-Shamery, 2007: 125)

Durch dieses Zitat wird deutlich, dass das Wasser in den unterschiedlichen Aggregatzuständen, unterschiedliche Strukturen von Teilchen (Molekülstrukturen) annimmt. Im flüssigen Zustand befinden sich die Teilchen eng und sehr dicht beieinander. Bei einer niedrigen Temperatur und hohem Druck rücken diese noch dichter aneinander, wodurch beispielsweise der feste Zustand (Eis) entsteht. Bei einer sehr hohen Temperatur und einem geringen Druck lösen sich diese Strukturen auf, wodurch sich die Teilchen frei und vereinzelnd in der Luft bewegen können, wodurch ein gasförmiger Zustand des Wassers entsteht: Wasserdampf (vgl. ebd.: 126).

Außerdem weist das Thema “Wasser” verschiedene Bedeutungsschichten auf. Einerseits richtet er sich an die Kompetenz des richtigen Umgangs mit Wasser, wodurch zusätzlich die Nachhaltigkeit mit der Ressource Wasser in Form von Trinkwasser thematisiert wird. Andererseits bietet dieses Thema eine besondere Möglichkeit, durch Experimente einen handlungsorientierten, abwechslungsreichen und sprachbasierten Unterricht zu gestalten, wodurch viele divergente Kompetenzen gleichzeitig gefördert und geschult werden können. Da es auf der Welt viele Menschen gibt, denen Wasser nicht unbedingt sauber und frei zur Verfügung steht, kann die Relevanz und Vielschichtigkeit des Themas noch einmal zusätzlich unterstrichen werden: Der Mensch steht also in unmittelbarer Abhängigkeit zu dieser Ressource.

3. Didaktische Analyse

Die Thematisierung der “Aggregatzustände”, spezifischer der Kondensation und des Unterrichtsgegenstands des Experimentierens beziehungsweise des Wassers in der geplanten Stunde lässt sich didaktisch vielseitig begründen. Die Relevanz dieser zwei Aspekte lässt sich bereits aus der Bedeutung des Themas im Kerncurriculum des Faches Sachunterricht erkennen. Dort heißt es, dass die SuS am Ende des Jahrgangs 4 “Versuche zu Eigenschaften und Veränderungen von flüssigen, festen und gasförmigen Stoffen […] (Aggregatzustände)” (KC, 2017: 21) durchführen. Damit wird der Themenbereich der „Aggregatzustände“ in die Perspektive “Natur” eingeordnet, der eine besondere Relevanz zugesprochen wird, da “an die vom eigenen Erleben geprägten Vorkenntnisse, das natürliche Interesse von Kindern an der Natur sowie an den Fragestellungen, die Kinder beschäftigen” (KC, 2017: 20) angeknüpft wird. Dies bedeutet, dass die Gegenstände der Perspektive Natur die Lebenswelt der SuS anspricht und somit von großer gegenwärtiger Bedeutung für sie ist. Im Perspektivrahmen Sachunterricht (2013) wird besonders dem Unterrichtsgegenstand eine große Bedeutung zugesprochen, da sich dieser, im Gegensatz zum Fokus dieser Stunde auf die Aggregatzustände in der Perspektive Natur, auch in anderen Perspektiven wie der geographischen (vgl. 49) oder der technischen Perspektive (vgl. 71) wiederfinden lässt. Dieser Gegenstand ist fachdidaktisch betrachtet demnach von besonderer Relevanz. Das hängt zudem damit zusammen, dass sowohl die Thematik des Wassers als auch die einzelnen Aggregatzustände , den SuS in vielerlei Hinsicht in ihrem Alltag begegnen.

So können die SuS sich mit Hilfe des Erlernten dieser spezifischen Stunde beispielsweise erklären, wieso das kochende Wasser für die Nudeln oben vom Deckel wieder runtertropft oder weshalb es regnet. Die SuS sollen Regelhaftigkeiten ihrer näheren Umwelt und deren Prozessen verstehen, sodass auch die zukünftige Bedeutung für die SuS deutlich gemacht wird. Schließlich gehören die Inhalte dieser Stunde zum grundlegenden Allgemeinwissen, welches ihnen nicht nur während ihrer gesamten Schullaufbahn ständig wieder begegnen wird, sondern vor allem in ihrem späteren Alltagsleben oder auch in späteren Bewerbungsgesprächen von großem Nutzen ist. Außerdem ist der Unterrichtsgegenstand, fachdidaktischer Literatur zufolge, die Basis für die Umweltbildung der SuS und einer tiefergehenden Thematisierung wie der Umweltverschmutzung und der Nachhaltigkeit (vgl. Baier et al., 2017: 80 ff.). Denn ein Verständnis des Wassers im Allgemeinen ist nötig, um zu verstehen, wieso beispielsweise „saurer Regen“ Auswirkungen auf die eigene Umwelt haben kann oder wieso Sparsamkeit in Bezug auf Wasser wichtig ist. Die exemplarische Bedeutung des Gegenstands Wasser wird anhand dieser lebensweltlichen Bedeutung der Lernenden bereits deutlich, denn es betrifft, wie bereits erwähnt, das Allgemeinwissen und bildet die Basis für eine weitere gesellschaftliche Verantwortung, durch Bildung der Grundlagen für den Umgang mit Wasser.

Diese Bedeutungen sind im Sachunterricht von zusätzlicher Relevanz, da dem Sachunterricht das Leitbild zugrunde liegt, die SuS beim Erschließen ihrer Umwelt zu begleiten, sodass sich dieser Gedanke auch in der Entwicklung der fachdidaktischen Literatur widerspiegelt (vgl. Kahlert, 2016: 18-19). Dieser Aspekt findet sich des Weiteren im Kerncurriculum des Landes Niedersachsen, in dem es heißt, dass die SuS im Sachunterricht die notwendigen Kompetenzen erlangen sollen, um sich ihre „Lebenswelt aktiv zu erschließen“ (KC, 2017: 5). Da die Elemente und insbesondere Wasser ein entscheidender Teil der Lebenswelt der SuS sind und ihnen in unterschiedlichen Aspekten ihrer Umwelt ständig begegnet und begegnen wird, ist die Aufnahme des Themas in die Lehrpläne und die eigentliche Umsetzung im Unterricht von entscheidender Bedeutung, um dem Leitbild des Sachunterrichts zu folgen.

Damit wurde die exemplarische gesellschaftliche Bedeutung bereits begründet und belegt. Das Thema bietet innerhalb des Sachunterrichts viele Anknüpfungspunkte, so können auch andere Stoffe in der Verbindung mit Wasser in Betracht genommen werden, wie zum Beispiel Salz und das Tote Meer an der Grenze von Israel und Jordanien.

Das Thema “Wasser” eignet sich außerdem für den Sachunterricht, da es auch fächerübergreifende Perspektiven bietet, was wiederum die allgemeine Relevanz des Themas unterstreicht. Beispielsweise gibt es im Sportunterricht thematisch und auch gegenständlich passende Spiele, die eingesetzt werden können, um das Fachwissen der SuS zu festigen. Eine Möglichkeit, das Verhalten von Teilchen in den unterschiedlichen Aggregatzuständen zu veranschaulichen ist die SuS diese „Bewegung“ imitieren zu lassen. So würden sich die SuS für den Aggregatzustand „gasförmig“ frei im Raum bewegen, während sie für die Darstellung des Aggregatzustandes „fest“ in einer Reihe eng aneinander stehen müssten. Diese Sportübung eignet sich außerdem hervorragend zur Festigung der Fachbegriffe des Sachunterrichts und kann somit beim Aufbau des Fachvokabulars unterstützen, wenn die Begriffe des Sachunterrichts explizit und bewusst in das Spiel miteingebunden werden. Außerdem lässt sich das Thema Wasser auch in andere Fächer mit einbringen, exemplarisch im Kunstunterricht durch den Einsatz von Wasserfarben oder auch durch Wassermotive. Eine mögliche Kunstmethode die „Pustetechnik“, bei der die Farbtropfen mit Hilfe eines Strohhalmes verteilt werden. Dies wäre eine Möglichkeit, um mit den SuS den Aggregatzustand „flüssig“ weiter zu thematisieren oder die Entstehung von Regen und damit (wie in diesem Entwurf) die Kondensation. Eine andere Möglichkeit bietet sich im Mathematikunterricht, in dem man das Thema Wasser nutzt, um die Maßeinheiten Liter, Milliliter und Zentiliter zu thematisieren oder im Fach Deutsch, indem man thematisch passende Geschichten behandelt.

Das Thema und der Unterrichtsgegenstand weisen also nicht bloß eine entscheidende Bedeutung für das Leben der SuS auf, sondern lassen sich auch vielseitig mit anderen Fächern verknüpfen. Diese ausführlichen Begründungen des Thema Wassers im Sachunterricht, die hauptsächlich auf dem Kerncurriculum basieren und weit über die Thematisierung in dieser Stunde hinausgehen, bieten keinen Anlass für eine kritische Auseinandersetzung mit dem Kerncurriculum, da die Vielschichtigkeit des Themas durch die Verortung in den unterschiedlichen Perspektiven betont wird und so alle Facetten dieses Themas in unterschiedlichen Zusammenhängen aufgegriffen werden. Diese Unterrichtsstunde muss sich auf die Perspektive der Natur beschränken, da der Umfang des Themas Wasser nicht nur eine Unterrichtsstunde sondern sogar das Ausmaß einer Unterrichtseinheit übersteigt. Die einzelnen Themenbereiche des Wassers beziehungsweise Themenbereiche im Zusammenhang mit dem Thema Wasser, wie das Thema der Nachhaltigkeit, lassen sich unabhängig von dieser Unterrichtseinheit thematisieren. Diese Unterrichtsstunde bietet die Möglichkeit, mit digitalen oder mit analogen Methoden durchgeführt zu werden. Diese werden in den methodischen Analysen näher erläutert.

Grobziel der Stunde:

Die SuS vertiefen handlungsorientiert ihre Fach- und Bildungssprache und ihre Kenntnisse hinsichtlich des Themas Wasser mit seinen Eigenschaften.

Feinziele der Stunde:

• Die SuS benennen und beschreiben bekannte Begriffe und Vorgänge.
• Die SuS beobachten das Lehrer:innenexperiment “der große Regenmacher”.
• Die SuS führen eigenständig in Gruppen das Experiment “der kleine Regenmacher” durch.
• Die SuS verwenden ihr Fachwissen und ihre Fach- und Bildungssprache aktiv, um ihre Ergebnisse in einem vorstrukturierten Versuchsprotokoll zu dokumentieren.
• Die SuS verwenden ihr Fachwissen und ihre Fach- und Bildungssprache aktiv, um ihre Ergebnisse im Plenum zu präsentieren.
• Die SuS erproben den Umgang mit neuen digitalen Lernmitteln, um ihre digitalen Kompetenzen weiterzuentwickeln.

Kompetenzbereiche der Stunde:

• Sprachliche Kompetenzen: Förderung des Aufbaus der Fach- und Bildungssprache.
• Digitale Kompetenzen: Entdecken von den Möglichkeiten digitalen Lernens.
• Soziale Kompetenzen: Zusammenarbeit mit anderen SuS zum erfolgreichen Lernen.

4. Methodische Analyse – digital

Die in der folgenden Verlaufsplanung aufgezeigten Methoden der Unterrichtsstunde lassen sich begründet in ihrem Verlauf rechtfertigen, um die didaktisch beschriebenen Lernziele zu erreichen. Zum Einstieg in die Experimentierstunde wurde die Methode der analogen Mind-Map gewählt, als Möglichkeit zur Vorwissensaktivierung (vgl. Methodenkartei Oldenburg, o.J.: o.S.). Mit Hilfe der Mind-Map sollen die Präkonzepte und das damit einhergehende Vorwissen der SuS zunächst gesammelt und außerdem strukturiert werden, sodass die SuS motiviert in die Stunde starten und während der Stunde auf die Notizen zurückgreifen können. Zudem erhält die Lehrkraft durch die Interaktion im Plenum einen Einblick in den aktuellen Sprachstand der einzelnen SuS, zusätzlich zu ihrem fachlichen Wissen, sodass daran individuell angeknüpft werden kann (vgl. Michalak et al., 2015: 133). Die Mind-Map ist außerdem eine Methode der Differenzierung, da alle SuS sich ihrem Lern- und Sprachstand angemessen beteiligen können, um ihr Vorwissen mit den anderen SuS zu teilen. Durch die Besprechung der Ergebnisse der Vorwissensaktivierung und durch die Einordnung in einen größeren und alltagsbezogenen Zusammenhang soll gewährleistet werden, dass alle SuS mit einer vergleichbaren Wissens- und Begriffsgrundlage am Unterricht teilnehmen können. Die Tafel als analoges Medium wird hierbei genutzt, damit das Vorwissen während der Stunde präsent bleibt. So können die SuS selbst während der Arbeitsphase mit digitalen Endgeräten während der gesamten Stunde auf die Vorwissenssammlung zurückgreifen, ohne dabei den Tab wechseln zu müssen. Außerdem wird so die Aufmerksamkeit der SuS bereits nach vorne gelenkt, sodass dieser Einstieg der Lehrkraft die Möglichkeit einer Überleitung zum Stundenthema: Wasser mit seinen Eigenschaften und dem Experiment bietet.

Als Hilfestellung während der gesamten Stunde dienen den SuS die von der Lehrkraft erstellten QR Codes in einem Worddokument (vgl. Anhang), die die wichtigsten Begriffe erklären und zum Teil bildlich oder modellhaft darstellen. Die SuS werden beim Scannen der einzelnen QR Codes auf einen Eintrag einer Website mit der Erklärung weitergeleitet. Dieses mediale Instrument vereint die Digitalität mit der Sprachsensibilität, die zwei didaktischen Prinzipien, die diese Stunde zum Schwerpunkt hat. Der Umgang mit den QR Codes fördert also einerseits die digitalen Kompetenzen der SuS und folgt damit den Ansprüchen des Niedersächsischen Kultusministeriums, die Medienkompetenz der SuS in allen Fächern zu fördern, denn die “Aufgabe von Schule ist es darüber hinaus, die Schülerinnen und Schüler auf eine spätere Berufstätigkeit in einer zunehmend digitalisierten Welt vorzubereiten. Digitale Lehr- und Lernstrategien spielen deshalb eine zunehmend wichtigere Rolle – und zwar in allen Bereichen der Bildung.” (Kultusministerium Niedersachsen, o.J.: o.S.). Der bewusste Umgang mit digitalen Lernmitteln im Unterricht soll ein integrierender Weg der Medienbildung darstellen, bekanntlich „durch den methodischen Einsatz digitaler Medien im Unterricht werden Schülerinnen und Schüler aufgefordert, mit ihnen selbstbestimmt zu handeln“ (Wedding, 2020: 230). Dieses selbstbestimmte Handeln, das Wedding (2020) anspricht, sorgt auch für die sprachsensible Funktion der QR Codes, denn sie ermöglichen allen SuS die fachsprachlichen Begriffe des Sachunterrichts nachzugucken, sodass sie sowohl zum Verständnis als auch zur eigenen Formulierung eine ständige, aber doch freiwillige sprachliche Hilfestellung gestellt bekommen. Die Begriffe der Fachsprache werden hier explizit mit einer Erklärung angeboten, um die SuS beim Aufbau ihrer fachsprachlichen und bildungssprachlichen Kompetenzen über die Alltagssprache zu unterstützen. (vgl. Michalak et al., 2015: 56). Die ergänzenden Bilder und Modelle sollen das Verständnis für die Bedeutung des Fachbegriffs durch eine andere Darstellungsform vertiefen (vgl. ebd.: 141).  Das Prinzip Digitalität wird also hier konkret als Methode des Prinzips der Sprachsensibilität eingesetzt. Die Sprachsensibilität liegt hier in der Binnendifferenzierung des Anforderungsgrades, durch die Unterstützung (vgl. ebd.: 138). Die Unterstützung gilt als freiwillige Möglichkeit, um keine SuS in Bezug auf ihren sprachlichen Förderbedarf zu stigmatisieren. Es soll nicht angenommen werden, dass SuS mit einer Migrationsgeschichte automatisch die Hilfestellung in Anspruch nehmen müssen. Genauso wenig soll angenommen werden, dass SuS ohne Migrationsgeschichte keinerlei sprachliche Hilfestellung bedürfen (vgl. Becker-Mrotzek et al., 2013: 8 f.).

Nachdem die Lehrkraft zum Stundenthema übergeleitet hat und den Versuch knapp erklärt hat, sollen die SuS in Partner- oder Einzelarbeit ihre Erwartungen in ein vorstrukturiertes Versuchsprotokoll (vgl. Anhang) eintragen. Dies geschieht kollaborativ in einem geteilten Word Dokument mit Hilfe von vorformulierten Satzanfängen, die dem Versuchsprotokoll anhängen. Die Struktur des Versuchsprotokolls soll die SuS dabei unterstützen, sich während der gesamten Unterrichtsstunde orientieren zu können und außerdem die einzelnen Aufgaben vereinfachen, da zu jeder Teilaufgabe des Protokolls eigene Satzanfänge zur Verfügung stehen. Die Wahl der SuS, ob sie die Aufgabe in Einzelarbeit oder Partnerarbeit bearbeiten wollen, wird ihnen als freiwillige Differenzierung geboten, bei der sie sich gegenseitig unterstützen können. Auch hier lässt sich die Medienwahl wieder mit der Sprachsensibilität und der Digitalität begründen. Durch das gemeinsame Bearbeiten des Dokuments lernen die SuS einen neuen und selbstständigen Umgang mit digitalen Möglichkeiten und müssen außerdem auch digital kooperieren (vgl. Wedding, 2020: 230). Sie müssen sich also mit den Vor- und Nachteilen dieses digitalen Mediums auseinandersetzen, da die Bearbeitung eines Dokumentes durch mehrere SuS gleichzeitig auch das Risiko der Unübersichtlichkeit birgt. Gleichzeitig haben die SuS aber auch eine sprachliche Hilfestellung durch die Satzanfänge, das Rechtschreibprogramm in Word und die Orientierung an den Beiträgen der anderen SuS, sodass praktischerweise ein Austausch der Erwartungen aller SuS online stattfindet. Dieses „kooperative Schreiben“ ist ein entscheidender Teil sprachsensiblen Unterrichts, da durch kooperatives Lernen die SuS sich gegenseitig unterstützen und helfen (vgl. Michalak et al., 2015: 151). Zudem ermöglicht die Zusammenarbeit der Klassengemeinschaft zeitgleich die gegenseitige Motivation zum Sprachenlernen, da die SuS der Lernsituation offener gegenüberstehen (vgl. Busse, 2019: 9). Die vorformulierten Satzanfänge sollen Teil der „expliziten Vermittlung des sprachlichen Registers“ der Bildungssprache sein (vgl. Michalak et al., 2015: 51) und außerdem auch die Erwartungen an die bildungssprachlichen Kompetenzen der SuS transparent für sie machen (vgl. ebd.: 134). Außerdem wird den SuS weiterhin die Möglichkeit der Differenzierung durch die Vorwissenssammlung an der Tafel und die QR Codes geboten, sodass die SuS je nach individuellen Fähigkeiten, wieder für sich selbst entscheiden können, welche Art an Hilfestellung sie benötigen, sodass auch hier der sprachsensible Aspekt der Vermeidung von Stigmatisierungen wieder aufgegriffen wird.

Anschließend führt die Lehrkraft den SuS das Experiment “Der große Regenmacher” (vgl. Anhang) vor und benutzt dabei ausdrücklich die Begriffe der QR Codes und der Vorwissensaktivierung. So sollen die Begriffe für die SuS veranschaulicht wiederholt werden. Außerdem wird die Nutzung der Begriffe für die SuS kontextualisiert, da sie in einer „authentischen fachlichen Kommunikationssituation[en]“ verwendet werden (Michalak et al., 2015: 135). Im Anschluss erhalten die SuS in Kleingruppen die Materialien für das Experiment “Der kleine Regenmacher” und dazu ein Lernvideo, das auf derselben Website wie die einzelnen Erklärungen der QR Codes als YouTube Video eingebettet ist (vgl. Anhang). Das Video stellt den Versuch exemplarisch dar und blendet die passenden Begriffe ein, außerdem wird der Ausgang des Experimentes am Ende beschrieben. Diese Auflösung wird in dieser Form gewählt, damit die SuS sich das Ergebnis des Experimentes wiederholt angucken können, sollten sie sich bei der eigentlichen Durchführung eher auf andere Aspekte fokussieren. Schließlich wird das Ausfüllen des Versuchsprotokolls aufgrund der Fachsprache dennoch herausfordernd, dementsprechend wird den SuS die Überforderung genommen, während des Experimentes alles mitschreiben zu müssen, um letztendlich das Protokoll ausfüllen zu können. Das Video ist zudem ein Mittel der Binnendifferenzierung, da es gegebenenfalls langsamer und wiederholt abspielbar ist, sodass den SuS, die für die Verarbeitung der sprachlichen Inhalte oder der fachlichen Inhalte mehr Zeit brauchen, diese gegeben wird (vgl. ebd.: 139). Die Digitalität dient hier demnach vorwiegend als sprachsensible Differenzierungsmethode und weniger als tatsächliche digitale Bildung.

Die einzelnen Materialien des Experiments werden außerdem im Versuchsprotokoll noch einmal symbolisch dargestellt, um den SuS einen weiteren Zugang zum Experiment zu ermöglichen (vgl. Thürmann/Vollmer, 2013: 222). Das Lernvideo in Verbindung mit dem Experiment, soll unterschiedliche Lernzugänge für die SuS ermöglichen, da sie es sehen, hören und selbst durchführen. Die eingeblendeten Begriffe im Video helfen den SuS, bei Bedarf den passenden QR Code mit der Erklärung dieses Begriffes zu finden.

Das Experiment selbst hat methodisch gesehen vielfältige unterschiedliche Funktionen. Eine der offensichtlichsten Funktionen ist der motivationale Aspekt des Experimentierens, denn die SuS dürfen selbstständig etwas ausprobieren und schlüpfen damit in die Rolle von Forschern und ihr naturwissenschaftliches Denken wird gefördert (vgl. Wildemann/Fornol, 2016: 217). Die Handlungsorientierung der Stunde ist somit ein relevanter Aspekt für die Rechtfertigung der Methode des Experimentierens. Außerdem werden die SuS auf diese Weise aktiviert. Ein anderer entscheidender Aspekt ist der Einfluss des Experimentierens auf die Sprachförderung. Gottwald (2016) hat den Zusammenhang zwischen dem Experimentieren und der Sprachförderung untersucht und festgestellt, dass “auch Kinder, die eine Sprechhemmung entwickelt haben, […] beim Experimentieren eine hohe Sprechmotivation [zeigen] und […] ihre Hürden überwinden [können].” (149). Besonders die Begriffe des Experimentes würden explizit durch ihren Gebrauch gefestigt werden (vgl. ebd.: 151). Somit soll das Experimentieren abgesehen vom motivationalen Aspekt und dem fachlichen Inhalt auch beim Erlernen der Fachsprache unterstützen.

Die Gruppenarbeit wird als Differenzierungsmethode eingesetzt, weil sich SuS mit unterschiedlichen Stärken und Schwächen unterstützen können. So werden nicht bloß sprachschwächere SuS gefördert, sondern alle SuS können ihre Stärken miteinbringen. Zudem werden durch die Zusammenarbeit der SuS Kommunikationsanlässe geschaffen, die zum Teil den Wechsel der sprachlichen Register erfordern, da beispielsweise die einzelnen Prozesse des Experimentes benannt werden müssen. (vgl. Michalak et al., 2015: 134). So üben die SuS die Verwendung der unterschiedlichen sprachlichen Register explizit, nachdem sie diese zuvor bloß zugehört haben. Wie Lehner (2019) vermerkt, hat die Gruppenarbeit jedoch noch weitere Vorteile, so “trägt die Gruppenarbeit dazu bei, das selbstständige Handeln der Lernenden, ihre wahrgenommene Verantwortlichkeit und die sich durch dieses Setting einstellende Motivation zu stärken. Zudem verspricht man sich oftmals die Weiter-entwicklung von sozialen und methodischen Kompetenzen.” (152).  Die Sozialform der Gruppenarbeit unterstützt die SuS auch in der folgenden Phase des Versuchsprotokolls, das die Gruppe jeweils gemeinsam ausfüllt.

“Versuchsprotokolle sollen den Prozess der Erkenntnisgewinnung dokumentieren und stellen damit auch ein Element von Wissenssicherung dar. Eine fachlich fundierte Sprache ist also unumgänglich, um es dem Autor auch nach längeren Zeitabständen zu erlauben, die beschriebenen Sachverhalte eindeutig einordnen zu können. Weiterhin sollte ein Protokoll so geschrieben sein, dass es einen Nachvollzug der Handlung und der Auswertung für Dritte ermöglicht. Dazu ist eine kontextunabhängige, sachliche Sprache notwendig”.

(Busch/Ralle, 2013: 283, In Wildemann/Fornol, 2016: 217)

Das Protokoll, dessen Struktur und digitale Funktionen bereits begründet wurden, soll zunächstl der Ergebnissicherung dienen und weiterhin die Fachsprache der SuS festigen. Die Beobachtungen und Ergebnisse werden wie die Vermutungen zuvor von den SuS kollaborativ in das Word Dokument eingetragen, wodurch (abgesehen von der Gruppenarbeit) die SuS praktisch eine Unterstützung durch die gesamte Klassengemeinschaft erfahren, sodass auch hier wiederum der sprachsensible Aspekt des kollaborativen Lernens, speziell des Schreibens berücksichtigt wird (vgl. Michalak et al., 2015: 151).

Als didaktische Reserve sollen die SuS eine Forscher:innenkonferenz durchführen, sie präsentieren also als zusätzliche Sicherung ihre Ergebnisse den anderen Gruppen als eine “perspektivenübergreifende Methode zum Erwerb sprachlicher Kompetenz” (KC, 2017: 9).  Das Präsentieren der Ergebnisse soll einerseits die sprachlichen Fähigkeiten der SuS fördern, da durch den Situationswechsel und die neue „Rolle“ die Verwendung eines anderen sprachlichen Registers als der Alltagssprache markiert wird. Andererseits soll das Interesse der SuS vertieft und ihre Motivation gefördert werden, da sie sich in die Rolle eines “Forschenden” beziehungsweise eines “Experten” oder einer „Expertin“ versetzen (vgl. Gesellschaft für Didaktik des Sachunterrichts, 2013: 25).

Zusammengefasst unterstützen die gewählten Methoden neben dem Gewinn fachlichen Wissens auch den Aufbau sprachlicher, sozialer und digitaler Kompetenzen, wobei die digitalen Kompetenzen vornehmlich implizit erworben werden und die digitalen Methoden überwiegend als Mittel der sprachsensiblen Maßnahmen eingesetzt werden.

5. Methodische Analyse – analog

Die in der folgenden Verlaufsplanung aufgezeigten alternativen analogen Methoden der Unterrichtsstunde lassen sich ebenfalls begründet in ihrem Verlauf rechtfertigen, um die didaktisch beschriebenen Lernziele zu erreichen. In diesem Abschnitt werden lediglich die Unterschiede zur digitalen Unterrichtsplanung geschildert und begründet, um eine Wiederholung bestmöglich zu vermeiden. Allerdings wurde die Stunde bereits unter Beachtung der analogen Alternative geplant, sodass die Begründungen der Methoden, was die Funktionen betrifft, nicht stark von der digitalen Version abweichen.

Als Hilfestellung während der gesamten Stunde dienen den SuS die von der Lehrkraft erstellten Lernplakate, die die wichtigsten Begriffe erklären und diese mit Bildern und Modellen verdeutlichen (vgl. QR Codes) und zusätzlich Formulierungshilfen für das Protokoll enthalten. Die sprachsensiblen Funktionen der QR Codes und formulierten Satzanfänge der digitalen Unterrichtsplanung bleiben allerdings erhalten. Die Plakate gelten als Methode der Binnendifferenzierung des Anforderungsgrades, da sie eine zusätzliche Unterstützung bieten (vgl. Michalak et al., 2015: 138) und explizit auf die fach- und bildungssprachliche Wortschatzarbeit der SuS abzielen (vgl. ebd.: 144). Die unterschiedlichen Ebenen der Darstellung durch die Bilder und Modelle sollen den SuS verschiedene Zugänge zum Verständnis der Fachbegriffe ermöglichen (vgl. ebd.: 141). Die hilfreichen Satzanfänge vermitteln explizit den Gebrauch der Bildungssprache (vgl. ebd.: 51) und sollen die Erwartungen an den Gebrauch dieses Registers für die SuS transparent machen (vgl. ebd.: 134). Diese Hilfestellungen können wie bei einem Schleich- oder Laufdiktat eingesehen werden, liegen also im Klassenzimmer verteilt. Diese sollen die Konzentrations- und Merkfähigkeit der SuS fördern und sie somit auch beim Erlernen der Fachsprache unterstützen (vgl. Lehrer:Innen Fortbildung Baden-Württemberg, o.J.: o.S.). Die Verteilung im Klassenraum ermöglicht allen SuS bei Bedarf die fachsprachlichen Begriffe des Sachunterrichts zu überprüfen, sodass ihnen sowohl zum Verständnis als auch zur eigenen Formulierung eine ständige, aber doch freiwillige sprachliche Hilfestellung gestellt wird. Es handelt sich hierbei also um eine freiwillige Differenzierungsmöglichkeit, die den SuS zur Verfügung gestellt wird, sodass die SuS nicht bezüglich ihres Bedarfs nach sprachlicher Unterstützung stigmatisiert werden (vgl. Becker-Mrotzek et al., 2013: 8 f.).

Im Gegensatz zur digitalen Unterrichtsplanung entfällt in dieser analogen Version außerdem die Möglichkeit, den SuS das Experiment mit Hilfe des Lernvideos zu zeigen. Stattdessen wird mit der schriftlichen Versuchsbeschreibung gearbeitet, die je nach Bedarf mit einer Bildererklärung (vgl. Anhang) ergänzt wird. Dadurch werden zwei unterschiedliche Komplexitätsgrade für die Durchführung des Experiments angeboten. Die rein schriftliche Versuchsanleitung ist sprachlich äußerst komplex, während bei der Bildererklärung die einzelnen Schritte visuell den Text unterstützen, sodass trotz der fehlenden akustischen Erklärung des Videos, dennoch unterschiedliche Zugänge angeboten werden, die allen SuS die Möglichkeiten geben sollen, das Experiment zu verstehen. (vgl. Michalak et al., 2015: 141). Die sprachliche Darstellungsebene des Textes wird somit von der Lehrkraft in die bildliche Darstellungsebene überführt und schließlich von den SuS durch die Durchführung des Experimentes in die gegenständliche Darstellungsebene übertragen, sodass der Abstraktionsgrad des Themas innerhalb der Stunde abnimmt (vgl. Leisen, 2015: 133). Die Anleitung des Experiments in Form von Bildern stellt damit also auch ein sprachsensibles Mittel der Binnendifferenzierung dar, da es den SuS freigestellt wird, diese Möglichkeit der unterschiedlichen Darstellungsformen zu nutzen (vgl. Michalak et al., 2015: 138).

In dieser Version des Unterrichtsentwurfes soll das Versuchsprotokoll entweder in den Versuchsgruppen zusammen ausgefüllt werden oder alternativ im Plenum diskutiert und von der Lehrkraft dokumentiert werden. Neben der allgemeinen sprachsensiblen und generellen Funktion des Versuchsprotokolls als Ergebnissicherung sowie der expliziten sprachlichen Anwendung und damit Einübung des sprachlichen Registers (vgl. Busch/Ralle, 2013: 283, In Wildemann/Fornol, 2016: 217), die in der digitalen methodischen Analyse näher erläutert wurden, verfügt die analoge Variante des Ausfüllens dieses Protokolls über spezielle Funktionen. Denn beide Varianten, ob in der Gruppenarbeit oder im Plenum, fördern den Aufbau einer „authentische[n] fachliche[n] Kommunikationssituation“ (vgl. Michalak et al., 2015: 135) und somit auch die gegenseitige Unterstützung seitens der SuS zum Aufbau der Fach- und Bildungssprache. Im Gegensatz zur digitalen Version, in der in dieser speziellen Methode der Fokus auf der schriftlichen Kommunikation liegt, liegt der Fokus dieses kooperativen Lernens eher auf der mündlichen Kommunikation (vgl. ebd.: 151).

6. Stundenverlaufsplanung

7. Literaturverzeichnis

• Al-Shamery, Katharina et al. (2007): Chemol: Chemie in Oldenburg: Heranführen von Kindern im Grundschulalter an Chemie und Naturwissenschaften 4. Auflage. Verden: Lührs & Röver.
• Baier, Hans/ Gärtner, Helmut/ Maquardt-Mau, Brunhilde/ Schreier, Helmut (2017): Umwelt, Mitwelt, Lebenswelt im Sachunterricht. Bad Heilbrunn: Verlag Julius Klinkhardt.
• Becker-Mrotzek, Michael / Schramm, Karen / Thürmann, Eike / Vollmer, Helmut Johannes (Hrsg.) (2013): Sprache im Fach. Sprachlichkeit und fachliches Lernen. Münster: Waxmann.
• Busse Vera (2019): Umgang mit Mehrsprachigkeit und sprachsensibler Unterricht aus pädagogischer Sicht: Ein einführender Überblick. In: Butler, Martin / Goschler, Juliana (Hrsg.) Sprachsensibler Fachunterricht. Sprachsensibilität in Bildungsprozessen. Wiesbaden: Springer VS. S. 1-33.
• Gesellschaft für Didaktik des Sachunterrichts Herausgebendes Organ, (2013): Perspektivrahmen Sachunterricht. Bad Heilbrunn: Verlag Julius Klinkhardt.
• Gottwald, Anja (2016): Sprachförderndes Experimentieren im Sachunterricht : wie naturwissenschaftliches Arbeiten die Sprache von Grundschulkindern fördern kann. Wiesbaden: Springer VS.
• Jahnke-Klein, Sylvia/ Busse, Vera (2019): Sprachsensibel unterrichten in den Naturwissenschaften – Kontextorientierung als Lernhilfe oder zusätzliche Barriere? In: Butler, Martin/ Goschler, Juliana (Hrsg.) Sprachsensibler Fachunterricht. Sprachsensibilität in Bildungsprozessen. Wiesbaden: Springer VS. S. 115-140.
• Kahlert, Joachim (2016). Der Sachunterricht und seine Didaktik. 4., aktualisierte Auflage. Bad Heilbrunn: Verlag Julius Klinkhardt.
• Kultusministerium Niedersachsen (o.J.): Digitale Bildung in Niedersachsen: Die Schulen auf dem Weg ins digitale Zeitalter. Abgerufen 11.01.2021 unter Digitale Bildung in Niedersachsen: Die Schulen auf dem Weg ins digitale Zeitalter | Nds. Kultusministerium.
• Kultusministerium Niedersachsen (2017) (Hrsg.): Kerncurriculum für die Grundschule Schuljahrgänge 1-4. Sachunterricht.
• Lehner, Martin (2019): Didaktik.  Bern: UTB GmbH.
• Lehrer:Innen Fortbildung Baden-Württemberg (o.J.). Methodenkiste. Abgerufen 13.01.2021 unter Methodenkiste Laufdiktat (lehrerfortbildung-bw.de).
• Leisen, Josef (2015): Fachlernen und Sprachenlernen! Bringt zusammen, was zusammen gehört! In: Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht, 68.3, S. 132-137.
• Methodenkartei Uni Oldenburg (o.J.). Mind-Map. Abgerufen 11.01.2021 unter Mind-Map – Methodenkartei (uni-oldenburg.de).
• Michalak, Magdalena/ Lemke, Valerie/ Goeke, Marius (2015): Sprache im Fachunterricht: eine Einführung in den sprachsensiblen Unterricht. Tübingen: Narr Francke Attempto.
• Thürmann, Eike/ Vollmer, Helmut J. (2013): Sprache und Sprachsensibler Fachunterricht: Eine Checkliste mit Erläuterungen. In: Röhner, Charlotte/ Hövelbrinks, Britta (Hrsg.): Fachbezogene Sprachförderung in Deutsch als Zweitsprache. Weinheim, Basel: Beltz, S. 212-233.
• Wedding, Stephan (2020): Das didaktische Prinzip der Digitalität: Ein allgemeindidaktischer Beitrag zum bildenden Unterricht mit und zu digitalen Medien. Weinheim: Beltz Juventa.
• Wildemann, Anja/ Fornol, Sarah (2016): Sprachsensibel unterrichten in der Grundschule : Anregungen für den Deutsch-, Mathematik- und Sachunterricht. Seelze: Klett.

8. Anhang

Website mit den Begriffserklärungen (QR-Codes) und dem Video:

Dies ist die Version der Website, mit der die SuS arbeiten:

QR-Codes:

Formulierungen der QR Codes:

Aggregatzustand:

Ein Aggregatzustand ist eine Zustandsform eines Stoffes (zum Beispiel Wasser). Der Zustand eines Stoffes ändert sich durch den Druck und die Temperatur, denen der Stoff ausgesetzt ist. Wir unterscheiden zwischen drei Aggregatzuständen: fest, flüssig und gasförmig.

kondensieren:

Kondensieren meint den Übergang eines Stoffes vom gasförmigen Aggregatzustand zum flüssigen Aggregatzustand. Das kannst du zum Beispiel beobachten, wenn du einen kalten Deckel über kochendes Wasser hältst.

Moleküle/Teilchen:

Als Moleküle oder Teilchen bezeichnet man die Bausteine aus denen ein Stoff besteht. Je nach Aggregatzustand können die Moleküle/Teilchen unterschiedlich angeordnet sein.

Siedetemperatur/Siedepunkt:

Die Siedetemperatur oder der Siedepunkt ist die Temperatur bei der ein flüssiger Stoff anfängt zu kochen und in einen gasförmigen Zustand überzugehen.

verdunsten:

Verdunsten meint den Übergang eines Stoffes vom flüssigen Aggregatzustand zum gasförmigen Aggregatzustand. Das kannst du zum Beispiel beobachten, wenn du Wasser kochst.

gefrieren:

Gefrieren meint den Übergang eines Stoffes vom flüssigen Aggregatzustand zum festen Aggregatzustand. Das kannst du zum Beispiel beobachten, wenn du eine Eiswürfelform mit Wasser füllst und sie in den Gefrierschrank legst.

schmelzen:

Schmelzen meint den Übergang eines Stoffes vom festen Aggregatzustand zum flüssigen Aggregatzustand. Das kannst du zum Beispiel beobachten, wenn im Sommer den Eis beginnt zu schmelzen.

Druck:

Druck meint eine Kraft, die auf eine bestimmte Fläche einwirkt.

fest (Aggregatzustand):

Im festen Aggregatzustand sind die Moleküle/Teilchen eng beieinander angeordnet und können sich so auch nicht bewegen. Viele Stoffe erreichen diesen Zustand bei einer geringen Temperatur. Ein Beispiel für festes Wasser wäre Eis.

flüssig (Aggregatzustand):

Im flüssigen Aggregatzustand sind die Moleküle/Teilchen weniger eng angeordnet als beim festen Zustand, sodass sie sich langsam bewegen können. Viele Stoffe sind in diesem Zustand bei einer normalen Raumtemperatur. Wasser ist zum Beispiel bei einer normalen Raumtemperatur flüssig, wie du am Wasserhahn beobachten kannst.

gasförmig (Aggregatzustand):

Im gasförmigen Aggregatzustand sind die Moleküle/Teilchen nicht eng angeordnet, sondern können sich schnell und frei bewegen. Viele Stoffe erreichen diesen Zustand bei hohen Temperaturen. Beim Wasser kannst du dies beobachten, wenn du Wasser kochst und Wasserdampf aufsteigt.

Analoge Alternative: Experiment:

Versuchsprotokoll:

Videos: