Sachunterricht: Willkommen im Fachbereich

Die vorliegende Unterrichtseinheit richtet in einem multimedialen Ansatz den Blick auf alltägliche Dinge, die ihre Vorbilder in der Natur finden. Der Begriff Bionik kann so auch schon von Grundschulkindern nachvollzogen werden, wenn intensive Beobachtungen der Natur Zusammenhänge erschließen, die für technische Erfindungen genutzt werden können. Die meisten Kinder lieben es, sich mit Kletten zu bewerfen und freuen sich daran, wenn sie auf der Kleidung des anderen hängen bleiben. Und sie benutzen wie selbstverständlich Klettverschlüsse, ohne aber das eine mit dem anderen direkt in Verbindung zu bringen. Ausgehend von der Löwenzahn-Sendung "Bionik – Technik aus Natur" erfahren die Schülerinnen und Schüler, dass viele technische Errungenschaften schon funktionieren, seit es Leben auf der Erde gibt. Eine interaktive Lerneinheit führt die Kinder dabei durch die Welt der Bionik, in der Beispiele aus der Natur mit ihren technischen Umsetzungen in Verbindung gebracht werden. So entdecken die Kinder Vorbilder für das Schwimmen, Fliegen oder Fahren, und suchen als Forscherinnen und Forscher selbst nach technisch umsetzbaren Möglichkeiten natürlicher Vorbilder. Bionik, eine junge Wissenschaft? Der Begriff Bionik wurde 1960 auf einem Kongress in Dayton/Ohio von dem amerikanischen Luftwaffenmajor Jack E. Steel geprägt und setzt sich zusammen aus "Bio" für Biologie und -"nik" für Technik. Ziel dieser Wissenschaftsdisziplin ist es, für technische Verfahren Methoden zu verwenden, die in der Biologie ihren Ursprung haben. Auf allen Ebenen der Biologie lassen sich Erkenntnisse gewinnen, die in der Technik angewandt werden können. Dazu muss man die Natur nur sehr genau beobachten. Die noch relativ junge Wissenschaft hat ihren Ursprung in dem Bemühen Leonardo da Vincis, durch genaues Beobachten und Dokumentieren des Vogelfluges Hinweise zum Bau einer Flugmaschine zu gewinnen, der allerdings scheiterte. Weiter kam dagegen Otto Lilienthal, der durch das Studium des Storchenflügels dem Prinzip des Auftriebs auf die Spur kam und tatsächlich bis zu 250 Meter weit flog. Was uns Ratten beibringen können Bionik heute nutzt das riesige Potenzial der seit drei Milliarden Jahren andauernden Evolution der belebten Natur beim Haus-, Flugzeug- und Schiffsbau, bei der Konstruktion von Autos, in der Medizin oder zur Erleichterung des Alltags. So schärfen sich Rattenzähne von selber, weil die scharfe Kante der Vorderzähne härter ist als der Rest der Zähne. Nach diesem Vorbild wurden Messer für die Müllzerkleinerung gebaut. Die Libelle stand Pate beim Bau von Hubschraubern. Die Wasserjagdspinne besitzt ein Luftpolster durch viele kleine Härchen und wird deshalb nicht nass. Dieses Prinzip wurde bei der Herstellung von Tauchanzügen übernommen. Die Fähigkeit von Delfinen und Fledermäusen, Ultraschalllaute auszusenden und durch das Echo den Abstand zu Hindernissen zu bestimmen, wird unter anderem in der Schifffahrt und der Medizin genutzt. Immer schön sauber bleiben Ein weiteres spektakuläres Beispiel aus jüngster Forschung ist der so genannte Lotuseffekt verschiedener schmutzabweisender Pflanzen (Lotusblume, Kohl, Frauenmantel, Kapuzinerkresse). Ihre Blätter sind mit winzigen Noppen versehen, die wiederum mit noch kleineren Wachskristallen übersät sind. Wasser perlt an ihnen ab und nimmt Schmutzpartikel mit. Dieser Effekt wird mittlerweile unter anderem bei Fassadenfarbe oder Autolacken genutzt. Damit behandelte Wände und Autos reinigen sich bei jedem Regen von selber. Der Klettverschluss, Schwimmflossen, die Pinzette oder der Spielzeugbagger gehören zu den Dingen, die Kinder im Alltag selbstverständlich benutzen, ohne auch nur daran zu denken, dass sie, wie so viele technische Erfindungen, dank intensiver Beobachtung der Natur entstanden sind. Der Begriff Bionik wird den meisten unbekannt sein. Die vorliegende Unterrichtseinheit richtet in einem multimedialen Ansatz den Blick auf diese alltäglichen Dinge, die ihre Vorbilder in der Natur finden. Zur theoretischen und virtuellen Aufarbeitung des Themas ist das Internet ein ideales Medium. Es gibt eine Reihe kindgemäßer Seiten, die den Kindern Gelegenheit zum selbstständigen Erforschen geben. Hier wird aber insbesondere auf die Sendung "Bionik – Technik aus Natur" (ZDF tivi – Löwenzahn) zurückgegriffen, die als idealer Einstieg in das Thema dient. Für Kinder verständlich vermittelt sie wissenschaftliche Fakten und hat außerdem hohen Unterhaltungswert, so dass mit Spaß gelernt werden kann. Ausschnitte der Sendung können jederzeit als Video auf der Internetseite von ZDF tivi abgerufen werden. Vorbereitung und Inhalte der Lernumgebung Diese Seite bietet einige Hintergrundinformationen zum Thema Bionik und führt in die Nutzung der interaktiven Lernumgebung ein. Fachkompetenzen Sachunterricht Die Schülerinnen und Schüler lernen den Begriff Bionik kennen und können ihn erklären. erfahren, dass der Maler Leonardo da Vinci als erster Bioniker angesehen wird. erfahren, dass Otto Lilienthal als erster relativ erfolgreich den Vogelflug kopierte. lernen den Begriff Lotuseffekt kennen. erfahren, dass es mittlerweile Farben mit diesem Effekt gibt. entdecken besondere Eigenschaften verschiedener Tiere und setzen diese in Beziehung zu bestimmten Erfindungen. ordnen Tiere, Pflanzen und Erfindungen richtig zu. lernen Vorbilder der Natur beim Fliegen, Bauen, Schwimmen und Fahren kennen. stellen eigene Überlegungen zu besonderen Fähigkeiten von Tieren und möglichen Erfindungen an. Deutsch Die Schülerinnen und Schüler füllen eine Tabelle aus. entziffern Rätselschriften. unterscheiden richtige und falsche Aussagen. lösen ein Worträtsel (Suchsel). ordnen Wörter dem richtigen Oberbegriff zu. üben Fremdwörter mit der Endung -ik und erklären deren Bedeutungen. bilden Nomen aus Verben. schreiben eine Geschichte zur Libelle oder zum Eisbär und bauen einen vorgegebenen Satz richtig ein. üben Lernwörter für ein Diktat. Englisch Die Schülerinnen und Schüler lernen englische Wörter für einige der Vorbilder aus der Natur kennen und üben die Aussprache am Computer. Kunst Die Schülerinnen und Schüler bauen ein Papierflugzeug. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler schauen ein Video im Internet und entnehmen daraus Informationen. führen gezielte Recherchen im Internet durch und nutzen das World Wide Web als Informationsquelle. bearbeiten eine interaktive Lerneinheit am Computer und machen dabei Erfahrungen mit dem Prinzip der Verlinkung. führen interaktive Übungen durch (HotPotatoes-Zuordnung). führen ein interaktives Memo-Spiel durch. beantworten Quizfragen online. Sozialkompetenzen Die Schülerinnen und Schüler treffen Absprachen zur Benutzung der Computer-Arbeitsplätze. einigen sich partnerschaftlich über die Reihenfolge der Aufgaben. helfen sich gegenseitig. Fritz entdeckt unter seinem Bauwagen eine Pflanze, an deren Blätter kein Staubkorn hängen bleibt. So etwas müsste es auch für Wandfarbe oder für Kleidung geben. Fritz staunt nicht schlecht, als er herausfindet, dass eine ganze Wissenschaft solche Phänomene beobachtet – und kopiert! Unterirdisch buddeln wie ein Maulwurf, schwimmen wie ein Hai im Meer oder schweben wie der Löwenzahn-Samen? Geht nicht? Von wegen! Fritz entdeckt noch ganz andere fantastische Erfindungen, die der Mensch der Natur abgeguckt hat.

In der Unterrichtseinheit "Upcycling im Sachunterricht: physikalische Grundlagen an Plastiktüten" basteln die Lernenden einen kleinen Heißluftballon aus einer Mülltüte, lernen physikalische Grundlagen kennen und verstehen die Umweltschädlichkeit von Plastikmüll. In Deutschland werden pro Jahr 2,4 Milliarden Plastiktüten verbraucht. Das sind etwa 4500 Stück pro Minute. Dazu werden 47000 Tonnen Kunststoff benötigt, der aus Erdöl hergestellt wird. Legt man die Plastiktüten aneinander, könnte man damit 18 Mal den Äquator umrunden. Erschreckend ist dabei: Nur ein Bruchteil der Tüten werden recycelt . Der Rest wird weggeworfen, verschmutzt Straßen, Gewässer und Grünflächen. Werden die Tüten verbrannt, gelangt das klimaschädliche Kohlendioxid in die Luft. Einwegtüten aus biologisch abbaubaren Kunststoffen sind auch nicht unbedingt umweltfreundlicher. Die Umwelthilfe kritisierte, die überteuerten Tüten seien mit gängigen Verfahren nicht kompostierbar. Zudem wird vor neuen Mais-Einöden wegen des Stärkebedarfs gewarnt. Die bessere Alternative zur Plastiktüte ist eine selbst gefaltete Tüte aus Papier! Mit diesem Unterrichtsmaterial werden die Lernenden bereits in der Grundschule für das Thema "Umweltverschmutzung durch Plastikmüll" sensibilisiert. Sie werden damit zu Nachhaltigkeit und verantwortungsvollem Umgang mit der Natur angeregt, um zum Beispiel durch Upcycling ein Stück weit zur Klimarettung beizutragen. Die Lernenden stellen durch Videos angeleitet einen Heißluftballon aus einem Müllbeutel sowie eine Abfalltüte aus Papier her und erarbeiten sich ein erstes Verständnis von Physik. Die Kombination aus neuen Medien und handwerklichem Umgang, der in Gruppenarbeit erfolgt, bietet die Möglichkeit, sich der aufgezeigten Problematik zu nähern. Das Thema "Upcycling im Sachunterricht: physikalische Experimente an Plastiktüten" im Unterricht Ziel des Unterrichts soll es sein, Möglichkeiten des Upcyclings im Sachunterricht der Grundschule zu thematisieren. Es besteht auch die Möglichkeit diese Themen nachmittags in einem Förderbandbereich oder Projektunterricht zu bearbeiten. Didaktische Analyse Die Lernenden nähern sich mit diesem Unterrichtsmaterial durch Upcycling spielerisch ersten physikalischen Grundlagen: An einem selbst erstellen Heißluftballon setzen sie sich mit dem Auftrieb in Gasen auseinander. Sie erfahren, dass warme Luft leichter als kalte Luft ist, diese verdrängt und nach oben steigt. Auf der anderen Seite spielt in dieser Unterrichtseinheit der Umweltschutz eine Rolle: Haushaltsmüllbeutel sind oft nicht recyclebar und landen deshalb in der Deponie, wo sie verbrannt werden und das klimaschädliche CO2 freisetzen, oder schlimmstenfalls in der Umwelt. Haushaltsmüllbeutel aus Biokunststoff sind ebenfalls bedenklich. Sie zersetzen sich sehr langsam und nicht unbedingt vollständig. Sie verbrauchen unnötig Ressourcen, da ihr Grundstoff aus Mais besteht, der in Monokulturen angebaut wird. Darüber hinaus sind diese Müllbeutel unverhältnismäßig teuer. Die Lernenden diskutieren diese Problematik und lernen eine Alternative zur Plastiktüte kennen. Methodische Analyse Die Schülerinnen und Schüler basteln angeleitet durch Videos weitgehend selbstständig in der Gruppe einen Heißluftballon aus einer Plastiktüte und stellen einen Müllbeutel aus Papier her. Auf diese Weise werden die Lernenden selbst aktiv und entdecken induktiv erste Grundlagen der Physik spielerisch in einem Experiment. Die Form der arbeitsteiligen Gruppenarbeit erhöht den Grad der Eigenverantwortlichkeit und ermöglicht Binnendifferenzierung durch unterschiedliche Fähigkeiten und Interessen der Lernenden. Ohne großen Aufwand lässt sich das Material in leistungsschwächeren oder mit der arbeitsteiligen Gruppenarbeit nicht vertrauten Klasse auch gemeinsam im Plenum erarbeiten. Die Unterrichtseinheit kann darüber hinaus Anlass sein, über unsere Konsumgewohnheiten und deren Folgen nachzudenken und zu Nachhaltigkeit anzuregen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen lernen das physikalische Prinzip des Heißluftballons kennen. erkennen die Umweltschädlichkeit von Plastiktüten. setzen sich mit einer ökologisch sinnvollen Alternative zur Vermeidung von Plastikmüll auseinander. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen Videos, die online abrufbar sind, als Informationsquelle. setzen das erworbene Wissen im Alltag um. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten zielorientiert und konzentriert in der Gruppe zusammen. hören sich gegenseitig aktiv zu und nehmen Vorschläge der anderen auf.

In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten Schülerinnen und Schüler der Klassen 1 bis 4 im Rahmen einer fächerübergreifenden Projektwoche viel Wissenswertes rund um das Thema "Weihnachten in Europa" und präsentieren ihre Ergebnisse in Form eines Weblogs. Wie feiern unsere europäischen Nachbarn Weihnachten? Wo gibt es Parallelen, wo sind Unterschiede? Die Kinder nehmen per E-Mail Kontakt zu ihren Partnerschulen in Schweden, England, Griechenland und Frankreich auf. Sie vergleichen Weihnachtsbräuche und recherchieren im Internet zu den verschiedenen Ländern. Die Ergebnisse präsentieren die Schülerinnen und Schüler auf ihrer Weblog-Seite "Weihnachten in Europa - Christmas in Europe". Im Projekt wird mit einem Weblog gearbeitet, der genügend Webspace bietet, um neben Texten und Bildern auch Audio- und Videodateien zu veröffentlichen. Die teilnehmenden Schulen bekommen einen Zugang, um die Seite ergänzen zu können. Andere sind dazu eingeladen, die Beiträge ohne Anmeldung zu kommentieren. So entsteht eine informative kindgerechte Webseite, die jederzeit erweitert und überarbeitet werden kann. Weihnachten in Europa In dieser Unterrichtseinheit befassen sich die Kinder "online und offline" ausführlich mit europäischen Ländern und Religionen. Ihre Ergebnisse dokumentieren sie in einem Weblog. Der Schwerpunkt der Sequenz liegt auf der Recherche- und Publikationsarbeit mit dem Computer, daneben soll aber auch gebastelt, gekocht, gesungen und getanzt werden. Voraussetzungen Je nach Lernvoraussetzungen arbeiten die Schülerinnen und Schüler mit einer oder mehreren vorgegebenen Internetseiten oder frei mit einer (Kinder-)Suchmaschine. Die Arbeit erfolgt optimalerweise in Teams von zwei, bei ungerader Klassenstärke auch drei Personen. Manchmal ist es auch sinnvoll, dass die Kinder sich für kurzfristige Arbeitsaufträge aufteilen. Je nach Zeitumfang können noch Audio- oder Videofiles aufgenommen und in das Weblog integriert werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen Weihnachtsbräuche und ähnliche Bräuche europäischer Länder kennen und vergleichen diese. entnehmen Informationen aus Texten oder auch aus dem Internet. erstellen durch Recherche im Internet einen Steckbrief mit Daten und Weihnachtsbräuchen zu einem europäischen Land und veröffentlichen diesen im Blog. recherchieren, wie man sich in anderen Ländern an Weihnachten grüßt. lernen die Flaggen europäischer Länder kennen und zeichnen diese auf. lernen europäische Weihnachtsrezepte kennen und probieren diese aus. lernen Weihnachtslieder und veröffentlichen diese im Blog. erfahren, dass in anderen Religionen andere Feste gefeiert werden. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen das Internet als Recherche-, Präsentations- und Kommunikationsmedium kennen und nutzen. lernen den Umgang mit Digitalkamera und Mikrofon sowie die Veröffentlichung von Video- und Audiodateien kennen und nutzen. werten über Suchmaschinen gewonnene Informationen aus und nutzen diese für den Weihnachtssteckbrief. lernen per Kartei den Umgang mit dem Medium Weblog. nehmen mit einem Audioprogramm Texte und Lieder auf und veröffentlichen diese. nehmen Videofilme auf und stellen diese ins Blog ein. finden passende Filme im Internet finden und fügen diese in das Weblog ein. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen die partnerschaftliche Zusammenarbeit im Team oder in der Kleingruppe. tauschen sich aus und einigen sich, welche Inhalte sie veröffentlichen. lernen, dass in anderen Ländern gemeinsame, aber auch ganz gegensätzliche Bräuche gepflegt werden und akzeptieren diese.