Treffen der Praxisanleiter/Innen an der Berufsfachschule für Kinderpflege Traunstein am 17.11.2015 "Wir erforschen uns die Welt, wie es uns gefällt." Magnetismus..................................................................................................................................................... 2 1. Experiment: Büroklammer im Wasserglas ................................................................................................ 2 2. Experiment: Magnetisierbare Gegenstände ............................................................................................. 5 3. Experiment: Der schwebende Geist .......................................................................................................... 8 4. Nägel angeln ............................................................................................................................................ 11 5. Theoretischer Hintergrund zu Magnetismus........................................................................................... 14 Mischen von Flüssigkeiten.............................................................................................................................. 17 Wasser als Lösungsmittel ............................................................................................................................... 20 Tinte................................................................................................................................................................. 37 6. Experiment: Tintenzauber ....................................................................................................................... 37 Herbst .............................................................................................................................................................. 43 7. Experiment: Warum werden im Herbst die Blätter bunt? ...................................................................... 43 Montessori ...................................................................................................................................................... 54 8. Das Hunderterbrett ................................................................................................................................. 55 9. Schlangenspiel zur Addition .................................................................................................................... 56 10. Der kleine Rechenrahmen ................................................................................................................... 57 Erstellt von Christina Roppelt und Veronika Utz, Traunstein 2015 Magnetismus 1. Experiment: Büroklammer im Wasserglas Dieses Material brauchen wir für unseren Versuch: Stabmagnet ein mit Wasser gefülltes Glas Büroklammer So wird der Versuch durchgeführt: Versuchen Sie mithilfe des Stabmagneten, die Büroklammer aus dem Glas zu holen, ohne dass Finger und Hände nass werden. Greifen Sie dabei nicht mit der Hand in das Glas. Das konnten wir beobachten: Die Büroklammer wird von dem Magneten angezogen und folgt diesem durch das Wasser und das Glas hindurch. Wir erklären uns die Beobachtung so: Metall wird von Magneten angezogen. Weil das Metall selbst kein Magnet ist, funktioniert das mit beiden Polen gleich gut. In dem Metall sind lauter „Mini-Magnete“, die durcheinander schwirren; wenn nun von außen ein Magnet heran kommt, richten sich alle „Mini-Magnete“ gleich aus, nämlich in Richtung des Magneten. Dabei wirkt ein Magnet durch andere Gegenstände hindurch, wenn sie nicht zu dick sind, denn das Glas selbst ist ja nicht magnetisch, ebenso wenig das Wasser. Der Versuch klappt jedoch nur mit Metallen. Hintergrund: Büroklammer im Wasserglas Das Magnetfeld hat die Eigenschaft, Stoffe, welche nicht vom Magnet angezogen werden (magnetisierbar sind), zu durchdringen. Diese Stoffe sind beispielsweise Pappe, Papier, dünnes Holz, Kunststoff, Wasser oder Glas. Magnete können also Gegenstände, die aus Eisen, Nickel oder Kobalt (ferromagnetische Metalle) bestehen, auch durch Papier, Holz, Kunststoff, Glas usw. hindurch anziehen. Materialien aber, die selbst magnetisierbar sind (z. B. Eisen, Nickel, Kobalt), lassen die magnetischen Kräfte nicht durch.1 Der ferromagnetische Gegenstand (z. B. Büroklammer) ist zunächst nicht magnetisch. Die Elementarmagnete in der Büroklammer sind ungeordnet. Wenn nun von außen ein Stabmagnet herankommt, richten sich alle Elementarmagnete gleich aus, nämlich in Richtung des Magneten. Dabei wirkt ein Magnet durch andere Gegenstände hindurch, wenn diese nicht zu dick sind, denn das Glas selbst ist ja nicht magnetisch, ebenso wenig das Wasser. Da das Magnetfeld auch außerhalb des Magneten selbst wirkt, kann der Magnet andere Materialien durchdringen. www.haus-der-kleinen-forscher.de/de/praxisideen/experimente-versuche/mathematik/experiment/ein-magnet-zieht-dinge-durch-andere-materialien-hindurch-an/ www.supra-lernplattform.de/index.php/lernfeld-natur-und-technik/magnetismus/sachinformationen-fuer-die-lehrkraft Lührs, Otto/ Flieger, Reiner (1997): Magnetismus. (Was ist was? Bnd. 39). Nürnberg: Tessloff Verlag. http://elektroniktutor.oszkim.de/grundlagen/magnet.html Du brauchst: 2. Experiment: Magnetisierbare Gegenstände Dieses Material brauchen wir für unseren Versuch: Magnet, Gegenstände aus unterschiedlichen Materialien So wird der Versuch durchgeführt: 1. Überlegen Sie, welche Stoffe von Magneten angezogen werden. Kreuzen Sie anschließend Ihre Vermutung in der Tabelle an. 2. Nähern Sie die verschiedenen Gegenstände der Reihe nach dem Magneten an. 3. Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse mit Ihren Vermutungen. Vermutung wird angezogen wird nicht angezogen Überprüfung wird angezogen Holz X Büroklammer X Schere X Nagel x Stein Radiergummi wird nicht angezogen X X Kupferdraht X Alufolie X 1 Cent Münze x 5 Cent Münze x 10 Cent Münze 1 Euro x x Wir erklären uns die Beobachtung so: Ob ein Gegenstand magnetisierbar ist oder nicht hängt von seiner Zusammensetzung ab. Gegenstände aus ferromagnetischen Metallen wie Eisen, Nickel oder Kobalt lassen sich von einem Magneten anziehen. Gegenstände aus nicht-ferromagnetischem Material wie Papier, Holz oder Kunststoff lassen sich nicht magnetisieren. Hintergrund: Magnetisch oder nicht magnetisch? Hintergrund: Ursprünglich nicht magnetische Gegenstände können von Magneten angezogen werden wie z. B. ein Nagel oder eine Büroklammer. Dies liegt daran, dass diese Gegenstände aus einem ferromagnetischen Metall (z. B. Eisen, Nickel, Kobalt) bestehen. Gegenstände aus nicht-ferromagnetischem Material lassen sich nicht von einem Magneten anziehen wie z. B. Papier, Holz, Kunststoff oder Wasser. Wissenswertes: Man kann zwischen natürlichen und künstlich hergestellten Magneten unterscheiden. Vor über 2000 Jahren wurde in der Türkei ein Gestein gefunden, das eine magnetische Wirkung hat (Magnetit). Aber der Mensch ist auch in der Lage, künstliche Magnete herzustellen. Das am häufigsten zur Herstellung von Permanentmagneten verwendete Material ist Stahl, eine Legierung (Mischung) aus Eisen und Kohlenstoff. Zur Herstellung eines Permanentmagneten wird das Material erst wärmebehandelt und dann in einem starken Magnetfeld in einer Presse abgekühlt. Wissenswertes zu den Münzen des Euro: a) stark magnetische Münzen: 1 Cent, 2 Cent, 5 Cent bestehen aus Stahl mit einer Kupferauflage b) nicht magnetische Münzen: 10 Cent, 20 Cent, 50 Cent bestehen aus nordischem Gold (eine Kupfer-Aluminium-Zink-Zinn-Legierung) c) schwach magnetische Münzen: 1 Euro, 2 Euro bestehen aus den Bestandteilen Kupfer, Nickel und Messing Du brauchst: 3. Experiment: Der schwebende Geist Dieses Material brauchen wir für unseren Versuch: starker Magnet (der Neodym-Magnet besitzt eine sehr hohe magnetische Wirkung. Achten Sie deshalb unbedingt darauf, sich nicht die Finger einzuquetschen und sich zu verletzen!) Büroklammer dünne Schnur Papier Tesa So wird der Versuch durchgeführt: 1. Befestigen Sie eine Büroklammer an einem Stück Faden. 2. Schneiden Sie das Gespenst aus und kleben Sie dieses über die Büroklammer, sodass der Faden unten herausschaut. 3. Halten Sie den Faden fest oder kleben Sie ihn auf eine Unterlage und nehmen Sie einen starken Magneten. Diesen führen Sie über das Gespenst, ohne dass sich die beiden berühren. Das konnten wir beobachten: Das Gespenst schwebt wie von Geisterhand in der Luft. Wir erklären uns die Beobachtung so: Der Magnet wirkt auch auf Entfernung, denn er besitzt ein magnetisches Feld, welches sich räumlich um ihn herum ausbreitet. Man benötigt nicht den direkten Kontakt zwischen Magneten und magnetisierbarem Gegenstand wie der Büroklammer, sondern es reicht, dass sich der Körper im Magnetfeld befindet. ____________________________________________________________ Hintergrund: Wirkung auf Entfernung Der Raum zwischen Magnet und magnetischem Gegenstand ist nicht leer, auch wenn wir nichts sehen oder ertasten können. Ein Magnet hat ein magnetisches Feld, das sich räumlich um ihn herum ausbreitet. Dieses für die anziehende (aber auch abstoßende) Wirkung eines Magnets verantwortliche Kraftfeld kann – nach einer Idee des englischen Chemikers und Physikers Michael Faraday (1791 – 1867) – mit Hilfe von feinen Eisenspänen sichtbar gemacht werden, die sich unter Einfluss des Magnetfelds zu Feldlinien anordnen. Eine magnetische Wirkung entsteht nicht nur durch direkten Kontakt zum Magneten. Es genügt, wenn sich ein Körper im Magnetfeld befindet, welches sich um den Magneten herum aufbaut.2 Moeller, Cornelia (20143): Spiralcurriculum Magnetismus (Bd. 1 Elementarbereich). Seelze: Friedrich Verlag. www.supra-lernplattform.de/index.php/lernfeld-natur-und-technik/magnetismus/sachinformationen-fuer-die-lehrkraft www.ooe-kindernet.at/xbcr/SID-F7B5A3D1-A00D8869/Magnetismus.pdf Du brauchst: ____________________________________________________________ 4. Nägel angeln Dieses Material brauchen wir für unseren Versuch: 1 Magnet mit einer möglichst hohen magnetischen Kraft (Der Neodym-Magnet hat eine sehr hohe magnetische Wirkung. Achten Sie deshalb unbedingt darauf, sich nicht die Finger einzuquetschen und sich zu verletzen!) einige Nägel So wird der Versuch durchgeführt: 1. Versuchen Sie, mit einer Büroklammer den Nagel hochzuheben. Was passiert? Nichts. 2. Nehmen Sie zwei Nägel in die Hand und streichen Sie mit einem Ende (Pol) des Magneten ca. 20 bis 40 Mal in dieselbe Richtung über beide Nägel. Achten Sie darauf, dass sich auf dem „Rückweg“ Magnet und Nagel nicht berühren. 3. Nähern Sie die Nägel an, erst mit dem Nagelkopf, dann mit den Spitzen. Das konnten wir beobachten: Bringt man die Nagelköpfe bzw. Spitzen aneinander, stoßen sich diese ab. Nähert man den Nagelkopf und die Nagelspitze eines Nagels an, so ziehen sich diese an. Wir erklären uns die Beobachtung so: Zwei Gegenstände aus Metall ziehen einander nicht an. Wenn man nun aber eines der Metalle (den Nagel) mit dem Magneten zusammen bringt, wird aus dem Metall selbst ein Magnet. Dann zieht der Nagel die Büroklammer an. Das hält jedoch nur einige Zeit vor, weil der Nagel, der selbst kein Magnet ist, die Magnetkraft wieder verliert. Wiederum liegt die Erklärung in den „MiniMagneten“ (Elementarmagnete), die in jedem Metall stecken. Der Magnet, der von außen an das Metall kommt, richtet diese Mini-Magnete alle in dieselbe Richtung aus, sodass das Metall magnetisch wird. Legt man den Magneten jedoch weg, verliert das Metallstück die Magnetkraft, weil die Elementarmagnete in ihm wieder ungeordnet sind. Mit dem Überstreichen des Permanentmagneten über die Nägel haben sich die ursprünglich ungeordneten Elementarmagnete im Nagel in eine Richtung ausgerichtet. Der Nagel wurde so für kurze Zeit selbst zum Magneten. Variante: 4. Lassen Sie die Nägel ein paar Mal auf den Boden fallen und nähern Sie nun wieder die beiden Nägel aneinander an. Das konnten wir beobachten: Die Nägel sind nicht mehr magnetisch. Wir erklären uns die Beobachtung so: Durch das Fallenlassen wurde die Ordnung der Elementarmagnete im Nagel aufgehoben. Hintergrund: Magnetisieren und entmagnetisieren An Ferromagnetische Metalle (z. B. Eisen, Nickel, Kobalt) lassen sich magnetisieren und entmagnetisieren. Elementarmagneten-Modell: Im Elementarmagneten-Modell stellt man sich vor, dass ein magnetisierbarer Gegenstand (z. B. ein Nagel) viele kleine Elementarmagneten enthält, die in alle möglichen Richtungen orientiert sind. Ihre magnetischen Wirkungen heben sich insgesamt auf. 1. Magnetisieren Jetzt bringen wir einen Magneten in die Nähe des Eisenstücks. Der Magnet übt eine magnetisierende Wirkung auf die einzelnen Elementarmagnete aus. Sie ändern ihre Richtung. Das Eisenstück ist jetzt selbst zu einem Magneten geworden, weil alle Elementarmagnete in die gleiche Richtung ausgerichtet werden. Diesen Vorgang nennt man Magnetisieren. 2. Entmagnetisieren Beim Entmagnetisieren wird die gewonnene Ordnung der Elementarmagnete wieder zerstört. Dies geschieht beispielsweise durch heftige Erschütterung oder Wärmeeinwirkung.3 www.ooe-kindernet.at/xbcr/SID-F7B5A3D1-A00D8869/Magnetismus.pdf www.leifiphysik.de/themenbereiche/ www.physikfuerkids.de/lab1/versuche/magflu/index.html Du brauchst: 5. Theoretischer Hintergrund zu Magnetismus Magnetismus ist ein naturwissenschaftliches Phänomen, welches sich in Form von anziehenden oder abstoßenden Kräften äußert. Ein Magnet ist somit ein Gegenstand, der andere Gegenstände anzieht oder abstößt. Pole: Jeder Magnet besitzt einen magnetischen Nord- und Südpol. Der Nordpol wird meist rot und der Südpol grün dargestellt. Bringt man den Nordpol eines Stabmagneten an den Südpol eines zweiten Stabmagneten, ziehen sich beide Magnete an. Ganz anders verhält es sich, wenn man sich mit dem Nordpol des ersten Stabmagneten ebenfalls an den Nordpol des zweiten Magneten annähert. In diesem Fall stoßen sich die Magnete ab. Auch wenn man die beiden Südpole der Magnete einander nähert, stoßen sich die Magnete ab. Das bedeutet, gleichnamige Magnetpole stoßen sich ab, ungleichnamige Magnetpole ziehen sich an. Magnetfelder: Die magnetische Kraft wirkt nicht nur innerhalb des Magneten, sondern auch außerhalb. Den Raum um einen Magneten bezeichnet man als Magnetfeld. An den beiden Polen ist die Anziehungs- bzw. Abstoßungskraft am größten. Das Vorhandensein eines magnetischen Feldes lässt sich aus der Anordnung von Eisenfeilspänen um einen Magneten erschließen. 4 Ungleichnamige Pole ziehen sich an. Gleichnamige Pole stoßen sich ab. Eisenfeilspäne sind durch die Nähe zum Stabmagneten alle selber zu kleinen Magneten mit einem Nord- und Südpol geworden. Die Späne ordnen sich entlang der Feldlinien an, ihre eigenen Pole werden somit vom Magneten angezogen oder abgestoßen. http://www.lesa21.de/lernen/z/zirkus/versuche/versuch6/index.html http://www.wdr.de/tv/wissenmachtah/img/bibliothek/20_08magnetfeld5_klein.jpg Elementarmagneten-Modell: Wird ein Magnet zersägt, entstehen wieder zwei Magnete mit je einem Nord- und einem Südpol: Vereinfacht kann man sich Magnete so vorstellen, als würden sie aus lauter Elementarmagneten („Kleinstmagneten“) bestehen, die alle in die gleiche Richtung ausgerichtet sind. Magneten in unterschiedlichen Formen: Die drei bekanntesten Grundformen eines Magneten sind der Stabmagnet, der Hufeisenmagnet und der Scheibenmagnet. Stabmagnete, Hufeisenmagnete, Scheibenmagnete und andere Ausführungen von Magneten, die im Alltag zum Einsatz kommen, werden als Dauermagneten oder Permanentmagneten bezeichnet, da ihre magnetische Wirkung dauerhaft ist. 5 Im Zauber des Magnetismus Magnetformen Elementarmagneten-Modell Nordpol Südpol Hufeisenmagnet Anziehung Abstoßung Scheibenmagnet Magnetfeld Stabmagnet Mischen von Flüssigkeiten Experiment: Mischen von Flüssigkeiten Dieses Material brauchen wir für unseren Versuch: eine Glasschale Behälter mit Wasser Öl, am besten Speiseöl Essig Spülmittel Schälchen für die Zubereitung der Spülmittellösung eine Tropfpipette oder einen Löffel So wird der Versuch durchgeführt: 1. 2. 3. 4. 5. Gieße eine kleine Menge Wasser in das Glasschälchen. Gib ein paar Tropfen Essig dazu. Beobachte, was passiert! Gib jetzt einen Tropfen Öl in die Mischung. Beobachte, was passiert! Bereite eine Spülmittellösung aus einigen Tropfen Spülmittel und etwas Wasser vor. Gib wenige Tropfen der Spülmittellösung in deine Wasser-Essig-Öl-Mischung. Beobachte, was passiert! Dieses Versuchsergebnis vermuten wir: Wasser + Essig + Öl + Spülmittel + Öl + Spülmittel Was passiert? Vermischen sich die Flüssigkeiten? Das konnten wir beobachten: Wasser + Essig Was passiert? Vermischen sich die Flüssigkeiten? Nein Wir erklären uns die Beobachtung so: Mischbare Stoffe haben eine ähnliche Struktur z.B. Wasser und Essig Nicht-mischbare Stoffe haben eine unterschiedliche Struktur z.B. Wasser und Öl Aber: Durch verbindende Stoffe (mit den Eigenschaften der beiden unvermischbaren Flüssigkeiten) können nicht-mischbare Stoffe doch vermischt werden. z. B. Spülmittel Ob sich zwei Flüssigkeiten vermischen, hängt von der Struktur der Teilchen ab, aus denen die Flüssigkeiten aufgebaut sind Erklärung: Mischen von Flüssigkeiten Wie dieses Experiment, aber auch der Blick in eine Salatschüssel oder einen Suppentopf zeigen, sind nicht alle Flüssigkeiten miteinander mischbar. Die Struktur, d. h. die geometrische Gestalt der kleinsten Teilchen, aus denen die Flüssigkeiten aufgebaut sind, ist dafür verantwortlich. Es heißt: „Gleiches löst sich in Gleichem“, d. h. dass sich alle Flüssigkeiten, die in ihrem Aufbau dem Wasser ähneln, miteinander mischen können. Entsprechend mischen sich alle Flüssigkeiten miteinander, die einen ähnlichen Aufbau wie Öl haben. Unter einer Riesenlupe betrachtet, hätte Wasser eine nahezu kugelige Gestalt, Öl dagegen eine eher längliche Form. Beide können sich nicht miteinander vermischen. Auch Essig hat eine eher kugelförmige Gestalt, allerdings nicht ganz so ausgeprägt wie bei Wasser. Wenn man genau hinsieht, kann man daher auch eine Schlierenbildung erkennen, wenn Essig in Wasser gegeben wird. Gibt man eine Spülmittellösung zu dem Wasser-Öl-Gemisch, kommt allerdings Bewegung ins Glasschälchen. Spülmittel hat nämlich von beiden Flüssigkeiten etwas, ein kugeliges Ende und einen länglichen Teil. Und da sich ja Gleiches in Gleichem löst, kann nun das Spülmittel mit dem kugeligen Ende in das Wasser eintauchen und mit dem länglichen Teil in das Öl. Spülmittel schafft also eine Verbindung zwischen den ansonsten nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten. Dasselbe geschieht auch beim Spülen und Waschen: Fett- und Ölverschmutzungen werden von dem Spül- bzw. Wassermittel umhüllt und so vom Gegenstand abgehoben. Anschließend gelangen sie ins Wasser, also das Waschwasser, und werden mit ihm fortgespült. Du brauchst: Wasser als Lösungsmittel Experiment: Wasser als Lösungsmittel Dieses Material brauchen wir für unseren Versuch: drei möglichst gleiche Gläser 2-3 Esslöffel Sand, Salz und Zucker einen Teelöffel zum umrühren warmes Wasser einen Faserstift, der auf Glas malt So wird der Versuch durchgeführt: 1. Die Gläser werden zu etwa 2/3 mit warmem Wasser gefüllt. 2. Der Wasserstand wird mit dem Faserstift markiert. 3. Teelöffel für Teelöffel werden die einzelnen Materialien je in ein Glas gegeben und gut umgerührt. Dieses Versuchsergebnis vermuten wir: Sand + Wasser Salz + Wasser Zucker + Wasser Salz + Wasser Ja Zucker + Wasser Ja Löst sich der Stoff auf? Verändert sich der Wasserstand? Das konnten wir beobachten: Löst sich der Stoff auf? Verändert sich der Wasserstand? Sand + Wasser Nein Ja Nein Ja Wir erklären uns die Beobachtung so: Wasserunlösliche Materialien : z. B. Sand Das Wasser kann nicht in das Innere der Sandkörner dringen, weil die Sandkörnchen zu fest miteinander verbunden sind. Wasserunlösliche Materialien : z. B. Zucker, Salz Das Wasser trennt allmählich Schicht um Schicht ab und umhüllt die Teilchen mit Wasser. Wassermenge steigt nicht: z.B. Salz Wassermenge steigt: z.B. Zucker Die Salzteilchen passen in die Hohlräume zwischen den Wasserteilchen. Die Zucker-teilchen passen nicht in die Hohlräume zwischen den Wasserteilchen. Ob ein Stoff wasserlöslich ist, hängt von der Struktur des Materials ab. Erklärung: Wasser als Lösungsmittel Wenn ein Stoff mit Wasser vermischt wird, dann kann es sein, dass sich dieser Stoff in Wasser löst. Das bedeutet nicht, dass der Stoff nicht mehr da ist oder ein neuer Stoff entstanden ist. Er ist nur so klein geworden, dass er nicht mehr sichtbar ist. Vermischte und gelöste Stoffe kann man grundsätzlich auch wieder voneinander trennen, wobei das nicht immer ganz einfach ist. Zucker und Salz lösen sich wunderbar in Wasser, Sand aber überhaupt nicht. Die Struktur eines Materials entscheidet letztlich darüber, ob der Feststoff wasserlöslich ist oder nicht. Betrachten wir zunächst den wasserunlöslichen Sand. Das Wasser kann nicht in das Innere der Sandkörnchen dringen und sie auch nicht verändern. Wasser und Sand sind und bleiben ein sichtbares Gemisch. Nun zur Löslichkeit von Salz und Zucker: Ein wasserlöslicher Stoff bietet dem Wasser die Möglichkeit, zunächst an den Ecken, Kanten und Flächen „anzugreifen und allmählich Schicht um Schicht abzutrennen und mit Wasser zu umhüllen. Wenn der Salz- bzw. Zuckerkristall einmal vollständig gelöst ist, liegt das Salz bzw. der Zucker in vielen kleinen, nicht mehr sichtbaren Teilen vor, die im Wasser feinverteilt sind. Dieses Abtrennen der winzigen Teile aus dem Kristallverband gelingt unterschiedlich schnell. Manche Kristalle, die eine besonders feste Struktur haben – so etwa Salz – sind nur allmählich löslich, andere dagegen, z. B. Zucker, lösen sich leichter auf. Nun gibt es aber zwischen gelöstem Zucker und gelöstem Salz noch einen Unterschied. Die kleinen, nicht mehr sichtbaren Zuckerteilchen kann man daran erkennen, dass die Menge des Wassers zunimmt. Beim Salz ist das anders, die Wassermenge bleibt beim Auflösen von Salz gleich. Das kann man so erklären: Man muss sich die Flüssigkeit Wasser so vorstellen, dass zwischen den einzelnen Wasserteilchen „Hohlräume“ oder „Lücken“ vorkommen. In genau diese Hohlräume „passen“ die aufgelösten Salzteilchen. Sie verschwinden sozusagen in den Lücken und deshalb steigt der Wasserspiegel nicht! Du brauchst: Tinte 6. Experiment: Tintenzauber Dieses Material brauchen wir für unseren Versuch: Zuckerwürfel unterschiedlich farbige Tinte (z. B. grün, blau, rot) weißer, flacher Teller etwas Wasser evtl. eine Lupe So wird der Versuch durchgeführt: 1. Schütten Sie so viel Wasser in den Teller, dass der Tellerboden bedeckt ist. 2. Legen die Zuckerwürfel auf den Tisch und färben sie mit einigen Tropfen Tinte oder Lebensmittelfarbe ein. Dann legen Sie sie mit einigen Zentimetern Abstand in das Wasser auf dem Teller. Achten Sie darauf, dass sich das Wasser nicht mehr bewegt, wenn Sie die Zuckerwürfel hineinlegen. Das konnten wir beobachten: 1. Was jetzt passiert, lässt sich prima durch eine Lupe beobachten: Die Zuckerwürfel saugen sich voll Wasser, zerfallen und lösen sich auf. Der aufgelöste Zucker verteilt sich in der Flüssigkeit und nimmt die bunte Tinte mit. Weil sich Zucker und Tinte gleichzeitig auflösen und mit dem Wasser vermischen, entstehen dabei sehr schöne, strahlenförmige Farbverläufe. 2. Anfangs grenzen sich die beiden Farben voneinander ab. Nach längerer Zeit beginnt die Farbgrenze zu verschwimmen und es bilden sich Mischfarben. Wenn Sie den Teller ein wenig bewegen, können Sie die Vermischung beschleunigen. Wir erklären uns die Beobachtung so: Am Anfang ist der Zucker an einer Stelle im Wasser konzentriert: genau dort, wo Sie den Würfel hingelegt haben. An anderen Stellen ist überhaupt kein Zucker. Wo es ein solches Ungleichgewicht gibt, herrscht in der Natur immer das Bestreben, einen Ausgleich zu erreichen. Also wandert der Zucker im Wasser, bis er gleichmäßig verteilt ist. Das wird durch die Farben angezeigt. Zucker löst sich in Wasser auf, während sich Tinte und Lebensmittelfarben, die selbst flüssig sind, mit dem Wasser vermischen. Das bedeutet: Der Zucker wird im Wasser in mikroskopisch kleine, für uns nicht mehr sichtbare Teilchen zerlegt. Die Farbe dagegen können wir nach wie vor sehen. Wenn sich der Zucker annähernd gleichmäßig im Wasser verteilt hat, müssen sich die "huckepack" auf ihm sitzenden Farbteilchen sozusagen aus eigener Kraft weiter bewegen. Das dauert. Deswegen verzögert es sich, bis die scharfe Grenze zwischen den beiden Farben zu verschwimmen beginnt. Durch Bewegung kann diese Vermischung beschleunigt werden. Du brauchst: Herbst 7. Experiment: Warum werden im Herbst die Blätter bunt? Dieses Material brauchen wir für unseren Versuch: saftige, grüne Blätter bereits verfärbte Blätter 1 kleines Schneidbrett 1 Messer evtl. Stößel 1 Tasse Filterpapier (z.B. Kaffeefilter) medizinischen Alkohol (aus der Apotheke) So wird der Versuch durchgeführt: 1. Die Blätter in kleine Streifen schneiden. 2. Die grünen, geschnittenen Blätter in eine Tasse geben und ca. mit der gleichen Menge Alkohol übergießen. 3. Die bereits verfärbten Blätter in eine andere Tassen geben und ebenfalls mit Alkohol übergießen. 4. Mit der Rückseite des Messers (oder einem Stößel) den Saft der Blätter heraus stampfen, bis das Alkohol-Saft-Gemisch die Farbe der Blätter annimmt. 5. In jede Tasse ein Filterpapier stellen. Das konnten wir beobachten: Bei den grünen Blättern: Man sieht verschiedene Farben, die im Filterpapier ungleich hoch steigen. Bei den bereits verfärbten Blättern: nur die Farbe des Blattes wird auf dem Filterpapier sichtbar. Wir erklären uns die Beobachtung so: Ein grünes Blatt enthält verschiedene Farben. Diese werden durch den Alkohol getrennt. Das Grün überdeckt normalerweise die anderen Farben. In einem verfärbten Blatt ist kein grüner Farbstoff mehr enthalten, daher werden die anderen Farben des Blattes sichtbar. Hintergrund: Bäume bereiten sich auf den Winter vor Frühjahr/Sommer Herbst/Winter Sonneneinstrahlung: Sonneneinstrahlung: Stärkere Sonneneinstrahlung Geringere Sonneneinstrahlung Vorgänge im Baum: Vorgänge im Baum: Der Baum betreibt Photosynthese und braucht dafür den grünen Farbstoff Chlorophyll Der Baum bereitet sich auf den Winter vor und entzieht den Blättern den grünen Farbstoff Chlorophyll Blattfarbe: grün Blattfarbe: rot, gelb, braun, orange Fazit: Der grüne Farbstoff (Chorophyll) überdeckt die anderen Farbstoffe. Die Blätter werden im Herbst also nicht verfärbt, sondern eher vom Grün entfärbt. Hintergrund: Bäume bereiten sich auf den Winter vor Wenn Sonnenlicht auf die Blätter eines Baumes scheint, entwickelt sich in ihnen mit Hilfe des Blattgrüns (Chlorophyll) aus dem Kohlendioxid der Luft und aus Wasser Sauerstoff und Traubenzucker (= Photosynthese). Einen Teil der so produzierten Nahrung verbraucht der Baum sofort zum Wachsen, einen anderen Teil speichert er für den Winter. Wenn es Herbst wird, richtet sich der Baum auf den „Winterschlaf“ ein. Er hört auf zu wachsen und zieht alle Pflanzensäfte in die Wurzeln hinunter. Mit dem Saft wird auch das Blattgrün (= Chlorophyll) aus den Blättern gezogen. Durch diese „Entfärbung“ werden die Farben sichtbar, die vom Blattgrün verdeckt wurden (z.B. Betakarotin und Xanthophylle, natürliche Pflanzenfarbstoffe, die für die rote, gelbe oder orangene Farbe einer Pflanze verantwortlich sind). Jede Baumart bekommt dadurch eine ganz besondere Herbstfärbung. Ausschlaggebend für den Beginn der Laubfärbung ist die Tageslänge bzw. die Dauer der Sonneneinstrahlung und nicht die Temperatur. So werden nahezu in jedem Jahr etwa um die gleiche Zeit die Blätter bunt. Nur das Abfallen der bunten Blätter hängt von der Temperatur ab. Ist es noch warm bis in den November hinein, bleiben die bunten Blätter noch lange an den Bäumen hängen. Würden Laubbäume den Winter über ihre Blätter behalten, müssten sie verdursten, weil die Wurzeln aus dem gefrorenen Boden nicht genug Wasser ziehen können und über die Blattoberfläche das Wasser durch die Sonneneinstrahlung weiter verdunsten würde. Außerdem könnten Zweige und Äste unter dem Gewicht der Schneemassen, das auf den Blättern lastet, abbrechen. www.umweltdetektive.ch/baum-beobachten-staunen/79-baumbeobachtung/baumbeobachtung-intro/279-herbstfaerbung-derblaetter http://files.schulbuchzentrum-online.de/onlineanhaenge/files/978-3-14-013351-7-2-l.pdf Du brauchst: Montessori Übersicht über das Montessori-Material an der Berufsfachschule für Kinderpflege Traunstein Der rosa Turm (ab 2,5 J.) Braune Treppe (ab 3 J.) Numerische Stangen (ab 3 J.) Ziffern und Chips (ab 4 J.) Spindelkasten (ab.4 J.) Hunderterbrett (ab 5 J.) Schlangenspiel zur Addition (ab 5 J.) Kleiner Rechenrahmen (ab 6 J.) 8. Das Hunderterbrett Empfohlenes Alter: ab 5 Jahren Anleitung: Das Hunderterbrett wird mit den Ziffernplättchen auf einen Arbeitsteppich gelegt. Zunächst werden die Zahlen von 1 bis 10 horizontal in der ersten Reihe des Hunderterbrettes von links nach rechts angeordnet. Dabei nennt die Erzieherin laut den Namen der Zahl. Anschließend werden weitere Reihen des Hunderterbretts in gleicher Weise aufgebaut. Varianten: Die Ziffernplättchen werden auf die Kontrolltafel aufgelegt und im Anschluss auf das Hunderterbrett übertragen. Auslegen nach Gruppen: Gerade Zahlen; ungerade Zahlen; Zahlen, die mit einer 2 enden etc. 9. Schlangenspiel zur Addition Empfohlenes Alter: ab 5 Jahren Anleitung: Der Erwachsene legt mit bunten Perlenstangen eine beliebige Aufgabe aus, z.B. 3 + 8 + 2 Nun werden die einzelnen Perlen nacheinander laut gezählt, bis der Wert 10 erreicht ist. Die zehn bunten Perlen werden dann durch eine goldene Zehner-Perlenstange ausgetauscht. Diese wird an den Platz der 3er- und der 8er-Stange gelegt. Nun bleibt von der 8er-Stange noch eine Perle übrig. Die 3er- und die 8er-Stange werden beiseite gelegt und von den schwarz-weißen Tauschperlen wird eine Einerperle in die Schlange gelegt. Nun wird weitergezählt (die Einerperle und die 2er Stange). Die übrigbleibenden Perlen werden ebenfalls durch die Tauschperlen ersetzt. Jetzt kann das Ergebnis der Rechnung anhand der 10er Stangen und der Einer ganz leicht abgelesen werden. 10. Der kleine Rechenrahmen Empfohlenes Alter: ab 6 Jahren Anleitung: Einführung des Rechenrahmens: Bedeutung der Perlen Die Perlen des Rechenrahmens befinden sich auf der linken Seite. Der Erwachsene schiebt eine Einerperle nach rechts und sagt: „Das ist eins.“ Danach nimmt er eine Zehnerperle, schiebt diese ebenfalls nach rechts und sagt: „Das ist zehn“. Auf die gleiche Weise werden die restlichen Perlenkategorien eingeführt (Hunderter, Tausender). Einführung des Rechenrahmens: Tauschprinzip Der Erwachsene schiebt Perle für Perle von links nach rechts und zählt laut mit („eins, zwei, drei...zehn“). Jetzt wird in die nächste Kategorie getauscht: „Zehn Einer tauschen wir in einen Zehner“. Nun werden die zehn Einer auf die linke Seite zurückgeschoben und eine Zehnerperle nach rechts. Die Zehnerperlen werden in Zehner-Schritten gezählt („zehn, zwanzig, ...hundert“ Austausch zehn Zehner- gegen eine Hunderterperle). Ebenso werden die restlichen Perlen abgezählt. Lösen von Rechenaufgaben: Beispielaufgabe: 12 + 19 Nach rechts geschoben werden zwei Einerperle, eine Zehnerperle. Nun kommen noch neun Einerund eine Zehnerperle dazu. Bei dieser Aufgabe kann gleich ein Kategoriewechsel geübt werden, indem die zehn Einer- in eine Zehnerperle getauscht werden. Hintergrund: Montessori-Pädagogik Bild vom Kind Aus ihrer Haltung heraus verstand Maria Montessori das Kind als ein individuelles Wesen, das danach strebt, ein freier, unabhängiger und eigenständiger Mensch zu werden. „Hilf mir, es selbst zu tun“ ist ein grundlegendes Anliegen der Montessori-Pädagogik. Methodisch-didaktischer Ansatz Die pädagogische Arbeit der Montessori-Pädagogik ist stark von der „vorbereiteten Umgebung“, der „freien Wahl“, der „Stille“ und der „Wiederholung“ geprägt. Die vorbereitete Umgebung ist das entscheidende Prinzip der Montessori-Pädagogik. Der Raum und das Material sind so gestaltet, dass sie Aufforderungscharakter haben, die Möglichkeit zur selbstständigen Beschäftigung eröffnen und die freie Wahl unterstützen. Die freie Wahl gibt den Kindern die Möglichkeit, eigene Interessen, Bedürfnisse und Stärken zu entwickeln und auszuleben. Die Stille entsteht durch die hingebungsvolle Beschäftigung mit dem Material. Die Kinder lernen, ihre Aufmerksamkeit auf eine Tätigkeit zu richten, die im alltäglichen Gruppengeschehen oft unbeachtet bleibt. Die Stille nach Montessori hat nichts mit der Ruhe zu tun, die oftmals in Gruppen eingefordert wird. Stille ist das Finden der inneren Mitte. Wichtig dafür sind die Ruhe und Gelassenheit, die eine Erzieherin ausstrahlt. Die Wiederholung entspricht dem natürlichen Streben des Kindes nach Vollkommenheit. Das Kind erfährt innere Stärke und Unabhängigkeit. Es geht aus einer konzentrierten, ausdauernden Arbeit zufrieden heraus und kann sich neuen Lerninhalten zuwenden. Rolle der pädagogischen Fachkraft Die Rolle der pädagogischen Fachkräfte zeichnet sich durch Zurückhaltung aus. Sie trägt dafür Sorge, dass das Kind eine anregungsreiche Umgebung vorfindet, Zeit und Raum hat, um sich auszuprobieren und sich frei zu entwickeln. Die pädagogischen Fachkräfte beobachten einfühlsam und erkennen dadurch genau, an welchem Entwicklungspunkt das Kind ist. Auf diese Weise ist es ihnen möglich, dem Entwicklungsstand angemessen Hilfestellung zu leisten. http://www.montessori-outlet.info/montessori_materialien/montessori_anleitungen.html https://www.montessori-material.de/montessori-material/mathematisches-material/ Gartinger/Janssen (Hrsg.): Erzieherinnen und Erzieher. Professionelles Handeln im sozialpädagogischen Berufsfeld. Cornelsen. Berlin 2014.
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