Zyklus 2, Zyklus 3
Kompetenzen:
NMG 2: Tiere, Pflanzen und Lebensräume erkunden und erhalten
2.1.c. können nahegelegene Lebensräume und deren Lebewesen erkunden (z.B. mit Massstab, Feldstecher, Lupe, Bestimmungsbuch) und ihre Forschungsresultate protokollieren sowie das Zusammenleben beschreiben.
2.3. Die Schülerinnen und Schüler können Wachstum, Entwicklung und Fortpflanzung bei Tieren und Pflanzen beobachten und vergleichen.
2.3.a. können das Wachstum von Pflanzen und Tieren aus der eigenen Umgebung beobachten und von ihren Beobachtungen berichten.
2.3.b. können Wachstum und Entwicklung bei Pflanzen und Tieren beobachten, zeichnen und beschreiben. Entwicklung der Raupe über die Puppe zum Schmetterling; Blüten und Früchte von Pflanzen.
NMG 8: Menschen nutzen Räume - sich orientieren und mitgestalten
8.1.b. können Räume in der vertrauten Umgebung erkunden, Objekte in der Natur und in der gebauten Umwelt benennen, verorten (z.B. Wälder, Gewässer, Felsgebiete, unterschiedliche und typische Bauten und Anlagen in Siedlungen und Naturräumen) und Unterschiede in der Gestaltung von Räumen beschreiben.
Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich mit den verschiedenen Teilen (Funktionseinheiten oder Organen) eines Baumes. Sie beobachten in der Natur, experimentieren und interpretieren vergrösserte Aufnahmen ‚ihres’ Baumteiles. Die Erkenntnisse tragen sie zusammen und erstellen eine Übersicht über Bau und Funktion der einzelnen Baum-Organe, sowie deren Zusammenspiel.
Das Vorwissen sowie den persönlichen Erkenntnisgewinn dokumentieren die Schülerinnen und Schüler von Schritt 1 - 4 in ihrem Portfolio. Der Lernprozess wird mit Hilfe dieses Portfolios erlebbar und sichtbar. Die Dokumentation vereinfacht das Erkennen von Lernfortschritten und Fehlverständnissen und ermöglicht eine vertiefte Reflexion über den Lernprozess.
Das Portfolio liegt im Didaktischen Kommentar in Schritt 1 als A4 hoch oder A4 quer vor. Wir empfehlen für den Druck eine Vergrösserung auf A3.
Wurzel:
Das unterirdische Wurzelwerk eines Baumes hat sehr wichtige Aufgaben zu erfüllen: Befestigung, Aufnahme von Wasser und Mineralstoffen, Speicherort für die Stärke. Die Wurzeln befestigen also einerseits den Baum im Boden, nehmen andererseits Wasser und Nährstoffe aus dem Boden auf und speichern zudem Stärke. Die feinen, bis 1.5 mm langen Wurzelhaare vergrössern die Oberfläche und nehmen das Wasser und die Nährstoffe aus dem Boden auf. Die Milliarden von Wurzelhaaren einer Weisstanne erreichen eine Gesamtlänge von bis zu 130 km und eine Gesamtfläche von etwa 45 km2. Trotz der eindrücklichen Dimensionen ist die Baumwurzel ziemlich unerforscht.
Das Wurzelgeflecht eines Baumes breitet sich weit und tief im Boden aus. Fügt man alle Wurzeln einer Buche aneinander, könnte man eine Länge von über 23 Kilometern erreichen. Nicht alle Wurzeln wachsen gleich stark in die Breite. Es gibt Arten wie die Eiche oder die Föhre, die eine Pfahlwurzel haben. Diese wächst vertikal in die Tiefe. Andere Bäume wie die Fichte haben einen oberflächlichen Wurzelapparat und sind deshalb sturmanfälliger.
Stamm:
Die Borke ist die äusserste, sehr auffällige und grobe Schicht. Der äussere Teil der Rinde schützt vor Wasser, Kälte, Regen sowie vor Pilz- und Insektenbefall.
Die innere schmale Rindenschicht heisst auch Bastschicht. Sie gehört zum Transportsystem des Baums. In den Transportkanälen wird in Wasser gelöster Zucker von den Blättern (bzw. Nadeln) zu den Wurzeln transportiert.
Kambium:
Der wichtigste Teil des Stammes ist die sehr dünne Kambium-Schicht, denn von hier aus wächst der Baum in die Länge und die Breite. Wenn sich die Kambiumzellen teilen, schiebt sich eine der beiden neuen Zellen nach innen (zur Mitte des Stammes hin) und die andere nach aussen (zum Rand) hin. Kambium, Bast und Borke bilden die eigentliche Rinde, weshalb der Verlust derselben für den Baum lebensbedrohlich ist.
Splintholz:
Das vom Kambium nach innen abgeschiedene Splintholz ist der lebende Teil des Holzkörpers. Hier erfolgt hauptsächlich der Transport von Nährsalzen und Wasser bis hinauf in die Baumkrone.
Kernholz:
Der innerste Bereich des Stammes besteht aus Kernholz. Obwohl aus toten Zellen bestehend, behält es seine tragende Kraft und gilt somit als Skelett des Baumes. Im Kernholz sind verschiedenste Stoffe eingelagert (Farb-, Gerbstoffe, Harze), die bewirken, dass es auch nach dem Absterben des Baumes sehr dauerhaft bleibt.
Blatt:
Schon allein durch ihr Aussehen und ihre Größe erkennt man, ob es sich um einen Laub- oder Nadelbaum handelt. Laubbäume haben sommergrüne Blätter, die sie jeden Herbst verlieren. Nadelbäume sind immergrün (mit Ausnahme der Lärche). Ihre Nadeln sind mit einer harten Wachsschicht überzogen, die sie besonders gut gegen Kälte und Austrocknen schützt. Die Blätter sind für einen Baum von enormer Bedeutung – vergleichbar mit Herz und Lunge für den Menschen. Jedes Blatt ist ein kleines Kraftwerk, dessen Aufgabe es ist, mit Hilfe der Photosynthese Zucker und Stärke zu produzieren. Das Kohlendioxid aus der Luft gelangt über die Spaltöffnungen ins Blatt. Mit Hilfe von Sonnenlicht und Chlorophyll entsteht aus Wasser und CO2 energiereicher Zucker. Dieser wird entweder sofort verbraucht oder in Stärke umgewandelt, die gespeichert werden kann. Als Nebenprodukt dieser Umwandlung entsteht Sauerstoff, der zusammen mit Wasserdampf an die Umgebung abgegeben wird. Durch diese Art der Kohlenstoffbindung trägt der Wald aktiv zur Reduktion des atmosphärischen CO2 bei. Stirbt der Baum nicht ab, sondern wird er geerntet, bleibt der Kohlenstoff dauerhaft im daraus gefertigten Produkt gebunden.
Alle Pflanzen führen von ihren Wurzeln bis zu der Unterseite ihrer Blätter Wasser und Nährstoffe. Durch die Spaltöffnungen an den Blättern wird das Wasser an die umgebende Luft abgegeben. Bäume, welche viel Wasser gespeichert haben, geben auch viel Wasser ab, so kann ein grosser Eichenbaum bis zu 150’000l Wasser pro Jahr ausdünsten.
Auf eine detailliertere Beschreibung der Fotosynthese wird hier verzichtet und auf die Fachliteratur verwiesen.
Früchte:
Die Früchte gehen aus der Blüte hervor und umschliessen den Samen. Es gibt Saftfrüchte mit fleischigen Fruchtwänden (z.B. Kirschen oder Äpfel) und Trockenfrüchte (z.B. Nüsse wie Haselnüsse und Eicheln). Die Verbreitung der Samen erfolgt auf unterschiedliche Arten: die grossen und schweren Früchte werden durch Tiere (Eichelhäher, Mäuse, Eichhörnchen, Rehwild) verbreitet. Die kleinen und leichten Nüsse von Birke, Ulme oder Esche verbreiten sich durch den Wind. Zudem werden die Früchte von hohen Bäumen meist durch den Wind verbreitet, während sich Früchte von Büschen und Sträuchern mit der Hilfe von Tieren verbreiten. Bei Erlen, die vor allem an Gewässern vorkommen, sind die Früchte mit einem Schwimmpolster versehen, so dass sie mit dem Wasser verbreitet werden.
Kapillareffekt:
Das Aufsteigen von Flüssigkeiten in engen Röhren (Kapillaren) oder Hohlräumen wird als Kapillarität bezeichnet. Sie ist auch in Bäumen wirksam. Man kann sie z.B. unmittelbar beobachten, wenn man ein Stück Zucker mit einer Ecke in Tee oder Kaffee hält.
Für die Kapillarität gilt: Je enger eine Röhre oder ein Hohlraum ist, umso höher steigt beispielsweise Wasser. Ursache für die Kapillarität sind starke Anziehungskräfte zwischen den einzelnen Wasserteilchen und die sich daraus ergebende Oberflächenspannung von Wasser. Ursache für dieses Verhalten ist die sogenannte "Adhäsionskraft" (man könnte auch "Haft-Kraft" sagen) zwischen der Flüssigkeit und der Kapillare.
Es gibt auch Flüssigkeiten, bei denen genau der umgekehrte Effekt auftritt, also die Flüssigkeit in einer engen Röhre nicht aufsteigt, sondern abfällt.
Der Unterricht im Freien ist ein wichtiges Element der Umweltbildung. Die Sicherheit geht beim Lernen in der Natur vor:
Eine kleine Apotheke gehört in den Rucksack.
Die Eltern sind über die Vorbeugemassnahmen gegen Zeckenbisse informiert.
Eine zusätzliche Person begleitet die Gruppe.
Das Gelände wurde rekognosziert, Gefahren erkannt.
Den Kindern werden Regeln kommuniziert, wie zum Beispiel dass sie in Hörweite bleiben müssen.
Die Einheit findet vorzugsweise zwischen Frühling und Herbst statt, damit Blätter vorhanden sind.
Die Schülerinnen und Schüler sammeln ihr Vorwissen, Erkenntnisse zum Baum, den einzelnen Teilen, machen angeleitete Beobachtungen und Experimente, stellen Hypothesen auf und vergleichen diese in der Klasse. Das Portfolio dient dabei als Instrument zur Lernprozessbegleitung in Schritt 1-4, in welchem die Schülerinnen und Schüler ihr Vorwissen verifizieren oder falsifizieren, mit neuem Wissen und Erkenntnissen ergänzen und dieses allenfalls wieder über den Haufen werfen: Es darf durchgestrichen, radiert, gezeichnet und notiert werden. Eine Reinschrift kann allenfalls am Ende von Schritt 4 erfolgen.
Die Schülerinnen und Schüler können die einzelnen Schritte in kleinen Lerngruppen selbstständig bearbeiten.
Als Einführung in die Thematik wird das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler aktiviert und transparent gemacht. Sie tragen auf dem Arbeitsblatt im Portfolio alles ein, was sie über den Baum, die einzelnen Teile und deren Funktion wissen. Dabei ist es in diesem ersten Schritt nicht wichtig, ob das Wissen stimmt oder durch falsche Alltagskonzepte geprägt ist.
Wir empfehlen, das Portfolio auf A3 zu vergrössern. Es steht je eine Vorlage im Querformat und im Hochformat zur Verfügung.
Die Schülerinnen und Schüler prüfen und ergänzen ihr Vorwissen über die einzelnen Baumteile mit Hilfe des Überfahrbildes. Sie werden aufgefordert, ihre in Schritt 1 gestellten Fragen zu überprüfen: Sind diese bereits beantwortet? Haben sich neue Fragen gestellt? Die Überarbeitung des Portfolios wird in der Gruppe verglichen und ergänzt. Das Portfolio dient als Protokollblatt und Arbeitshilfe. Es soll ergänzt, gestrichen, korrigiert und skizziert werden. Die Wissensinhalte auf dem Portfolio entwickeln sich weiter.
Die Schülerinnen und Schüler bekommen in 3-er oder 4-er Gruppen einen Arbeitsauftrag zu einem Teil des Baumes, den sie gemeinsam im Wald lösen. Es ist wichtig, dass innerhalb der Klasse alle Teile des Baumes mindestens einmal bearbeitet werden, damit die Erkenntnisse in Beziehung gesetzt werden können.
Auf der Schüleroberfläche werden die Lernenden darauf hingewiesen, dass sie sich in der Gruppe organisieren müssen. Es kann hilfreich sein, Rollen zu verteilen und am Schluss über die Zusammenarbeit zu reflektieren. Folgende Rollen könnten verteilt werden:
A. Beobachterin: Beobachtet genau.
B. Zeitmanagerin: Achtet auf die Zeit.
C. Journalistin: Dokumentiert und fasst die Erkenntnisse zusammen, so dass diese präsentiert werden können.
D. Materialverwalterin: Verwaltet das Material, stellt es bereit, wenn es gebraucht wird.
Die Experimente der Arbeitsblätter brauchen für die Lehrperson keine Vorbereitungszeit und sind für die Lernenden selbstständig durchführbar, wenn die Forschungsaufträge klar verstanden werden.
Am Ende des Arbeitsauftrages wird die Gruppe aufgefordert, die Präsentation der Ergebnisse vorzubereiten. Das schriftliche Festhalten der geplanten Präsentation kann, je nach Gruppe, sinnvoll sein.
Für die Gesamtorganisation empfiehlt sich:
Im vierten Schritt werden die Arbeiten aus Schritt 3 in der Klasse präsentiert. Dazu benötigen die Schülerinnen und Schüler ausreichend Vorbereitungszeit. Einerseits werden damit Erkenntnisse in die Gesamtheit der Klasse getragen, andererseits auch Arbeitsmethoden verglichen: Die Lehrperson kann falsche Rückschlüsse korrigieren.
Möglich wäre es, die Erkenntnisse an der Wandtafel oder in einer Projektion zu sammeln, sie zu visualisieren und in Beziehung zu setzen. In den Versuchen und Beobachtungen aus Schritt 4 wird der Wasser- und Nährstofftransport thematisiert. Vielleicht haben Lernende bereits im Schritt 1 die Bedeutung des Lichtes oder des Gasaustausches zum Thema gemacht. Möglich wäre es, die Fotosynthese auf einfache Art und Weise ergänzend in das Forschungsblatt einzufügen.
Spaltöffnung mit Vaseline zumachen, über Tage beobachten
Licht und Schattenblätter untersuchen (Arbeitsauftrag "Licht und Schatten", Werkstattunterricht im Wald)
Ausrichtung und Stellung der Laubblätter (Arbeitsauftrag "Das Blätterdach", Werkstattunterricht im Wald)
Tulpen und Nelken in Farbe stellen
Tannenzweig und Laubzweig werden in ein Reagenzglas gestellt. Das Wasser wird mit etwas Speiseöl überschichtet, damit das Wasser nicht verdunsten kann.
Mit den Naturama Aktions-Kisten, wie zum Beispiel der Waldkiste oder der Wildtierkiste stehen zahlreiche Materialien für den Unterricht zur Verfügung. Sie erweitern die Ideen für den erlebnisreichen Unterricht im Freien und im Schulzimmer. Neben den vielen Medien und den Modellen unterstützt die didaktische Umsetzungshilfe ein breit gefächertes Angebot für einen lebendigen, praxisbezogenen Unterricht auf allen Stufen.
Beim Museumsbesuch können die Bibliothek und die Leseecke zum Recherchieren und Bearbeiten der Forschungsaufträge genutzt werden.
Weitere Informationen zu Inhalt und Ausleihe:
Der Wald und seine Bewohner sind in der Ausstellung vielfältig inszeniert. Mit den Blickwinkeln und Dokumentationen kann auch im Museum gearbeitet werden. Klassen, die sich an der Kampagne „Bäume wachsen in den Himmel“ beteiligen, haben die Möglichkeit, ihre Resultate auszustellen.
Das Team der Museumspädagogik berät Lehrpersonen bei Ausstellungsbesuchen rund um den Schwerpunkt Wald. Der Besuch der Ausstellung wird durch Forschungsaufträge unterstützt.
Weitere Informationen zum Besuch der Ausstellung oder Ideen zur Arbeit Blickwinkeln im Museum:
Das Team der Fachstelle Umweltbildung des Naturama Aargau berät Lehrpersonen und Schulen rund um das Thema Wald: Unterrichtsfragen, Medien, ausserschulische Lernorte, Exkursionsdidaktik oder Fragen rund um den Auenschutzpark Aargau.
Weitere Informationen zu Wald und Unterricht:
