Kriminell gut experimentieren
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Christine Fischer Kriminell gut experimentieren Kräuterkiller arstufe Sekund I er e Fissch in t is r h C Downloadauszug D ownloadauszug Originaltitel: aus dem Originaltit tel: t u g l l e n i m i Kr ntieren e m i r e exp Kriminell gut experimentieren Kräuterkiller Dieser Download ist ein Auszug aus dem Originaltitel Kriminell gut experimentieren Über diesen Link gelangen Sie zur entsprechenden Produktseite im Web. http://www.auer-verlag.de/go/dl6557 Inhalt Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Kräuterkiller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Hinweis: Bei allen Experimenten sind selbstverständlich die allgemeinen Richtlinien zur Sicherheit im naturwissenschaftlichen Unterricht zu beachten! Kriminell gut experimentieren 1 Einführung Situatives Lernen im naturwissenschaftlichen Unterricht Allgemeinbildung ist ohne naturwissenschaftliche Bildung nicht denkbar. Die jüngste PISA-Studie zeigt allerdings, dass sich viele Jugendliche nicht für die Naturwissenschaften interessieren. Um Schüler1 nachhaltig für Naturwissenschaften zu motivieren, dürfen im Unterricht nicht nur naturwissenschaftliche Fakten vermittelt werden, vielmehr ist das Interesse an diesen Inhalten zu fördern.2 Situative Kontexte können das Interesse an Lerninhalten fördern. Dabei werden die Inhalte in Zusammenhänge eingebettet, die möglichst viel Bezug zum Alltag der Schüler haben und den Schülern den Nutzen ihrer Kenntnisse deutlich machen. Positiv auf die Motivation der Schüler wirkt zudem ein problemorientiertes Vorgehen im Unterricht, das den Schülern Spielräume für eigene Entscheidungen, Entdeckungen und Lernwege lässt, sie jedoch nicht überfordert. Die hier präsentierten Unterrichtsvorschläge verwirklichen diese allgemeinen lernt lerntheoretischen Grundsätze. Sie gehen von Alltagskontexten aus und regen die Fantasie und Kreativität tivität der Schüler an, die naturwissenschaftlichen Fragestellungen in den Geschichten zunächst zu erkennen u und dann zu lösen. Damit leisten sie einen wichtigen Beitrag zur „Scientific Literacy“ der Schüler. ler.3 Integrierter Unterricht der Naturwissenschaften Wenn es „Scientific Literacy“ geben soll, sollten dann Naturphänomene rphänomene nicht zunächst zu integrativ betrachtet werden, anstatt sie von vornherein in die Fachdisziplinen diszip n Biologie, Chemie C und Physik einzugliedern? edern? – Die themenbezogene Herangehensweise der dargestellten estellte Unterrichts Unterrichtsvorschläge orsch fragt nicht nach h den Ein Einzeldisziplinen, sondern verlangt eher allgemeine naturwissenschaftliche aturwi senschaftli Kompetenzen. nzen. Die Sc Schüler hüler mü müssen den dargestellten Sachverhalt analysieren, n, Hypoth Hypothesen sen bilden, bi den experimentelle ex Lösungsstrategien ngsstrategien entwerfen, ntwerfen durchführen und reflektieren. Selbstverständlich bstvverständlich er erarbeiten rbeit die Schüler auch die en nötigen ötigen fachspe fachspezifischen fische Inhalte, um die dargestellten Phänom Phänomene ne zu versteh verstehen. Der Schwierigkeitsgrad rigke ad der einzelnen inzelnen Aufg Aufgaben ist jedoch größtenteils so gewählt, wählt, dass kkeine ne oder nur n grundlegende Fachkenntnisse Fach chke ntnisse als Vorwisse Vorwissen benötigt werden. Die Aufgaben Arbeiten en fördern vor allem alle die für naturwissenschaftliches t hes A beiten wichtigen wichtig Kompetenzbereiche der Erkenntnisgewinnung den Hinweisen“ werden rkenntn nisgewinnung und un der Kommunikation.. In de en „Didaktischen „Dida zu jedem Unterrichtsvorschlag die entsprechenden Standards aufgelistet.4 nterrichtsvo schlag d nda ds der Kompetenzbereiche Kompeten Abgestufte Lernhilfen Schülerinnen die Fälle ohne Hilfe zu lösen. Nicht alle Sc hülerinne und Schüler werden erden in der er Lage sein, d e dargestellten da offenen Fragestellungen können einzelne überfordern. Zudem besitzen die Schüler Die relativ o nnen einze ne Schüler ü Differenzierung sicherlich vverschiedene Vorkenntnisse. Zur Differenzi erun ist das Schülermaterial mit abgestuften Lernhilfen Zu jeder Teilaufgabe (auf gibt es einen Tipp zur Lösungsstrategie bzw. ilfen versehen: ve au uf dem Arbeitsblatt) Arbeits die jeweilige Lösung (auf besond besonderen Karten). arten Diese Tipps und Lösungen sollten so zugänglich gemacht werden, dass die Schüler selbst über den Zeitpunkt und das Ausmaß der Nutzung dieser Hilfen entscheihüler selbs Zei den können. Man könnte beispielsweise in Briefumschläge verpacken und auf einem zentralen Tisch önnte sie be im Klassenzimmer platzieren. Alle Kapitel enthalten weitere Aufgaben und Experimente, die die Schüler zim mmer platziere n. All machen können, en könn en, nachdem sie den jeweiligen Fall gelöst haben. Die Beschäftigung mit diesen Aufgaben führt zu einem tieferen in die dem Fall zugrunde liegende naturwissenschaftliche Thematik. Die ieferen Einblick Ei Schüler können önnen n nach h ihren Neigungen und Vorkenntnissen entscheiden, welche dieser Aufgaben sie lösen wollen, und var variieren so den Schwierigkeitsgrad des jeweiligen Kapitels individuell. 1 Wenn in diesem Buch von Schüler gesprochen wird, ist immer auch die Schülerin gemeint. Ebenso verhält es sich mit Lehrer und Lehrerin. 2 PISA-Konsortium Deutschland (Hrsg.): PISA 2006 in Deutschland. Die Kompetenzen der Jugendlichen im dritten Ländervergleich. Waxmann, 2008 3 OECD: Glossary of Statistical Terms. 2003. Über: http://stats.oecd.org/glossary/detail.asp?ID=5425 (10. 1. 2010) 4 Die Standards beziehen sich auf die • Bildungsstandards im Fach Biologie für den Mittleren Schulabschluss (KMK, 16. 12. 2004) • Bildungsstandards im Fach Chemie für den Mittleren Schulabschluss (KMK, 16. 12. 2004) • Bildungsstandards im Fach Physik für den Mittleren Schulabschluss (KMK, 16. 12. 2004) Für die Fächer werden folgende Abkürzungen verwendet: Bio = Biologie – Che = Chemie – Phy = Physik Für die Kompetenzbereiche werden folgende Abkürzungen verwendet: F = Fachwissen – E = Erkenntnisgewinnung – K = Kommunikation – B = Bewertung Kriminell gut experimentieren 2 Kräuterkiller Kräuterkiller Didaktische Hinweise Lehrplanbezug • Diffusion und Osmose • Plasmolyse und Deplasmolyse Vorwissen Um die Aufgaben 1 bis 7 im Schülermaterial mithilfe der Tipps durchzuführen, benötigen nötig die Schüler keinerlei Vorwissen. Die Erklärungen zu den osmotischen Prozessen sind sehr stark didaktisch reduz reduziert. Für Aufgabe 8 benötigen sie ein Mikroskop und sollten die Technik beherrschen, eine e Zwiebelschuppenepidermis Zwieb (Zwiebelschuppenhäutchen) zu präparieren und das Präparat zu interpretieren (Zellmembran, llmembran, Zellwand, Vakuole). Alle Versuche können die Schüler auch zu Hause machen. Bildungsstandards Bezug zu den Aufgaben und Anforderungen beim Fall „Kräuterkiller“ Standards tandards für fü die K Kompetenzbereiche der Fäc Fächer Biologe iologe und Chemie Die Schüleri Schülerinnen nen un und Schüler ... … verwenden die Informationen des T Textes extes zu möglichen Ursachen für das Absterben erben der Pflanzen, P nzen, um die d Variablen herauszuarbeiten, eiten, die sie für ein e geeignetes geei Experiment brauchen, n … entw entwerfen en ein experi experimentelles entelle Vorgehen, welches beweist, dass dass zu viel S Salz Pflanzen zum Absterben n bringt, und führen dies dieses Experiment durch, rch, B Bio K 4: … werten ten Informationen mationen zu biologisch biologischen Fragestellungen aus vverschiedenen hiede Quellen zie zielgerichtet aus und verarbeiten ten d diese se auch mit Hilfe verschiedener Techniken und Methoden Methoden adressatenadressat und situationsgerecht, Bio E 5: … führen Untersuchungen U mit geeigneten qualifizierenden lifizierende n oder quantifizierenden Verfahren durch, Christine Fischer: Kriminell gut experimentieren 5.–10. Klasse © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Augsburg Bio E 6: … planen einfache Experimente, führen die Experimente durch und/oder werten sie aus, Ex … suchen die Ursache für die ie schädigende schäd Wirkung Wirku von Salz auf Pflanzen zunächst äc st auf der makroskopischen, skop phänomenologischen en Ebene, Eb ne, indem in sie durch einen einfachen Versuch rsuch herausfinden, erausf nden, welche Stoffe den Pflanzen n Wasser Wasser entziehen kö können, nne hren die e Eigenschaft Eigensc … führen diese der Stoffe auf deren Washkeit und Konzentration zurück, serlöslichkeit Che E 1: ... erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe chemischer Kenntnisse und Untersuchungen, insbesondere durch chemische Experimente zu beantworten sind, Bio F 1.4: … beschreiben und erklären Wechselwirkungen im Organismus, zwischen Organismen sowie zwischen Organismen und unbelebter Materie, … erklären schließlich das Absterben der Pflanzen auf der zellulären Ebene und erhalten eine propädeutische Vorstellung osmotischer Vorgänge, Bio F 1.5: … wechseln zwischen den Systemebenen, … wenden diese Vorstellung an, um den Zellen weiterer Versuchsobjekte Wasser zu entziehen bzw. sie mit Wasser zu versorgen. Dies geschieht auf der makroskopischen und auf der mikroskopischen Ebene. Bio E 1: … mikroskopieren Zellen und stellen sie in einer Zeichnung dar, Bio E 5: … führen Untersuchungen mit geeigneten qualifizierenden oder quantifizierenden Verfahren durch, Bio E 7: … wenden Schritte aus dem experimentellen Weg der Erkenntnisgewinnung zur Erklärung an. Kriminell gut experimentieren 3 Kräuterkiller Fachinformation Pflanzen und Salz Die Auswirkung von Salz auf Pflanzen ist im Alltag aus der Streusalz-Problematik bekannt. Die im Winter ausgebrachten Salzmengen bringen zwar Sicherheit für Passanten und Fahrzeuge, gelangen jedoch in den Boden und ins Grundwasser. Hohe Salzanteile im Boden verändern nicht nur den Mineralstoffgehalt des Bodens, sondern auch seine Struktur. Die Wasser- und die Mineralstoffaufnahme der Pflanzen werden beeinträchtigt, junge Wurzeln werden geschädigt, Blätter verbräunen und schlimmstenfalls sterben die Pflanzen ab. Bei jahrelangen Streusalzanwendungen werden Böden im Extremfall unfruchtbar. Nur salztolerante Pflanzen, die z. B. aus küstennahen Gebieten stammen und an hohe Salzmengen im Boden angepasst sind, könnten dann noch wachsen. Zu viel Salz im Gießwasser hat ebenfalls den Effekt, dass Pflanzen welken und vertrocknen, weil sie kein Wasser mehr aufnehmen können. Dieser Effekt beruht auf osmotischen Vorgängen. Osmose Pflanzen bestehen aus Zellen. Zellen enthalten unter anderem Wasser und in Wasser er gelöste Stoffe Sto (z. B. Salze). Wie verhalten sich Stoffe in einer Lösung? Die gelösten Teilchen (Wassermoleküle, „Salz-Teilchen“1) können sich bewegen. Si Sie e haben die Tendenz, einen zur Verfügung stehenden Raum gleichmäßig auszufüllen. Befinden sich aalso o in einem (b (barrierefreien!) arrier Raum auf einer Seite weniger Wassermoleküle und mehr Salz-Teilchen chen als auf uf der ande anderen en Seite, vermischen ver sich die beiden be Teilchensorten aufgrund ihrer Eigenbewegung, bis sie schließlich schlie ch den Raum gleichm gleichmäßig ausfüllen. Dieses es Phäno Phänomen nennt man Diffusion. Diffusion führt dazu, dass sich h die g gelösten elösten Teilch Teilchen gleichmäßig verteilen: Christine Fischer: Kriminell gut experimentieren 5.–10. Klasse © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Augsburg Gibt es eine Barriere zwisc zwischen den beiden Teilchensorten, ten, die nur die di kleineren kleinere Teilchen hindurchtreten lässt, kann sich nur die kkleinere einere Teil Teilchensorte gleichmäßig mäßig im ganzen nzen Raum verteilen: verteilen Pflanzenzellen zenzellen besitzen besitzen mit m ihrer Zellmembran eine Barriere. Diese Barriere ist für manche Stoffe durchlässig oder permeabel el (z. B. fü für Wassermoleküle), für andere Stoffe undurchlässig oder impermeabel (z. B. für Salz-Teilchen, Zuckermoleküle oleküle und u viele andere mehr). In der Summe bezeichnet man Zellmembranen als „teilweise durchlässig“ oder semipermeabel. pe Ob ein Teilchen die Membran passieren kann oder nicht, ist abhängig von seiner Größe und seinen chemischen Eigenschaften. Diffusion durch eine semipermeable Membran nennt man Osmose. Wassermoleküle können sehr leicht durch die Membran diffundieren. Wenn sich innerhalb der Zellmembran mehr Wasser-Teilchen als außerhalb der Zellmembran befinden, diffundieren sie entlang ihres Konzentrationsgefälles so lange nach außen, bis sie innen und außen gleichmäßig verteilt sind.2 Wenn sich mehr Salz-Teilchen außerhalb der Zellmembran befinden als innerhalb, würden sie ihrem Konzentrationsgefälle folgen und in die Zelle diffundieren. Da die Zellmembran für Salz-Teilchen jedoch impermeabel ist, müssen sie „draußen bleiben“. 1 Gemeint sind die hydratisierten Ionen. 2 Tatsächlich handelt es sich um einen „Nettofluss“ nach außen, d. h., es diffundieren viel mehr Teilchen nach außen als nach innen. Im Gleichgewicht findet keine Nettoveränderung mehr statt, d. h., für jedes einwandernde Teilchen tritt ein anderes wieder aus der Zelle aus. Kriminell gut experimentieren 4 Kräuterkiller Wenn sich verschiedene Mengen an einer bestimmten Teilchensorte, z. B. Salz-Teilchen, also verschiedene Konzentrationen dieses Stoffes in zwei Lösungen befinden, die durch eine semipermeable Membran getrennt ist, werden drei Begriffe verwendet, um die möglichen Verhältnisse zu beschreiben: • Zwei isotonische Lösungen enthalten gleiche Konzentrationen an gelösten Stoffen. Befindet sich eine Zelle in einer isotonischen Umgebung, befinden sich auf beiden Seiten der semipermeablen Membran gleich viele gelöste Teilchen. Da gleich viele Teilchen innerhalb und außerhalb der Zelle gelöst sind, befinden sich auch gleich viele WasserTeilchen auf beiden Seiten. Einige diffundieren hinaus, genauso viele diffundieren herein, in der Summe verändern sich die Mengenverhältnisse nicht. (Dies ist der Fall in Aufgabe 7 im Schülermaterial / Glas 3!) • Eine hypotonische Lösung hat eine geringere Konzentration an gelösten Stoffen als die Vergleichslösung. Befindet sich die Zelle in einer hypotonischen Umgebung, befinden sich im Zellinnenraum mehr gelöste Teilchen als außen. Dies bedeutet auch, dass im Zellinnenraum relativ weniger Wassermo moleküle sind als außen. So diffundieren Wassermoleküle entlang ihres Konzentrationsgefälles nach innen, die e Zell Zelle wird immer „praller“. Menschliche und tierische Zellen würden irgendwann platzen, wenn der Wasser-Einstrom Einstro zu groß wird. Dies geschieht beispielsweise, wenn man rote Blutkörperchen in destilliertes Wasserr legt. Pflan Pflanzliche Zellen haben ein „Korsett“ außerhalb ihrer Zellmembran, die Zellwand. Sie verhindert dieses Platzen. Sie ist is stabil genug, um dem Druck der einströmenden Wassermoleküle zu widerstehen. Der hydrosta hydrostatische ische Druck, der d sich schließlich innerhalb der Zelle einstellt, wird als Turgor bezeichnet. Er hält die Pflanzen au aufrecht recht und gibt ihnen Stabilität. (Dies ist der Fall in Aufgabe 7 im Schülermaterial / Glas 1!) Legt man welke Salatblätter in Leitungswasser, werden werd sie ie wieder pr prall. all. Durch de den Wasser-Einstrom m gew gewinnen sie ihren Turgor zurück. Christine Fischer: Kriminell gut experimentieren 5.–10. Klasse © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Augsburg • : Wass Wasser-Teilchen (können die Zellmembran mbran durchdringen) durchdringe O:g gelöste Teilchen, z. B. Salz-Teilchen lz-T (können können die Zellmembran Ze nicht durchdringen) Die Zellwand ist nicht dargestellt. dargestel • Eine hypertonische tonisc Lösung Lösung hat eine höhere Konzentration an gelösten Stoffen als die Vergleichslösung. Befindet det sic sich die Zelle in ei einer er hypertonischen Umgebung, befinden sich im Zellinnenraum weniger gelöste Teilchen ilchen als außen. ßen. Dies bedeutet, b dass sich innerhalb der Zelle mehr Wassermoleküle als außen befinden, dass also o Wasser aus der Z Zelle ausströmt. Die Zellen verlieren Wasser und schrumpfen. (Dies ist st der Fall in Aufgabe 7 im Schülermaterial / Glas 2!) Das Korsett orsett der Pflanzenzellen, die Zellwand, schrumpft zwar nicht mit, enthält aber in seinem Inneren eine geschrumpfte restliche Zelle. Dieses Phänomen bezeichnet man als Plasmolyse (vgl. Aufgabe 8 im Schülermaterial). Salzt man rohen Rettich, beginnt er zu „weinen“, er verliert Wasser. Gießt man Pflanzen mit einer konzentrierten Salzlösung, vertrocknen sie, weil die Wassermoleküle aus ihren Zellen in die Salzlösung strömen (vgl. Aufgaben 2, 3 und 8 im Schülermaterial). Kriminell gut experimentieren 5 Kräuterkiller • : Wasserteilchen O : gelöste Teilchen, z. B. Salz-Teilchen Die Zellwand ist nicht dargestellt. Anmerkung: Die in der Geschichte genannte Aktion „Gemeinsam Frühstückk schaffen“ schaf n“ gibt es tatsächlich, ta ä h sie ist eins von drei Modellen des „Forums Schulfrühstück“, das sich zum Ziel gesetzt esetzt hat, ein gemeinsames gemeinsa Frühstück an n weiterfühw renden Schulen in Niedersachsen zu initiieren und langfristig langfr g zu etablieren. etablieren. Es richtet ric sich in erster Linie ie an Sch Schulen mit einem hohen Anteil von ausländischen Schülern wechselnden ländertypischen Frühstücksann und beruht eruht auf we y Frühstüc geboten und der Einbindung der Eltern. Literaturhinweise Christine Fischer: Kriminell gut experimentieren 5.–10. Klasse © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Augsburg • Projekt: Wir frühstücken. n. Die große Früh Frühstücksaktion ücksa an weiterführenden Schu Schulen n in Niedersachsen. Niederssachse Über: http:// milchwirtschaft.de/schulen-und-kitas/fruehstuecksprojekte.pdf chulen-und-kitas/fr • W. K. Purves, D. Sadav Sadava, a, G. H. Orians, H. C. Heller: Biologie. Spektum ektum Akadem. Ak Akadem. d Verlag, V l 2006, S. 114–117 • N. A. Campbell, pbell, J. B. Re Reece: e: Biolo Biologie. Pearson, 2006, S. 898–901 98–90 • K. Freytag (Hrsg.): Biolo Biologische Kurzversuche. Band 2.. Zoologie Botanik Bo otanik Mikroorganismen. Mik Aulis Verlag Deubner, 2007, S. 57 570–579 0–579 • E. Müllenb Müllenbach, h FF. Sc Scherler: Pflanzen derr Salzwiese Salzwiesen – Modellversu Modellversuche zur Osmose. In: Unterricht Biologie 317, 2008, S. 27 27–31 Kriminell gut experimentieren 6 Kräuterkiller Kräuterkiller „Oh Gott, was ist denn hier passiert!“ Marie blickte entsetzt auf ihre Pflänzchen. „Die sind ja total hin. Wer hatte denn letzte Woche Gieß-Dienst?“ 5 Patrick schaute im Pflegeplan der Schulgarten-AG nach, der an der Wand des Gemeinschaftsraums hing. „Paula und Moni. Glaubst du echt, dass ausgerechnet Paula die Pflanzen vertrocknen lässt? Die gibt doch immer damit an, dass sie einen grünen Daumen hat!“ „Nee, die beiden haben ganz sicher gegossen, einmal bin ich sogar mitgekommen“, mit überlegte Marie, „das war am Mittwoch. Und fühl doch mal, die Erde de ist sogar noch ein bisschen feucht. Also müssen die beiden am Freitag noch mal da gewesen sein.“ 10 15 „Was sollen wir denn jetzt machen? Die Salatpflänzchen und die Zucchini sol sollten doch nächste Woche in den Schulgarten rausgepflanzt werden. en. Wir kön können nen do doch jetzt nicht noch mal von vorne anfangen!“ Patrickk da dachte daran, w wie e lange sie gebraucht hatten, te die Samen zum Keimen und die Keimlinge e zum Wachsen zu bringe bringen. Das ganze Schulhaus ulhaus hatten sie abgesucht, um einen Raum mit gu guten und Temperaturverhältnissen en Licht- u urverhältn ssen zu finden, wo sie die Pflanzen vorziehen konnten. Eigentlich wollten sie Salat und Ge Gemüse ziehen kon nten. Eigentl üse im Juli ernten und in Form von Leckerem der verkaufen. n irgendwas irgendwas Lec kerem beim Abschlussfestt de er Schule verk ufen „Wieso sieht denn nicht, Brotkrümel?!“ n die Erde so kkomisch misc aus? Das gibt’s doch h nic t, sind dass Bro Marie sah sich die traurigen Reste Bemühungen genauer an. „Wer hat Res ihrer wochenlangen n Bem mühungen ühun genau denn da a Krümel reingetan?“ reingetan?“ Christine Fischer: Kriminell gut experimentieren 5.–10. Klasse © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Augsburg 20 25 30 35 Salatpflanzen vergiftet. Ich hol jetzt mal Frau „Na toll, to l, am Ende hat irgendjemand mand meine ne Salatpflan zen ve Süß!“ Mädchen waren sich einig, dass Patrick und ß!“ Marie M rie und n auch alle anderen eren Mädc en der AG w nur wegen Frau Süß im Schulgarten mitmachten. Frau Süß, die junge BiologieMatti n chulgarten mitma m lehrerin, leitete das Ganze. lehr nz Naja, so hatten sie wenigstens zwei Jungs dabei, ansonsten schien die Gärtnerei ei eher die Mädchen dch anzusprechen. Kaum zehn hn Minuten späte später kam Patrick mit Frau Süß zurück. Sie sahen sich die Pflanzen noch ch ein einmal mal genau an an. Fr Frau Süß erzählte, dass der Gemeinschaftsraum am Freitag in der dritte dritten und viert vierten Stunde von Herrn Dr. Holzschuh für seine 8a reserviert war. Wie übrigens übrigen jjeden d Freitag seit März, die Klasse 8a machte bei der Aktion „Gemeinsam Frühstück mit. hstück schaffen“ s Herr Dr. Holzschuh wollte die Klassengemeinschaft durch dieses gemeinsame Frühstück stärken, was auch dringend nötig war. Zu Beginn des Jahres hatte es einige hässliche Vorkommnisse zwischen den Schülern gegeben, eine türkische Schülerin wurde regelrecht gemobbt. Andererseits hoffte er, die Eltern einiger Schüler mehr an die Schule zu binden. Kern der Aktion war nämlich ein wechselndes „ländertypisches“ Frühstücksangebot, das die Eltern mit gestalteten. Letzten Freitag gab es ein bayerisches Weißwurst-Frühstück, was zur großen Erheiterung des Lehrerkollegiums beitrug, das diese Aktion mit Interesse verfolgte. Ob er denn ernsthaft glaubte, Bayern würde sich integrieren lassen? Ob er denn nicht wüsste, dass zu einem ordentlichen Weißwurst-Frühstück auch Weißbier gehöre? Ob er schon die Blasmusik bestellt hätte? Kriminell gut experimentieren 7 Kräuterkiller 40 45 50 Nichtsdestoweniger ließen sich Herr Dr. Holzschuh und seine 8a die von Frau Hölldobler direkt aus München importierten Weißwürste und den süßen Senf schmecken. Für die muslimischen Kinder gab es Tofu-Würste, die ganz ähnlich aussahen. Ihre Tochter Katrin hatte mit einigen Mädchen aus der Klasse extra Brezeln aufgebacken, natürlich reichlich mit dem typischen grobkörnigen Brezelsalz bestreut. Nach dem Frühstück teilten sich die Schüler selbstständig die Aufräum- und Abspülarbeiten, was Herrn Dr. Holzschuh sehr freute. Ein regelmäßiges gemeinsames Frühstück hat eben doch seinen Sinn! reita beim SchulfrühPatrick hatte inzwischen noch Matti geholt, der in der 8a und am Freitag stück dabei war. „Jetzt schau dir das bloß mal an! Was habt ihr denn da g gemacht?“ Marie hielt ihm eine der Pflanzschalen unter die Nase. „Keine Ahnung, nicht Beso Besonderes, wie immer halt …“, verteidigte sich Matti. hr im mer euere Es sensr „Was soll das heißen – ‚wie immer halt?‘ – kippt ihr immer Essensreste in unsere Pflanzen?“ 55 en, da ht gewesen n sein. Das „Naja, nur die paar Brösel von den Tisch Tischen, dass kann’s d doch wohl nicht machen wir schon die ganze Zeit so. Und den P Pflanzen hat das noch nie geschade geschadet. Meine h im mer ihren alt en Kaffee in den n Topf vom FFicus icus …“ Mama kippt zu Hause auch immer alten te die Tische. So ganz anz sauber waren sie nun ja nic ht gerade, imm Marie inspizierte nicht immer noch zelkrüm mel und Salzkörner Salzkör n Senff fleck ck war wa zu seh lagen Brezelkrümel herum. Sogar ein Senffleck sehen. ß kam mit Svenja, der Klassensprecherin in der de 8a, in de n Gem Frau Süß den Gemeinschaftsraum. Christine Fischer: Kriminell gut experimentieren 5.–10. Klasse © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Augsburg 60 arie llegte egte wieder wied los. „Geht’s dir noch noc gut? ut? Wieso bist bist du eigentlich in unserer SchulMarie rtenen so egal sind!“ s nd!“ garten-AG, wenn dir die Pflanzen M sind sie ja nicht egal idigte sich Matti. „Woher willst du denn überhaupt wissen, „Mir egal“, verteidigte huld sind?“ sin a, genau“, ge dass die Krümel schuld „Ja, mischte sich Svenja – von Frau Süß bereits inforetzt habt habt e miert – ein. „Jetzt euch nicht so, das bisschen Grünzeug wächst doch schnell wieder ßerdem hättet hät et ihr ih das Gemüse halt gescheit gießen sollen.“ nach. Außerdem 65 Also jetzt mal halblang“, ha „Also sagte Frau Süß. „Was haltet ihr davon: Wenn die Schulgarten-AG weisen kann, ka beweisen dass eure Salzkrümel schuld sind am Eingehen der Pflanzen, kauft ihr alle nzen aus der Gärtnerei aus eurer Klassenkasse nach. Einverstanden?“ Pflanzen „Einverstanden!“, sagte Svenja. „Na, da bin ich ja mal gespannt.“ Kriminell gut experimentieren 8 Kräuterkiller Sind die Salzkörner schuld am Eingehen der Pflanzen? Aufgaben für Detektive: Protokolliere alle Ideen, Experimente und Ergebnisse in deinem Heft! 1. Wie musst du grundsätzlich vorgehen, um zu beweisen, dass Salz oder die Gebäckkrümel am Eingehen der Pflanzen schuld sind? Wenn du Hilfe brauchst, hole dir die Tippkarte 1! n kannst, kann t, ob Salz ode 2. Entwirf ein Experiment, mit dem du eindeutig beweisen oder die Gebäckment durch h! krümel die Pflanzen umbringen. Führe dieses Experiment durch! er Idee für ür das Exper Die Anleitung (oder eine Kontrolle deiner Experiment) findest du in Tipp 2! ergleiche deine de ne Vermutung Vermutu mit der Lösungskarte ngska 2! Vergleiche Für wissbegierige Detektive, die e herausfinden herausfinden wollen, wol warum man Pflanzen Pflanzzen mit Salz umbringen kann: Christine Fischer: Kriminell gut experimentieren 5.–10. Klasse © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Augsburg 3. Salz bringt Pflanzen zum „„Weinen“. Weine Führe folgenden Versuch erssuch durch: durch u brauch st ein großes R messer, ei in klein kl i Gl Du brauchst Radieschen, ein Küchenmesser, ein kleines Glas, auf das du das Radieschen setzen tzen kannst, k el und Salz. eine Stricknadel Ende • Schneide ein großes Radieschen am m oberen End e (mit den de Blattansätzen) mit einem Küchenmesser durch. Du erhältst einen „Radieschen-Deckel“. Küchenm u erhält inen „Radiesc hen-D • Höhle mit einem Messer oder eine einem kleinen Löffel Löff den unteren Teil aus. Achte darauf, dass die Radieschen-Wände, nde, die die Höhle Höhle umgeben, möglichst genauso dick sind, wie die Höhle weit ist. • Stich mit einer dünnen Stricknadel (oder einer dicken Stopfnadel) einen Kanal in das ner dü rickn untere En Ende de des Radieschens. ens. Der Kanal muss ganz durch die Wand gehen! • Fülle die Hö Höhle vollständig mit Salz und setze den „Radieschen-Deckel“ wieder auf den hle vo unteren unte n Teil. • Setze das gefüllte gefü lt Radieschen auf ein kleines Glas. • Protokolliere, otokolliere wann es anfängt zu „weinen“ und wie viel Flüssigkeit es insgesamt abgibt. Wenn du Hilfe brauchst, hole dir die Tippkarte 3! 4. Kannst du das Radieschen mit jedem beliebigen Stoff zum „Weinen“ bringen? Wiederhole den Versuch 3 und ersetze das Salz gegen a) Zucker, b) Mehl. Lösung 4 bestätigt dir, ob deine Ergebnisse richtig sind! 5. Mit Wasser kannst du herausfinden, welche Eigenschaft Zucker, Salz und Mehl voneinander unterscheidet! Dann weißt du auch, welche Eigenschaft ein Stoff haben muss, um das Radieschen zum „Weinen“ zu bringen. Kontrolliere deine Ergebnisse mit Lösungskarte 5! Kriminell gut experimentieren 9 Kräuterkiller 6. „Weinen“ bedeutet, das Radieschen gibt Wasser ab. Das Wasser stammt aus den Zellen des Radieschens. Um zu verstehen, wieso das Wasser herauskommt, musst du noch drei Dinge wissen: • Die Wasser-Teilchen können aus der Zelle heraus. Genauso gut könnten sie auch umgekehrt wieder in die Zelle hinein. • Die Salz- oder Zucker-Teilchen können nicht in die Zelle hinein. Die Zellen besitzen eine Grenzschicht, die Zellmembran, die diese Teilchen nicht durchlässt. • Alle Teilchen, die ungleich verteilt sind, möchten sich gerne so verteilen, dass überall gleich viele von ihnen sind. Jetzt deine Aufgaben: a) Finde heraus, wo sich mehr „Salz-Teilchen“ in Versuch 3 befinden – in den Zellen des Radieschens oder in der Höhle? Ein Tipp: Überlege, was salziger schmeckt! er sch b) Überlege, wo mehr Wasser-Teilchen sein werden – in den Zellen Radieschen oder in n der R der mit Salz gefüllten Höhle? c) Erkläre nun, wieso die Wasser-Teilchen aus den Zellen kommen! n des Radieschens adieschens ko Dann weißt du auch, wieso man Pflanzen mit Salzz umbringe umbringen en kann. Lösungskarte deine Ergebnisse richtig sind! rte 6 bestätigt, be tätigt, ob de Christine Fischer: Kriminell gut experimentieren 5.–10. Klasse © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Augsburg „Wasser marsch!“ Für die Wasser-Kommandeure mmandeure unt unter den Detektiven kt 7. Denke dir ein Experiment ent aus, a) mit dem du Wasserr in Pflanzenzellen hineinlockst, hi b) mit dem du Wasser aus den Pflanzenzellen herausholst, Pflanz olst, c) mit dem m du den Wasser-Gehalt Wasser eha der Pflanzenzellen nicht ht veränderst. Du brauc brauchst hst dazu • eine rohe Kartoffel, Kartoffe und ein Schneidbrett, • ein Küchenmesser Küche rett, • Gläser, • destilli destilliertes Wasser, • eine gesättigte Kochsalz-Lösung, Lösung, • eine einprozentige Kochsalz-Lösung alz-Lösung (1 g Kochsalz auf 100 ml Wasser), • saugfähige Tücher che (z. B. eine ine Küchenrolle). Küchen • Um messen ob in die Pflanzenzellen hinein- oder aus ihnen herausn zu können, kö b Wasser Wa kommt, Waage. Notfalls geht es auch mit einem Lineal. mt, benötigst benötigs du eine W Diee Anleitung Anle tung (oder eine Kontrolle deiner Idee für das Experiment) findest du in Tipp 7! Vergleiche deine Vermutung mit der Lösungskarte 7! 8. Wenn du ein Mikroskop hast, kannst du mit etwas Geduld den Zellen zusehen, wie sie Wasser verlieren und dann das verlorene Wasser wieder aufnehmen. Am einfachsten ist dies W mit Zellen der roten Küchenzwiebel. Wenn du Hilfe brauchst, hole dir Tipp 8! Kriminell gut experimentieren 10 Kräuterkiller Tipp- und Lösungskarten Tipp 1 Aufgabe 1 Um zu beweisen, dass das Salz schuld ist, musst du Pflanzen mit Salzwasser gießen und dann beobachten. Man könnte z. B. Kresse-Keimlinge dafür hernehmen. Um zu beweisen, dass die gebackenen Teigkrümel schuld sind, gibst du Gebäckkrümel (ohne Salz) auf die Erde, gießt mit normalem Leitungswasser und beobachtest einige Zeit. Tipp 2 Falls du Kresse-Keimlinge anziehen willst: • • • • • • • Aufgabe 2 Nimm drei flache Schalen und gib etwas Watte hinein. Die Watte ersetzt zt die Erde. Befeucht die Watte mit Leitungswasser. Streue in jede Schale etwa gleich viele Kresse-Samen auf die Watte. Bedecke die Schalen mit Haushaltsfolie, damit die Watte nichtt austrockn austrocknen n kann. kan Nach einigen Tagen keimen die Samen aus. us. Halte die Watte feucht (nicht überschwemmen!). men!) Wenn die Pflänzchen 2 cm hoch sind, kannst Experiment beginnen. st du mit m dem Exp nen Falls du keine Kresse-Keimlinge anziehen ehen willst: • Du erhältst Kresse beim Gemüsehändler Supermarkt. Schalen. müsehändler oder in i jedem je mark Du benötigst benötigst drei Scha Durchführung des Experiments: eriments: • Stelle eine gesättigte* her: In 100 ml Wasser löst igte* Salzlösung h st du 36 6 g Kochsalz Kochsalz auf. auf Du kannst auch einfach so auflöst. Sollte deine Löo viel Salz in n das Wasser Wasse geben, bis sich nichts mehr im Wasser W sung trüb üb sein, liegt dies es an den „Rieselstoffen“, die dem Salz zugegeben zuge ebe werden, damit es nicht klumpt. Diese Stoffe stören das Experiment nicht. klumpt icht. Wenn du d eine kklare Lösung haben möchtest, nimm echtes Brezelsalz oder Kochsalz mm ec htes Brez salz aus dem m Chemielabor. Chemielabor Christine Fischer: Kriminell gut experimentieren 5.–10. Klasse © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Augsburg * „gesättigte „gesättig Lösung“ bedeutet: Im Wasser hat sich so viel Kochsalz Koch alz aufg aufgelöst wie möglich. Wenn man noch weiteres Kochsalz in eine gesättigte ges Lösung hineingibt, kann es sich nicht mehr auflösen auflösen und u liegt als festes Salz auf dem Boden des Gefäßes. • Bereite Gebäckkrümel el vor. A Als Alternative nativ kannst du auch Mehl verwenden. • Beschrifte eine Scha Schale Kresse mit „Salz“ e Kres lz und gieße die Pflanzen mit der Salzlösung. • Beschrifte eine weitere Scha Schale Kresse mit „Krümel“, gib die Gebäckkrümel (bzw. das Mehl) auf die Watte e zwischen zw schen den Pflanzen Pfl nzen und gieße mit genauso viel Leitungswasser, wie die „Salz-Pflanzen“ Salzwasser haben. alzwasse erhalten hab • Beschrifte eine dritte Schale Kresse mit „Kontrolle“ und gieße mit genauso viel Leitungswasser wie eschrifte ein e drit die „Krümel-Pflanzen“. Krümel-P • Stelle die drei Schalen nebeneinander an einen geeigneten Ort (z. B. auf das Fensterbrett) und beobachte sie etwa 24 Stunden lang. Kriminell gut experimentieren 11 Kräuterkiller Lösung 2 Aufgabe 2 Die mit Salzwasser gegossenen Pflanzen sterben ab. Die mit Mehl behandelten Pflanzen wachsen weiter. Die Kontrollpflanzen wachsen ebenfalls und zeigen, dass das Absterben der „Salz-Pflanzen“ nicht auf andere Gründe zurückzuführen ist (z. B. einen falschen Standort, falsche Temperatur, zu wenig Licht ...). Mit Salzwasser gegossene Pflanzen anzen Kontrollpflanzen lanze Christine Fischer: Kriminell gut experimentieren 5.–10. Klasse © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Augsburg Die Schüler der 8a sind tatsächlich ch schuld schuld am Eing Eingehen ehen der Pflanzen, weil sie ie die Erde mit ihren ihre FFrühüh stücksabfällen versalzen haben. müssen Pflanzen ersetzen! aben. Sie m üssen der AG Schulgarten die ie Pf en erse zen! Tipp 3 Diese Bilder helfen dirr bei der Durchführung Durch des Versuchs: Aufgabe 3 Lösung 4 Zucker bringt das Radieschen zum „Weinen“, Mehl jedoch nicht! Aufgabe 4 Lösung 5 Salz und Zucker lösen sich in Wasser auf, Mehl nicht! Nur wenn ein Stoff in Wasser löslich ist, bringt er das Radieschen zum „Weinen“! Aufgabe 5 Kriminell gut experimentieren 12 Kräuterkiller Lösung 6 Aufgabe 6 a) In den Zellen des Radieschens befinden sich weniger Salz-Teilchen als in der mit Salz gefüllten Höhle. b) Dafür befinden sich in den Zellen des Radieschens mehr Wasser-Teilchen als in der Salz-Höhle. c) Die Wasser-Teilchen möchten sich so gleichmäßig wie möglich verteilen. Weil sie durch die Zellmembran hindurch können, wandern sie nach außen. Im Inneren der Zelle sind dann nur noch wenige Wasser-Teilchen, die Wand des Radieschens fühlt sich deswegen ganz schlaff an. Da jedes Lebewesen Wasser in seinen Zellen benötigt, kann man Pflanzen so umbringen. Salz trocknet die Pflanzen regelrecht aus. Übrigens: In der feuchten Höhle des Radieschens lösen sich ein paar Salz-Teilchen auf. Jetzt könnten sie wandern! Die Salz-Teilchen würden sich auch gerne so gleichmäßig wie mögli möglich verteilen. Doch sie passen nicht durch die Zellmembran, können also nicht in die Zelle hinein. Tipp 7 Aufgabe 7 Durchführung: • Schneide möglichst gleich große Würfel (die Kantenlänge soll zwischen 1 1,5 und 2,5 cm betragen) die K nlänge sol et aus der Kartoffel heraus. Wenn du eine Schneidemaschine Herstellung von Pommes frites ha hast, hneid maschine zur Herste kannst du die Kartoffel hindurchdrücken. Die „Pommes“ musst du dann nur au auf die gleiche Länge ie „Po mmes“ mus iche Lä (z. B. 5 cm) zuschneiden. • Wiege die Kartoffelstückchen und protokolliere d protokollie e ihre Masse und die Uhrzeit. (Hast du keine Waage, miss die Kantenlänge.) Kantenlänge.) • Lege die Kartoffelstückchen verschiedene chen in ve chiedene Lösungen: Lö 1 Christine Fischer: Kriminell gut experimentieren 5.–10. Klasse © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Augsburg Destilliertes Wasser 2 Gesättigte ttigt Kochsalz-Lösung 3 Einprozentige Kochsalzlösung • Nimm die Kartoffelstü Kartoffelstückchen ckche nach einer Stunde heraus, trockne sie sorgfältig mit dem Papier ab und wiege ihre Masse und die Uhrzeit. Achte darauf, wie sie sich dw iege sie erneut. erneut. Protokolliere Pro anfühlen! fühlen! • Wiederhole dies nac nach zwei, drei und vier Stunden. Kriminell gut experimentieren 13 Kräuterkiller Lösung 7 Du solltest folgende Ergebnisse erhalten: Aufgabe 7 In Glas 1 werden die Kartoffelstückchen immer schwerer und nehmen an Volumen zu. Sie fühlen sich sehr fest an. Die umgebende Flüssigkeit ist destilliertes Wasser. In den Zellen der Kartoffelstückchen befinden sich weniger Wasser-Teilchen als im destillierten Wasser, welches fast nur aus Wasser-Teilchen besteht. Deswegen drängeln sich einige Wasser-Teilchen in die Zellen hinein. Ein Kartoffelstückchen kann innerhalb von vier Stunden von 7,5 g auf 9,0 g an Gewicht zunehmen. In Glas 2 werden die Kartoffelstückchen immer leichter. Sie fühlen sich weich und schlaff an. Die umgebende Flüssigkeit ist eine gesättigte Kochsalz-Lösung. Sie enthält weniger Wasser-Teilchen als die Zellen der Kartoffelstückchen. Deswegen wandern einige Wasser-Teilchen aus den Zellen hinaus. Ein Kartoffelstückchen kann innerhalb von vier Stunden von 7,5 g auf 5,5 g an Gew Gewicht abnehmen. In Glas 3 sollte sich nichts verändern. Eine einprozentige Kochsalz-Lösung enthält etwa so viele Wasser- und Salz-Teilchen wie die Zellen selber. Die Wasser-Teilchen sind also schon gleichmäßig verteilt. gleichm Tipp 8 Aufgabe 8 Aufgab Wenn du ein Mikroskop besitzt, hast du sicher scho schon einmal die Haut der Zwiebelschuppen n mikroskopiert. Stelle ein Präparat von einem solchen nem so chen Häutchen (rote Seite!) herr und lege es auf den Objektträger in einen Tropfen Leitungswasser. Bedecke ngswasser. B decke das Präparat mit einem Deckglas und mikroskopiere. • Tropfe nun an den rechten des eine gesättigte Kochsalz-Lösung. hten Rand d es Deckglases Deckgla e Ko oc alz-L g. Halte an den linken Deckglases saugst Leitungswasser en Rand des Deck ase ein saugfähiges Papier. p So sa ugst du das Le vom Häutchen weg Kochsalz-Lösung zum Häutchen hin. hen we eg und die Kochs hen hin Beobachte, te, wie die Zellen schrumpfen! sc Christine Fischer: Kriminell gut experimentieren 5.–10. Klasse © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Augsburg Weise mehrmals destilliertes Wasser durch das Häutchen. Beobachte, • Sauge nun un auf die gleiche g estilliertes W asser dur wie saugen!! e sich die Zellen wieder voll Wasser sser sau Kriminell gut experimentieren 14 Impressum er Ve lag © 2016 Auer Verlag ehrerfachv rlage GmbH AAP Lehrerfachverlage echte vorbehalten. vorb lten. Alle Rechte Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkess ist b berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch und den Einsatz im Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen weiteren kommerziellen Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte oder für die Veröffentlichung im Internet oder in Intranets. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Die AAP Lehrerfachverlage GmbH kann für die Inhalte externer Sites, die sie mittels eines Links oder sonstiger Hinweise erreichen, keine Verantwortung übernehmen. Ferner haftet die AAP Lehrerfachverlage GmbH nicht für direkte oder indirekte Schäden (inkl. entgangener Gewinne), die auf Informationen zurückgeführt werden können, die auf diesen externen Websites stehen. Autorin: Christine Fischer Illustrationen: Steffen Jähde Umschlagfoto: panthermedia www.auer-verlag.de
