Basiswissen

Hilfreiche Eigenschaften

a) Keine Black Box

b) Gefahrlos und einfach

c) Konzepte & Prinzipien

d) Zahlen und Messgrößen

e) Praktischer Zusammenhang

f) Spiralcurriculum

g) Verbesserungsdrang

Was ist der Unterschied zu einem Freihandversuch?

Was ist der Unterschied zu einem Laborversuch?

Was ist ein Spiralcurriculum?

Lernwerkstatt Aachen

19 Tipps aus der Praxis

Gestaltung

• a) Alles auf einen Griff: Experimente sollten auf einen Griff mit allen nötige Teilen verfügbar sein. Sehr gut bewährt haben sich dazu unsere standardisierten Holzkisten. Hat man Angst, dass man eh wieder längere Zeit und ohne Erfolgsgarantie nach wichtigen Teilen suchen muss, lässt man es irgendwann ganz sein. Siehe als Beispiel den 👉 WH54 Physik-Raum
  

• b) Fest Orte: man sollte immer wissen, wo man etwas findet. Hier hat sich bewährt, dass die Teile feste Orte in den Räumen haben. Je seltener man umräumt, desto besser.
  

• c) Alles auf einen Blick: sind Versuche in zweiter Reihe hinter Büchern oder in selten genutzten Kisten in dunklen Ecken aufbewahrt, geraten sie schnell in Vergessenheit. Je mehr ständig sichtbar, etwa an der Wand, ist, desto öfters nutzt man es auch.
  

• d) Wysiwyg: what-you-see-is-what-you-get heißt frei übersetzt, dass die Funktion aller Bauteile von außen gut einsehbar ist. Wie ein Flüssigkeitsthermometer funktioniert sieht man. Wie eine elektronische Waage die Masse bestimmt sieht man nicht, sie ist eine Black Box. Je durchsichtiger die Gegenstände die physikalischen Prinzipien zeigen, desto besser. Siehe zu dieser Idee etwa den 👉 Spiritusausdehnungsversuch
  

• e) KISS: keep it simple and stupid. Man kann eine Wellenwanne mit Stroboskop, appgesteuerten Erregern, pfiffigen Wasserauslässen und Wellendämpfern an den Rändern ausstatten. Doch dann beschäftigen sich Lernende oft mehr mit den technischen Rafinessen als mit den physikalischen Prinzipien. Je simpler, so meine Erfahrung, desto besser. Siehe dazu unsere Versuche mit der 👉 Wellenwanne
  

• f) Reparierbarkeit: unsere Materialien bestehen zum größten Teil aus haushaltsüblichen Mitteln oder aus Dingen aus dem Baumarkt. Nichts gefährdet die langfristige Nutzung eines Experiments mehr als ein kleines aber zwingend nötiges Ersatzteil, das man nicht mehr nachkaufen kann. Ein Beispiel für einen Aufbau ganz aus Haushaltsmaterial ist die 👉 Streichholzrakete
  

• g) Verwaltbar: es tut weh, wenn man ein liebgewonnenes Experiment "entsorgt", in das man einmal viele Stunden kreativer Arbeit gesteckt hat. Aber es macht sich immer wieder bezahlt, wenn die Menge an Material "verwaltbar" und übersichtlich bleibt: if in doubt throw it out.
  

• h) Sicherheit: richtig viel Freude haben viele Lernende am eigenen Experimentieren, oft lange Zeit ohne "Beaufsichtigung". Hier hat es sich bewährt, dass wir lange Zeit nach Experimenten gesucht haben, die man mit ungefährlichen Mitteln durchführen kann. Ein Beispiel dazu ist das Experiment 👉 Zementation (Calciumacetat)
  

• i) Dokumentiert: die Fähigkeit Experimente alleine durchführen zu können schwankt von Schüler zu Schüler ganz beträchtlich. Manchen genügt es, wenn sie die Kernidee verstanden haben, andere benötigen detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitungen. Zu fast jedem Experiment haben wir deshalb eine ausführliche Dokumentation. Sehr hilfreich ist es, wenn ein QR-Code am Experiment selbst sofort zur Anleitung führt.
  

• j) Old School: das heißt für uns vor allem, dass wir viele gute Bücher rund um Naturwissenschaften, Mathematik, Philosophie, Geschichte, Technik oder Natur haben. Gerade jüngere Kinder lieben das Blättern in altersgerechten Sachbüchern. Für die Älteren ist die Arbeit mit einschlägigen Lehrbüchern, teilweise auf dem Niveau eines Bachelor-Studiums, von großem Wert. So baut sich über die Zeit ein gutes Leseverständnis auf. Internet ist oft (nicht immer) intellektuelles Finger Food. Bücher vermitteln oft (nicht immer) "Gedanken am Stück". Siehe beispielhaft unsere 👉 Physik Lehrbücher
  

• k) Reizarmut: wir haben insgesamt zwei große und zwei kleine Schiefertafeln zum Schreiben mit Kreide. Fast alles Schüler nutzen die Tafeln gerne um darauf große Übersichten anzulegen. Sehr bewährt hat sich, dass man an die großen Tafel Magnete anheften kann. So lassen sich viele Versuche, etwa mit einer optischen Bank, direkt an Tafel ausführen. Die möglichen Vorteile eines Whiteboards werden nach meiner Erfahrung durch die ablenkende Beschäftigung mit der Technik und durch die Verführung zu einem zu hastigen Abspulen von Inhalten seitens der Lehrer und Schüler zunicht gemacht.
  

• l) Freie Tische: sehr großen Wert lege ich auf große und immer ganz frei geräumte Tische. Für ein vernünftiges Lernen braucht man Platz für Bücher, sein Tablet, Stifte, Versuchsaufbauten, Schreibunterlagen und was sonst noch. Jede Tischfläche sollte mindestens einen halben Quadratmeter Platz anbieten. Je mehr, desto besser.
  

• m) Spiralcurriculum: viele Experimente kann man mit Gewinn schon in der Grundschule durchführen. Oft kann exakt dasselbe Experiment aber auch noch bis tief in ein Studium unter immer neuen Aspekten betrachtet werden. Wie auf einer spiralförmigen Wendeltreppe führt das Experiment um sich selbt kreisend mit jeder Umrundung zu einer höheren Stufe der Erkenntnis. Legt man Lerninhalte gezielt nach diesem Prinzip an, spricht man von einem 👉 Spiralcurriculum
  

Storytelling

• n) Stoffumwandlungen: jüngere Kindern sind unendlich fasziniert von der Umwandelbarkeit der Stoffe. Sie scheinenoch ganz naiv das Faszinosum zu erleben, dass in der reinen Materie selbst steckt. Ein Klassiker dazu ist der Versuch zur 👉 Fällung (Natriumsulfat)
  

• o) Phänomenal: einer der größten Spaßkiller ist es, wenn man Kindern zu schnell fertige und zu abstrakte Theorien aufdrängt. Sie interessieren sich noch nicht so sehr für die Frage nach Modellen oder Theorien. Sie können aber ausdauernd darin schwelgen, aus Tintentropfen in Wasser immer neue Formen und Farben herauszuholen oder den Formen- und Farbenreichtum von Kristallen zu beschreiben. Siehe auch 👉 Phänomenologie
  

• p) Grenzerfahrungen: gerade jüngere Kinder lieben Fragen nach dem Höchsten, Schnellsten und Besten und anderen Extrema. Und um das Machbare auszutesten lieben sie Versuche, bei denen man das Material an die Grenzen seiner Fähigkeitkeiten bringt. "Kaputtmachen" ist oft gut. Ein gutes Beispiel dafür ist der 👉 Lupen-Albedo-Versuch
  

• q) Optimierbar: ebenso beliebt wie das Austesten von Grenzen ist die ständige Verbesserung von Dingen. Wer gerne Wettbewerbe hat, kann hier in Konkurrenz zu anderen Personen gesetzt werden. Siehe dazu etwa den 👉 Filz-Trocknungs-Versuch
  

• r) Mathe-Zauber: in der Schule und noch mehr in der Hochschule werden Physik und Chemie oft gleichgesetzt mit einer formelhaften Mathematisierung. Die Faszination, dass die Welt um uns herum Zahlengesetzen zu folgen scheint, stellt sich bei Kindern ab einem Alter von etwa 14 Jahren oft spontan ein: ein Junge beschrieb einmal, er fände es "gruselig", dass sich rechtwinklige Dreiecke an den Satz des Pythagoras hielten. Viele Schüler sind fasziniert davon, dass man bei 200 geworfenen Würfeln meist (nicht immer) zwischen 28 und 38 Sechsen wirft. Dieses Gefühl des Zauberhaften kann man nutzen, um die (nicht zu früh), die Natur auch mathematisch zu beschreiben. Siehe als beispielhaftes Experiment dazu den 👉 200-Würfel-Versuch
  

• s) Philosophierbar: ab vielleicht 14 bis 16 Jahren Lebensalter wandelt sich das Interesse vieler Jugendlicher. Gesellschaftliche und philosophische Themen gewinnen dann an Bedeutung. Bei philosophisch geneigten Jugendlichen sind Themen wie unser kosmologisches Schicksal, der Freie Wille oder auch religiöse Aspekte und historische Aspekte ein motivierender Rahmen. Ein bewährtes Beispiel dafür ist die Entstehung des Wärmetodes des Universums aus den Stoßgesetzen. Siehe dazu auch 👉 Wärmetod
  

• t) Anwendbar: während manche Jugendliche einen starken Drang zur reinen Grundlagenforschung, zur Theorie oder auch Philosophie haben, finden andere die praktische Anwendbarkeit wichtiger. Oft changiert das Interesse der Jugendlichen noch unentschieden. Verblüffend fand ich selbst, dass man tatsächlich dazu forscht, wie man mit Salz Böden verfestigen kann (z. B. für Pisten für Flugzeuge und Autos im Krieg). Die rein akademische Frage, ob Salz Sand zementieren kann, gewinnt so plötzlich eine spannende praktische Bedeutung. Bei dem weiten Feld der Anwendungen motiviert oft die Medizin ganz besonders stark.
  

Persönliche Anmerkung

Fußnoten

• [1] Die Worte Versuch und Experiment werden im Sprachgebrauch oft Synonym verwendet.
  

• [2] Oft bleiben interessante Versuche beim bloßen Staun-Effekt stehen oder sie deuten einen mathematischen Hintergrund an, der für die jeweilige Altersklasse zu hoch ist. Werktattversuche im Sinn einer Lernwerkstatt sind im Idealfall so angelegt, dass ein rechnerischer oder mathematischer Zugang möglichst von der Grundschule bis hin zu einem Studium möglicht ist. Zur Idee der altersübergreifender Versuche siehe auch den Artikel zum sogenannten 👉 Spiralcurriculum
  

• [3] Mit naturwissenschaftlichen Prinzipien sind hier keine eng begrenzten Spezialfälle wie zum Beispiel das Brechungsgesetz der Optik mit Brüchen und dem Sinus gemeint. Naturwissenschaftliche Prinzipien sind eher möglichst einfache aber grundlegende Gedanken, die sich dann aber durch möglichst viele Phänomene ziehen. Ein soches Prinzip ist zum Beispiel die 👉 Vorhersagbarkeit
  

• [4] Ein Beispiel für eine größeren Zusammenhang, der wiederholt in unserer Lernwerkstatt in Aachen gerade ältere Schüler stark angesprochen hat, ist die philosophische Idee von einem Freien Willen. Jeder Versuch, der für bestimmte Ausgangsgedingungen immer zuverlässig auch dieselben Messergebnisse liefert (Pendelversuch, Schattenversuch) kann über die Idee einer Determiniertheit der physikalischen Welt hingeführt werden zur Idee eines Freien Willens. Unserer Erfahrung in der Lernwerkstatt in Aachen ist es, dass bei philosophisch interessierten Jugendlichen dazu ein bis zwei Minuten genügen, etwa der Art: wenn man das Pendel so gut vorausberechnen könnte, dann könnte man vielleicht alles was aus Materie ist letztendlich gut vorausberechnen. Wenn aber auch du nur aus Materie besteht, dann könnte man theoretisch auch vorausberechnen, was du in zwei Minuten sagen wirst. Es ist nicht wichtig, ob dieser Gedanke wirklich zutrifft oder nicht. Wichtig für eine Aufwertung der Versuche ist es nur, dass der größere Zusammenhang erkennbar wird. Siehe dazu auch unter 👉 Zusammenhang