Faires Experiment planen: Schattengröße und Lampenabstand in Klasse 3 bis 6
Ein Experiment ist fair, wenn nur eine Größe verändert wird und alle anderen gleich bleiben. Beim Schattenversuch heißt das: Der Abstand zwischen Figur und Schirm bleibt fest, verändert wird nur der Abstand zwischen Lampe und Figur, gemessen wird die Schattengröße. Diese Regel lässt sich schon in Klasse 3 einführen und in Klasse 5 und 6 mit Fachbegriffen und Begründungen vertiefen.
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Warum gerade Schatten sich für das faire Experiment eignen
Für einen Einstieg in die Versuchsplanung braucht es ein Experiment, das schnell aufgebaut ist, sicher bleibt und ein deutlich messbares Ergebnis liefert. Der Schattenversuch erfüllt alle drei Bedingungen. Eine LED-Taschenlampe, eine kleine blickdichte Figur, ein weißes Blatt als Schirm und ein Lineal reichen aus. Die Veränderung ist groß genug, dass auch jüngere Kinder sie ohne Mühe messen können. Und es gibt eine klare Frage: Wovon hängt die Größe des Schattens ab?
Drei Begriffe, die die Kinder brauchen
| Begriff | Im Schattenversuch | Kindgerechte Formulierung |
|---|---|---|
| Veränderte Größe | Abstand Lampe–Figur | „Das ändere ich.“ |
| Gemessene Größe | Höhe des Schattens auf dem Schirm | „Das messe ich.“ |
| Konstant gehaltene Größen | Abstand Figur–Schirm, Figur, Lampe, Höhe der Lampe | „Das bleibt gleich.“ |
In Klasse 3 und 4 reichen die kindgerechten Formulierungen. In Klasse 5 und 6 können Sie die Fachbegriffe einführen und verlangen, dass die Kinder vor dem Versuch alle konstanten Größen aufschreiben.
Ablauf einer Doppelstunde
- Vermutung (10 Minuten): Die Kinder schreiben auf, was mit dem Schatten passiert, wenn die Lampe näher kommt, und begründen kurz.
- Planung (15 Minuten): In Gruppen füllen sie die Tabelle oben für ihren Versuch aus. Sie legen drei bis vier Abstände fest, etwa 10, 20, 30 und 40 Zentimeter.
- Durchführung (25 Minuten): Figur und Schirm werden mit Knete oder Klebeband stabilisiert. Für jeden Abstand wird die Schattenhöhe gemessen und notiert.
- Auswertung (20 Minuten): Die Gruppen vergleichen ihre Werte mit der Vermutung und formulieren einen Je-desto-Satz.
- Fehleranalyse (20 Minuten): Die Klasse prüft einen bewusst unfairen Versuch, bei dem gleichzeitig Lampe und Schirm verschoben wurden, und erklärt, warum sein Ergebnis nichts beweist.
Die Fehleranalyse am Ende ist der wichtigste Schritt. Kinder erkennen an einem fremden Versuch leichter, was schiefgelaufen ist, als an ihrem eigenen. Wenn sie begründen können, warum ein Versuch unfair war, haben sie das Prinzip verstanden.
Messfehler sind kein Versagen
Die Messwerte der Gruppen werden nicht identisch sein. Der Schattenrand ist nie ganz scharf, das Lineal wird unterschiedlich angelegt, die Lampe wackelt. Sagen Sie der Klasse vorher, dass kleine Abweichungen normal sind. Entscheidend ist, ob alle Gruppen dieselbe Richtung beobachten: Näher an der Lampe wird der Schatten größer. Diese Haltung nimmt Druck heraus und bereitet auf spätere Messreihen in der Physik vor.
Zur Sicherheit: nur LED-Lampen verwenden, nicht in die Lichtquelle schauen und die Sonne nie direkt beobachten.
Differenzierung
- Basis: Mit vorbereiteter Tabelle und Satzstarter arbeiten („Wenn die Lampe näher kommt, wird der Schatten …“).
- Regel: Die Tabelle selbst anlegen und die konstanten Größen begründen.
- Erweiterung: Eine eigene Forscherfrage planen, zum Beispiel ob sich die Schattengröße ändert, wenn nur der Schirm verschoben wird.
Material
Die Einheit Licht, Schatten, Halbschatten enthält mit Arbeitsblatt 02 das Variieren der Abstände und mit Blatt 05 die Analyse eines unfairen Versuchsaufbaus. Eine weitere Einheit, in der Kinder eigene Daten erheben und Abweichungen deuten, ist Zufall & Ereignisse für Mathematik. Für die ersten Regeln beim Experimentieren in Klasse 1 bis 4 eignet sich Sicher experimentieren.
Wie Sie Versuchsplanung in der Biologie üben, zeigt der Beitrag zu Kresse-Experimenten. Wie Sie Experimente in der Physik der Sek I organisieren, lesen Sie im Artikel Experimentieren im Physikunterricht der Sek I. Eine Übersicht über weitere gestufte Einheiten bietet die Seite Differenziertes Unterrichtsmaterial für Klasse 2 bis 7.
Häufige Fragen
Was ist ein faires Experiment?
Ein Versuch, bei dem nur eine Größe verändert wird und alle anderen gleich bleiben. Nur dann lässt sich sagen, dass eine beobachtete Veränderung von genau dieser Größe kommt.
Warum wird der Schatten kleiner, wenn die Lampe weiter weg ist?
Die Randstrahlen treffen flacher auf die Figur und laufen weniger stark auseinander. Deshalb wird der Schatten auf dem Schirm kleiner, solange Figur und Schirm am selben Platz bleiben.
Kann ich das in Klasse 3 schon machen?
Ja, mit vorbereiteter Tabelle und den Formulierungen „Das ändere ich, das messe ich, das bleibt gleich“. Die Fachbegriffe können in Klasse 5 und 6 folgen.
Luca beschäftigt sich seit Jahren intensiv mit der Frage, was guten Unterricht ausmacht - und wie Lehrkräfte dabei wirklich entlastet werden können. Als Gründer von stifo.de entwickelt er strukturierte Unterrichtsmaterialien, die Lehrerinnen und Lehrer im Alltag spürbar unterstützen: durchdacht aufgebaut, direkt einsetzbar und didaktisch solide.
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