Ein Samenkorn, eine Pflanze?

Autoren:	MJENR/DESCO und französische Académie des sciences/La main à la pâte
Publikation:	1.10.2002
Lernstufe:	2
Übersicht:	In dieser Unterrichtseinheit machen sich die Schüler Gedanken über die Merkmale von Lebewesen. Wie erkennt man, dass etwas lebt? Sie erkun­den, was ein Samenkorn ist, wie es keimt und wie daraus eine Pflanze wird.
Ziele:	In der Schule Pflanzen ziehen und pflegen. Merkmale von Lebewesen identifizieren – was macht den Unterschied zwischen Tieren/Pflanzen und anorganischer Materie aus?
Angestrebte Kenntnisse:	Einheit und Vielfalt des Lebendigen
Dauer:	3 Unterrichtseinheiten mit insgesamt ca. 8 bis 14 Unterrichtsstunden
Material:	Für eine Gruppe von 5 bis 6 Schülern: eine Auswahl von Samen und "samenähnlichen" Dingen: Samen: Linsen, Bohnen, Salat, Kresse, Radieschen, Saubohnen, Weizenkörner, Maiskörner, Rasensamen, Vogelfutter, ... anorganisches Material, das aussieht wie Samen: Katzenstreu, Kiesel, ... totes organisches Material: Grieskörner, kleine Holzkügelchen, ... ein Gefäß aus Styropor (Verpackungskiste) und kleinere Behälter (abgeschnittene Mineralwasserflaschen, kleine Joghurtbecher, ...) Gartenerde mit etwas Sand vermischt Gartengeräte (ein kleiner Löffel tut es auch), um Saatrillen zu ziehen oder Pflanzlöcher zu stechen eine Gießkanne oder eine Sprühflasche Holzstäbchen und Etiketten, um Fähnchen zu basteln (zur Kennzeich­nung des "Saatgutes") eine Lupe oder ein Binokular Watte, Papier oder Löschpapier, Styroporplatten aus Verpackungen kleine Kärtchen (aus Karton) und Klebstoff
Herkunft:	La main à la pâte, Paris
Bewertung:	(noch keine Bewertung)

Möglicher Ablauf der Unterrichtseinheit

Unterrichts­stunde	Fragestellung	Schülerarbeiten	Naturwissen­schaftliche Herangehensweise
Stunde 1	Samenkorn oder kein Samenkorn?	Anfangsvorstellungen Vorbereitung einer Exkursion (optional) Sammeln bzw. Zu­sammentragen von Samen und samen­ähnlichen Dingen Sortieren und Hypo­thesen formulieren Ausbringen der Saat	Beobachtung und Experimente
Stunde 2
Stunde 3
Stunde 4
Stunde 5		Beobachtung und Deutung
Stunde 6	Was enthält ein Samenkorn?	Anfangsvorstellungen Beobachtung, Deu­tung, Unterscheidung der Proben	Beobachtung mit der Lupe, Aufschneiden der Proben
Stunde 7
Stunde 8	Was braucht ein Samenkorn zum Keimen?	Anfangsvorstellungen Hypothesen aufstellen Ein Versuchsprotokoll entwerfen Analyse der Ergeb­nisse und Schlussfol­gerung	Experimente
Stunde 9
Stunde 10
Stunde 11	Wie keimen die Samen?	Ausarbeitung des Versuchsprotokolls Beobachtung Gemeinsame Arbeit zum Thema "gesell­schaftliche Bedeutung des Samenkorns"	Fortsetzung der Beobachtung und Literaturrecherche
Stunde 12
Stunde 13
Stunde 14	Erweiterung: Gehen die Sa­men auf Reisen?	Gemeinsame Arbeit zum Thema "biologische Rolle des Samenkorns"	Beobachtung und Literaturrecherche
N. B.: Zwischen den Stunden 4 und 5 und den Stunden 11 und 12 liegen notwendiger­weise längere Beobachtungszeiten von aufgehenden und sich entwickelnden Saaten.

In den einzelnen Unterrichtsstunden spielt die sprachliche Arbeit – sowohl mündlich als auch schriftlich – eine große Rolle. Sie findet während der Einzel- und Gruppenarbeit genauso statt wie bei den Erörterungen im Rahmen der gesamten Klasse. Die Kinder benutzen ihr Experimentierheft für individuelle Aufzeichnungen und gemeinsame Niederschriften (die im Rahmen der gesamten Klasse formuliert werden). In den letzten Unterrichtsstunden müssen sie für die Recherchearbeit kleinere Texte lesen.

Unterrichtsstunde 1: Samenkorn oder kein Samenkorn? – Anfangsvorstellungen

Die Schüler versuchen in dieser Unterrichtsstunde zu bestimmen, was ein Sa­menkorn ist. Der Lehrer hat die Wahl: Entweder macht er mit den Kindern einen Ausflug in die Natur, bei dem die Kinder "Proben" sammeln – alles, was aussieht wie Samen. Oder die Kinder arbeiten mit Proben, die der Lehrer und/oder sie selbst mitgebracht haben.

Als Einstieg in die Unterrichtsstunde kann jedes Kind zunächst zeichnen, was es sich unter einem Samenkorn vorstellt. Die Schüler können direkt ins Ver­suchsheft zeichnen und schreiben, was sie sich unter einem Samenkorn vor­stellen.

Abb. 1: Die Schüler stellen dar, was sie sich unter einem Samenkorn vorstellen.

Unterrichtsstunde 2: Samenkorn oder kein Samenkorn? – Sammeln der Versuchsproben

Bei einem Ausflug in die Natur sammeln die Kinder alles, was sie für Samenkör­ner halten. Die Unterrichtseinheit kann gleich zu Beginn des Schuljahrs (Ende des Sommers/Anfang Herbst) mit einem Ausflug beginnen [1].

Gemeinsam

Der Lehrer bittet die Kinder einzusammeln, was sie für Samenkörner halten. Damit später eine Verbindung der gesammelten Proben mit dem Fundort herge­stellt werden kann, haben die Kinder die Aufgabe, sorgfältig in ihren Versuchs­heften zu notieren, was sie wo gefunden haben (auf/unter einem Baum oder einer Pflanze; auf dem Boden, unter Blättern usw.). Für Klassen in der Stadt, die keine Möglichkeit haben, Proben in der Natur zu sammeln, wird der Lehrer eine Auswahl von Samenkörnern und samenähnli­chen Dingen mitbringen. Das macht es für ihn natürlich auch einfacher, weil er nicht erst identifizieren muss, um was es sich bei den gesammelten Proben handelt.

Abb. 2: Beispiele von Proben: Körner, Tee, kleine Steinchen. Die 10-Cent-Münze dient als Maßstab.

Unterrichtsstunde 3: Samenkorn oder kein Samenkorn? – Sortieren des Materials und Aufstellen von Hypothesen

Nach der "Feldarbeit" verfügen die Schüler über eine große Auswahl an Proben. Sie überlegen sich nun, wie sie die Samenkörner erkennen können. Sie sortie­ren ihre Proben nach Samen und "Nichtsamen".

Um sicherzugehen, dass eine Probenmenge sowohl Samen als auch "Nichtsa­men" enthält, kann der Lehrer entweder die gesamte "Ernte" einsammeln und an die in Gruppen aufgeteilten Schüler neu verteilen oder den Schülern vor­schlagen, ihre Ernte zusammenzulegen.

Gruppenarbeit

Der Lehrer fragt die ganze Klasse: "Bei welchen dieser Proben handelt es sich eurer Meinung nach um Samenkörner?" Nachdem die Schüler in kleineren Grup­pen [2] darüber nachgedacht und eine erste Auswahl getroffen haben, wird wahrscheinlich der Fall eintreten, dass sie sich bei der einen oder anderen Probe nicht einig sind, ob es sich um ein Samenkorn handelt oder nicht.

Gemeinsam

Damit die Schüler nicht aufhören weiter nachzudenken, fragt der Lehrer: "Wie lässt sich feststellen, ob das Steinchen sind oder ... oder Samen?" Es dauert nicht lange, bis Einigkeit besteht: "Man kann es nur herausfinden, wenn man sie aussät". Der Lehrer ermuntert die Schüler dazu, miteinander zu disku­tieren und Vorhersagen zu machen.

Abb. 3: "Man kann es nur herausbekommen, wenn man sie aussät."

Die Schüler werden durch Fragen in ihren Überlegungen unterstützt: "Was kann passieren, wenn man das alles aussät?" Die Antwort wird in einer Frage vorweggenommen: "Wenn das alles wächst, heißt das, dass alles Samen sind?" [3]

Die Schüler entwerfen ein Versuchsprotokoll und tragen ihre Vorhersage für das Ergebnis samt einer Begründung in ihr Versuchsheft ein.

Unterrichtsstunde 4: Samenkorn oder kein Samenkorn? – Saatexperimente

Die Schüler bereiten ihre Pflanzungen vor und bringen die Saat aus.

Gruppenarbeit

In Zweier- oder Vierergruppen säen die Schüler zum Beispiel zwei verschiedene Probensorten aus. Ein "Blumenkasten" aus Styropor wird mit einer Mischung aus feuchter Gartenerde und Sand gefüllt. Die Schüler grenzen zwei "Beete" ab. Sie pflanzen die beiden Samensorten (oder vermeintlichen Samen) abge­zählt in das jeweilige Beet (mit jeweils einem kleinen Abstand zwischen den einzelnen Samen). Die Anzahl der Samen wird für jedes Beet auf ein kleines Fähnchen (Holzstab mit Etikette) geschrieben.

Der Lehrer kann vorschlagen, ein Art Kalender zu basteln, in den die Schüler, wenn in einem der Beete ein erster Keimling erscheint, ein Samenkorn der ausgesäten Probe einkleben.

Abb. 4: Von den Schülern angelegte Pflanzungen

In der Klassenstufe 1 bis 3 ist es schwierig, zwischen einem Samenkorn und einer Frucht mit Samenkorn, zum Beispiel vom Ahorn, zu unterscheiden. In beiden Fällen spricht man von Samen. Die Unterscheidung wird erst in höheren Klassenstufen gemacht, wenn die Schüler lernen, woher die Samen kommen. Der Begriff Samen (für das, was man sät) ist nützlich, aber im Sprachgebrauch ungenau. In der Klassenstufe 1 bis 3 wird lediglich danach geschaut, ob etwas keimt – dann ist es ein Samenkorn.

Unterrichtsstunde 5: Samenkorn oder kein Samenkorn? – Beobachtung der Saat, Deutung

Die Schüler beobachten von Zeit zu Zeit, wie die Saaten sich entwickeln und ziehen erste Schlüsse. Man erkennt ein Samenkorn daran, dass es sich verän­dern kann: Es wächst, wenn man es in die Erde bringt; aus einem Samenkorn, das wächst, wird eine Pflanze; aus zwei ähnlichen Samenkörnern kommen auch ähnliche Sprösslinge heraus.

Einzelarbeit

Über einen Zeitraum von einer Woche bis zehn Tagen – je nach Entwicklung der Saaten – beobachten die Schüler alle zwei Tage ungefähr eine Viertel­stunde lang die Veränderungen und protokollieren, was sie sehen. Das kann man als kontinuierliche Beobachtung bezeichnen. Jedes Mal wird gezeichnet und aufgeschrieben, und das Datum vermerkt. Anschließend können die Schü­ler, falls sie es möchten, ihre Beobachtungen mit der Gruppe/Klasse austau­schen.

Mit der Zeit entwickeln sich die Unterschiede der Saaten: Manche Pflanzen erscheinen bereits nach drei Tagen, andere erst nach sieben Tagen. Bei manchen Saaten erscheint gar keine Pflanze. Die Schüler wollen "die Erde wegnehmen", um nachzusehen, was gesät wurde. Sie stellen dann fest, ob sich die gesäten Exemplare verändert haben oder nicht.

Gemeinsam

Ungefähr vier bis fünf Tage nach der Aussaat kann eine erste Bilanz gezogen werden. Es wird aufgeschrieben:

• was nicht gekeimt hat [4],
• was gekeimt hat.

Die Schüler finden, dass in einem gegebenen Beet die jungen Keime beinahe alle zur gleichen Zeit erschienen sind und dass zwischen den Beeten Unter­schiede bestehen (manchmal mehrere Tage). In einem und demselben Beet ähneln sich die Keime, wie auch die Samen sich ähnlich waren, und es treiben so viele Keime aus, wie Samen ausgesät wurden; manchmal weniger (der ein oder andere Samen ist nicht aufgegangen), aber niemals mehr.

Gemeinsame Zusammenfassung

Der Lehrer fordert die Schüler auf, ihre Notizen und Niederschriften durchzule­sen sowie sich die anfängliche Fragestellung und die Voraussage ins Gedächt­nis zu rufen. Die Schüler versuchen zu erklären, was das Experiment in Bezug auf die anfängliche Fragestellung gezeigt hat. Jede Gruppe teilt der Klasse ihre Erklärung mit. Der Lehrer veranlasst die Schüler zu besprechen, wie möglichst viel von dem, was gesagt wurde, in zwei, drei Sätzen zusammengefasst wer­den kann. Zum Beispiel: "Es sind Pflanzen gewachsen. Das bedeutet, dass es Samen waren." Der Lehrer wird die Gültigkeit dieser Aussage bestätigen. Man erkennt ein Samenkorn daran, dass es sich verändern kann [5].

Jeder Schüler notiert die Schlussfolgerung in sein Versuchsheft. Ausgehend von diesen ersten Beobachtungen stellt sich die Frage, woran Samenkörner außerdem noch zu erkennen sind.

Abb. 5: Die Schüler beobachten und notieren die Entwicklung der Saaten in ihr Versuchsheft.

Unterrichtsstunde 6: Was ist in einem Samenkorn? – Anfangsvorstellungen

Die Schüler kennen jetzt die morphologischen (äußere Ansicht) und die onto­genetischen Eigenschaften (Entwicklungsschritte) des Samenkorns. Sie erkun­den nun die sichtbaren anatomischen Veränderungen beim Keimen (das teil­weise Verschwinden des Samens nach innen). Auf der Suche nach weiteren Unterscheidungsmerkmalen kommt das Innere des Samenkorns in Betracht. Die Schüler äußern ihre Vermutungen zum inneren Aufbau.

Gemeinsam

Der Lehrer stellt Fragen zu den bisher angestellten Beobachtungen und sam­melt die Anfangsvorstellungen der Kinder:

• Wie lassen sich "Nichtsamen" von nicht keimfähigen Samen unterscheiden?
• Wie erklärt man den Zusammenhang zwischen einem Samenkorn und einer Pflanze?
• Wie kommt es, dass ein Samen keimt und warum tut er das?

Abb. 6: Zwei Beispiele von Anfangsvorstellungen zum Aufbau eines Samenkorns

"Man muss nachsehen, was im Samenkorn drin ist!", "Im Samenkorn ist eine kleine Pflanze!" ... sind wahrscheinlich die ersten Vorschläge. Den Schülern kann nahegelegt werden, ihre Vorstellung vom Inneren des Samenkorns zu zeichnen, und mündlich zu erklären, was passiert, wenn das Samenkorn keimt.

Einige Skizzen der Schüler können gemeinsam besprochen werden [6]. Um Wirklichkeit und Vorstellungen einander gegenüberzustellen und die Frage nach dem Aufbau zu beantworten, wird einstimmig beschlossen, sich das Innere eines Samenkorns anzuschauen. Beobachtung und Vergleich haben nur dann einen Sinn, wenn ein "echtes" Samenkorn mit den anderen Proben (also den "Nichtsamen" und den nicht keimfähigen Samen) verglichen wird. Die Auswahl eines echten Samenkorns ist also das Allerwichtigste. Als "Bezugsprobe" [7] wird man Samenkörner von einer Samensorte auswählen, die gekeimt ist, und die man gut untersuchen, d. h. gut aufschneiden kann. Man wird also vorzugs­weise eines der größeren Samen nehmen: Erbsen, Bohnen, Linsen, Saubohnen. Für den Anfang ist es einfacher, wenn die ganze Klasse mit den gleichen Sa­men arbeitet.

Unterrichtsstunde 7: Was ist in einem Samenkorn? – Anatomie des Samens

Die Samen (und Nichtsamen) werden über Nacht in Wasser gelegt, damit die schützende Samenschale weich wird und die Schüler die Samen leichter öffnen können. Der Lehrer schneidet den "Bezugssamen" auf, so dass die Schüler die Technik sehen, die besonders bei kleinen Samen knifflig ist. Anschließend schneiden die Schüler ihre eigenen Samen auf und beobachten mit einer Lupe oder einem Binokular das Innere verschiedener Samen. Sie entdecken und zeichnen die Organe: den Keim, die Nahrungsvorräte und die Samenschale. Sie können nun endgültig die Proben nach Samen und Nichtsamen unterscheiden.

Einzelarbeit

Im Anschluss an das Aufschneiden der Samen wird den Schülern genügend Zeit gegeben, dass jeder in Ruhe das Sameninnere untersuchen kann. Je nach verfügbarer Ausrüstung kann zunächst mit bloßem Auge beobachtet werden. Später brauchen die Schüler ein Vergrößerungsinstrument: ein Binokular oder eine Lupe. Während sie beobachten, sollen sie zeichnen, damit sie das, was sie sehen, mit den Anfangsvorstellungen vergleichen können.

Gemeinsame Ausarbeitung

Nach gemeinsamer Besprechung fertigt jeder Schüler eine durchdachte und mit einer Legende versehene Skizze an. Bestandteile der Legende sollten sein:

• der Keim,
• die zwei kleinen (weißen) embryonalen Blättchen – die sogenannten Keim­blätter [8]; bei den Bohnen sind sie gut zu erkennen, sie entsprechen den beiden inneren Hälften des Samens,
• die "Haut" oder Samenschale.

Einzelarbeit

Die Schüler untersuchen nun verschiedene Samensorten und suchen nach all­gemeingültigen Eigenschaften.

Die Saaten, die in der zweiten Stunde nicht aufgegangen sind (aber sorgfältig aufbewahrt wurden), enthielten wahrscheinlich keine Keime. Das lässt sich feststellen, wenn man sie (soweit das möglich ist) aufschneidet. Wenn es Steinchen waren, erhält man Sand oder Staub, aber man sieht keine Keime und auch keine Samenschalen.

Auch organische, aber tote Proben werden nun untersucht. Bei manchen stellt man fest, dass sie faul sind (sie riechen schlecht, wenn man sie öffnet). Das sind tote Samen (die Keimbedingungen waren schlecht). Andere sind nicht keimfähig (weil sie nicht reif sind).

Unterrichtsstunde 8: Was braucht ein Samenkorn zum Keimen? – Anfangsvorstellungen

Nachdem der Begriff vom Samenkorn jetzt morphologisch, ontogenetisch und anatomisch genauer bestimmt ist, werden die physiologischen Bedürfnisse die­ses Lebewesens untersucht, das heißt, die für seine Entwicklung notwendigen Umweltbedingungen [9].

Die Kinder möchten wissen, was das Samenkorn braucht, damit es keimen kann. Aufgrund der beobachteten Unterschiede in der Entwicklung der Saaten (siehe Stunde 5) fragen sich die Schüler: "Woran liegt es, dass manche Sa­men schneller wachsen als andere?"

Einzelarbeit

Zunächst schreibt jeder auf, was er meint, was das Samenkorn braucht. For­mulierungen wie "Vielleicht ist es so, dass ..." überwiegen. Manche Schüler haben nur eine Idee, andere mehrere.

Gemeinsam

Im nächsten Schritt werden die Ideen der Schüler zusammengetragen und "Anfangsvorstellungen der Klasse" formuliert [10]. Hier eine Auswahl von Schü­lervorschlägen:

• "Vielleicht darf man nicht zu tief pflanzen?"
• "Vielleicht muss Licht da sein?"
• "Vielleicht darf nicht zu viel Wasser da sein?"
• "Vielleicht sind es nicht die gleichen Pflanzen?"
• "Vielleicht darf kein kalter Luftzug da sein?"
• "Vielleicht darf man nicht zu fest drücken?"

Alle schreiben die Anfangsvorstellungen der Klasse auf. Dann wählt der Lehrer eine Frage aus, die die Klasse untersuchen soll. In dieser Unterrichtseinheit ist es die Frage: "Vielleicht darf nicht zu viel Wasser da sein?". Die folgenden Unterrichtsstunden ergeben sich dementsprechend, lassen sich aber auf die Untersuchung anderer Umgebungseinflüsse übertragen.

Unterrichtsstunde 9: Was braucht das Samenkorn zum Keimen? – Experiment

Die Kinder entwerfen ein Versuchsprotokoll: Es soll festgestellt werden, ob Was­ser eine notwendige Bedingung für das Aufgehen der Saat ist.

Die Frage war: "Vielleicht darf nicht zu viel Wasser da sein?" Es entfacht sich ein Streitgespräch bezüglich des Ausdrucks "nicht zu viel Wasser". Manche Schüler finden, "nicht zu viel Wasser" nichtssagend. "Keiner weiß, wie viel nicht zu viel ist!" Schließlich kommt man auf den Gedanken: "Man müsste sagen: Wasser oder kein Wasser".

Aus der einen werden jetzt zwei Ausgangsfragen: "Keimt das Samenkorn, wenn Wasser da ist oder nicht?" und "Keimt das Samenkorn, wenn kein Was­ser da ist oder nicht?" Ausgehend von diesen Fragen erarbeiten die Schüler nicht nur Kenntnisse zu den Keimbedingungen des Samenkorns, sondern eignen sich auch methodologische Fähigkeiten an, bereiten einen Versuch und einen Gegenversuch vor, können die Ergebnisse vergleichen und sichere Schlüsse ziehen.

Als Versuchsmaterial wird man zwei oder drei verschiedene Samensorten nehmen. Auf diese Weise findet man heraus, dass alle Samen das Gleiche brauchen, damit sie keimen. Bestimmte Samen (Bohnen, Weizenkörner, Erb­sen, ...) eignen sich besonders gut zum Experimentieren.

Gruppenarbeit

In einem Miniaturgewächshaus werden wieder zwei Beete angelegt. Das eine wird bewässert, das andere nicht. Die Schüler pflanzen verschiedene Samen­sorten in die beiden Beete. Auf den Fähnchen notieren sie: Samensorte, Da­tum, Stunde, "Wasser" bzw. "kein Wasser" [11].

In ihren Versuchsheften skizzieren die Kinder den Versuch. Sie denken auch daran, die Zeichnung mit einer Legende zu versehen.

Abb. 7: Schematische Darstellung des Versuchs

Unterrichtsstunde 10: Was braucht das Samenkorn zum Keimen? – Schlussfolgerung

Aus den Versuchsergebnissen folgern die Schüler: Ein Samenkorn braucht zum Keimen Wasser; ohne Wasser keimt es nicht. Der Lehrer fordert die Kinder auf, über die Versuchsergebnisse nachzudenken.

Gemeinsam

Nach einigen Tagen stellen die Schüler fest, dass die Samen in den nicht be­wässerten Beeten nicht aufgehen. Im Gegensatz dazu kommen in den bewäs­serten Beeten Keimlinge zum Vorschein. Es entfalten sich ein oder zwei kleine grüne Blättchen, die Keimblätter oder Cotyledonen; außerdem bildet sich eine kleine, weiße Wurzel.

Es ist jetzt möglich, verschiedene Beete miteinander zu vergleichen: mit glei­chen Samen und mit verschiedenen Samen. Die Schüler finden heraus, dass sich die Sprösslinge einer Art ähneln und sich von denen einer anderen Samen­art deutlich unterscheiden.

Einzelarbeit

Jeder Schüler schreibt in seinem Versuchsheft die Ergebnisse seiner Gruppe und die in der Klasse gezogenen Schlussfolgerungen auf. Es können sich wei­tere Versuche zu Wasser als notwendigem Wachstumsfaktor der Pflanzen an­schließen [12].

Abb. 8: Beispiel einer schematischen Darstellung der Versuchsergebnisse

Unterrichtsstunde 11: Wie keimen die Samen? – Experiment

Das Keimen soll hier als erste Entwicklungsstufe einer neuen Pflanze begriffen werden. In der Unterrichtseinheit haben die Schüler eine biologische Entfaltung und Verwandlung beobachtet und schriftlich protokolliert. Sie haben die Ent­wicklungsschritte eines Lebewesens erkundet. Die Schüler versuchen anhand ihrer Saaten zu verstehen, wie das Samenkorn "erwacht" und zum Sprössling wird.

Gemeinsam

Zur Untersuchung der Verwandlung des Samenkorns in eine Pflanze werden neue Saaten vorbereitet. Die Schüler wissen jetzt, dass die Pflanzen zum Keimen Wasser brauchen, Wasser, das sie in der bewässerten Erde finden. Aber "die Erde stört uns bei der Beobachtung." Mit welcher Versuchsanord­nung kann man den "Störfaktor" Erde umgehen?

Die Schüler sollen sich etwas ausdenken, wie sie die Samen in feuchter Umge­bung beobachten können. Der Lehrer kann ihnen dabei helfen: Die Saat kann man auf Watte ausbringen (mit der Gefahr, dass die Samen faulen), oder auf Filter- bzw. Löschpapier oder, noch besser, auf Styroporplatten mit Löchern – je eins pro Samenkorn. Die Styroporplatten lässt man dann in einer mit Wasser gefüllten Schüssel schwimmen.

Auch bei der Planung ihres Protokolls für die kontinuierliche Beobachtung wird der Lehrer den Schülern Hilfestellungen geben [13].

Einzel- oder Gruppenarbeit

Über einen Zeitraum von einer Woche oder zehn Tagen wird alle zwei Tage, je nach Entwicklung der Saat, etwa eine Viertelstunde lang beobachtet und protokolliert.

Unterrichtsstunde 12: Wie keimen die Samen? – Auswertung der Daten

Die Kinder entdecken, dass die Organe, die sie im Samenkorn beobachten konnten, alle eine wohl definierte Rolle spielen: Zuerst entwickelt sich die (Haupt-)Wurzel, richtet sich nach unten; der Stängel mit den Blättern ent­wickelt sich anschließend nach oben; die beiden Hälften des Samens dienen gleichzeitig als Nahrungsreservoir für den Sprössling und als "erste Blätter" der Pflanze.

Einzel- oder Gruppenarbeit

Jeder Schüler betrachtet selbständig den eigenen oder den gemeinsam erar­beiteten Fries (Zeichnungen, aufgeklebte Pflanzen, Fotos) und schreibt eine kurze Zusammenfassung der Beobachtungen auf.

Gemeinsam

Gemeinsam werden die vorangegangenen Arbeiten ausgewertet. Es wird die beobachtete Entwicklung des Keimlings beschrieben.

Haben die Schüler die Möglichkeit, ein Video von der Keimung einer Bohne oder Erbse im Zeitraffer anzuschauen (es gibt zahlreiche Beispiele im Internet), kann das die Ausformulierung der Ergebnisse erleichtern. Eine Fotoserie, auf­genommen mit einer Digitalkamera, erfüllt den gleichen Zweck. Auch ein Foto­kopiertes Blatt mit Zeichnungen der Entwicklungsstufen des Keims (Erbse oder Bohne), das die Schüler einzeln oder gemeinsam beschriften, kann helfen.

Einzelarbeit

Die Schüler können nun ihre ersten Zeichnungen von der Anatomie des Sa­men­korns hervorholen und die verschiedenen Teile besser beschreiben. Den Begriff vom Samenkorn haben sie jetzt verinnerlicht [14].

Unterrichtsstunde 13: Die Rolle des Samenkorns – Samen und ihre Nahrungsvorräte

Haben sich die Schüler den Begriff des Samenkorns erst einmal angeeignet, kann weitergeforscht werden. Die Schüler können zum Beispiel andere Keim­prozesse beobachten, in der Klasse oder zu Hause, entweder an Samen, die sie draußen gesammelt haben, oder an "virtuellen" Samen (aus Büchern, Vi­deofilmen, Internetseiten). Die Schüler lernen beim Vergleichen Ähnlichkeiten und Unterschiede kennen, und werden aufnahmefähig für das Wissen um Einheit und Vielfalt des Lebendigen.

In den folgenden beiden Unterrichtsstunden werden Möglichkeiten für weitere Aktivitäten vorgestellt: die Untersuchung der Nahrungsvorräte des Samen­korns. Die Schüler bestimmen die wichtige Rolle des Samens im Wachstums­prozess der Blütenpflanzen und besonders die gesellschaftlich-wirtschaftliche Bedeutung von Samen in der Ernährung.

Es können Versuche zur Rolle der Nahrungsvorräte für die Entwicklung der Pflanze gemacht werden: Man kann einen Keim ohne die Vorräte säen oder auch nur eine Hälfte des Samens.

In einem einfachen Experiment kann die Klasse die Entwicklung der Keimung bei Licht und im Dunkeln untersuchen. Es würde sich zeigen, dass das Licht nicht notwendig ist, weil das Samenkorn während der ersten Stadien des Sprösslings genügend Vorräte hat. Es bestätigt sich, dass der Samen ein Nahrungsspei­cher ist.

Die Entwicklung der jungen Pflanze kann weiter untersucht werden, wenn die Vorräte aufgebraucht sind: Die Schüler vergleichen Pflänzchen, die in der Erde gedeihen mit solchen, die auf einem anderen Boden (Watte oder Filterpapier) wachsen. Auch kann beobachtet werden, wann die jungen Blätter sich grün färben. Alle Beobachtungen sind Ausgangspunkte für die Untersuchung des Nährstoffbedarfs von Grünpflanzen.

Die Samen enthalten Nährstoffe, mit denen auch Menschen sich ernähren können. Man kann im Menü der Schulkantine alle möglichen Körner und Samen entdecken (Bohnen, Erbsen, Kichererbsen, Linsen), die entweder so wie sie sind oder in verwandelter Form (Weizenkörner im Brot) verzehrt werden. Es lässt sich ein historischer Bezug herstellen: Früher waren Körner und Samen für die Ernährung der Menschen besonders wichtig, weil sich von Natur aus trockene Nahrungsmittel, wenn sie vor Feuchtigkeit geschützt werden, leicht aufbewahren lassen. Aufgrund des Fortschritts in den Naturwissenschaften gibt es heutzutage weitere Konservierungsmethoden: Konserven und Tief­kühlkost. Dadurch ist unsere Ernährung zu jeder Jahreszeit sehr abwechs­lungsreich geworden.

Unterrichtsstunde 14: Die Rolle des Samenkorns – Einheit und Vielfalt des Lebendigen

Die Schüler erkunden die besondere Bedeutung des Samenkorns für die Aus­breitung einer Art. Die Schüler recherchieren dazu Informationen in Sachbü­chern und im Internet. Sie machen sich mit dem Lesen kurzer, naturwissen­schaftlicher Texte vertraut.

Gemeinsam

Die Frage kann zum Beispiel bei einem Ausflug in die Natur (siehe Unterrichts­stunde 2) aufkommen. Nach ihrer Rückkehr in die Klasse stellen die Schüler fest, dass sich Samen und Samenfrüchte an ihre Kleidung (Schuhsohlen, Woll­sachen) geheftet haben und mitgebracht wurden. Falls ein Ausflug nicht mög­lich ist, kann der Lehrer mit selbst gesammelten Samen der Klasse zeigen, wie manche Samen an Kleidung und Schuhen haften.

Abb. 9: Beispiele von Flugsamen; andere schwimmen oder haken sich fest.

In einer kleinen Waldbodenprobe (Blätter und Humus) findet man zahlreiche win­zige Samenkörner, die ein Spaziergänger in den Rillen seiner Schuhsohlen mit nach Hause trägt. Die Schüler erkennen, dass der "Samentransport" durch Menschen und Tiere ähnlich ist (Pfoten, Fell von Säugetieren oder Federkleid der Vögel; Schuhe und Kleider der Schüler). Andererseits können Samen und Früchte vom Wind oder Wasser fortgetragen werden.

In der Klasse legen die Schüler eine vielfältige Sammlung an, indem sie ihre Ernte trocknen, auf kleine Kartonkärtchen kleben und anschließend zuordnen: Samen und Früchte, die vom Wind getragen werden (sie sind leicht und kön­nen fliegen), die vom Wasser mitgenommen werden (sie haben eine harte Schale und Schwimmkörper) oder die von Tieren "verpflanzt" werden (Samen und Früchte können an Federn und vor allem am Fell haften. Oft werden Sa­men von Tieren mit der Nahrung aufgenommen und finden sich, wenn die Samenschale den Verdauungsprozess übersteht, in den Exkrementen wieder.

Mit Hilfe von Pflanzenbestimmungsbüchern können vermutete Zuordnungen zu bekannten Pflanzen überprüft werden.

Es können Texte oder Comics zur Eroberung eines Landstücks durch Pflanzen herangezogen werden (zum Beispiel wird eine einsame Insel "besiedelt"). Hal­den haben ihre eigentümliche Vegetation zum Teil von Hölzern, die von anders­wo kamen und zum Ausbau der Sohlen und Schächte des Bergwerks verwen­det wurden; die Pionierpflanzen auf einer neu entstandenen Vulkaninsel ver­danken ihr Dasein dem Meer, den Tieren und dem Wind.

Alle Blütenpflanzen haben Samen, aber die Samen und Früchte können anato­misch sehr verschieden gebaut sein, damit sie die Verbreitung der Art in der näheren und weiteren Umgebung sichern. Samen verleihen den Blütenpflanzen die Fähigkeit, wasserlose Zeiten zu überstehen und neues Land zu erobern.

Schlussbemerkung

Diese inhaltsreiche Unterrichtseinheit ist nicht auf kostspielige Materialien an­gewiesen und kann von jedem Lehrer in den Klassenstufen 1 bis 3 angewandt werden. Die kognitiven Errungenschaften beziehen sich allein auf das Samen­korn. Sie sind bescheiden, sollen aber streng gültig sein, weil sie in den Klas­senstufen 4 bis 6 für den Kenntniserwerb zum pflanzlichen Lebenskreislauf und in der Sekundarstufe 1 zum Verständnis der Eroberung einer Umgebung durch die Vegetation gebraucht werden. Wichtig für die Klassenstufen 1 bis 3 sind die methodologischen Errungenschaften des aktiven Lernens: Der Schüler wird von der Neugier auf seine Umgebung und durch die eigenen Fragen angetrie­ben. Er macht sich mit Beobachtungsvorgängen und Versuchsanordnungen vertraut, untersucht eigene Vorstellungen, stellt Hypothesen auf und eignet sich gemeinsam mit der Klasse Wissen und Können an.

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Fußnoten

1: In dieser Jahreszeit braucht man nur durch den Wildwuchs einer Brache zu streifen und schon sind Kleider, Schuhe und Schnürsenkel mit Samen übersät. Der Lehrer wird diese Samen, Samenfrüchte usw. nach der Unterrichtsstunde beiseite legen, sie kommen in der Unterrichtsstunde 14 erneut zum Einsatz.

2: Je nach Ausbeute kann der Lehrer eventuell zusätzliche Proben von "ver­lässlichen" Samen und "Nichtsamen" mitbringen, um die Stunde interessanter zu gestalten und ein "besseres" Ergebnis zu erzielen.

3: Für die Aussaat kommen mehrere Möglichkeiten in Frage: Einfach draußen in die Erde stecken, ein kleines Gewächshaus bauen, den "Samen" in einen Topf oder einen Kasten stecken, ...

4: Da wo nichts keimt, kann es sich um Samen handeln, die keine waren, aber auch um nicht keimfähige Samen oder um solche, für die die Keimungsbedin­gungen nicht erfüllt waren; die anfängliche Annahme "wenn es Samenkörner sind, dann wächst etwas" scheint sich zu bewahrheiten, reicht aber nicht aus. Es muss nach weiteren Unterscheidungsmöglichkeiten gesucht werden.

5: Dass sich etwas im Lauf der Zeit verändern kann, und dass es mit der Um­gebung in Austausch treten kann, deutet darauf hin, das es lebt. Das eigent­liche Konzept von Leben konstuieren sich die Schüler allerdings erst nach und nach, in zahlreichen weiteren Untersuchungen.

6: In manchen Zeichnungen werden ein Samenkorn und eine entwickelte Pflanze dargestellt, oft ohne Bezug zwischen den beiden. Der Gedanke einer Verwandlung des Samens fehlt noch. Manchmal zeichnen Schüler im Inneren des Samens nicht einen Pflanzenembryo, sondern eine Miniaturausgabe der erwachsenen Pflanze. Auch hier muss sich der Verwandlungsgedanke erst noch bilden.

7: Die Bezugsprobe ist eine Samensorte, bei der die Saat aufgegangen ist – für die die (Teil-)Hypothese also bestätigt wurde (wenn etwas wächst, sind es Samen). Der Lehrer hat in weiser Voraussicht die entsprechenden Samensorte sorgfältig aufbewahrt.

8: Bei den Hülsenfrüchten (Bohnen, Erbsen, Linsen usw.), den zweikeimblätt­rigen Pflanzen, werden die beiden embryonalen Blättchen (Keimblätter) kleiner und kleiner (die Nahrungsreserven, die sie darstellen, werden nach und nach aufgebraucht) und verschwinden schließlich ganz, wenn der Sprössling sich entwickelt. Beim Mais, bei den Gräsern (Weizen, Rasen, usw.), die zu den einkeimblättrigen Pflanzen zählen, ist eins der beiden Keimblätter nicht entwi­ckelt und aus dem Samenkorn taucht nur ein einziges embryonales Blatt auf; das andere dient als Nahrungsreserve und bleibt im oder am Samenüberbleib­sel.

9: Mit jüngeren Schülern wird man nicht mehr als ein oder zwei Wachstums­faktoren untersuchen (Wasser, Nährstoffe), mit älteren kann das Wachsen und Gedeihen der Pflanzen dann ausführlicher bearbeitet werden.

10: Kriterien, nach denen eine Idee als untersuchungswürdig gilt:

• Der Versuch (zur Überprüfung der Idee) muss materiell und arbeits­tech­nisch durchführbar und ungefährlich sein;
• die notwendigen methodischen Fähigkeiten müssen vorhanden sein.

11: Wichtig ist, dass das Wasser der bewässerten Beete nicht zu schnell ver­dunstet. Man kann entweder die Verdunstung durch eine Abdeckung verringern oder den Wasserstand regelmäßig kontrollieren und konstant halten.

12: Es gibt mehrere Möglichkeiten, hier sind zwei Beispiele:

• Weiter wachsen lassen, aber nicht mehr bewässern. Der Wasserspiegel nimmt infolge der Verdunstung ab (siehe Fußnote 11). Wenn zu wenig Wasser in der Erde ist, geht die Pflanze ein. Der Sprössling (und nicht nur das Samenkorn) braucht Wasser zum Gedeihen.
• Die Samen über Nacht in ein Glas mit Wasser legen und sie dann in unbe­wässerten Beeten aussäen; am nächsten Tag beobachten. Man sieht "etwas" herauskommen (die Hauptwurzel des Samens). Wenn man nicht bewässert, entwickelt sich der Samen nicht weiter und stirbt schließlich ab. Wenn man ihn dann erst gießt, geht er nicht mehr auf.

13: Es gibt mehrere Möglichkeiten:

• Skizzen der Beobachtungen mit Datum, Messungen. Notizen zu den eige­nen Bemerkungen und den Bemerkungen, die während der Gruppenarbeit fallen;
• Fotos, die entweder vom Lehrer oder von den Kindern aufgenommen wer­den;
• Entnahme eines Exemplars bei jeder Beobachtung und Anlage eines Herba­riums. So entsteht ein Fries getrockneter Proben, der die Stufen der Kei­mung anschaulich wiedergibt.

14: Der Samen enthält einen Keim oder Sprössling und Nahrungsvorräte, die von einer Samenschale geschützt werden. Im Lauf der Keimung nimmt der Samen Wasser auf. Der Sprössling ernährt sich aus den Vorräten: Er braucht keine Erde, wohl aber Wasser. Wenn der Sprössling entwickelt ist, besteht das Samenkorn nicht mehr (diese Feststellung macht die Schüler für die Tatsache unumkehrbarer biologischer Phänomene empfänglich).

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