Kopfballversuche – Egg-races
Chemieunterricht ohne Experimente – undenkbar!
Für Schülerinnen und Schüler stellen Experimente erfahrungsgemäß die Hauptattraktivität des Unterrichts dar. Darüber hinaus wird ihnen aus fachdidaktischer Sicht eine wesentliche Funktion im Lernprozess zugewiesen. Beide Aspekte stellen die Lehrkräfte vor die Aufgabe, dem Experiment einen geeigneten Platz innerhalb des Unterrichts zuzuweisen.
Methodisch lassen sich Experimente auf unterschiedlicheste Art und Weise im Unterricht einsetzen. Bei Kopfballversuchen geht es zielgerichtet um Experimente, in denen die Schülerinnen und Schüler die Vorplanung eigenständig übernehmen.
Die Fernsehserien „Egg Race“ in Amerika und Kopfball (beim ZDF in Deutschland) haben es vorgemacht. Zwei Schülergruppen erhalten experimentelle Aufgaben sowie Materialboxen und treten in einen Wettkampf ein. Die Kamera verfolgt die verschiedenen Lösungsansätze, die Diskussionen der Schülerinnen und Schüler, die Umsetzung der Ideen und die Präsentation der Lösung(en).
Erkenntnisgewinnung durch Experimente
Neben dem inhaltsbezogenen Kompetenzbereich Fachwissen strukturieren die prozessbezogenen Kompetenzbereiche Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung das Gefüge der Anforderungen der naturwissenschaftlichen Fächer.
Kopfballversuch im Lampenlabor – Ermittlung der „Leuchtquelle der Zukunft“
Im Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung geht es in den Naturwissenschaften erster Linie um die methodischen Kompetenzen rund um das Experiment: Arbeitsplanung, Recherchieren, Auswerten, Dokumentieren, Bewertung der Ergebnisse, Präsentieren.
Dieses Vorgehen erscheint so leicht, so einfach, aber die Schwierigkeiten liegen in der korrekten Umsetzung der Teilschritte. Das Experimentierenkönnen umfasst kompetentes Handeln hinsichtlich folgender Tätigkeiten:
Planen
(Verfahren planen, Zeitumfang planen, Material/Geräte planen, Sicherheitsbestimmungen beachten, Ziel formulieren)
Vorbereiten
(Informationen beschaffen, Protokollstruktur entwerfen, Material/Geräte auswählen, Versuchsskizzen erstellen, Experimentieranordnung aufbauen)
Durchführen
(mit Materialien/Geräten umgehen, Beobachten, Messen, Aufzeichnen)
Auswerten
(Ergebnis berechnen, Fehler betrachten, Fehler quantifizieren, Ergebnis darstellen, Ergebnis werten)
Kopfballversuch zur Ermittlung der Schaltung von Solarzellen
Kopfballversuche – Egg races
Der Kopfballversuch, auch Egg-Race genannt, unterscheidet sich grundlegend von den normalen Experimentierformen im Unterricht. Diese Versuche stellen die höchste Stufe der in der Schule zu erreichenden experimentellen Kompetenz dar, die erst erreicht wird, wenn die Schülerinnen und Schüler in der Lage sind, Experimente eigenständig zu planen. Dieser, auf den ersten Blick so einfache Prozess, erweist sich bei genauer Betrachtung als ein komplexer kognitiver Vorgang:
Die Schüler müssen:
● ihr Wissen über die Chemie/die Naturwissenschaften aktiv zur Steuerung ihrer Handlungen einsetzen,
● im Team eigenständig eine Strategie entwickeln, um das vorgegebene Versuchsziel zu erreichen,
● den Versuchsaufbau in Eigenregie erstellen,
● das Experiment sachkundig durchführen,
● den Versuch auswerten und überprüfen, ob das angestrebte Ziel mit dieser Strategie erreicht wurde.
Diese Aufzählung zeigt den Einsatzbereich dieser Versuche: Relativ einfache Versuche mit einer überschaubaren Aufgabenstellung.
Die selbsttätige Überprüfung durch die Schüler führt zwangsläufig zu einer realistischen Selbsteinschätzung der gezeigten Leistung, d.h. die wichtige Reflexionsebene wird insbesondere durch Kopfballversuche angesteuert.
Kompetenzsäule der experimentellen Erkenntnisgewinnung in der Schule
Beispiele für Kopfballversuche finden sich nahezu in allen von uns entwickelten Unterrichtseinheiten, insbesondere im Lampenlabor, im Zahnpastaprojekt, bei der Chemie der Haarfärbung, der Geochemie und im Achterbahnprojekt wird diese experimentelle Methode ausführlich vorgestellt.