Erkunden, ob und wie sich etwas in Wasser löst

Publikation:	1.10.2002
Lernstufe:	1
Übersicht:	Es werden bunte Schokolinsen ins Wasser gegeben. Dabei löst sich die Farbe des Zuckerüberzugs.
Dauer:	etwa 4 Stunden
Herkunft:	La main à la pâte, Paris

Drei- bis Vierjährige wissen bereits genau, dass ein Gegenstand, der aus ihrem Blick verschwindet, nicht aufgehört hat, zu existieren. Sie können zum Beispiel bockig werden, damit man ihnen ein Spielzeug zurückgibt, das man gerade weggeräumt hat. Es ist, als könnten sie die folgende Überlegung anstellen: "Ich weiß, das Spielzeug ist noch da, es ist nicht verschwunden, obwohl ich es nicht mehr sehe." Natürlich überlegt das Kind nicht wirklich bewusst. Man kann trotzdem sagen, dass es durchaus eine Idee von der Dauerhaftigkeit der Dinge hat. Es kann sie nicht in Worte fassen, aber sein Verhalten ist Beweis genug. Das Kind sich im Ansatz einer Vorstellung von Erhaltung (bewusst oder nicht) bedient. Der Begriff Erhaltung verweist auf die Stofferhaltung, ein grundlegendes Prinzip der klassischen Physik und Chemie ("Nichts vergeht, nichts entsteht", sagte Lavoisier [1]).

Gegenstände sind Sonderfälle unter den Formen, die Materie annehmen kann: Sie sind sichtbar, haben eine charakteristische Form, die sich wenig oder gar nicht ändert. Wenn sie im Schrank weggeräumt sind, behalten sie ihre Eigen­schaften. In den folgenden Aktivitäten beschäftigen wir uns mit dem Auflösen von Stoffen in Wasser.

Wird ein Stoff aufgelöst, ändert er sein Erscheinungsbild. Ein in Wasser gelös­tes Zuckerstück ist unsichtbar. Das Wasser ist trotzdem nicht trüb. Es ist durchsichtig. Warum sieht man den Zucker nicht? Ist er verschwunden? Ein Erwachsener weiß, dass ein gelöster Stoff nicht verschwunden ist, auch wenn man ihn nicht mehr sieht. Die Erhaltung von Materie ist Bestandteil seines kognitiven Systems geworden: Materie bliebt immer erhalten, auch wenn der Augenschein dem widerspricht. Das Kind hat mit 4 oder 5 Jahren eine Vor­stellung von der Stofferhaltung in bestimmten Fällen, wenigstens wenn seine unmittelbare Wahrnehmung nicht infrage gestellt wird. Es verfügt aber noch nicht über das allgemeingültige Prinzip.

Ein paar Beispiele, bei denen die Sinne (Sehen und Schmecken) noch hilfreich sind, ebnen den Kindern den Weg zum Verständnis der Stofferhaltung, auch dort wo der Augenschein dagegen spricht. Der Geschmack des süßen Wassers ist ein Anzeichen (und kein Beweis) für das Nichtverschwinden des Zuckers. Die Aktivität 4 für die 3- bis 5-Jährigen, "Was macht das Wasser mit anderen Stoffen?", liefert das entsprechende Beispiel.

Die vorliegenden Aktivitäten stützen sich in ganz ähnlicher Weise und Absicht auf das Sehen. Als Grundmaterial dienen bunten Schokolinsen (die Kindern in diesem Alter wohlbekannt sind). Schokolinsen haben einen Kern aus Schoko­lade, der mit einer weißen Zuckerschicht umgeben ist, die wiederum mit einem Zuckerüberzug in verschiedenen Farben ummantelt ist. Die Farbe des Überzugs überträgt sich, wenn er sich auflöst, auf das Wasser. Das Auflösen des bunten Zuckerüberzugs bringen die Kinder in den folgenden Aktivitäten mit der Auflö­sung anderer Stoffe (Salz, Zucker) in Verbindung.

Wenn Salz oder Zucker in Wasser gelöst werden, werden sie unsichtbar, aber der Geschmack ist noch da. Der Zuckerüberzug der Schokolinsen verschwindet ebenfalls (er ist als solcher nicht mehr wahrzunehmen), aber die Farbe ist noch da. Sinnliche Stützen (Geschmack, Farbe) und die Parallele trotz unterschiedli­cher Stoffe helfen beim Aufbau einer Vorstellung von Lösung.

Warnung

Schokolinsen sind Nahrungsmittel. Die wasserlöslichen Stoffe sind nicht haltbar (sie schimmeln sehr bald). Die Lösungen sollte man daher nicht lange aufbe­wahren.

Abb. 1: Verschiedenfarbige Schokolinsen werden in Wasser aufgelöst.

Schokolinsen abkratzen, um sie weiß zu machen

Schokolinsen mit buntem Überzug werden in Wasser entfärbt, getrocknet und vor der Ankunft der Kinder wie zufällig auf einen Tisch gelegt.

Beispiel für den Ablauf

Die Kinder entdecken die Schokolinsen und reagieren sofort: "Sie sind weiß; sie haben keine Farbe mehr." Der Erzieher gibt sich erschrocken: "Wer hat den Schokolinsen die Farbe geklaut?" Die Kinder sind nicht auf den Kopf gefallen und haben gleich eine Erklärung: "Wenn man sie ablutscht, werden sie weiß."

Der Erzieher versichert, dass er sie nicht abgelutscht hat (das wäre eine schöne Schweinerei) und fordert mit geheimnisvoller Miene die Kinder auf, sich zu überlegen, wie sich die Farbe entfernen lässt. Zunächst werden alle Vor­schläge entgegengenommen, zum Beispiel: drauf spucken, kratzen, reiben, mit Wasser waschen, mit Seife, mit Spülmittel, ..." Man einigt sich darauf, manche Vorschläge zu verwerfen (darauf spucken) und die übrigen auszuprobieren, angefangen mit dem Kratzen. Bleibt zu entscheiden, mit was. Es kommen verschiedene Vorschläge: Fingernägel, Schere, Gabel und Messer aus der Küchenecke, Schraubendreher oder Feile aus der Bastelecke.

Die Kinder machen sich ans Werk. Der Erzieher macht mit, kratzt auch seine Schokolinsen, fordert zu Reaktionen auf, fördert das Gespräch unter den Kindern.

Ein Gespräch:

• "Es ist schwierig";
• "Die Farbe geht fast nicht ab";
• "Ich hab's geschafft, man kann schon das Weiße sehen";
• "Meins ist kaputtgegangen, man kann die Schokolade sehen und auch das Weiße";
• "Die Farbe fällt auf den Tisch";
• Erzieher: "Ja, das Abgekratzte fällt auf den Tisch, welche Farbe hat es?"; usw. Der Erzieher hilft bei der Formulierung (das ist nicht die Farbe, die auf den Tisch fällt, das sind farbige Schokolinsenteile) und bereichert den Wortschatz (Stückchen, Teile, Splitter, Geraspeltes, Abfall, Staub, Puder, ...).

Am Ziel

Die Kinder sollten (eventuell vom Erzieher angeleitet) die stoffliche Verände­rung in einem Satz zum Ausdruck bringen können: "Wenn man kratzt, zerstört man die Hülle der Schokolinse. Kleine, farbige Stückchen fallen auf den Tisch."

Die Farbe abwaschen, aber mit was?

Jetzt soll die zweite Idee ausprobiert werden: die Farbe mit Wasser, mit Seife, mit Spülmittel abwaschen. Das Experiment wird in einer zu diesem Zweck ein­gerichteten "Wasserecke" durchgeführt. Seife und Spülmittel werden vom Er­zieher besorgt, sobald die Kinder so weit sind. Er passt auf, dass nur verdünn­te Lösungen verwendet werden.

Beispiel des Ablaufs

Der Erzieher lässt die Kinder sich herantasten. Er versucht nicht, ihnen ein überlegtes Vorgehen beizubringen. Das wäre am Anfang des Lernateliers verfrüht. Er hilft ihnen, die unterschiedlichen Phasen der Entfärbung zu er­kennen: Zunächst löst sich die farbige äußere Hülle, dann auch das Weiße. Wenn man das Spiel fortsetzt, kommt man zum Schokoladenkern der Schoko­linse und das Wasser färbt sich sofort dunkelbraun.

Allen Kindern gelingt es, ihre Schokolinsen zu entfärben. Sie merken auch, dass das Wasser seine Durchsichtigkeit verliert: "Es wird ganz schmutzig". Tatsächlich führt die Mischung der verschiedenen Farben zu einer wenig appetitlichen, bräunlichen Brühe. Den Kindern macht diese Arbeit Spaß, aber, und das ist ganz normal, sie gehen ohne jede Methode vor. Alle Mittel werden ausprobiert und vermischt, so dass man nicht weiß, welche Lösung besser ist als eine andere. Also wird beschlossen, drei Arbeitsstellen einzurichten und neue, methodischere Versuche zu unternehmen: An der ersten Stelle wird reines Wasser probiert, an der zweiten Seifenwasser und an der dritten Wasser mit ein wenig Spülmittel. Die Kinder wechseln reihum von einer Arbeitsstelle zur anderen.

Am Ziel

Die Kinder formulieren ihre Beobachtungen in passenden Worten (gefärbt, entfärbt): Die Schokolinsen haben sich entfärbt; das Wasser hat sich gefärbt; das Wasser ist braun gefärbt. Schließlich geht es darum, die Beziehung zwischen der Entfärbung der Schokolinsen und der Färbung des Wassers herzustellen: Das Wasser hat sich verfärbt, weil die Schokolinsen entfärbt wurden.

Dem Wasser eine vorbestimmte Farbe geben

Beispiel für den Ablauf

Der Erzieher ruft die vorhergegangene Arbeit ins Gedächtnis und betont die Färbung des Wassers. Woher kommt seine braune Farbe? Es fehlt nicht an Meinungen: "Das ist Dreck; das ist, weil wir uns die Hände nicht gewaschen haben; das kommt von der Schokolade" usw. Zu diesem Zeitpunkt verstehen die Kinder im Allgemeinen nicht, dass die braune Färbung von der Mischung der verschiedenen Farben herrührt. Im ersten Schritt geht es darum, die verschie­denen Vorschläge zu verifizieren.

Die Hände werden gewaschen.

Die Schokolinsen werden, sobald sie entfärbt sind, herausgenommen, bevor die Schokolade durchkommt. Das Wasser ist jetzt weniger trüb, aber seine Farbe ist immer noch bräunlich. Der Erzieher verändert die Fragestellung leicht: "Wie könnten wir zu gelbem Wasser kommen?" Die Antworten entwickeln sich schnell in die zu erwartende Richtung: "Wir dürfen nur gelbe Schokolinsen neh­men." Die Schokolinsen werden nach Farben sortiert und die Kinder waschen sie jeweils in einem kleinen, transparenten Gefäß. Im Anschluss an die Arbeit werden die Gefäße eingesammelt. Das Ergebnis zeigt, dass der Anfangsge­danke der richtige war.

Am Ziel

Es wird an die vorherige Schlussfolgerung erinnert: Die Schokolinsen entfärben sich und gleichzeitig färbt sich das Wasser. Jetzt kommt dazu: Wenn die Scho­kolinsen rot sind, färbt sich das Wasser rot.

Wenn man Schokolinsen aller Farben mischt, färbt sich das Wasser braun.

Im Allgemeinen können die älteren Kinder diese Schlussfolgerung auf Erfah­run­gen mit Mischungen von Farben beziehen: Wenn man gelbe und blaue Schoko­linsen entfärbt, erhält man vielleicht grünes Wasser. Wo solche Annahmen geäußert werden, bedürfen sie natürlich der Nachprüfung.

Zucker, Salz, Schokolinsen und andere Dinge vergleichen

In den Lernateliers zum Thema Wasser, die im gleichen Zeitraum stattfinden, haben die Kinder verschiedene Stoffe mit Wasser gemischt. Sie konnten fest­stellen, dass manche "sich vermischen" (sich auflösen) und andere nicht. Sie konnten mit bloßem Auge und selbst mit der Lupe beobachten, wie kleine Zuckerstückchen im Wasser "verschwinden". Es wurde ihnen natürlich sugge­riert das Wasser zu probieren, damit sie wahrnehmen, dass der Zucker zwar unsichtbar, aber nicht einfach verschwunden ist. Nur genügt eine Gelegenheit selten, um das Gelernte dauerhaft zu verankern. Die Arbeit mit den Schokolin­sen ist die Gelegenheit, die Vorstellung von der Lösung wieder aufzunehmen, sie durch andere Beispiele zu erweitern und auszubauen.

Beispiel für den Ablauf

Der Erzieher gibt verschiedene Stoffe – Salz, Zucker, eine Schokolinse, Milch­pulver – in passende Gefäße. Jedes Kind verfügt über kleine durchsichtige Gefäße mit Wasser. Als Erstes schaben die Kinder an der Schokolinse und besorgen sich Farbteilchen. Dann mischen sie alle Stoffe mit Wasser und beobachten, was passiert. Der Erzieher fordert sie auf, sich zu äußern: "Was ist gleich, und was ist anders?"

Am Ziel

Die Gespräche und die neuen Formulierungen führen zu folgenden Gedanken: Am Anfang sieht man die Körner von Salz und Zucker, die Farbstückchen von der Schokolinse und das Milchpulver. Später sieht man nichts mehr.

Beim Zucker und Salz ist das anders: Man sieht sie nicht, aber wenn man das "Wasser" trinkt, schmeckt es süß oder salzig.

Für die Schokolinsenteilchen: Man sieht die Farbe und wenn man trinkt, er­kennt man ein wenig den Geschmack. Beim Milchpulver sieht man die weiße Farbe.

Man kann dier Kinder nur schwer von der Stofferhaltung überzeugen. In Kin­dergarten und Vorschule schlägt die unmittelbare Wahrnehmung jedes andere Argument. Der kognitive Aufbau der Stofferhaltung bleibt der Grundschule vor­behalten. Dort wird man dann beispielsweise durch Verdampfung "verschwun­dene" Stoffe wiederfinden. Aber erst am Ende des dritten Grundschuljahres kann man hoffen, dass bei den Schülern ein stabiler Begriff von der Erhaltung der Materie entstanden ist.

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Voraussetzungen für die Umsetzung der Unterrichtseinheit

Entwicklung der Arbeitsformen

Das freie Entdecken, das Entdecken unter Anleitung des Erziehers, sowohl was die Aufgabe angeht, als auch welche Beobachtungen gefragt sind; tastendes Experimentieren zur genaueren Untersuchung von Eigenschaften; Erleben von Forschungssituationen mit Versuchen, Fehlern, Austausch unter den Kindern. Durch Lernateliers im freien und im angeleiteten Entdecken werden vor allem die angestrebten Verhaltensweisen erreicht. Die naturwissenschaftlichen Ziele werden besser in einem zweiten Anlauf durch offeneres Arbeiten (tastendes Experimentieren und Forschungssituationen) behandelt. Es sollte das ganze Jahr über geforscht werden. Es ist möglich, die Kinder, auch bereits die jünge­ren, in Forschungssituationen zu versetzen.

Anhaltspunkte für die Ziele der Verhaltensentwicklung

Die anderen Kinder und die Gruppe respektieren. Die Hygiene- und Sicherheits­regeln befolgen. Kontrolliert arbeiten. Sich selbständig in der Umgebung mit dem Erzieher als Lotsen bewegen. Sich dem Lernprozess stellen und ihn an­nehmen; eine Aufgabe zu Ende führen; von Vorne anfangen; sich konzentrie­ren, gute Arbeit leisten. Sich auf die anderen einstellen, sich mitteilen, Vor­schläge machen, Rechenschaft ablegen, vorführen was man herausgefunden hat, helfen und Hilfe annehmen.

Rolle des Erziehers

Der Erzieher muss nicht in allen gleichzeitig stattfindenden Lernateliers immer anwesend sein. Beim freien Entdecken, auch beim angeleiteten Entdecken wird er weniger gebraucht. Diese Ateliers finden am besten zu Anfang des Jahres statt, wenn die Kinder noch weniger selbständig sind. Die Anwesenheit des Erziehers ist dagegen erforderlich, wenn die Kinder sich komplizierteren Aufga­ben zuwenden, ausprobieren und forschen. Dann muss er Anleitungen geben und mit neuen Fragestellungen die Arbeit anregen. Wenn die Kinder dann im Lauf des Jahres selbständiger geworden sind, kann der Erzieher selbständig arbeitende Lernateliers einrichten und sich der Anregung und Entwicklung einer besonderen Problematik widmen.

Ausbeute

Am Ende der Stunde wird zusammengefasst. Das, was herausgefunden wurde, wird einander mitgeteilt und die verschiedenen experimentellen Lösungen mit­einander verglichen. Das ist ein sprachlich bedeutsamer Moment (Erwerb eines besseren Wortschatzes, genauere Formulierungen). Für Kinder in Kindergarten und Vorschule ist es nicht schwer, über das zu sprechen, was sie tun (ich habe das und dann dies gemacht ...). Sie brauchen dagegen Hilfe, um sich selbst aus dem Mittelpunkt herauszunehmen und allgemeinere Sätze zu den Dingen, den Stoffen, den Phänomenen, den Eigenschaften zu formulieren (Wasser ist ..., verhält sich ...). Das Formulieren von Sätzen, die Umsetzung in Sprache ist die notwendige Ergänzung, damit sich erste naturwissenschaft­li­che Kenntnisse bilden können. Plakate, Fotos, Zeichnungen, dem Erwachsenen diktierte Texte ergänzen und vervollständigen die Zusammenfassung und tra­gen ebenfalls zu den Lernprozessen bei.

Warnungen

Gefahrloses Arbeiten bedeutet für den Erzieher besondere Wachsamkeit. Er muss die Kinder vor Risiken im Umgang mit dem Wasser in den Becken warnen, darauf achten, dass die Eisstücke nicht zu kalt und alle Stoffe genießbar sind.

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Fußnoten

1: Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794), ein französischer Adliger, war (unter anderem) ein bedeutender Chemiker und Physiker, der die Elemente Wasserstoff und Sauerstoff entdeckte, das Gesetz der Massenerhaltung erstmals formulierte, und, neben vielen anderen Entdeckungen und Neue­rungen, auch das erste moderne Chemie-Lehrbuch schrieb. Er wurde damit zu einem der Begründer der modernen Chemie.

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