Naturwissenschaften Klasse 3–6 · Licht, Schatten und Skelett
Zwei Einheiten, ein Weg: Die Kinder beobachten oder bewegen sich selbst, halten fest, was sie sehen, und ordnen erst danach den Fachbegriff zu. Dazu gehören das faire Experiment mit nur einer veränderten Größe und die Frage, was eine Skizze oder Strichfigur als Modell nicht zeigt.
Naturwissenschaftliches Arbeiten beginnt in diesen beiden Einheiten mit dem eigenen Tun. Bei „Licht, Schatten, Halbschatten“ (Klasse 3–6) stellen die Kinder Lampe, Figur und Schirm auf, messen die Schattenbreite bei 10, 20 und 30 cm Lampenabstand und verändern dabei nur diesen einen Abstand. Bei „Das Skelett in Bewegung“ (Klasse 5–6) legen sie die Hände an Brustkorb, Oberarm und Knie und beschriften danach ein vereinfachtes Körperschema. In beiden Fällen kommt der Fachbegriff nach der Beobachtung, und beide Einheiten enden mit einer Modellkritik: Die Lichtskizze und die Strichfigur zeigen nur einen Ausschnitt. Die Sicherheitshinweise stehen im Material: nicht in helle Lichtquellen oder in die Sonne sehen, Bewegungen ohne Zwang ausführen und keine medizinische Diagnose ableiten. Beide Einheiten kosten einzeln ab 14,99 €, das Sparpaket 01–05 gibt es für 49,99 € statt 74,95 €.
Beide Einheiten folgen demselben Ablauf in vier Phasen: Aktivierung mit einem Bild und einer Vermutung, Erarbeitung mit Lerntext und Versuch, Vertiefung an gestuften Arbeitsblättern, Sicherung mit Lösungsvergleich und Lerncheck. Die Vermutung steht am Anfang, weil sie später überprüft werden kann. Wer vorher notiert hat, dass der Schatten bei größerem Abstand kleiner wird, liest die Messwerte anders als jemand ohne Erwartung.
Im Skelett-Material sieht das so aus: Die Kinder markieren vorsichtig Ellenbogen, Knie und Schulter an ihrem eigenen Körper und tragen diese Gelenke in die Körperskizze ein. Erst dann vergleichen sie, welche Bewegungen am Ellenbogen und an der Schulter möglich sind. Nach den Lösungen der Lehrkraftausgabe ist der Ellenbogen vor allem für Beugen und Strecken zuständig, die Schulter erlaubt Bewegungen in mehrere Richtungen. Der Begriff „Gelenk“ hängt damit an einer Erfahrung, die jedes Kind gemacht hat.
Die Lehrkraftausgabe empfiehlt in der Vertiefung, Beobachtung und Begründung zu trennen. Als typische Stolperstelle nennt sie, dass Begriffe zwar auswendig genannt, aber nicht an einem Beispiel erklärt werden. Hilfreich ist die Rückfrage aus dem Material: „Woran erkennst du das?“ oder „Welche Bedingung muss gelten?“
Die ersten zwei Karten sind die beiden Einheiten dieser Seite, danach folgen das Sparpaket und passende Titel aus dem Bestand für Sachunterricht, Biologie und Physik.
Physik
Experiment mit LED-Taschenlampe, blickdichter Figur, weißem Blatt und Lineal. Zuerst ändert sich nur der Abstand Lampe–Objekt, der Abstand Objekt–Schirm bleibt konstant. Dazu Kern- und Halbschatten mit zwei Lampen, Randstrahlen-Skizze und ein Blatt zu Fehlern im Experiment.
Biologie
Vom eigenen Bewegungsversuch zur Benennung: Hände an Brustkorb, Oberarm und Knie, danach ein vereinfachtes Körperschema beschriften. Schutz, Stütze und Bewegung, Gelenke, Modellkritik an der Strichfigur. Keine Diagnoseaufgaben.
Sparpaket
Enthält unter anderem beide Einheiten dieser Seite sowie Zeit & Kalender, Wortfamilien und Zufall. 30 Arbeitsblätter, ca. 20–30 Stunden. 49,99 € statt 74,95 € bei Einzelkauf.
Sachunterricht
Breite Sammlung für den Sachunterricht der Grundschule. Sinnvoll, wenn Sie neben Licht und Schatten weitere Themenfelder im Jahr abdecken möchten.
Biologie
Unterrichtsreihe zu den Organen mit Experimenten. Passt als Anschluss an das Skelett, wenn die Klasse Herz und Lunge, die der Brustkorb schützt, genauer betrachten soll.
Physik
Messen, Bewegung und Kräfte für die Sekundarstufe I. Ein Anschluss für Klassen, die das faire Experiment mit Messreihen vertiefen.
Im Schattenversuch bleibt der Abstand zwischen Gegenstand und Schirm bei 20 cm. Verändert wird allein der Abstand der Lampe: 10, 20 und 30 cm. Arbeitsblatt 2 verlangt dazu eine Wenn-dann-Aussage, in der die veränderte und zwei konstant gehaltene Größen genannt werden. Typisch ist die Aussage, dass ein größerer Lampenabstand einen kleineren Schatten ergibt, während Objekt–Schirm-Abstand und Objektgröße gleich bleiben.
Arbeitsblatt 5 dreht die Perspektive um. Eine Gruppe verändert Lampe–Figur und Figur–Schirm gleichzeitig, und die Kinder sollen erklären, warum der Vergleich schwer auszuwerten ist. Die Lösung im Material: Mehrere veränderte Größen verhindern eine eindeutige Zuordnung, deshalb wird jeweils nur eine geändert. Anschließend planen sie eine faire Wiederholung mit drei Messungen und gleicher Ausgangsposition. Fachliche Hintergründe zu diesem Vorgehen finden Sie im Beitrag Faires Experiment: Abstand der Lampe. Für die Organisation im Klassenraum eignet sich außerdem der Beitrag Experimente in der Grundschule: Forscherregeln und Protokoll.
Bei zwei Lichtquellen prüfen die Kinder Kern- und Halbschatten durch Abdecken jeweils einer Lampe. Im Kernschatten leuchtet keine der beiden Lampen hin, im Halbschatten genau eine, an den hellen Stellen beide. Das ist eine Zählaufgabe und keine Merkregel, und sie lässt sich jederzeit am Aufbau nachprüfen. Wie sich die Begriffe erklären lassen und welche Fehlvorstellungen dabei auftreten, beschreibt der Beitrag Kernschatten und Halbschatten erklären.
Beide Einheiten enthalten ein Arbeitsblatt, das das Modell selbst zum Thema macht. Im Skelett-Material zeichnen die Kinder ein Strichmännchen und ergänzen knöcherne Bereiche. In Aufgabe B nennen sie zwei Dinge, die eine einfache Strichfigur nicht genau zeigt, etwa Rippenzahl, Gelenkform oder Muskeln. Die Lehrkraftausgabe hält fest, dass das Körperschema ein didaktisch vereinfachtes Modell ist und keine exakte Anatomie zeigt.
Im Schattenmaterial zeichnen die Kinder zwei Randstrahlen von einer kleinen Lichtquelle am Gegenstand vorbei zum Schirm. Sie beschriften den beleuchteten Bereich und den Kernschatten und erklären, weshalb eine Skizze nur ein Modell ist. Die Lösung nennt zwei Vereinfachungen: reales Licht beziehungsweise die Größe der Quelle und der Raum. Dieselbe Frage lässt sich damit in Biologie und Physik stellen, und die Kinder erkennen ein Muster, das über das einzelne Thema hinausgeht. Zur Planung der Skelett-Einheit gibt es den Beitrag Skelett-Unterricht planen: Modellkritik und Differenzierung, zu häufigen Fehlvorstellungen Skelett, Muskeln, Gelenke: Fehlvorstellungen.
Beim Schattenversuch werden nur LED-Lampen verwendet. Die Kinder sehen nicht in helle Lichtquellen, und eine Sonnenbeobachtung findet nicht statt. Auf Arbeitsblatt 6 steht die Warnung „Blicke nie direkt in die Sonne“, wenn die Kinder erklären, warum ihr Schatten draußen mal lang und mal kurz ist. Nach der Lösung ist er bei tief stehender Sonne länger und bei hoch stehender kürzer, bei vergleichbarer Umgebung.
Beim Skelett werden Bewegungen ohne Zwang und nach individuellem Vermögen durchgeführt. Die Versuche sind freiwillig und ohne Leistungsdruck, und die Einheit enthält keine medizinische Diagnoseaufgabe. Auch der Alltagsbezug mit dem Fahrradhelm kommt ohne medizinische Heilversprechen aus: Die Kinder vergleichen den äußeren Helm mit dem körpereigenen Schädel.
| Phase | Licht, Schatten, Halbschatten | Das Skelett in Bewegung |
|---|---|---|
| Aktivierung, 10 Min. | Bild betrachten, Vermutung zu Schatten und Schattenlänge notieren | Bild betrachten, Vermutung notieren, Vorwissen zu Knochen sammeln |
| Erarbeitung, 20–30 Min. | Lerntext zu Licht und Schatten lesen; Aufbau mit Lampe, Figur und Schirm | Lerntext lesen; Hände an Brustkorb, Oberarm und Knie, Körperschema beschriften |
| Vertiefung, 30–45 Min. | Arbeitsblätter 1–6: Schatten beobachten, Abstände variieren, Lichtwege, zwei Lichtquellen, Fehler, Alltag | Arbeitsblätter 1–6: Knochen, Schutz und Stütze, Gelenke, Bewegung, Modellkritik, Alltag |
| Sicherung, 15–20 Min. | Lösungen vergleichen, Fehler besprechen, Lerncheck | Lösungen vergleichen, Fehler besprechen, Lerncheck |
| Kernbegriffe | Kernschatten, Halbschatten, Randstrahlen, veränderte und konstante Größe | Schädel, Brustkorb, Wirbelsäule, Becken, Ellenbogen, Schulter, Muskel, Gelenk |
| Modell | Lichtskizze mit Randstrahlen | Körperschema und Strichfigur |
Beide Einheiten sind für 4–6 Unterrichtsstunden angelegt. Die Kopiervorlagen 1–6 lassen sich nach Bedarf kombinieren, das Schülerheft wird getrennt ausgegeben. Bei Aufgabe A geht es um reproduzierbares Wissen (AFB I), bei Aufgabe B um Anwendung und begründete Erklärung (AFB II–III). Als Differenzierung sieht das Material Basis mit Wortliste, Symbolhilfe oder Satzstarter, Regelstandard mit Partnervergleich und Erweiterung mit eigener Forscherfrage vor.
Wenn Sie das Experimentieren über diese beiden Einheiten hinaus ausbauen möchten, finden Sie hier weitere Titel mit Bezug zur Grundschule und zur Sekundarstufe I. Die Optik-Reihe ist ein Anschluss für die Klassen 8–11.
Biologie Sek I XXL-Sparpaket
Schall und Geräusche Kl. 1–4
Energie-Experimente Kl. 1–4
Wasserkreislauf Komplettpaket
Kresse im Garten, Biologie Sek I
Optik: Licht, Brechung, Linsen
Eine Übersicht über alle Einheiten für Klasse 2 bis 7 finden Sie auf der Seite Differenziertes Unterrichtsmaterial für Klasse 2 bis 7. Wer mit der Zufallsreihe oder Flächeninhalt und Umfang weiterarbeiten möchte, findet passendes Material unter Mathematik Klasse 3 bis 6.
Diese Beiträge und Kollektionen vertiefen die Themen der beiden Einheiten.
Sie brauchen eine LED-Taschenlampe, eine blickdichte Figur, ein weißes Blatt als Schirm und ein Lineal. Wichtig ist, Schirm und Gegenstand zu stabilisieren und den Abstand zu messen. Es werden ausschließlich LED-Lampen verwendet. Für den Versuch mit zwei Quellen stellen Sie zwei Lampen links und rechts auf und decken zur Prüfung jeweils eine ab.
Ein Experiment ist fair, wenn nur eine Größe verändert wird und alle anderen gleich bleiben. Im Schattenversuch ändert sich der Abstand zwischen Lampe und Figur, der Abstand zwischen Figur und Schirm bleibt konstant. Ändert eine Gruppe beide Abstände gleichzeitig, lässt sich das Ergebnis nicht mehr eindeutig einer Ursache zuordnen. Das Arbeitsblatt „Fehler im Experiment“ übt genau diese Begründung.
Die Bewegungen werden ohne Zwang und nach individuellem Vermögen durchgeführt. Sie sind freiwillig und ohne Leistungsdruck. Das Material enthält keine medizinische Diagnoseaufgabe, und aus den Versuchen sollen weder Diagnosen noch Gesundheitsversprechen abgeleitet werden.
Beide Skizzen zeigen einen Ausschnitt und lassen bewusst Dinge weg. Die Strichfigur zeigt weder Rippenzahl noch genaue Gelenkform noch Muskeln. Die Lichtskizze mit Randstrahlen vereinfacht reales Licht, die Größe der Lichtquelle und den Raum. Die Kinder sollen solche Grenzen benennen, weil sie erst dadurch Skizze und Wirklichkeit auseinanderhalten.
„Licht, Schatten, Halbschatten“ ist für Klasse 3–6 angelegt, „Das Skelett in Bewegung“ für Klasse 5–6. Beide Einheiten sind auf 4–6 Unterrichtsstunden ausgelegt. Die Materialien lassen sich den Bereichen Naturwissenschaftliches Arbeiten in Sachunterricht, Biologie und Physik zuordnen. Verbindlich bleiben die Vorgaben Ihres Bundeslandes und die Absprachen an Ihrer Schule.
Jede Einheit besteht aus einer Lehrkraftausgabe und einem getrennten Schülerheft mit sechs Arbeitsblättern in den Niveaus A und B, Forscherblatt und Lerncheck. Die Lösungen der Arbeitsblätter 1 bis 6 stehen in der Lehrkraftausgabe. Beides wird als PDF-Download geliefert. Eine Schullizenz für die Einheiten 01–05 kostet 74,95 €.