Einsatz im Grundschulunterricht und im Unterricht der Sekundarstufe
Bezug zum Bildungsplan
Ohne Reibungskräfte wäre unser Alltag nicht möglich: Unsere Möbel würden bei geringster Bodenneigung ins Rutschen kommen; wir könnten uns nicht fortbewegen und auch nicht zum Stehen kommen, wenn wir beispielsweise mit dem Fahrrad unterwegs sind.
Für uns sind diese Dinge völlig selbstverständlich, wir denken nicht darüber nach. Umso wichtiger ist es, die Schüler/innen auf diese „ungeahnten Kräfte“ aufmerksam zu machen.
Bereits Grundschüler/innen können über physikalische Phänomene staunen und dabei „tragfähige Grundlagen des Wissens“ (Bildungsplan Grundschule Baden-Württemberg, S. 97) erwerben. Insbesondere, wenn sie selbst „einfache Experimente (...) durchführen, beobachten und dokumentieren“ (BP GS BW, S. 102).
Zum Einsatz des Films in der Grundschule in Klasse 3 oder 4 sind die Arbeitsblätter 1-3 geeignet. Alle weiteren Arbeitsblätter eignen sich für die Sekundarstufe ab Klasse 6.
Von Werkrealschüler/innen wird verlangt, dass sie ihre „Arbeitsergebnisse angemessen präsentieren“ und „Vorgangsbeschreibungen“ sowie „Versuchsbeschreibungen“ verfassen können (BP WRS BW, S. 46 und S. 50).
Ein wichtiger Themenbereich im Fächerverbund „Naturwissenschaftliches Arbeiten“ in der Realschule (Klasse 5 bis 7) lautet „Geheimnisvolle Kräfte“ (BP RS BW, S. 101).
Im Teilrahmenplan „Sachunterricht“ der Grundschule Rheinland-Pfalz sollen die „Kinder Wissen über sich selbst und die Welt, in der sie leben“ erwerben und dabei „einige allgemeine Gesetzmäßigkeiten“ kennen lernen, wie beispielsweise „Kräfte, … Eigenschaften und Zusammenhänge“ (S. 7). Weiterhin sollen sie „ausgewählte Naturphänomene fachlich gesichert beschreiben und erklären“ können sowie „die Nutzbarkeit von Kräften“ kennen. (S. 9).
Der Film „Achtung! Experiment – Der Meister und das Buch“ bietet zusammen mit den Arbeitsblättern eine anschauliche und faszinierende Möglichkeit, erste Einblicke in das Thema „Reibungskraft“ zu erhalten.
Unterrichtsverlauf
Für die Unterrichtssequenz mit dem Film und den Arbeitsblättern sollten mindestens zwei bis drei Stunden eingeplant werden.
Einstiegsphase
Die Unterrichtseinheit beginnt direkt mit den Versuchen von Arbeitsblatt 1: Dazu legt die Lehrkraft ein langes Lineal auf ihre Finger und fragt die Schüler/innen, was wohl passiert, wenn sie nun einen Finger in Richtung des anderen bewegt. Die Schüler/innen äußern ihre Vermutungen, die Auflösung wird jedoch nicht verraten!
Stattdessen wird das erste Arbeitsblatt ausgeteilt und die Schüler/innen (gegebenenfalls in Zweiergruppen eingeteilt) werden dazu aufgefordert es selbst auszuprobieren und ihre Vermutungen und Ergebnisse zu notieren.
Nach den Versuchen werden die Vermutungen und Ergebnisse im Plenum besprochen, wobei noch keine Fachbegriffe eingeführt werden. Die Schüler/innen können aber bereits Theorien äußern, weshalb das Lineal wohl nicht herunterfällt – ob es sich hier um Zauberei handelt?! Weshalb und wie der Versuch abläuft sowie zielführende Vermutungen können Sie im Lösungsteil nachlesen.
Im nächsten Schritt werden die Schüler/innen auf die Kraftprobe gestellt: Sie sollen den Versuch von Arbeitsblatt 2 gemeinsam mit einem Partner durchführen.
Auf die Frage „Wer ist stärker: zwei Menschen oder zwei Hefte/Bücher?“ werden die Schüler/innen wahrscheinlich einheitlich antworten, dass Bücher wohl kaum stärker sein können als Menschen. Sie werden verblüfft sein, wenn sie Versuch 2 ausprobieren.
Auch nach diesem Versuch sollten die Ergebnisse und Vermutungen im Plenum gesammelt und besprochen werden, bevor zur nächsten Phase übergegangen wird.
Erarbeitungsphase I
Nach dem Einstieg, in dem die Schüler/innen in Form von Versuchen eigene Erfahrungen zum Thema gesammelt haben, sollen sie erfahren, welch ungeahnte Kräfte in Büchern stecken. Der Film „Achtung! Experiment – Der Meister und das Buch“ wird angekündigt und gezeigt.
Sicherlich werden die Schüler/innen sehr beeindruckt sein, welche Kräfte von zwei ineinander gefalzten Büchern übertragen werden können, sodass sie beim ersten Anschauen des Films noch keine Notizen machen sollen. Am Ende des Films dürfen sich die Schüler/innen dazu äußern und erzählen, was sie im Film gesehen haben, was sie besonders beeindruckt hat, was sie durch den Film gelernt haben, und natürlich dürfen und sollen sie auch Fragen stellen.
Im Anschluss daran wird Arbeitsblatt 3 ausgeteilt und erklärt. Die einzelnen Aufgaben mit den Bildern sollen ausgeschnitten und so ins Heft geklebt werden, dass unter jeder Aufgabe noch ausreichend Platz für Notizen ist. Für jede Aufgabe sollte eine halbe Seite eingeplant werden.
An dieser Stelle kann der Film nochmals abschnittweise vorgeführt werden, damit die Schüler/innen die einzelnen Aufgaben nach und nach bearbeiten können. Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, wenn die Schüler/innen noch genug vom ersten Anschauen wissen (das stellt sich im Unterrichtsgespräch nach dem Film heraus).
Zudem helfen die Bilder bei den Aufgaben den Schüler/innen meist wieder auf die Sprünge und gerne können sie dieses Arbeitsblatt auch in Partnerarbeit bearbeiten. Ein bis zwei Schüler/innen sollten ihre Ergebnisse der Klasse vorstellen, damit diese verglichen werden können.
Im Film werden Reibungskräfte bereits angesprochen, mit den Arbeitsblättern 4a, b und c kann das Wissen der Schüler/innen vertieft werden. Bevor sie jedoch den Text zum Thema lesen können müssen sie den Code auf Arbeitsblatt 4a knacken, was in Einzel- oder Partnerarbeit möglich ist.
Um sicherzugehen, dass die Schüler/innen den Text gelesen und verstanden haben, sollen sie eine Zusammenfassung in ihr Heft schreiben, welche wieder von einzelnen Schüler/innen vorgetragen werden kann.
Mit Hilfe von Arbeitsblatt 4b können die Schüler/innen den Kräften auf die Spur gehen, indem sie das Verhakungsmodell kennenlernen und es selbst erproben. Anhand des Modells können sie verstehen, worauf das Auftreten der Haft- und Gleitreibungskraft zurückzuführen ist. Wichtig ist hier, dass die Aussagen a) bis c) im Plenum besprochen und die Begründungen schriftlich fixiert (Tafel, Heft) werden, damit die Schüler/innen diese auch später wieder richtig abrufen können.
Arbeitsblatt 4c beschreibt klassische Versuche zur schiefen Ebene, wobei die Schwer-, Normal- und die Hangabtriebskraft sowie die Formeln zur Berechnung ausgeklammert werden, damit die Schüler/innen nicht überfordert werden. (Je nach Klassenstufe können diese jedoch mit einbezogen werden.) Ziel ist, dass die Schüler/innen erste Erfahrungen sammeln sowie erste Erkenntnisse gewinnen, wie z.B., dass die Haftreibungskraft größer ist als die Gleitreibungskraft. (Weitere Hinweise zu diesen Versuchen finden Sie im Lösungsteil.)
Auch hier sollten die Versuchsergebnisse der Schüler/innen zusammengetragen und festgehalten werden.
Erarbeitungsphase II
Mithilfe des Wissens aus dem Film und den Arbeitsblättern 4a-c sollen die Schüler/innen sich nun noch einmal an ihre ersten Versuche (mit dem Lineal) erinnern und diese zu erklären versuchen. Sie müssen dabei die Aussagen auf Arbeitsblatt 5 sehr genau lesen und gut überlegen, welche Kräfte wie am Wirken sind.
Indem sie den Versuch erneut durchführen und dabei die Vorgänge in eigenen Worten beschreiben, wird dieses Wissen noch tiefer im Gehirn verankert und abgespeichert.
Die Hausaufgabe ist auf Arbeitsblatt 5 bereits vermerkt. Sie dient der Wiederholung und Festigung des im Unterricht Gelernten und sorgt ganz nebenbei für Anerkennung und Stolz, wenn die Kinder ihren Eltern diesen verblüffenden Versuch vorführen und ihn „fachmännisch“ erklären können.
Schlussphase
Inzwischen haben die Schüler/innen schon sehr viel zum Thema erfahren und sollen angeregt werden sich Gedanken darüber zu machen, wann Reibung sinnvoll und nützlich ist und wann sie eher unerwünscht ist.
Arbeitsblatt 6 gibt alltägliche Situationen stichpunktartig wieder, in denen wir es mit Reibungskräften zu tun haben. Gemeinsam mit der Lehrkraft sollten die einzelnen Punkte auf dem Arbeitsblatt gedanklich durchgespielt und diskutiert werden. Die Schüler/innen müssen sich zunächst noch einmal klarmachen, was Haft- und Gleitreibung bedeuten und in welchen Situationen welche Kräfte wirken. Dabei sollte auch besprochen werden, was passieren würde, wenn diese Kräfte nicht wirken würden.
Als Hausaufgabe können die Schüler/innen weitere Beispiele für Reibungskräfte (erwünscht und unerwünscht) aus ihrem Alltag sammeln.
