2 OBJEKTE KÖNNEN ANDERE OBJEKTE AUS DER FERNE BEEINFLUSSEN

Arbeitsauftrag 4

Arbeitsblätter Workshop

Hilfsmittel:

Bild Concept Cartoons©, ausgeschnittene Formen in Form von Blättern aus verschiedenen Materialien, Taschenlampe

Arbeitsvorgang:

Wie in Arbeitsauftrag 1 werden die Schülerinnen und Schüler in dieser Aufgabe auch aufgefordert, Vorschläge zur Erklärung des häufig beobachteten Phänomens zu diskutieren. Die Aufgabe führt die Schülerinnen und Schüler dazu, darüber nachzudenken, ob sich die Schatten überlappen und dunklere Schatten erzeugen können. Die Schülerinnen und Schüler wissen bereits, dass es hellere und dunklere Schatten gibt, aber die Frage ist, ob dunklere Schatten durch überlappende Objekte entstehen können und so die Schatten dieser Objekte auch überlappen. Wenn man den Schülerinnen und Schülern ein Bild präsentiert, ist es wichtig zu beachten, dass es nicht um die Dichte des Schattens geht (wenn sich zwei Bäume mit einer kleinen Anzahl von Blättern überlappen, wird der Schatten an der Stelle, an der sie sich überlappen, kohärenter). Es ist angemessen, dass den Schülerinnen und Schülern erklärt wird, dass die Situation so aussehen sollte, als würden wir zwei Blätter von den Bäumen überlappen, und es nicht klar ist, ob diese Blätter, Blätter desselben Baums oder verschiedener Bäume sind.

Die erste Aufgabe wird sein, (in Gruppen) zu entscheiden, welche Aussage sie für wahr halten würden. Zur gleichen Zeit führt die Lehrerin/der Lehrer die Schülerinnen und Schüler an, zu versuchen, ihre Argumentation zu rechtfertigen. Wie bei der ersten Aufgabe (Concept Cartoons) ist es wichtig, hier eine ausreichende Begründung für die Präsentation der Schülerinnen und Schüler zu bieten. Diese sollten auf ihren früheren Erfahrungen basieren und sollten in einer logischen Art und Weise präsentiert werden. Stimmen die einzelnen Gruppen nicht überein, welche Aussage die Tatsache ausdrückt, ermutigt die Lehrkraft sie zu versuchen, die andere Gruppe mit ihren Argumenten zu überzeugen (frühere Erfahrungen, die ihre Entscheidung für eine bestimmte Aussage unterstützen).

Wenn sie zustimmen (normalerweise stimmen die Schülerinnen und Schüler mehr oder weniger mit der Aussage überein, dass der Ort, an dem sich die Bäume überlappen, nicht dunkler sein wird), wird die Lehrerin/der Lehrer den Schülerinnen und Schülern Material in Gruppen zur Verfügung stellen, um die Schatten zu erforschen. In dieser Phase der Untersuchung haben die Schülerinnen und Schüler noch keine Blätter von Bäumen zur Verfügung, sondern schneiden Blätter aus verschiedenen Materialien heraus, von denen einige das Licht überhaupt nicht durchlassen, andere sind teilweise durchscheinend und gefärbt (zum Beispiel Blätter, die aus dem Farbfilm geschnitten sind). Das Ziel dieser Untersuchung ist es, einen möglichen Mangel an Erfahrung darüber zu liefern, wie sich Schatten bilden, wenn sich überlappende lichtdurchlässige und durchscheinende Materialien überlappen. Die Schülerinnen und Schüler finden unter anderem heraus, dass Farbschattierungen mit transluzenten Farbfilmen erzeugt werden können.

Nach der Prüfung führt die Lehrerin/der Lehrer die Schülerinnen und Schüler dazu, die Aussagen im Bild erneut zu lesen und zu überlegen, welche davon wahr sein könnten, oder wann eine der Aussagen wahr wäre (durch Überlappung, welche Materialien der dunkle Schatten, dunklere Schatten und zweimal so dunkle Schatten erzeugen). Das Ergebnis der Diskussion sollte verallgemeinern, dass ein dunkler Schatten auftritt, wenn wir zwei durchscheinende Materialien (lichtdurchlässige Materialien) überlappen.

Dies beantwortet jedoch nicht die ursprüngliche Frage nach der Überlappung der Schatten der beiden Bäume. Die Lehrerin/Der Lehrer führt die Schülerinnen und Schüler daher dazu, zu der Annahme in Arbeitsauftrag 4b Stellung zu nehmen (Baumblätter lassen das Licht nicht durch und daher gibt es bei Überlappung keinen dunkleren Schatten). Durch die Formulierung der Aussage erzeugt die Lehrerin/der Lehrer ein Muster in Annahmen. Die Aufgabe der Schülerinnen und Schüler besteht darin, ihre Zustimmung oder Ablehnung der Annahme auszudrücken. Anschließend führt die Lehrerin/der Lehrer die Schülerinnen und Schüler an, ein Verfahren zu entwickeln, um herauszufinden, ob die Blätter von den Bäumen durchscheinend sind (lichtdurchlässig) oder nicht. Sie/Er gibt den Schülerinnen und Schülern in Gruppen genug Zeit, um ein Verfahren vorzuschlagen, das vertraut und überzeugend genug ist (es wird definitiv bestimmen, ob das Licht durch die Blätter durchscheint oder nicht). Sie präsentieren sich gegenseitig ihre Ideen und wählen eine aus, die die genauesten Ergebnisse liefert. Ein Teil der Vorbereitung für die Untersuchung ist das aufschreiben einer Reihe von Werkzeugen, die es den Schülerinnen und Schülern ermöglichen, ihre eigenen Forschungsaktivitäten besser zu planen.

Die auffälligste Transparenz des Materials wird dadurch bestimmt, dass die Schülerinnen und Schüler das Blatt aus einer bestimmten Entfernung (auch Null) beleuchten werden und sehen, ob Licht durch das Material hindurch sichtbar ist. Dann beobachten sie eine Vielzahl von Blättern, entweder auf Proben, die die Lehrerin/der Lehrer mitgebracht hat, auf Zimmerpflanzen im Klassenzimmer oder draußen auf dem Hof. Die Lehrerin/Der Lehrer kann auch die Schülerinnen und Schüler einladen, Blätter (zu Hause) zu finden, die kein Licht durchlassen. Das Ergebnis ihrer Untersuchung wird die Erfindung sein, dass Blätter der Bäume lichtemittierend sind. Folglich können sie zu der ursprünglichen Herausforderung zurückkehren (Concept Cartoons – ein Bild) und herausfinden, welche Aussage mit der Realität übereinstimmt.

Ein wichtiger Teil der Aktivität ist die Schlussfolgerung. Schlussfolgerungen formulieren die Schülerinnen und Schüler in Gruppeninteraktion. Die Lehrerin/Der Lehrer weist sie an, die Einschätzung der Annahme und die Antwort auf die ursprüngliche Forschungsfrage einzuschließen, die sich aus der Situation im Bild ergibt.

Was die Schülerinnen und Schüler in dieser Forschungsaufgabe herausgefunden haben, sollen sie in Arbeitsauftrag 4c anwenden. Ihre Aufgabe ist es, eine Annahme für das Material und die Farbe der Sonnenschirme zu schaffen. Die Lehrerin/Der Lehrer weist die Schülerinnen und Schüler an, zu versuchen, die Forschungsergebnisse früherer Aufgaben zu verwenden (zum Beispiel unter den dunkleren Materialien ist es wärmer, die durchscheinenden Materialien erzeugen nicht so einen dunklen Schatten als die Materialien, die nicht durchscheinend sind usw.). Neben der Schaffung der Annahme selbst liegt es auch an den Schulleitern, ihre Annahme auf die Schlussfolgerungen früherer Forschungsstudien zu stützen

Arbeitsauftrag 4c hat die Form von offener Forschung, d. h. nur die Forschungsherausforderung wird gegeben und die Schülerinnen und Schüler treffen sowohl die Annahmen als auch, dass Verfahren selbst, wie sie ihre Annahmen überprüfen werden. Da diese Forschungsaufgabe auf einer früheren Untersuchung des relevanten Phänomens beruht, ist es möglich, die Schülerinnen und Schüler zu bitten, die Annahme und ihre Begründung und ein Verfahren, mit dem sie ihre Annahmen überprüfen werden im Rahmen von Hausaufgaben zu schaffen und im Unterricht diskutieren sie untereinander in Gruppen darüber, was sie vorgeschlagen haben und suchen nach dem geeignetsten Weg, um ihre Annahmen zu überprüfen.

Sie führen dann die Forschung durch und bewerten das Forschungsproblem in Form einer Schlussfolgerung. Auch hier ist es wichtig, die Schülerinnen und Schüler darauf aufmerksam zu machen, dass die Schlussfolgerung neben der Bewertung der Annahmen auch die Antwort auf die Forschungsfrage beinhalten muss, in diesem Fall die Feststellung, welche Materialien für den Bau von Sonnenschirmen geeignet sind. Der Abschluss der Überprüfung sollte auf dem Ergebnis der Überprüfung basieren. Dies bedeutet, dass die Schülerinnen und Schüler angeben sollen, auf der Grundlage von welchen Ergebnissen sie etwas behaupten. Hiermit lernen sie, mit den Fakten zu argumentieren und so objektive Untersuchungen durchzuführen.

Am Ende der Reihe dieser Aktivitäten, die sich auf das Untersuchen der Schatten konzentrieren (Aufgaben 1 – 4), ist es ratsam, mit den Schülerinnen und Schülern darüber zu diskutieren, was sie gelernt haben. Im Prinzip finden die Schülerinnen und Schüler heraus, wie sich die Schatten bilden, was sie dazu bringt zu erkennen, dass Licht nicht hinter die Objekte durchscheint und Schatten erzeugt werden, an Orten hinter Objekten, an denen es weniger Licht gibt als in der Umgebung. Die Lehrerin/Der Lehrer fragt die Schülerinnen und Schüler, was mit dem Licht passiert, wenn es um Objekte geht. Sie fanden auch in der vorherigen Untersuchung heraus, dass, wenn das Objekt dunkel ist, das Licht die Objekte erhitzt, d. h. es scheint sich in Wärme zu verwandeln. Dies ist bei hellen Objekten nicht der Fall. In den nächsten Aktivitäten erforschen sie daher noch, was mit Licht passiert, wenn es umglänzende und helle Oberflächen geht. Die Schülerinnen und Schüler werden untersuchen, wie sie mit dem Licht umgehen, wenn sie den Spiegel treffen. Neben der Grundregel der Lichtreflexion von flachen Oberflächen (die ein Objektbild in einem Spiegel erzeugt), finden die Schülerinnen und Schüler auch heraus, dass Licht für das Sehen von Objekten verantwortlich ist. Wenn sich Objekte zum Beispiel um eine Ecke befinden, können wir sie nicht sehen, weil das Licht durch den Raum läuft, so dass das von dem Objekt um die Ecke reflektierte Licht nicht in unser Auge gelangen kann und wir es somit nicht sehen können. Es ist dieser Einfluss von Licht auf Materialien, der für die Entwicklung dieser Schlüsselthese (Big Idea) sehr wichtig ist.