Um den Geheimnissen des Alltags auf die Spur zu kommen, benötige ich eure Hilfe! Begebt euch mit auf die Kniffelix-Missionen und schreibt Kommentare zu den Beiträgen. Viel Spaß!
Hefe ernährt sich von Zucker. Aber wann hat sie genug davon? Füttert die Hefe mit unterschiedlich viel Zucker und schaut, was passiert.
So geht ihr vor:
Gut zu wissen:
Wissensbox Enzyme
Wissensbox Michaelis-Menten-Kinetik
Eure Ergebnisse könnt ihr im Beobachtungsprotokoll festhalten.
Beobachtungsprotokoll Zuckermenge
Was haben eure Untersuchungen ergeben? Wie reagiert Zucker auf die unterschiedlichen Zuckermengen? Lassen sich eure Ergebnisse mit der Michaelis-Menten-Kinetik erklären? Schreibt uns eure Ergebnisse in die Kommentare.
Die Yeast! Materialien entstanden in Kooperation mit dem Oberstufenprofil Ökosystemforschung der Goethe Schule Harburg unter der Leitung von Olaf Zeiske.
Wie reagiert Hefe auf unterschiedliche Temperaturen? Wann kommt sie so richtig auf Hochtouren und wann wird sie träge? Findet es in unserem Versuch heraus.
So geht ihr vor:
Gut zu wissen:
Wissensbox Enzyme
Wissensbox Temperaturoptimum
Wissensbox RGT-Regel
Eure Ergebnisse könnt ihr im Beobachtungsprotokoll festhalten.
Beobachtungsprotokoll Temperaturversuch
Was haben eure Untersuchungen ergeben? Bei welcher Temperatur fühlt sich Hefe am wohlsten und ist besonders aktiv? Lässt sich die RGT-Regel auf die Aktivität der Hefe anwenden? Schreibt uns eure Ergebnisse in die Kommentare.
Die Yeast! Materialien entstanden in Kooperation mit dem Oberstufenprofil Ökosystemforschung der Goethe Schule Harburg unter der Leitung von Olaf Zeiske.
Bei welcher Temperatur fühlt sich Hefe am wohlsten? Nehmt in unserem Yeast!-Labor Hefe und ihre Eigenarten unter die Lupe. Experiment für eine Gruppe von 5 bis 6 Schülern (empfohlen für Mittelstufe).
Felix hat ein Problem! Er möchte sein Haustier, die Hefe Yeastie, baden. Doch seine Anleitung ist nass geworden und das Wasser hat Teile unlesbar gemacht. Nun weiß er nicht, bei welcher Temperatur sich Yeastie am wohlsten fühlt. Auf der Anleitung kann er noch erkennen, dass es sich um eine zweistellige Zahl handelt und dass die hintere Zahl eine 5 ist. Außerdem ist er der Meinung, dass die Badetemperatur zwischen 20°C und 50°C lag. Könnt ihr Felix helfen?
Begebt euch auf die Suche nach dem Temperaturoptimum! Was man darunter versteht, könnt ihr in der Wissensbox unten nachlesen.
Wissensbox Temperaturoptimum
Bei welcher Wassertemperatur die Hefe Yeastie am liebsten planscht, könnt ihr mithilfe eines Experiments herausfinden. Die Versuchsdurchführung wird euch im Video unten erklärt:
Eure Ergebnisse könnt ihr auf folgendem Arbeitsblatt festhalten.
Beobachtungsprotokoll
Was haben eure Untersuchungen ergeben? Wo liegt das Temperaturoptimum der Hefe? Schreibt uns eure Ergebnisse in die Kommentare.
Die Yeast! Materialien entstanden in Kooperation mit dem Oberstufenprofil Ökosystemforschung der Goethe Schule Harburg unter der Leitung von Olaf Zeiske.
Dein Versuchsergebnis sieht anders aus als in dem Auflösungsbild?
Dann wurdest du auf eine falsche Fährte gelockt. Verschiedene Faktoren können dein Ergebnis beeinflusst haben. In der Bildergalerie findest du Hinweise, was dein Experiment beeinflusst haben könnte.
Führe das Experiment doch noch einmal durch und achte bewusst auf diese Einflussfaktoren.
Du kommst dennoch zu einem anderen Ergebnis? Dann schreib uns deinen Fall.
Bevor du einen Kommentar verfasst, schau dir noch mal die Spielregeln an.
Dein Versuchsergebnis sieht anders aus als in dem Auflösungsbild?
Dann wurdest du auf eine falsche Fährte gelockt. Verschiedene Faktoren können dein Ergebnis beeinflusst haben. In der Bildergalerie findest du Hinweise, was dein Experiment beeinflusst haben könnte.
Einflussfaktor 1
Einflussfaktor 2
Einflussfaktor 3
Einflussfaktor 4
Führe das Experiment doch noch einmal durch und achte bewusst auf diese Einflussfaktoren. Der Versuch klappt dennoch nicht? Dann schreib uns deinen Fall.
Eine Methode, die die Ideen des Entdeckenden Lernens aufgreift, ist das Problembasierte Lernen. Im Folgenden stellen wir das Konzept und seine vier Kernelemente näher vor. Dabei können Sie sich mit der Rolle des Tutors vertraut machen, dessen Platz sie einnehmen würden.
Wie funktioniert Problembasiertes Lernen?
Im Fokus steht die Arbeit in Kleingruppen von etwa fünf Personen. Die Lernenden werden zunächst mit einem zu lösenden Problem konfrontiert. Dabei handelt es sich um ein sogenanntes authentisches Problem, was bedeutet, dass es den Lernenden so auch im realen Leben begegnen könnte. In der Gruppe erarbeiten die Lernenden eigenständig an der Lösung der Aufgabe. Bei ihrer Arbeit steht ihnen ein Tutor zur Seite. Er organisiert Lernmaterialien, vertieft Inhalte und regt zu Diskussionen an.
Das Problembasierte Lernen zeichnet sich durch vier Kernelemente aus:
1. Präsentation des Problems: Der Tutor präsentiert die Aufgabenstellung, welche einer realitätsnahen Situation nachempfunden ist. Dabei kann er auf mediale Hilfsmittel wie Texte, Abbildungen oder Filmaufnahmen zurückgreifen.
2. Informationssuche: Die Lernenden können sich im Team austauschen, was sie bereits zur Lösung der Aufgabe wissen oder beraten, wo sie Informationen zur Problemstellung recherchieren können. Informationsangebote können auch durch den Tutor ausgegeben werden oder in eine Diskussion mit diesem eingebettet sein. Im Rahmen der Informationssuche erarbeiten die Lernenden Hypothesen, was die Lösung der Aufgabe sein könnte.
3. Aktionsmöglichkeiten: Hier werden die Lernenden selbst aktiv. In unserem Fall geht es ans Experimentieren, bei dem die Lernenden ihre aufgestellten Hypothesen überprüfen können.
4. Feedback: Der Tutor gibt Rückmeldung zum gewählten Lösungsweg der Lernenden. Er kann bereits Teillösungen kommentieren oder nur Feedback zur Gesamtlösung geben.
Literatur zum Nachlesen und Vertiefen: Niegemann et al. (2008): Kompendium multimediales Lernen. Heidelberg: Springer Verlag. Steindorf, Gerhard (2000): Grundbegriffe des Lehrens und Lernens. 5. Auflage. Bad Heilbronn: Klinkhardt. Zumbach, Jörg (2003): PBL – Problembasiertes Lernen. Internationale Hochschulschriften Band 424. Münster: Waxmann.
Wir versuchen mithilfe von Forschung, uns unsere Welt zu erklären. Am Anfang des Forschungsprozesses steht ein Problem, dessen Lösung wir über Beobachtungen und Experimente näherkommen wollen. Nach dieser Logik sollte beim Experimentieren das Entdecken im Vordergrund stehen. Ziel der von Ihnen geplanten Stunde sollte es sein, die Kinder neugierig zu machen und sie zu motivieren, sich mit Naturphänomenen auseinanderzusetzen. Im Folgenden stellen wir das Konzept des Entdeckenden Lernens vor.
Was verbirgt sich hinter dem Begriff Entdeckendes Lernen?
Im Gegensatz zu anderen Unterrichtskonzepten, bei denen die Wissensvermittlung durch den Lehrenden erfolgt, steht beim Entdeckenden Lernen der Lernende selbst im Mittelpunkt. Statt die Lerninhalte nur dargeboten zu bekommen, bringt er sie selbst in Erfahrung. Das selbstständige Handeln des Lernenden steht demnach im Vordergrund.
Das Entdeckende Lernen hat seine Wurzeln im offenen naturwissenschaftlichen Unterricht. Es beruht auf dem freien Ergründen von Naturphänomenen anhand von Versuchen. Den Ausgangspunkt der Methode bildet ein zu lösendes Problem. Die Aufgabe des Lernenden liegt darin, eigenständig Nachzuforschen und Lösungen zu finden.
Auf der anderen Seite lenkt der Lehrende den Lernprozess. Er gibt das Problem vor. So lässt er die Lernenden beispielsweise ein Naturphänomen beobachten, das sie sich nicht erklären können. Er regt sie an, Vermutungen (Hypothesen) über das Entstehen des Phänomens aufzustellen und diese im Rahmen von Experimenten zu überprüfen. Im Anschluss erarbeitet er mit ihnen die wirkenden Naturgesetze.
Welche Vorteile bietet das Entdeckende Experimentieren?
Für Kinder ist das Experimentieren eine Möglichkeit, ihre Umwelt spielerisch zu erkunden und ihren Forscherdrang auszuleben. Es sollte daher nicht darum gehen, den perfekten Lösungsweg zu finden. Ziel sollte es vielmehr sein, die Neugier der Kinder zu wecken und sie dazu anzuregen, Beobachtungen in ihrem Alltag zu hinterfragen.
Im Rahmen des entdeckenden Lernens können sie Interesse an der Auseinandersetzung mit naturwissenschaftlichen Phänomenen entwickeln. Durch das selbstständige Experimentieren und Sammeln von neuen Erfahrungen wird das Selbstbewusstsein der Kinder gestärkt. Indem die zu erforschenden Probleme an Fragestellungen aus dem Alltag angelehnt werden, können sie ihr neu erworbenes Wissen leichter auf alltägliche Situationen übertragen. Zudem können sie durch die Arbeit im Team soziale Kompetenzen aufbauen.
Literatur zum Nachlesen und Vertiefen: Neber, Heinz (1973): Entdeckendes Lernen. Weinheim: Beltz. Steindorf, Gerhard (2000): Grundbegriffe des Lehrens und Lernens. 5. Auflage. Bad Heilbronn: Klinkhardt.
Um eine Experimentierstunde anzuleiten, bedarf es Planung im Vorfeld. Sie benötigen einen Fahrplan, wann was wie gemacht werden soll. Doch keine Bange! Der Fahrplan für Ihre Stunde ergibt sich, wenn Sie sich einmal näher mit dem Ablauf von Forschung beschäftigen. Ein Experiment ist immer Teil eines Forschungsprozesses.
Daher eignet sich der Forschungsablauf als Vorlage zur Planung Ihrer Experimentierstunde. In diesem Beitrag stellen wir Ihnen das allgemeine Schema eines Forschungsprojektes vor.
Wie verläuft der Forschungsprozess?
Am Anfang eines Experiments steht ein Problem, welches geklärt werden soll. Doch wird auf der Suche nach Antworten wird nicht wild drauf losgeforscht. Forschung verläuft jedes Mal nach einem bestimmten Schema:
Der Forschungsprozess
1. Aufkommen eines Problems: Ein Problem entsteht, wenn das eigene Wissen nicht ausreicht, um einen Sachverhalt zu erklären.
2. Forschungsfrage formulieren: Bevor ein Forscher ein Experiment planen kann, muss er sich zunächst Gedanken dazu machen, was er eigentlich untersuchen möchte. Worin genau besteht das Problem? Was könnte die Ursache dafür sein bzw. wie kann ich es lösen? Aus seinen Überlegungen zur Ursache formuliert er eine konkrete Frage.
3. Wissen sammeln: Nachdem die Forschungsfrage entworfen wurde, gilt es zu ergründen, was über das Problem bereits bekannt ist. Was weiß man selbst bereits darüber? Hat vielleicht ein anderer schon Nachforschungen zu dem Problem angestellt? Hier ist Recherche gefragt.
4. Forschungsleitende Hypothese formulieren: Anhand des zusammengetragenen Wissens gewinnt der Forscher eine Vermutung, was zu dem Problem geführt haben könnte. Seine Annahme formuliert bildet die sogenannte Forschungsleitende Hypothese.
5. Planung und Durchführung des Experiments: Die Forschungsleitende Hypothese bildet die Grundlage für die weitere Forschung. Das Experiment wird so angelegt, dass damit die aufgeworfene Hypothese überprüft werden kann.
6. Auswertung: Während des Experiments hält der Forscher seine Beobachtungen fest. Diese werden im nächsten Schritt im Hinblick auf die forschungsleitende Hypothese ausgewertet.
7. Interpretation und Schlussfolgerung: Nach der Auswertung der Beobachtungen wird abschließend bewertet, inwieweit das Problem aufgeklärt werden konnte.
Der Forschungsprozess basiert auf dem Prinzip von Versuch-und-Irrtum. Erweist sich die entwickelte Hypothese nach der Durchführung des Experiments als nicht haltbar, wird sie verworfen und die Arbeit beginnt von neuem. So ergibt sich ein immerwährender Kreislauf.
Für das Planen Ihrer Experimentierstunde können Sie sich nun an den einzelnen Schritten des Forschungsprozesses orientieren.
Literatur zum Nachlesen und Vertiefen:
Rödiger Voss (2010): Wissenschaftliches Arbeiten …leicht verständlich. 2. überarbeitete und erweiterte Auflage. Konstanz: UVK Verlagsgesellschaft.
Bevor Sie sich Gedanken zum Ablauf einer Experimentierstunde machen, ist es zunächst sinnvoll, sich einmal näher mit dem Zweck eines Experiments auseinanderzusetzen. In diesem Beitrag beleuchten wir kurz, was man unter einem Experiment versteht und was das Experimentieren mit Forschung zu tun hat.
Was ist ein Experiment?
Denkt man an ein Experiment, kommen einem schnell Bilder von Laborexplosionen und Wissenschaftlern mit angesengten Haaren in den Sinn. Bei einem Experiment werden jedoch nicht wahlweise Chemikalien zusammengeworfen bis es knallt. Ganz im Gegenteil! Das Wort Experiment stammt aus dem Lateinischen und bedeutet soviel wie Probe oder auch Beweis.
Es handelt sich um eine gezielte Untersuchung, bei der eine bestimmte Annahme überprüft werden soll.
Warum machen wir Experimente?
Experimente sind Teil eines größeren Forschungsprozesses, der der Suche nach Erkenntnis dient. Mit ihnen versuchen wir, Antworten auf Fragen zu finden. Werden wir mit einem bestimmten Problem konfrontiert – etwa einer Situation oder Reaktion, die wir uns nicht erklären können – können wir dessen Ursache mit Experimenten auf den Grund gehen.
Dabei macht man sich im Vorfeld Gedanken, was zu dem auftretenden Problem geführt haben könnte. Im Anschluss wird anhand des Experiments getestet, inwieweit man mit der eigenen Vermutung richtiglag.
Literatur zum Nachlesen und Vertiefen:
Oliver Rack & Timo Christophersen (2009): Experimente. In: Albers et al. (Hrsg.): Methodik der empirischen Forschung. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Wiesbaden: Springer Fachmedien.
Hier finden Sie Experimentier-Materialien zu unseren Kniffelix Themen zum Download.
Im Rahmen der Hamburg Open Online University ist es unser Anliegen, Bildungsmaterialien für alle frei zugänglich online zur Verfügung zu stellen. Die Idee hinter diesen sogenannten Open Educational Ressources ist, seine Ideen mit anderen zu teilen und gemeinsam weiterzuentwickeln. Daher möchten wir Sie ermutigen, uns Feedback zu unseren Downloadmaterialien in den Kommentaren zu hinterlassen, damit wir unsere Materialien stetig verbessern können.
Arbeitsmaterialien und Stundenleitfäden zu den Kniffelix Rätseln mit Bezügen zu den Bildungsplänen
Die folgenden Begleitmaterialien in ihrer Gesamtheit sind NICHT unter einer CC-Lizenz lizensiert. Bitte beachten Sie das Copyright. Sie können die Materialien herunterladen und für Ihren Unterricht verwenden, jedoch nicht weiter verarbeiten, wenn keine entsprechende CC-Lizenz angegeben ist. Sofern einzelne Seiten unter einer CC-Lizenz lizensiert sind, finden Sie diese Information auf der entsprechenden Seite. Die Versuchsanleitungen und Arbeitsblätter finden Sie auch immer noch einmal innerhalb der Rätsel zum Download.
Kniffelix Chromatografie-Mission (Klasse 6-13)
NWT 6: Stoffe und Stoffkreisläufe – Trennverfahren Chromatografie, Laubabbau Chemie 7-10: Stoffeigenschaften und Stofftrennung – Trennverfahren Biologie S1-4: Leben und Energie – Aufbauender Stoffwechsel – Chromatografie, beispielsweise von Blattpigmenten
Kniffelix Pizza Rätsel Wie wird mein Pizzateig so richtig schön fluffig? (Klasse 3-13)
Sachunterricht 3/4: Versuche planen, durchführen, Beobachtungen darstellen und austauschen Naturwissenschaft und Technik 5/6: Vom ganz Großen und ganz Kleinen – Zellen: Fabriken im Miniaturformat, Vielfalt des Lebens – Wachstum und Entwicklung (Hefeexperimente) Naturwissenschaftliches Praktikum 7-10: Lebensmittelkunde – Chemie, Biologie und Physik des Backens Biologie 7-9: Zellen als kleinste lebende Einheit, Stoff- und Energieumwandlung bei Lebewesen – Versuche zu Gärung Biologie S1-4: Leben und Energie: alkoholische Gärung
Sachunterricht 3/4: Versuche planen, durchführen, Beobachtungen darstellen und austauschen, Stoffeigenschaften, Wetter und Klima Naturwissenschaft und Technik 5: Pflanzen – Tiere – Lebensräume: Bodendegradation und Bodenschutz
Kniffelix Tragflächen Rätsel Tragflächen und Auftrieb (Klasse 3-10)
Sachunterricht 3/4: Werkzeuge und Geräte – Konstruieren, Modellieren und Optimieren Naturwissenschaftliches Praktikum 7-10: Fliegen – Physik und Technik des Fliegens
Die Yeast! Materialien entstanden in Kooperation mit dem Oberstufenprofil Ökosystemforschung der Goethe Schule Harburg unter der Leitung von Olaf Zeiske.
Bei welcher Temperatur fühlt sich Hefe am wohlsten? Nehmt in unserem Yeast!-Labor Hefe und ihre Eigenarten unter die Lupe. Experiment für eine Gruppe von 5 bis 6 Schülern (empfohlen für Mittelstufe).
Im Gegensatz zu anderen Unterrichtskonzepten, bei denen die Wissensvermittlung durch den Lehrenden erfolgt, steht beim Entdeckenden Lernen der Lernende selbst im Mittelpunkt. Statt die Lerninhalte nur dargeboten zu bekommen, bringt er sie selbst in Erfahrung. Das selbstständige Handeln des Lernenden steht demnach im Vordergrund.
Für Kinder ist das Experimentieren eine Möglichkeit, ihre Umwelt spielerisch zu erkunden und ihren Forscherdrang auszuleben. Es sollte daher nicht darum gehen, den perfekten Lösungsweg zu finden. Ziel sollte es vielmehr sein, die Neugier der Kinder zu wecken und sie dazu anzuregen, Beobachtungen in ihrem Alltag zu hinterfragen.
Um eine Experimentierstunde anzuleiten, bedarf es Planung im Vorfeld. Sie benötigen einen Fahrplan, wann was wie gemacht werden soll. Doch keine Bange! Der Fahrplan für Ihre Stunde ergibt sich, wenn Sie sich einmal näher mit dem Ablauf von Forschung beschäftigen. Ein 
Denkt man an ein Experiment, kommen einem schnell Bilder von Laborexplosionen und Wissenschaftlern mit angesengten Haaren in den Sinn. Bei einem Experiment werden jedoch nicht wahlweise Chemikalien zusammengeworfen bis es knallt. Ganz im Gegenteil! Das Wort Experiment stammt aus dem Lateinischen und bedeutet soviel wie Probe oder auch Beweis.
Experimente sind Teil eines größeren 
