Schwere Luft im Klassenzimmer | Unterricht

Einsatz im Grundschulunterricht und im Unterricht der Sekundarstufe

Bildungsplanbezüge

Exemplarisch sind hier drei Bundesländer genannt: Am Ende der Klasse 4 finden sich im Bildungsplan „Fächerverbund Mensch, Natur und Kultur“ 2004 für Baden-Württemberg im Themenbereich „Natur macht neugierig: Forschen, Experimentieren, Dokumentieren“ folgende Kompetenzen:
Die Schülerinnen und Schüler können Erscheinungen der belebten und unbelebten Natur und die Erfahrungen mit ihr und dokumentieren. Sie können Phänomene der belebten und unbelebten Natur beschreiben und begrifflich erfassen, eigene Fragen stellen, dazu einfache Experimente planen, durchführen, diskutieren, auswerten und optimieren. Als Inhalte sind dabei genannt „Gegenstände und Stoffe aus dem Erfahrungsbereich der Kinder und ihre Eigenschaften im experimentellen Vergleich“, wozu die Luft, insbesondere die Luft im eigenen Klassenzimmer, ohne Zweifel gehört.

Im Bereich „Natur und Leben, Schwerpunkt: Wärme, Licht, Feuer, Wasser, Luft, Schall“ sind in Nordrhein-Westfalen in der Schuleingangsphase folgende Kompetenzerwartungen aufgeführt: Die Schülerinnen und Schüler entdecken Eigenschaften in Experimenten (z.B. von Wasser und Luft, Wärme, Licht und Schatten). Am Ende der 4. Klasse sollen sie Versuche zu Licht, Feuer, Wasser, Luft oder Schall planen und durchführen und Ergebnisse dazu auswerten.

Im Rahmenplan für den Sachunterricht in Rheinland-Pfalz findet man im Bereich „Natürliche Phänomene und Gegebenheiten – Perspektive Natur“: Naturphänomene sachorientiert wahrnehmen, beobachten, benennen und beschreiben. Dazu gehört, sich über die Eigenschaften von Luft Gedanken zu machen und am Experiment zu überprüfen.

Was bietet der Film?

Der Film führt den Kindern auf eindrucksvolle Weise vor Augen, dass Luft, die man nicht sieht und nicht fühlt, nicht nichts ist, sondern sogar ein relativ schweres Gewicht hat. Die gezeigten Schülerinnen und Schüler haben die Aufgabe, die Luft aus ihrem Klassenzimmer, das 6 Meter lang, 5 Meter breit und 2,50 Meter hoch ist, zu wiegen. Zum Wiegen wird die Luft in Plastiktüten eingesammelt und das Zimmer bis zum letzten Zentimeter mit vollen Tüten ausgestopft. Das alleine dauert sechs Stunden, was dem Zuschauer die Größe des Projektes deutlich vor Augen führt.

In der Sporthalle wird nun eine riesige Balkenwaage gebaut, auf die 1430 mit Luft gefüllte Tüten passen. Steht der Zeiger an der Messskala in der Mitte, sind beide Seiten im Gleichgewicht, legt man ein Gewicht auf eine Seite, schlägt der Zeiger zur leichteren Seite hin aus. Als alle Lufttüten im Netz liegen, senkt sich die Waagschale deutlich ab, die Luft ist also sichtlich schwer. Da das Gewicht der leeren Plastiktüten abgezogen werden muss, werden jetzt 1430 leere Tüten auf die andere Waagschale (Netz) gelegt. Hier wird ein Problem deutlich: Obwohl es verschiedene Gewichte sein müssen, pendelt der Zeiger ins Gleichgewicht, weil überall Luft ist und die Waage den Unterschied nicht merkt.
Jetzt wird gezeigt, dass man den Gewichtsunterschied zwischen zwei identischen Behältern messen kann, wenn man eine große Menge Luft in einem der Behälter komprimiert. Am Beispiel der beiden Basketbälle, von denen einer schwach aufgepumpt bleibt, der andere stark aufgepumpt wird, kann man den Unterschied deutlich sehen.

Im nächsten Schritt wird die in Tüten abgefüllte Luft in einem Fachgeschäft komprimiert und in Sauerstoffflaschen gefüllt. Nach zwei Tagen ist die Luft aus 1430 Tüten in 42 Flaschen umgefüllt. Mit einer Kranwaage werden die Flaschen jetzt gewogen, anschließend wird die Luft aus den Flaschen gelassen und der Gewichtsunterschied festgestellt, der endlich das Gewicht der Luft ergibt. Außerdem kann man in dieser Szene die Luft auch hören und ihre Kraft sehen.
Der Film macht deutlich, dass die unscheinbare Luft eine ganze Menge Gewicht hat, dem wir immer ausgeliefert sind. Die Zahlen, mit denen operiert wird, sind beeindruckend, was den besonderen Reiz der Sendung ausmacht. Sie dauert mit Nachspann insgesamt 09:26 Minuten und ist in zwei Kapitel unterteilt.

Unterrichtsvorschlag

Der Film eignet sich hervorragend als Höhepunkt eines Projektes mit dem Thema „Tag der Luft im Klassenzimmer“, das sich fächerübergreifend durch den gesamten Unterrichtsvormittag ziehen kann.
Ein aufgeblasener Luftballon könnte als stiller Impuls dienen und die Kinder bewegen ihre Meinungen/Vermutungen über Luft zu äußern, die stichpunktartig an der Tafel notiert werden.
Vielleicht wird dabei auch die Frage aufgeworfen: Ist Luft nichts? Da man sie nicht ohne weiteres sehen, spüren oder hören kann, liegt die Vermutung nahe, dass sie nichts ist. Diese Vermutung kann mit einem Experiment ausgeräumt werden: Ein senkrecht in gefärbtes Wasser eingetauchtes Glas füllt sich nicht mit Wasser, darin eingelegtes Papier bleibt trocken. Das Experiment kann entweder in Gruppen oder im Plenum durchgeführt werden, je nach Größe der Klasse.

Wenn Sie für die Gruppenarbeit nicht genügend Material zur Verfügung haben (Schüsseln, Gläser), können die Kinder, die nicht experimentieren, an den Arbeitsblättern 2 und 5 bis 9 arbeiten. Die Schlüsse, die aus dem Experiment gezogen werden (Lückentext im Kasten) müssen auf jeden Fall im Plenum vorgestellt und gesichert werden.

Danach wird erarbeitet, dass Luft bestimmte Bestandteile hat und dass ohne Luft kein Leben möglich ist. Mit dem anschließenden Einsatz des Filmes kommen wir zu der Hauptfrage: Kann etwas, das wir nicht sehen können, ein Gewicht haben und wie kann man dieses Gewicht feststellen? Der Film sollte auf jeden Fall einmal gemeinsam über Beamer und Leinwand angeschaut werden und anschließend möglichst noch einmal in Partner- oder Gruppenarbeit an verschiedenen Rechnern, bevor das entsprechende Aufgabenblatt dazu bearbeitet wird.

Luft wiegen ist gar nicht so einfach, wie man im Film gesehen hat. Das sollen die Kinder jetzt in zwei Experimenten selber merken, bevor sie die schon im Film gehörten Erkenntnisse schriftlich festhalten. Auch hier gilt das Gleiche wie für das erste Experiment: entweder in Gruppen oder im Plenum durchführen. Ebenso muss das Ergebnis (ausgefüllter Lückentext) im Plenum präsentiert werden. Hier findet sich dann auch Gelegenheit, noch einmal über den Film zu sprechen und die im Einstieg notierten Stichpunkte (Meinungen/Vermutungen über Luft) zu integrieren.

Das Projekt ist in diesem Fall fächerübergreifend angelegt und bietet neben der sachunterrichtlichen Betrachtung auch die Einsatzmöglichkeit des Themas im Fach Deutsch und Mathematik. Schön wäre es, wenn die Kinder die fertigen Arbeitsblätter in einer Mappe abheften könnten, damit sie jederzeit darauf zurückgreifen können, ohne suchen zu müssen.
Zum Abschluss verwenden Sie die für die Experimente benutzten Luftballons noch für ein Spiel: Die Kinder formieren sich zu Paaren, jedes Paar bekommt einen aufgeblasenen Luftballon, der zwischen den beiden hin- und her geschoben werden muss, allerdings dürfen dabei nicht die Hände benutzt werden. Das Paar, das den Luftballon am längsten in der Luft halten kann, hat gewonnen. Der Zeitaufwand für die gesamte Einheit beträgt etwa einen Unterrichtsmorgen.

Einsatz der Sendung

Die Sendung leistet hervorragende Dienste zur Beantwortung der Frage, ob Luft ein Gewicht hat. Was liegt für Schülerinnen und Schüler näher, als diese Frage zur Luft in einem Klassenzimmer zu überprüfen. Dieses sehr aufwändige Experiment kann allerdings nicht in jedem Klassenzimmer selbst durchgeführt werden. Im Film jedoch erleben die Kinder mit, wie andere Kinder diesen Aufwand betreiben und erfahren zum Schluss das Ergebnis.

Es bietet sich an, einen „Tag der Luft im Klassenzimmer“ durchzuführen, an dem sich der gesamte Unterricht um das Thema Luft dreht und bei dem der Film praktisch der Dreh- und Angelpunkt ist und die Hauptfrage beantwortet. Der Film sollte zuerst im Plenum über Beamer und Leinwand im Plenum für alle gezeigt werden, damit anschließend gemeinsam etwaige Fragen dazu geklärt werden können. Die Kinder sollten danach auf jeden Fall die Möglichkeit erhalten, sich den Film noch einmal mit einem Partner oder in Kleingruppenanzuschauen, um gezielt an Arbeitsblatt 3 arbeiten zu können.

Die Schülerinnen und Schüler müssen deshalb mit der Bedienung des Films so weit vertraut sein, dass sie ihn selbstständig abrufen, stoppen oder zurückspulen können. Da Kinder aber sehr unbeschwert mit Medien umgehen, ist es eine Kleinigkeit, ihnen die Handhabung zu zeigen. Viele arbeiten oder spielen auch zu Hause am Computer, deshalb gibt es sicher auch in Ihrer Klasse PC-Experten, die den anderen bei der Bedienung helfen könnten. Achten Sie darauf, dass es in jeder Gruppe einen solchen Experten gibt.

Bevor zum Schluss im Plenum die Arbeitsaufträge und Ergebnisse besprochen werden, können Sie zur Erinnerung noch einmal gemeinsam die Kurzfassung der Sendung anschauen.

Materialliste

Für die Durchführung des ersten Experiments brauchen die Kinder (pro Gruppe):
- eine Glasschüssel
- ein Wasserglas
- etwas Farbe (Tinte)
- ein Blatt Papier, Wasser

Für das zweite Experiment (pro Gruppe):
- eine Briefwaage
- zwei Luftballons

Für das dritte Experiment:
- einen Basketball
- eine Luftpumpe
- eine Waage

Für das Spiel:
- Pappe
- Stifte