Bau eines Schaumlöschers

Der Text erschien leicht verändert in der NiU 75/2003
Spaß, Kreativität und selbständiges Planen beim Experimentieren Egg Race „Bau
eines Schaumlöschers“ mit medizintechnischen Geräten
Von Gregor von Borstel und Andreas Böhm
Experimentieren einmal anders
In nahezu allen Richtlinien und Lehrplänen sind der Erwerb sozialer Kompetenzen, das Lernen im
Kontext, die Hinführung zur Selbständigkeit durch Selbsttätigkeit und die Aneignung von Fertigkeiten
und Fachmethoden eng mit den Zielsetzungen von Chemieunterricht verknüpft.
Da Schülerexperimente zum Erreichen aller dieser Ziele beitragen können, sind unverzichtbarer
Bestandteil des Chemieunterrichts. In der Unterrichtspraxis dienen sie häufig dem Erwerb eng
vorgegebener kognitiver Ziele und sollen aus zeitökonomischen Gründen in der Regel direkt erfolgreich
verlaufen. Eventuelle Fehlversuche werden nicht selten verhindert, in dem in der Planungsphase
sämtliche Schritte ausgeklammert werden, die nicht zum erwarteten Ergebnis führen.
Die Schülerinnen und Schülern erhalten damit zu selten die Gelegenheit, eigene Lösungswege
tatsächlich zu begehen, sich selbst gegebenenfalls zu korrigieren und daraus zu lernen.
In diesem Bereich liegen die Stärken des problemlösenden, kreativen Experimentierens, bei dem im
Wettbewerb stehende Schülergruppen auf ihrem Weg zu einer von mehreren denkbaren Lösungen
kommen: der „Egg Race“ Methode [1].
Hierbei werden den Schülergruppen überschaubare Problemsituationen vorgestellt, für die sie unter
Beachtung der unten aufgeführten Regeln mit Hilfe vorgegebener Materialien Lösungswege planen,
beschreiten und gegebenenfalls optimieren.
Ein Egg Race läuft nach folgendem Muster ab:
allgemeiner Ablauf eines Egg Race
1. Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine überschaubare Problemstellung;
2. Rahmenbedingungen (Verhaltensregeln und zu verwendende Materialien) werden geklärt;
3. Die Gruppen planen ihr Vorgehen;
4. Nach Rücksprache mit dem Lehrer (Sicherheitsaspekte) erhalten sie das nötige Material und führen
ihr Experiment durch (Modifikationen zur Optimierung sind erlaubt);
5. Vorgehensweisen und Ergebnisse werden vorgestellt.
Der entscheidende Unterschied zu Experimenten mit vorweggenommener Planung liegt darin, dass die
Planungsphase in die Gruppenarbeit verlegt wird. Mögliche „Fehlplanungen“ werden bei der Egg Race
Methode nicht vorab ausgeschlossen, so dass die Schülerinnen und Schüler auch Wege beschreiten
können, die eventuell nicht oder nur teilweise zu einer Lösung des Problems führen. Da sie im weiteren
Verlauf ihre Vorgehensweise eigenständig reflektieren und optimieren können, führen solche
Fehlplanungen aber nicht zu Frustrationen. Insgesamt haben Egg Races nach meiner Erfahrung
folgende Vorzüge:
• sie verknüpfen Alltagserfahrung und Fachwissen zu kreativem Denken und praktischem Handeln,

• sie nutzen Kooperation (untereinander) und Konkurrenz (zu den anderen Gruppen) als Motivation
und ermöglichen zugleich soziales Lernen,
• sie geben Gelegenheit, Probleme selbständig zu lösen und eigene Wege zu finden.
Nun ist es nicht leicht, geeignete Aufgabenstellungen zu finden, die folgende grundlegende Kriterien
erfüllen:
1. darf das Problem auch die schwächeren Schülerinnen und Schüler nicht derart überfordern, dass
sie keinen Einstieg in die Lösung finden, da keine gemeinsame Planung innerhalb der gesamten
Gruppe erfolgt. Vielmehr „muss immer ein Bezug zu bereits erlernten Fähigkeiten und Fertigkeiten
bestehen, um die Schüler nicht von vornherein zu entmutigen.“[2]
2. müssen die Experimente gemäß der Gefahrstoffverordnung durchführbar sein und
3. müssen prinzipiell mehrere Lösungswege gangbar sein.
Beschreibung des Egg-Races - Der Bau eines Feuerlöschers
Innerhalb der Unterrichtsreihe Luft und Verbrennung bietet sich für die Egg-Race-Methode der
Selbstbau eines Feuerlöschers an. Zur Herstellung des Löschschaums werden Wasser, Spülmittel und
eine Brausetablette zur Verfügung gestellt, die zusammen einen kohlenstoffdioxidhaltigen Löschschaum
ergeben.
Zur Bewältigung der Aufgabenstellung benötigen die Schüler nur wenig fachliches Vorwissen: Ihnen
sollte lediglich bekannt sein, dass Kohlenstoffdioxid Feuer löscht und beim Lösen einer Brausetablette
eben dieses Gas entsteht. Durch eine vorhergehende Untersuchung der Bestandteile der Luft im
Rahmen der Unterrichtsreihe Luft und Verbrennung können diese Voraussetzungen leicht vermittelt
werden.
Für den Bau der Feuerlöscher wurden keine Glasgeräte, sondern Materialien aus der Medizintechnik
bereitgestellt (Kunststoffspritzen mit Luer-Lock-Verschluss, Verbinder, passende Schläuche oder
Magensonden, medizintechnische Dreiwegehähne, Absperrhähne oder Hahnbänke ein [4]). ggfls
Abbildung 0_Kasten
Diese medizintechnischen Geräte haben folgende Vorteile gegenüber herkömmlichen Glasgeräten:
§ Sie bieten gerade für Schülerübungen mehr Sicherheit, da die Gefahr des Glasbruchs nicht
besteht.
§ Sie sind leichter zu handhaben.
§ Sie lassen sich im Gegensatz zu Glasgeräten viel leichter gasdicht verbinden. Die Probleme
und Gefahren beim Umgang mit Glasrohren und durchbohrten Stopfen treten nicht auf.
§ Sie sind kostengünstig anzuschaffen.
Ein mit den zur Verfügung stehenden Materialien selbstgebauter Feuerlöscher kann z.B. so aussehen:
Abbildung „1_einfaches Modell“ und/oder 1_Skizze Musterlösung
Die konkrete Aufgabenstellung für unsere Schülergruppen lautete:
„Baue mit den ausgeteilten Materialien, Spüli, Brausetablette und Wasser einen Schaumlöscher, der
eine Kerze aus größerer Entfernung löscht.

Zum Löschen darf der Stempel der Spritze gezogen oder festgehalten, nicht aber gedrückt werden.“
Der Zusatz ist wichtig, da so verhindert wird, dass zum Löschen einfach Wasser oder Schaum aus der
Spritze gedrückt wird.
Die Aufgabe steht zusammen mit den Regeln zur Durchführung der Gruppenarbeit auf der Folie, die am
Anfang der Stunde besprochen wird.
ggfls. Folie Feuerlöscher
Bei leistungsstärkeren Gruppen bietet sich ein an das erste Experiment anschließende
Zusatzexperiment an:
Zusatzaufgabe: „Baue einen Feuerlöscher, bei dem der Stempel der Spritze zum Mischen der
Substanzen nicht angefasst werden muss.“
Wir haben das Egg Race bisher in vier Klassen und Kursen durchgeführt. Die Ergebnisse waren
vielfältig. Einige Gruppen mischen alle Substanzen in einer Spritze und hielten sie mit dem Daumen zu,
um einen Druck aufzubauen, anderen benutzten diverse Schlauchverbindungen oder Hähne, um eben
dies zu erreichen. Wieder andere mischten (vor allem für die Aufgabe 2) über mehrere Dreiwegehähne
oder eine Hahnbank die Substanzen durch Einspritzen von Wasser oder Spüli in die Spritze mit der
Brausetablette.
gglfs. einige Fotos mit Schülerinnen oder Schülern
Erfahrungen mit der Methode und weitergehende Einsatzmöglichkeiten
Wir haben eine Reihe von Egg Races sowohl an der Realschule als auch am Gymnasium durchgeführt
und einige im Internet bereit gestellt [5]. Sie sind sowohl im normalen Unterrichtsgang als auch in
Vertretungsstunden eine Bereicherung für den Schulalltag der Schülerinnen und Schüler. Besonders
wichtig erscheint uns die Beobachtung, dass das eigenständige Planen den Schülerinnen und Schülern
schlichtweg Spaß macht, wodurch der Chemieunterricht eine neue Konnotation erhält.
Ein eher außergewöhnlicher, aber sehr reizvoller Einsatzbereich der Egg Race Methode kann in
Schüleraustauschaktivitäten liegen. Erprobt wurde dies während des Gastbesuchs einer chinesischen
Schülergruppe. Die chinesischen und deutschen Schülerinnen und Schüler arbeiteten in gemischten
Gruppen und kamen innerhalb der Gruppen schnell zu einem Gedankenaustausch über mögliche
Lösungsstrategien. Anders als im herkömmlichen Unterricht gab es in dieser besonderen Situation ein
sehr intensives Miteinander, bei dem auftretende Sprachbarrieren entsprechend der Methode relativ
mühelos mit Skizzen oder angedeuteten Demonstrationen überbrückt werden konnten. Ermutigt durch
diese Erfahrungen werden wir die Methode auch zu einem „naturwissenschaftlichen“ Wettbewerb im
Rahmen des deutsch-ungarischen Schüleraustausches in diesem Jahr einsetzen.
Fazit
Neben einer Menge Spaß hatten alle Schülerinnen und Schüler nach dem oben skizzierte Egg-Race in
Gruppen eigenständig einen Versuch geplant, durchgeführt und vielfach auch nach ersten nicht
überzeugenden Löschversuchen die Apparaturen modifiziert. Auf diese Weise haben sie an einem
Beispiel gesehen, dass zum Experimentieren auch das Probieren und Verbessern gehört. Aus unserer
Sicht unterstützen Egg Races damit neben dem Erwerb sozialer Kompetenzen, planerischer
Fähigkeiten und praktischer Fertigkeiten vor allem die Bereitschaft der Schülerinnen und Schüler, ihr

Handeln zu reflektieren und nach Rückschlägen nicht aufzugeben, da Fehler erlaubt sind und korrigiert
werden können.
Wichtig ist für uns in diesem Zusammenhang der Hinweis auf die mehrfach gemachte Beobachtung,
dass einige Gruppen zunächst Startschwierigkeiten hatten. Da ihnen die Planung aber nicht durch
andere abgenommen wurde, haben sie letztlich durch Ausprobieren ihre eigene Lösung gefunden.
Insgesamt können wir feststellen, dass die Egg Race Methode für uns eine Methode neben anderen ist.
Schülerexperimente mit weit engeren Rahmenbedingungen sind dann sinnvoll, wenn die Gefahr einer
Überforderung Schwächerer besteht, die Problemstellung zu komplex ist, oder aus zeitökomischen
Gründen eine straffere Vorgehensweise erforderlich ist. Allerdings wird der Chemieunterricht unseres
Erachtens durch den Einsatz von kreativen Experimenten hinsichtlich der dargestellten Aspekte stark
aufgewertet und sämtliches Experimentieren aufgrund der so erlangten, weitergehenden Kompetenzen
erleichtert.
Der systematische Einsatz der Methode schult die Schülerinnen und Schüler darin, Probleme
eigenständig zu begreifen und zu lösen. Egg-Races tragen darüber hinaus enorm zur Motivation der
Schülerinnen und Schüler für das Fach und letztlich zu einer anderen Sichtweise auf das Fach Chemie
bei.
Literatur
[1] Hans Joachim Gärtner und Volker Scharf, Chemische „Egg Races“ in Theorie und Praxis,
Studienmaterialien des SIL Speyer Band 144, Boppard/Speyer 1994.
[2] Hans Joachim Gärtner, Kreativität und Wettbewerb. Chemisches Egg-Racing in der Sekundarstufe I,
NiU Chemie, 6/1997, S. 17 - 20.
[3] Vorschlag für einen Lernzirkel Luft s. Fächergruppe Chemie bei www.lo-net.de
[4] Anbieter für medizintechnische Geräte sind u.a. wird noch ergänzt
[5] weitere Beispiele s. http://www.lebensnaherchemieunterricht.de
Autoren
Gregor von Borstel, geb. 1970, Realschullehrer (Chemie und Geschichte) an der Emilie Heyermann
Realschule Bonn, Lehrbeauftragter für Chemiedidaktik an der Universität Bonn
Emilie Heyermann Realschule, Robert-Koch-Str. 36, 53115 Bonn
Andreas Böhm, geb. 1967, Gymnasiallehrer (Chemie und Biologie) am priv. Gymnasium der
Franziskanerinnen von Nonnenwerth.
Gymn. Nonnenwerth, Insel Nonnenwerth, 53424 Remagen