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Projekttag Wärme für die Grundschule (Kl. 3/4)

von Annika Weitkunat und Tilman Langner

Ziele

• Spezielle Lernziele: Die SchülerInnen
  - können zwischen subjektivem Temperaturempfinden u. messbarer Temperatur unterscheiden
  - können mit verschiedenen Thermometern umgehen
  - wissen, dass 20°C eine sinnvolle Raumtemperatur für Klassenräume ist
  - wissen, wie man richtig lüftet
  - kennen einige verschiedene Möglichkeiten, um Wärme zu "erzeugen"
  - wissen, dass Wärme(energie) in Bewegung umgewandelt werden kann
  - haben einige spannende Experimente und Aha-Effekte erlebt
  - hatten Freude beim Basteln
  - und tragen daher die Inhalte des Projekttages weiter (Eltern, Geschwister, MitschülerInnen).
• Allgemeine Lernziele: Die SchülerInnen
  - können Sachtexte / Arbeitsanleitungen lesen und verstehen
  - können In der Gruppe arbeitsteilige Aufgaben umsetzen
  - können Empfindungen, Eindrücke, Beobachtungen mündlich beschreiben
  - können sich im Zahlenraum bis 100 (negative Zahlen bis -20) orientieren.
• Projektziele:
  - Auf einfachem Niveau sind Daten zur Beheizung / Raumtemperatur der Schule erfasst.
  - Damit ist eine Voraussetzungen geschaffen, Schritte zum Energiesparen festzulegen.
  - Die teilnehmenden LehrerInnen kennen Bedeutung und Technik des richtigen Lüftens.
  - Der Projekttag regt zu weiteren Diskussionn über das Energiesparen an.

Der physikalische Energiebegriff ist den Grundschülern noch nicht bekannt. Der Projekttag versucht auch nicht, diesen zu vermitteln. Der Projekttag zeigt aber Phänomene auf, die an den späteren naturwissenschaftlichen Unterricht anschlussfähig sind.

Fachbezug

• Sachkunde
• später anschlussfähig an Physik

Vorbereitungs- und Durchführungsaufwand

II (ein Projekttag; erfordert relativ hohen Materialaufwand)

Zeitbedarf

Ein Projekttag, wenigstens 4 Unterrichtsstunden.

Voraussetzungen und Vorbereitung

Dieser Projekttag erfordert - neben der organisatorischen Abstimmung in der Schule und der inhaltlichen Vorbereitung durch die Lehrpersonen - umfangreiche Ausrüstung. Daher ist es weniger realistisch bzw. weniger rationell, dass eine Schule den Projekttag aus eigener Kraft vorbereitet und dann einmal umsetzt.

Sinnvoller - rationeller - ist es, wenn

• ein außerschulischer Bildungsanbieter den Projekttag in sein Repertoire aufnimmt und ihn dann mehrfach in Schulen umsetzt oder
• wenn die Schule den Projekttag ins Hauscurriculum integriert und ihn dann jährlich durchführt.

Durchführung

Im Rahmen des Klimadetektive-Projekts stimmen wir unsere Projekttage immer sorgfältig mit den Schulen ab, um so eine Umsetzung zu finden, die in den Inhalten und der Organisation optimal zu den Wünschen und Rahmenbedingungen der Schule passt. Dementsprechend haben wir diesen Projekttag schon in verschiedenen Organisationsmodellen durchgefürt, so z.B.

• in einer Klasse mit einem rein linearen Ablauf
• in zwei Klassen parallel, dabei wurde der ganze Projekttag in vier Blocks eingeteilt und nach folgendem Schema umgesetzt:
  1.) Lehrkraft A Block 1 mit Klasse a • Lehrkraft B Block 2 mit Klasse b
  2.) Lehrkraft A Block 1 mit Klasse b • Lehrkraft B Block 2 mit Klasse a
  3.) Lehrkraft A Block 3 mit Klasse b • Lehrkraft B Block 4 mit Klasse a
  4.) Lehrkraft A Block 3 mit Klasse a • Lehrkraft B Block 4 mit Klasse b

Nachfolgend wir ein linearer Ablauf vorgestellt:

• Begrüßung, Einstieg
• Einführung
  Wie kommt die Wärme ins Haus? - Aufbau und Funktion einer Heizungsanlage
• Schwerpunkt: Wärme und Temperatur
  - Wärme erspüren mit dem Schüssel-Experiment
  - Umgang mit dem Thermometer. Bau von Demonstrations-Thermometern. Ablese-Übungen
  - Messung der Raumtemperaturen in der Schule. Auswertung, Visualisierung.
• Schwerpunkt: Energiesparen in der Schule
  - Zusammenhang zwischen Raumtemperatur und Energieverbrauch.
  - Nebelaktion zur Raumluftqualität und zum richtigen Lüften
• Schwerpunkt Wärme als Energieform - Energieumwandlungen
  - Bau von Wärmerädern sowie
  - Demonstrations-Experimente
  - Herstellen von Popcorn mit verschiedenen Wärmequellen
• Abschluss

Begrüßung, Einstieg

• Die Lehrperson begrüßt die Gruppe und stellt sich vor.
• Die Kinder und die Lehrperson(en) schreiben Namensschildchen auf Krepp und heften sich das Namensschildchen an.
• Die Lehrperson stellt nacheinander vier Objekte bzw. Fotos mit Bezug zum Thema vor (Beispiele unten; druckfähige Bilder per Mausklick; Bildquelle: Tilman Langner/umweltschulen.de).
• Die Kinder sollen (per Handzeichen bzw. – wenn der Raum ausreichend groß ist – per Abstandnehmen zu den Objekten) ihre Beziehung zu diesen Objekte zum Ausdruck bringen.
  (Die Lehrperson fragt z.B. „Wer mag dieses Objekt? Wer benutzt dieses Objekte?“)
• Die Kinder werden gebeten, zusätzlich verbale Ausagen zu machen.
• Die Aussagen der Kinder werden nicht gewertet.
• Die Lehrperson ergänzt ggf. ihre eigene Beziehung zu den Objekten.
• Die Lehrperson leitet zum Thema des Tages über:
  Was haben diese Objekte gemeinsam? – Sie versorgen uns mit Wärme...

Einführung

Die Kinder erfahren, wie die Wärme ins Haus kommt.

• Der Aufbau und die Funktion einer Heizungsanlage werden z.B. mit dem sehr empfehlenswerten Kurzfilm "Warum wird die Heizung warm?" des WDR (aus der Sendung mit der Maus 28.11.2008) vorgestellt.
• Danach wird das Gesehene noch einmal aktiv verarbeitet: Wir puzzlen ein ca 1/2 m² großes Bild zusammen, das ein Haus mit seiner Heizungsanlage im Querschnitt zeigt; dafür bekommt jedes Kind ein Teil des Bildes (siehe Foto). Die Funktion der Heizungsanlage wird im Gespräch rekapituliert.
  Alternativ kann ein Tafelbild gezeichnet werden.

Schwerpunkt: Wärme und Temperatur

Wärme erspüren mit dem Schüssel-Experiment

• Die Lehrperson fragt:
  - Wer findet, dass es hier im Raum angemessen warm ist?
  - Wer findet, das es zu kühl ist?
  - Wer findet, dass es zu warm ist?
  Die Kinder melden sich entsprechend. Erfahrungsgemäß gibt es dazu verschiedene Meinungen. Die Lehrperson fragt weiter:
  - Und wer hat nun Recht?
• Bei kleinen und disziplinierten Gruppen (z.B. bis 10 Kinder) absolvieren nun alle Kinder nacheinander (einzeln oder paarweise) das 3-Schüssel-Experiment.
  Ansonsten besser: Zwei „mutige Kinder“ werden ausgesucht, diese absolvieren (zugleich) das Schüssel-Experiment und berichten währenddessen laut den anderen Kindern, was sie spüren.
  Bei dem Experiment gibt es drei Schüsseln, die mit kaltem • lauwarmem • warmem Wasser gefüllt sind. Die Versuchspersonen stecken zunächst für ca. 1-2 Minuten je eine Hand in die beiden äußeren Schüsseln (kalt • warm). Dann stecken sie ihre beiden Hände in die mittlere Schüssel (lauwarm); siehe Foto. Sie spüren dabei an beiden Händen unterschiedliche Temperaturen.
  Die anderen Kinder achten auf die Einhaltung der Zeit.
  Alle Kinder versuchen, die Beobachtungen gemeinsam zu interpretieren.
  Die Schlussfolgerung aus diesem Experiment ist: Unser Temperaturempfinden ist subjektiv! Es ist daher sinnvoll, Temperaturen zu messen!

Umgang mit dem Thermometer (optional, je nach Zeitbudget)

• Die Kinder bauen aus Pappstreifen einfache Demonstrations-Thermometer mit einer beschrifteten Skala und einem beweglichen, rot gefärbten Streifen als "Anzeige".
• Das Ablesen wird geübt, also z.B. "Bitte stellt eure Thermometer jetzt auf 22°C ein!"
• Die Lehrperson führt verschiedene andere Thermometer vor, insbesondere auch Digitalthermometer. Sie prüft dabei, ob die Kinder mit der Anzeige (mit einer Ziffer hinter dem Komma) zurechtkommen und erklärt das gegebenenfalls.

Zuordnungsübung Temperaturen (optional, je nach Zeitbudget)

• Die Lehrperson zeigt nacheinander verschiedene Fotos und bittet die Kinder einzuschätzen, welche Temperatur zur jeweils abgebildeten Situation gehört.
  Beispiele: Frühlingsbild • Sommerbild • Herbstbild • Winterbild • Pinguine im Eis • tropische Insel im Sonnenschein • Topf mit siedendem Wasser...

Messung der Raumtemperaturen in der Schule

• Als praktische Übung messen die Kinder nun Raumtemperaturen in einigen Klassenräumen.
• Eine detaillierte Arbeitsanleitung dazu gibt es in der Checkliste Raumtemperatur Grundschule.
• Anschließend werden die erfassten Daten ausgewertet: Wo sind die Raumtemperaturen O.K., wo ist es zu warm bzw. zu kalt? Hinweise dazu finden Sie in der Checkliste.
  Und die Ergebnisse werden visualisiert. Sie könnten z.B. einen Grundriss der Schule nehmen und die Räume, wo die Raumtemperatur O.K. ist, grün kennzeichnen. Räume, die zu warm sind, werden rot gekennzeichnet; Räume, die zu kalt sind, grün. So hat jeder schnell einen Überblick.
• Im Klimadetektive-Projekt ist diese Aktion kein Selbstzweck; sie dient vielmehr dazu, die energetische Situation der Schule zu erfassen und zu bewerten und konkrete Hinweise zum Energiesparen zu geben. Dafür sind die von den SchülerInnen binnen z.B. einer halben Stunde erfassten Messwerte natürlich nicht hinreichend. Es empfiehlt sich daher, ergänzend eine automatische Dauermessung der Raumtemperaturen durchzuführen.
• Noch ein Hinweis: Informieren Sie Ihre KollegInnen rechtzeitig darüber, dass Ihre SchülerInnen evtl. zur Temperaturmessung in ihren Klassenraum kommen - z.B. mit einem Lehrerbrief, in dem Sie das Anliegen kurz vorstellen und um Verständnis und Unterstützung bitten.
  Und natürlich rufen Sie Ihre SchülerInnen dazu auf, rücksichtsvoll und leise durchs Schulhaus zu gehen (siehe Checkliste).

Klassenraumthermometer mit Bewertungsskala (optional, je nach Zeitbudget)

• Zum Abschluss dieses Themas können die SchülerInnen ein ("richtiges") Thermometer für den Klassenraum basteln. Dieses wird per Serviettentechnik verziert und mit Markierungen versehen: 20°C ist O.K. • über 21 zu warm • unter 19 zu kühl.
• So kann die Raumtemperatur künftig immer leicht kontrolliert werden.

Schwerpunkt: Energiesparen in der Schule

• Der Zusammenhang zwischen Raumtemperatur und Energieverbrauch wird erklärt: Je höher die Raumtemperaturen im Winter, umso höher ist auch der Energieverbrauch der Schule.
• In einer spektakulären Nebelaktion erfahren die SchülerInnen und die beteiligten LehrerInnen dann, warum es so wichtig ist, richtig zu lüften - und wie das geht.

Schwerpunkt Wärme als Energieform - Energieumwandlungen

Bau von Wärmerädern

• Die Kinder basteln einfache Wärmeräder aus Pappe. Mithilfe eines Schaschlik-Spießes, der auf einer Kugel aus Knete steckt, werden diese aufgeständert.
• Wer sein Wärmerad fertig hat, kann zur Lehrperson kommen und es dort mit vier Teelichtern in Bewegung setzen.
• Das funktioniert (nur), wenn beim Zusammenkleben des Pappkegels präzise gearbeitet wurde und an der Spitze keine Lasche entstanden ist, in welcher sich der Schaschlikspieß festsetzen kann.
• Wir bringen hierzu auch eine kleine Weihnachts-Pyramide mit, um zu zeigen dass das Wärmerad auch eine andere Form haben kann (auf dem mittleren Bild links im Vordergrund).
• Auf der phänomenologischen Ebene erfahren die Kinder so, dass Wärme eine Energieform ist, die in eine andere Energie (kinetische Energie) umgewandelt werden kann.

Demonstrations-Experimente zu Wärme als Energieform - Energieumwandlungen

Der Bau der Wärmeräder kann duch die Vorführung anderer Maschinen ergänzt werden, die Wärme in Bewegung umwandeln. Dafür kommen u.a. infrage:

• Dampfmaschine
• Stirling-Motor
• Knatterboot.

Wir nutzen das Knatterboot, weil dieses einfach zu bedienen ist, weil seine Funktionsweise leicht zu verstehen ist - und weil es Spaß macht, dem Boot beim Fahren zuzusehen und zuzuhören.

Während die Kinder Wärmeräder basteln bzw. das Knatterboot anschauen, demonstrieren wir noch die "Erzeugung" von Wärme, indem wir mit verschiedenen Wärmequellen versuchen, Popcorn herzustellen. Dazu laden wir dann alle Kinder, die sich am Projekttag beteiligt haben, ein.

Erfahrungen und Ergebnisse

Das ist ein inhalts- und aktionsreicher Projekttag, der den SchülerInnen viel Spaß macht und auch den LehrerInnen eindrückliche Erkenntnisse vermittelt. Je nach Leistungsfähigkeit der Klasse muss genau ausgewählt werden, was Sie umsetzen wollen - oder Sie machen gleich zwei Projekttage daraus.

Die von den Schülern erfassten Messwerte und die Ergebnisse der automatischen Temperaturmessung sind wertvolle Bausteine bei der Beurteilung der energetischen Situation der Schule und bei der Suche nach Möglichkeiten zum Energiesparen.

Im Rahmen des Klimadetektive-Projekts streben wir in den Schulen nicht nur eine reine Öko-Optimierung an - wir wollen zuerst gesunde Lern- und Arbeitsbedingungen schaffen. Die Nebelaktion, die wir mit einer Messung der Luftqualität im Klassenraum verbinden, zeigt leider, dass oftmals keine gesunden Bedingungen herrschen. Richtiges Lüften muss daher mit berücksichtigt werden, wenn über Maßnahmen zum Energiesparen nachgedacht wird.

Spezielle Tipps

Ergänzen Sie diesen Projekttag durch den Projekttag Erneuerbare Energien, den Sie im Sommerhalbjahr durchführen können!

Literatur und Kontakte

• Weitere Medien und Lehrmaterialien finden Sie in der Mediathek.

 

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Förderer und Partner der Klimadetektive