Überlegungen zu einem Projekt im Rahmen der Naturphänomene

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Naturwissenschaften am allgemeinbildenden Gymnasium
Überlegungen zu einem Projekt im Rahmen der Naturphänomene
¼bersicht:
1. NaturphÄnomene, Naturwissenschaft und Technik – StÄrkung der
Naturwissenschaften im allgemeinbildenden Gymnasium
2. Das Projekt "Hei¿luftballon" im Rahmen der "NaturphÄnomene" Klasse 6
3. Analyse, Reflexion, Bilanz
1. Das allgemeinbildende Gymnasien im Wandel zwischen PISA und G8
Vorbemerkungen
Der Stellenwert von naturwissenschaftlichen FÄchern in Schulen und Hochschulen ist
in den letzten Jahren merklich gesunken. So ist Zahl der StudienanfÄnger im Fach
Physik an der Uni TÜbingen von bis zu 220 auf bis zu 50 gesunken. Aktuell hat sich die
Zahl auf ca. 100 eingependelt (1) .
Untersuchungen zur Beliebtheit der UnterrichtsfÄcher in zehnten Klassen
offenbaren eine deutliche Abneigung: so rangiert das Fach Physik in der
Beliebtheitsskala an letzter Stelle (2) . Insbesondere bei MÄdchen erfÄhrt das Fach
eine starke Ablehnung. Zum einen bereitet beispielsweise die Formelsprache der
Physik Probleme. Zum anderen kÖnnte es in den naturwissenschaftlichen FÄchern
schwieriger zu sein, zu guten Noten zu kommen.
Es steht au¿er Frage, dass der Stellenwert der naturwissenschaftlichen FÄcher auch
gesellschaftliche Ursachen hat. Die Ergebnisse naturwissenschaftlicher Erkenntnisse
und Erfindungen finden in der Technik auf breitem Raum Eingang in den Alltag. Doch
was dahinter steckt, interessiert offensichtlich nicht allzu viele Menschen.
____________________________________________
(1) Die Informationen beruhen auf einem GesprÄch mit dem Dekan fÜr Mathematik und Physik der Uni
TÜbingen, Herbert MÜter, am 14.1.2004
(2) Es handelt sich hierbei um eine Untersuchung von Heinz Muckenfu¿, vgl. Muckenfu¿ Heinz:
MÄdchen, Macht und Physikunterricht, Vortrag MNU Berlin, 1993

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Das naturwissenschaftliche Profil (3)
Zur StÄrkung der naturwissenschaftlichen FÄcher wurde Mitte der neunziger Jahre
das Fach NaturphÄnomene fÜr die Klassen fÜnf und sechs eingefÜhrt. Im Rahmen des
naturwissenschaftlichen Profils wurde in den Klassen neun, zehn und elf in den
FÄchern Biologie, Physik und Chemie ein naturwissenschaftliches Praktikum
eingefÜhrt. Mit der EinfÜhrung des achtjÄhrigen Gymnasiums (G8) ab Schuljahr
2004/5 folgt die EinfÜhrung des Fachs Naturwissenschaft und Technik (NwT) als
vierstÜndiges Hauptfach in den Klassen acht, neun und zehn.
Dieses Fach NwT kommt 2007 an die Schulen, wenn die G8-SchÜlerinnen und SchÜler
die achte Klasse erreichen. Mit den FÄchern NaturphÄnomenen (Klasse 5/6) und
Naturwissenschaft und Technik (Klasse 8,9,10) enthÄlt der Bildungsplan im
allgemeinbildenden Gymnasium ein durchgÄngiges Konzept fÜr den
naturwissenschaftlichen Bereich. Das Fach NwT wird von den Lehrern der
naturwissenschaftlichen FÄcher (Physik, Chemie, Biologie und Geographie)
unterrichtet, die Fortbildung dieser Lehrer beginnt noch in diesem Schuljahr.
Referendare dieser FÄcher werden im Seminar fÜr Didaktik und Lehrerbildung auf
das neue Fach vorbereitet.
Ziele des naturwissenschaftlichen Profils
Ganz allgemein geht es im neuen naturwissenschaftlichen Schwerpunkt darum, jungen
Menschen den Zugang zu Naturwissenschaften und Technik zu erschlie¿en. Neben der
positiven Einstellung fÜr diesen Bereich sollen SchÜlerinnen und SchÜler an
technische und naturwissenschaftliche StudiengÄnge und Berufe herangefÜhrt
werden.
Inhalte
In den NaturphÄnomenen geht es um das Kennenlernen naturwissenschaftlicher Denk-
und Arbeitsweisen. Dabei steht das Erfahren und Erleben im Zusammenhang mit
PhÄnomenen aus der unmittelbaren Erfahrungs- und Erlebniswelt im Vordergrund. Die
Themenkreise Wasser, ElektrizitÄt und Luft bieten vielfÄltige Beispielen
AnknÜpfungsmÖglichkeiten an Alltagserfahrungen.
Methodische Konsequenzen
Die Bildungsstandards definieren, was SchÜler am Ende des Unterrichts kÖnnen und
planen 2/3 der Unterrichtszeit ein, die restliche Zeit soll zur freien Themenwahl in
Absprachen zwischen SchÜlern und Lehrern zur VerfÜgung stehen.

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Methodisch wird dieser Ansatz zur Konsequenz haben, dass der Frontalunterricht
durch Projektunterricht ergÄnzt bzw. abgelÖst wird. Dabei rÜcken soziale
Lernprozesse und forschendes Verhalten neben bzw. vor traditionell-rezeptivem
Lernen.
Zur Bewertung der Lernleistungen zÄhlen neben schriftlichen Noten (vier
Klassenarbeiten) auch praktische Lernleistungen (zwei) Ähnlich der gleichwertigen
Lernleistungen (GwL) in den derzeitigen Kursen der Oberstufe (Neigungs- und
ProfilfÄcher).
2. „Hei¿luftballon“ - Projekt im Rahmen der „NaturphÄnomene“
2.1. Der PÄdagogische und methodisch/didaktische Hintergrund
Schulischer Ausgangspunkt:
Der Bau von Hei¿luftballons im Rahmen des Fachs "NaturphÄnomene" der Klassen 5
bzw. 6 beim Thema ,,Luft" ("Hei¿e Luft steigt auf") hat sich bei vorausgehenden
Kursen als pÄdagogisch sehr wertvoll herausgestellt. Die SchÜlerinnen und SchÜler
bauen in 3-4 Doppelstunden Hei¿luftballons in Gruppenarbeit. Abschluss und
HÖhepunkt bildet der Start(versuch) der Ballons im freien GelÄnde.
Der pÄdagogisch-methodisch-didaktische Hintergrund:
Im Fach "NaturphÄnomene" sollen Themenbereiche (Wasser, ElektrizitÄt,
Himmelsbeobachtungen usw.) aus dem Alltag der SchÜlerinnen und SchÜler
aufgegriffen und aufgearbeitet werden. Dazu zÄhlt auch das PhÄnomen "Luft". Nach
Erfahrungen mit der Luft und deren Eigenschaften bei der Atmung, in HÖhenlagen,
Masse usw. geht es um ,,Luft und Verbrennung". Beobachtungen bei Kerzen fÜhren auf
die Erscheinung, dass hei¿e Luft aufsteigt. Die Hei¿luftspirale und ihre Anwendung
bei der Weihnachtspyramide ist ein praktisches Beispiel; ein weiteres der
Hei¿luftballon. Als motivierender Einstieg eignen sich Eigenbeobachtungen- und sogar
Erfahrungen mit der Fahrt im Hei¿luftballon, geschichtliche Informationen (,,Der
Traum vom Fliegen" ,,Les frÈres Montgolfier", usw.), der Vergleich zum Zeppelin und
weiteres Vorwissen u.a. mit attraktiven Fotoserien aus dem Internet.
Beim Bau und Vorbereitung fÜr den Start machen die SchÜlerinnen und SchÜler im
Rahmen der Gruppenarbeit soziale Erfahrungen: der erfolgreiche Bau des

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Hei¿luftballons in Vierergruppen ist nur mit intensiver Zusammenarbeit zwischen
SchÜlerInnen und dem Lehrer in ,,WerkstattatmosphÄre" mÖglich. Bei der
(freiwilligen) Einteilung der Vierer- Gruppen kristallieren sich meist
geschlechtshomogene Gruppen heraus.
Der Start der Hei¿luftballons mit Klassenpublikum und GÄsten (u.a. Eltern) ist eine
besondere Form der PrÄsentation. Der Blick in die Gesichter von SchÜlerinnen und
SchÜlern (aber auch von Kolleginnen und Kollegen sowie der Schulleitung) ist der
beste Beleg fÜr den Erfolg des Projekts. (Die Freude Über das Aufsteigen der Ballons
treibt den Glanz in die Gesichter – frei nach BÖlls: Die Waage der Baleks")
Der Blick in den spÄtsommerlichen Abendhimmel am Rand der SchwÄbischen Alb (dem
unmittelbaren schulischen Umfeld) prÄsentiert regelmÄ¿ig Hei¿luftballons als Einzel-
oder GruppenphÄnomen. RegelmÄ¿ige Wettbewerbe in der Region und die
Berichterstattung in den Medien darÜber konfrontieren die BevÖlkerung und damit
auch die SchÜlerinnen mit dem PhÄnomen Hei¿luftballon.
Wer ist schon mitgefahren? Was ist der Unterschied zum Fliegen im Flugzeug? Was
kostet ein richtiger Hei¿luftballon? Braucht man einen FÜhrerschein?
Diese und viele Fragen mehr machen den Kontakt zu einem ,,richtigen Ballonfahrer"
wÜnschenswert. Eine Werkstattbesichtigung mit Frage- und Antwortspiel zu allen
Fragen rund um den Hei¿luftballon wÄre eine ErgÄnzung zum Bau der Modell-Ballons in
der Schule und ein wertvoller Beitrag zur ffnung der Schule hin zur Lebensumwelt
der SchÜlerinnen und SchÜlern. (Alternativ: der Ballonfahrer kommt als Experte in
die Schule).
Sicherheitsaspekte
Beim gro¿en wie beim Modell-Ballon spielen Sicherheitsaspekte eine wichtige Rolle.
Zum einen erfordert das Funktionieren des Ballons (tatsÄchlicher Aufstieg) bereits
beim Bau sorgfÄltiges und sogar prÄzises Arbeiten. Dabei ist frÜhzeitig auf die
Brennbarkeit der verwendeten Materialien und deren Folgen einzugehen. DarÜber
hinaus muss vor dem Aufsteigen der Ballons abgesprochen sein, wer den Ballon vom
Boden aus begleitet! (Obwohl aus Erfahrung der vom Wind abgetriebene Ballon erst
dann wieder herunterkommt, wenn das Feuer lÄngst erloschen ist).
Insbesondere die LabilitÄt der Brennstelle (mit Watte, Esbit, Spiritus) ist dabei zu
beachten. Gerade darin liegt bei ungÜnstigen WindverhÄltnissen die Gefahr
begrÜndet, dass die Hei¿luftballons bereits beim Start abbrennen.

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Der Ballonsport- Experte
Der beim beschriebenen Projekt integrierte Ballonsportler aus dem unmittelbaren
Einzugsbereich der Schule hat bereits Erfahrungen mit Projekten in der Schule
gemacht und kann diese nun einbringen.
2.2. Der Projektabschluss
Über den Wolken - oder:
Wenn sich Modell- und echte
Heißluftballons treffen
Vorbemerkungen:
Nach der Bauphase (2-3 Doppelstunden) ist es endlich soweit: steigt er oder steigt er
nicht? Leider auch: verbrennt er oder verbrennt er nicht? Nach einer
Vorbereitungsphase und Tipps zum Aufsteigen der Ballons folgt die BewÄhrungsprobe
fÜr die „Konstrukteure“, genauer gesagt die Antwort auf die spannende Frage: war
die Sorgfalt beim Bau der Ballons (Dichtigkeit der NÄhte) ausreichend?
Entscheidend fÜr das Gelingen des Projektabschlusses sind aber auch Wetter und
Windbedingungen. Ideale Winterbedingungen liegen im Winter vor (wegen des
grÖ¿eren Temperaturunterschieds der hei¿en Luft im und der kalten Luft au¿erhalb
des Ballons). Kriterien fÜr ein erfolgreiches Aufsteigen sind:
- mÖglichst Windstille oder nur geringfÜgiger Wind
- sorgfÄltiges Vorheizen der Ballons (z.B. mit einem Hei¿luftfÖn)
- Dimensionierung der Heizquelle (leicht spiritusgetrÄnkte Watte
und ein kleiner EsbitwÜrfel)
- Geschicklichkeit aller Beteiligter
Vor dem Startversuch werden diese Bedingungen mit einem Arbeitsblatt besprochen.
Die Verbindung der Hei¿luftballons Marke "Eigenbau" mit einem "richtigen" Ballon
eines Ballonsportfahrers soll dabei den SchÜlerinnen und SchÜlern die Projektion der
Modellma¿nahme auf RealitÄt ermÖglichen und die ffnung der Schule zum
schulischen Umfeld vornehmen.

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Das Ballon-Fest:
Der Organisationsplan (vorlÄufig):
Der Abschluss soll fÜr die am Projekt beteiligten
SchÜlerinnen und SchÜler ein Fest sein, und auch weiteren
SchÜlern und Lehrern die MÖglichkeit zur Teilnahme bieten.
Termin: Freitag 6. Februar 2004 (Ersatztermin: Freitag 13.2.2004)
Ort: BZN-Rasenspielfeld (mit erhÖhter Kurve als "Zuschauer-TribÜne")
Ablauf ( * ) :(Beginn gro¿e Pause)
10.15 Uhr Aufstellen des gro¿en Hei¿luftballons
10.45 Uhr Start der Modell-Hei¿luftballons (evtl. pro Klasse 2-4)
11.45 Uhr Start des gro¿en Hei¿luftballons
(Mitfahrer: je einer SchÜlerin/einem SchÜler aus den drei
Klassen 6 die durch eine Verlosung ermittelt werden, dem
Schulleiter, evtl. eine(m)r Journalist(in)/Fotograf
sowie evtl. eine(m) Redakteur(in) der SchÜlerzeitung
ca. 13.30 Uhr Landung des Hei¿luftballons (entweder hinter Rottenburg
oder Esslingen, bestimmt der Wind!)
(Funkkontakt im Begleitfahrzeug)
anschlie¿end RÜcktransport (Ballon und Personal)
(*) Die Zeiten sind "Circa"-Zeiten, da Wind und Wetter eine wichtige Rolle spielen.
Die Verschiebung der Abschluss-Aktion auf den Ersatztermin eine Woche spÄter
kann/muss je nach Wetterlage ganz kurzfristig erfolgen.
Verschiedenes:
Zur musikalischen Gestaltung des Hei¿luftballonfests spielt die BlÄserklasse der
Schule (Modellversuch einer Sonderform des Klassenmusizierens – Jede(r) spielt ein
Instrument) unter der Leitung des Musiklehrers Michael Manz)
Die NaturphÄnomene-Klassen 6 laden zum Ballonfest mit selbst angefertigten
Plakaten und Infozetteln ein.
Der Countdown lÄuft: 10-9-8-7 ...
3. Analyse, Reflexion, Bilanz -(folgt nach Beendigung des Projekts)-