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NATURWISSENSCHAFTEN

SINNE UND WAHRNEHMUNG

Jahrgangsstufe 5/6

H ESS I SC H ES L AN D E S I NS TIT U T F Ü R PÄ D AGO GIK ' 3

•

I I

HANDREICHUNGEN ZUR ARBEIT MIT DEM RAHMENPLAN NATURWISSENSCHADFTEN SEK. I HEFT 3

Sinne und Wahrnehmung

Jahrgangsstufe 5/6

Autor: Claus Overmann

HESSISCHES LANDESINSTITUT FOR PÄDAGOGIK (HeLP)' WIESBADEN 1997

Sinne und Wahrnehmung, Jahrgangsslufe 5/6

Autor' Claus Overmann

Hesslsches Landeslnslltut für Pädagogik (HeLP)" Wiesbaden· 1997

Handreichungen zur Arbeit mit dem Rahmenplan Naturwissenschaften Sek. Heft 3

ISBN 3-88327-371 - 6

Herausgeber: Hessisches Landesinstitut für Pädagogik (HeLP)" Walter-HaUslein-Straße 3, 65197 Wiesbaden Telefon 06 11 16803-0

Autor: elaus Overmann

Reihe: Handreichungen zur Arbeit mit dem Rahmenplan Naturwissenschaften Sek. I Heft 3

In der Reihe .Handreichungen zur Arbeit mit dem Rahmenplan Sekundarstufe· werden Materialien zum Rahmenplan vorgelegt . Diese Veröffenlilchungen werden im Auftrag des Hessischen Kultus­ministers herausgegeben; sie steUen jedoch keine verbindliche, amtliche Verlautbarung des Hesslschen Kultusministers dar.

Dem Lande Hessen (Hessisches Institut für Bildungsplanung und Schulentwicklung) sind an den abgedruckten Beiträgen alle Rechte der Veröffentlichung, Verbreitung, Übersetzung und auch die Einspeicherung und Ausgabe In Datenbanken vorbehalten.

Schriftliche Bestellungen sind zu nchlen an:

Hessisches Institut für Bildungsplanung und SChulentwicklung (HISS) Dezernat Veröffentlichungen Postfach 3105, 65021 Wiesbaden Fax: 0611 / 8803·340

ISBN 3-88327-371 - 6 1. Auflage 1997

UmschlaggestaJtung: Satz 1 Umbruch: Druck- und Bindearbeiten:

Jürgen Löber Graphikdesign • Wiesbaden Sandra Winkter (HIBS) • Wiesbaden Elektra • Niedernhausen

biSlang noch HesSIsches Instltut für Bildungsplanung und Schulentwicklung (HIBS), Hessisches Institut für lehrerlortblldung (HILF), Slaatliche landesbildslelle Hessen und Erwachsenenblldungsstäne Falkenslein

Inhalt

1. Zum Inhalt dieses Heftes

2. Sinne und Wahrnehmung in Gesellschaft, Alltag und Im Unterricht

3. Zur Konkretlslerung des Rahmenthemas "Sinne und Wahrnehmung" im Lernbereich Naturwissenschaften

Didaktisch-methodische Hinweise

Konkretislerungsbeispiel (A) Orientierung Im Dunkeln · Die Bedeutung des H/Jrens für

die Orientierung von Menschen Konkrelisierungsbeispiel (8) Pater bekommt eine Bnlle • Ucht und Sehen, Sehfehler und Sehhilfen

4. ExperimenteNorschläge für Untersuchungen - Übersicht

5. Materialien· Übersicht

6. AußerschulIsche Lernorte

7. Medien

8. Weiterlührende Literatur

Anhang: Auszug aus dem Rahmenplan Nalurwissenschaften

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1. Zum Inhalt dieses Heftes

Der Aahmenplan Naturwissenschaften für die Sekun­darstufe I gibt die im Unterricht zu behandelnden verbindlichen Inhalte vor sowie Rahmenthemen, in deren Zusammenhang diese Inhalte zu erarbeiten sind. Diese Rahmenthemen müssen entsprechend der Situation am Ort (Lemgruppe, Bildungsgang, Ausstattung, örtliche und situative Gegebenheiten) weiter konkretisiert werden. Diese Handreichung soll hierfür Hilfe und praktische Unterstützung sein. Ihr Gegenstand ist das Rahmenthema der Jahrgangs­stufe 516")

"Sinne und Wahrnehmung"

Im ersten Abschnitt wird in Umrissen dargestellt, welche Bedeutung Sinne und Wahrnehmung für die Orientierung des Menschen in seiner Umwelt und seine Handlungsmöglichkeiten besitzen. Angespro­chen werden aber auch die tiefgreifenden techni­schen Veränderungen. die· in den Medien wie im öffentlichen Raum - zu einerwahren Flut von Reizen geftihrt haben. Davon ausgehend wird der Stellen­wert der Thematik für heutige SchUlennnen und Schüler skizzIert .

Im Zentrum des 2. Abschnitts stehen die praktischen Konkretlsierungsmöglichkeilen. Wie im Rahmenplan dargelegt. kann das Rahmenthema Sinne und Wahr­nehmung entweder mit dem Schwerpunkt Sehen, Auge. Licht oder unter den Aspekten Hören, Ohr, $challkonkretisien werden. "") Aus der Vielzahl prin­zipiell möglicher Themen werden die beiden folgen­den näher dargesteltt:

Orientierung im Dunkeln -Die Bedeutung des Hörens fOr die

Orientierung von Menschen

Peter bekommt eine Brille -

Licht und Sehen, Sehfehler und Sehhilfen

Diese Auswahl markiert zugleich die Spannweite für mögliche eigene Konkretislerungen: Je nach Thema kann ein eher theoretischer oder ein eher praktischer Zugang zur Fragestellung eröffnet werden, die Durch­fOhrung kann stärker projektartig oder lehrgangsartig sein und schließlich können auch Dauer und Tiefe der Arbeit am Thema im gegebenen Rahmen variieren.

In den Abschnitten 3 und 4 werden zu den genannten Unterrichtsthemen Vorschläge für Untersuchungen und Anleitungen für Experimente angeboten, zudem Informationen, Arbeitsblätter und weitere Anregun­gen zum Thema. Die Versuche reichen vom Rich­lungshören bis zur Camera Obscura.

Ergänzend sind in den Abschnitten 5 bis 7 aufgeführt:

Informationen zu außerschulischen Lemorten, die in den Unterrichlsgang einbezogen werden können,

Angaben zu verfügbaren Medien (Kreisbildstellen) ,

Hinweise auf weiterführende Literatur; diese sind thematisch geordnet und nennen im Unterricht ein­setzbare Schriften, Versuchsanleitungen bzw. di· daktische Konzepte zu anderen möglichen The­men, andenendas Rahmenthema Sinne und Wahr­nehmung konkretisiert werden könnte.

Die vorgeschlagenen Konkretislerungen sind in der Praxis erprobt. Rückmeldungen, Kritik und konstruk· tive Vorschläge zur Ergänzung sind ausdrücklich erwünscht.

0) Das Aahmenthema "Slnne und Wahrnehmung" lst als Auszug aus dem Aahmenp!an Im Anhang wiedergegeben. 0') Je nach Wahl des Schwerpunktes bel diesem Aahmenthema muß beim Aahmenthema "Kommunikallon mit Schall oder Llchr in

Jahrgangsstufe 7/8 der komplementäre Schwerpunkt bearbeItet werden.

,

•

2. "Sinne und Wahrnehmung" in Gesellschaft, Alltag und im Unterricht

Kinder im Alter von 11 bis 13 Jahren öffnen sich zunehmend gegenüber ihrer Umwelt. Sie erweitern ihren Erfahrungs- und Erlebnisbereich und versu· ehen, sich in der Welt der Erwachsenen zu orien­tieren.

In der heutigen Zeit brechen die Kinder dabei in eine immer komplexer werdende Welt auf mit einer kaum übersehbaren Fülle von Reizen. Während sich auf der einen Seite das Problem der Verarbeitungdieser Aeizflut stellt, gibt es andererseits Sachverhalte und Gegebenheiten, die der Mensch mit seinen Sinnes· organen nicht wahrnehmen kann. Radioaktivität oder elektromagnetische Felder kann man weder sehen noch sonst mit den Sinnesorganen erfassen. Ebenso· wenig kann man "mit bloßem Auge" erkennen, ob Produkte unter Zuhilfenahme der Genlechnik herge· stellt oder verändert worden sind. Auch sind toxische Substanzen ohne weitere Hilfsmittel nicht wahrnehm­bar. Der Mensch muß sich auf andere "Sinnesorga· ne~ • technische Meßinstrumente oder andere lnlor­mationsquellen . verlassen, deren Wahrheitsgehalt er nicht überprüfen, sondern nur annehmen kann.

Technische Instrumente spielen darüber hinaus eine wichtige Rolle bei der Erweiterung der Wahmeh· mungsmöglichkeilen und der Erkenntnisgewinnung. Lupe und Fernrohr eröffneten in der WIssenschaftsge· schichte die Tore zu den Dimensionen des sehr Großen und des ganz Kleinen , und vermögen auch heute noch zu faszinieren.

Komplementär zur medialen und technischen Reizüberflutung lsl der Alltag von Kindern arm an Erlebnissen ~aus erster Hand~ geworden. nicht zu­letzt aufgrund des Verlustes von Erfahrungsräumen in der Wohnumweit und der allgemeinen Media· lisierung von Erfahrungen. Vieles spricht dafür, daß diese Mediatisierung und die Computerisierung des Alltags Auswirkungen auch dahingehend zeigen, daß Kinder und Jugendliche ihre Umwelt anders wahr­nehmen als die Erwachsenen. Wie diese Unterschie· de aussehen, ist kaum bekannt. Noch weniger wis­sen wir Erwachsenen darüber, welche Emotionen diese unübersichtliche Welt bei Ihnen auslöst.

Angesichts dieser SChwierigkeiten kommt der Schule eine wichtige RaUe zu, die Schüferinnen und Schüler in ihren grundlegenden Bedürfnissen nach Orlen· tierung, Kommunikation und Sicherheit zu unterstüt· zen. Dieses Bemühen muß auch im naturwissen· schaftlichen Unterricht zum Tragen kommen: besan· ders sollte es sich wiederfinden in der Art der Ausein· andersetzung mit dem Aahmenthema ~Sinne und Wahrnehmung~. Diese sollie sich in erster Linie auf

2

die SchOlerinnen und SchOler als wahrnehmende Personen beziehen.

Tatsächlich bietet das Thema Sinne und Wahr· nehmungzahlreiche Möglichkeiten, die SchOlerinnen und Schüler neue, zum Teil verblüffende Erfahrungen machen zu lassen. Die so im Unterricht vermiltel· baren Erlebnisse und die mit ihnen verbundenen Erfahrungen gehören unverzichtbar zur Thematik und sind keineswegs nur ein Nebeneffekt. Sollen die Schülerinnen und SchOler als ganze Person wahrge· nommen werden, dann müssen Ihre Gefühle, Interes· sen und Fragen berücksichtigt werden. Ein entspre· chend strukturierter Lernbereichsunlerricht, der die Lernenden immer wieder zum selbständigen Experi­mentieren ermuntert und anleitet, ermöglichtes auch, tiefer in naturwissenschaftliche Sachfragen einzu­steigen.

3. Zur Konkretisierung des Rahmenthemas "Sinne und Wahrnehmung" im Lernbereich Naturwissenschaften

Die Sinnesorgane des Menschen bilden die Grund­lage der Wahrnehmung und für das Erleben der Umwelt. Durch sie sind die Menschen in der Lage, sich in der Umwelt zu orientieren und zurechtzu­finden. Indem den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit gegeben wird, Reichweite und Grenzen ihrer Sinnesorgane zu erleben, erfahren sie etwas über das Zusammenwirken der Sinne mit dem Ge­hirn, und werden so in die Lage versetzt, die Bedeu­tung der Sinnesorgane für die Orientierung des Men­schen einordnen zu können.

Der Rahmenplan Naturwissenschaften fordert, daß das Thema "Sinne und Wahrnehmung" - wie alle anderen Rahmenthemen - ausgehend von den drei Kategorien Naturwissenschaften, Technik und Umwelt entfaltel und konkretisiert wird.

*

Unter Umweltaspekten kann die Beeinflussung und Beeinträch­tigung der Sinne und der Wahr­nehmungs- und Lernfähigkeit durch Umweltreize in Alltag, Be­ruf und Freizeit aufgezeigt wer­

den. Dies läßt sich anhand einer Reihe einfacher Experimente praktisch durchführen. Außerdem kann deutlich gemacht werden, daß es die Sinnesorgane des Menschen sind, die es ihm ermöglichen, einen Lebensraum bewußt aufzusuchen und zu nutzen.

Über einen großen Zeitraum der Evolution hinweg waren die Sinnesorgane des Menschen auf seine Umwelt abgestimmt. Für das Leben im Alltag der Moderne trifft dies jedoch so nicht mehr zu: Trotz erheblicher Veränderungen der Umwelt haben sich die Sinnesorgane nicht wesentlich verändert. Dies bedeutet, daß Menschen heute Situationen im Alltag ausgesetzt sind (z.B. Strassenverkehr), denen ihre Sinnesorgane nicht mehr optimal entsprechen.

* Die technischen Aspekte dieser Thematik zeigen sich an vielen Stellen im Antag. Zum einen kön­nen verschiedene Hilfsmittel zur Verbesserung und Erweiterung der Wahrnehmung im Unterricht besprochen, andere tür den Erkenntnisgang ein­gesetzt werden (z.B. Lupen, Mikroskope). Daneben kann die gezielte Gestaltung von Lernbedingungen thematisiert werden.

Auch der Themenkreis Lärm, Lärmschutz und Lärm­schäden weist vielfältige Beziehungen zur Lebens­welt der Lernenden auf und bietet so vielfältige Ansät­ze zur Bearbeitung.

* Bei den naturwissenschaftlichen Aspekten dieser Thematik soll deutlich werden, daß Menschen (wie andere Lebewesen auch) ihre Umwelt mit unterschiedlichen Sinnesorganen wahrnehmen und daß erst die Auswertung all dieser Eindrücke durch das Gehirn eine Orientierung in Raum und Zeit ermöglicht. Die

7' • .. Kenntnis von Bau und Funktion der Sinnesorgane - der Rahmenplan nennt als verbindliche Inhalte alternativ Ohr oder Auge - ist eine notwendige Voraus­setzung für das Verständnis der Leistungen der Sinnesorgane einerseits und ihrer Begrenztheit ande­rerseits. Hierbei können Grundsachverhalte der Akustik bzw. der Optik mit Bau und Funktion der verschiedenen Sinnesorgane verknüpft werden.

Didaktisch-methodische Hinweise

Fürviele ist ein Leben ohne das reibungslose, selbst­verständliche Funktionieren der Sinnesorgane nur schwer vorstellbar. Umgekehrt gehört die Nutzung von technischen Hilfsmitteln zur Verbesserung und Erweiterung unserer Wahrnehmung zur tägllchen Normalität. Vor diesem Hintergrund bieten sich fol­gende Konkretisierungen des Rahmenthemas an:

a) Themen, die die Sinnesorgane im Dienst der Verständigung und Orientierung in der Umwelt untersuchen;

b) Themen, die die Funktionsweise verschiedener technischer Hilfsmittel mit Bau und Aufgaben der Sinnesorgane in Beziehung setzen.

3

a) Themen, die sich auf die Funkt ion von Sinnesorganen beziehen

Sinoesschulyng am Beispiel Fühlen. Riechen und Gleichgewicht

Ausgehend von einfachen und spielerischen Experimenten zu den genannten Sinnen werden deren spezifischen Leistungen und Grenzen untersucht. Ihre Bedeutung fOr die Orientierung wird eingehend betrachtet, ihre Leistungen werden in Beziehung gesetzt zum übrigen Sinnes- und Wahrnehmungs­apparat des Menschen. Die SchOlennnen und Schüler richten mit einfachen Hilfsmitteln eine Fühl- und Riech-Bar ein , die auch über die Unterrichtseinheit hinaus in der Schule genutzt werden kann.

Orientierung im Dunkeln Bei der Orientierung des Menschen spielt das Sehen eine entscheidende Rolle. Es ist jedoch verblüffend, zu welchen Orientierungsleistungen man auch mit verbundenen Augen In der Lage ist. Das Hören wird unter solchen Umständen besonders wichtig. Bau und Funktion des Ohres werden mit wichtigen Eigenschaften des Schalls in Beziehung gesetzt. Gesundheitserzieherische Ziele wie z.B. die Einhaltung von Lärmschutzmaßnahmen werden verständlich und begründbar.

b) Themen, die sich auf technische Hilfsmittel zur Verbesserung der Sinnes organe beziehen

Peter bekommt eine Brille

Mit einfachen Linsen können verschiedene Sehschwächen ausgeglichen werden. Sehhilfen in verschie­denen Formen als Brille oder Kontaktlinsen gehören zum Alltag der Schülerinnen und Schüler. Die Wirkungsweisen verschiedener optischer Hilfsmittel und Geräte werden experimentell untersucht und mit Bau und Funktion des menschlichen Auges verglichen.

vom Weltraum bis zym Unsichtbaren

Gerade die Grenzen der menschlichen Wahrnehmungsmöglichkeiten sind es, die das Interesse wecken und die Phantasie anregen. Die Weiten des Weltraums, Galaxien und unser Sonnensystem sind dabei ebenso interessant wie die Betrachtung von Dingen, die tor das 'unbewaffnete' Auge zu klein sind. Experimentell untersucht und verglichen werden hierbei die Funktionswelsen von technischen Hilfsmitteln und optischen Geräten sowie wichtige Aspekte des Sehprozesses.

Zwei erprobte Beispiele zur Konkretisierung des Rahmenthemas "Sinne und Wahrnehmung" sind im folgenden ausgeführt

In berden Fällen geht der Unterricht von ganz­heitlichen Erfahrungen aus, die die Schülerinnen und Schüler zu eigenen Fragen anregen sollen, die dann auch praktisch - im Sinne einer Auseinanderset­zung mit naturwissenschaftlichen Sachzusammen­hängen - überprüft werden können.

A Orientierung Im Dunkeln

B Peter will Kontaktlinsen.

*

Beide Themen besitzen eine Reihe von Ge­meinsamkeiten:

4

Sie weisen eine leicht nachvollziehbare inhaltliche Verknüpfung von biologischen und physikalischen Aspekten auf.

Sie sind bei relativ geringem Aufwand mit einer Vielzahl von Experimenten durchzuführen, die den Schülerinnen und Schülern zum Teil ver­blüffende Erfahrungen ermöglichen.

Die zu unterrichtenden Inhalte können sich auch solche Lehrerinnen und Lehrer relativ leicht an­eignen, die nicht Physik bzw. Biologie studiert haben.

*

* In berden Unterrichtseinheiten spielen Untersu­chungen und Experimente eine wichtige Rolle. Wo immer es möglich ist, führen die Schülerund Schüle­rinnen selbsttätig in Gruppen themengleiche oder -verschiedene Versuche durch. Diese werden in Versuchsprotokollen dokumentiert,

Die Schüferinnen und Schüler lernen dabei den Auf­bau von Versuchsprotokollen kennen (Fragestellung, Material , Durchführung, ZeiChnung, Beobachtung und Auswertung) und werden dazu angehalten, zwischen einer Beobachtung und ihrer Erklärung zu unter­scheiden.

Die Schülerinnen und Schüler werden so mit einer grundlegenden Form naturwissenschaftlicher Er-

kennlnlsgewlnnung praktisch handelnd vertraut gemacht. Ziel Ist es, sie mehr und mehr in die Lage zu versetzen, selbständig eigene Untersuchungen und Versuche zu planen und durchzuführen.

• Seide Konkretisierungen beinhalten Phasen, in deo nen die Schülerlinnen zu Fragen, die sie sich aussu­chen können, eigenständig experimentieren und Ihre Ergebnisse im Anschluß den Mitschülem vorstel· len. Diese Form der Unterrichtsorganisation bietet mehrere Vorteile:

- Sie bietet gute Möglichkeiten für einen binnen· differenzierten Unterricht in heterogenen Lern­gruppen.

- Sie motiviert die Schülerlinnen und ermöglichi praktisches Lernen. Sie entlastet die lehrperson insofern, als nicht alle Schülerlinnen alle Versuche durchführen müssen, und reduziert somit den Zeitbedarf .

• Die folgenden Übersichten und die sich anschlie­ßenden Anmerkungen zeigen, wie diese themati­schen Konkretislerungen in der Praxis aussehen kön­nen.

5

Konkretisierung A: Orientierung im Dunkeln (Oie Bedeutung des Hörens für die Orientierung des Menschen)

Schematische Verlaufsübersicht

Einstieg

Welche Signale bzw. Eindrucke sind bei der Orientierung wichtig? "Bllndenführungn als Partnerübung

E lI (M6)

!

In Geräuschen stecken viele Informationen

Akustische Reise durch die Stadt Geräuschequiz

E2

!

Möglichkeiten und Grenzen des menschlichen Hörens

Hörgrenzen des Menschen Richtungshören

E3 E4 / M3

!

Themenditferenzierte Untersuchungen zum Schall

Ton, Knall, Geräusch

Lautstärkemessungen

in der Schule E 7 I M2

Schall im Vakuum

E6

Konzenlralionstesl

E 8 / M4

! Bau und Funktion des Ohrs

Schallgeschwindigkeit

E5

Schall sichtbar machen

E9

(ModeIt/Arbeitsblatt)

M 5

Untersuchung eines Schweineohrs

E 10

!

Maßnahmen zum Lärmschutz

Messung der Lautstärke

(z.8. am Walkman)

! 991. Präsentation

M11 M2

M 12

Die Abkürzungen beziehen sich auf dia Vorschläge Im Expenmenller· und Versuchs· bzw. lm Malerialleil (E bzw. M)

6

•

Anmerkungen zum Konkrelisierungsbeispiel A

Für die vorgestellte Unterrichtssequenz sind B - 10 Wochen erforderlich, Durch Weglassen einiger Un­tersuchungen beim themendiffenzierten Arbeiten zum Schall kann der Zeitbedarf verringert werden.

Der Einstieg - Blindenführung (E 1), Geräusche­landkarte (E 2) - ermöglicht den Schülerinnen und Schülern einen erlebnis- und erfahrungsorientierten Zugang zum Thema. Darüber hinaus können sie in dieser Phase eigene Fragen und Interessen zum Thema formulieren und so an der Planung des Unter­richts beteiligt werden.

In Geräuschen stecken viele Informationen: Die Schülerinnen und Schüler erfahren auf spielerische Weise, welchen Informationsgehalt Geräusche aus der Umgebung haben und wie leicht es in der Regel gelingt, durch konzentriertes Hinhören auch kleinere Unterschiede herauszufiltern: Geräuschequiz (E 2), akustischen Reise durch die Umgebung der Schule, Film zum Mobilitätstraining von Blinden (siehe auch das Arbeitsblatt zur Blindenschrift M 7).

Die Möglichkeiten und Grenzen des menschli­chen Hörens können mittels der Versuche E 3 und E 4 untersucht werden. Der Versuch zum Richtungshören (E 4) hat dabei eine besondere Be­deutung. Er ist ohne größeren Aufwand in Gruppen bis zu drei Lernenden durchführbar. Zwar stellt er gewisse Anforderungen an die Genauigkeit und Konzentrationsfähigkeit der Kinder, führt dann aber zu überraschenden Ergebnissen. Die offensichtlich sehr differenzierten Fähigkeiten zur Richtungs­wahrnehmung werfen weitere naturwissenschaftli­che Fragen auf.

Die themendifferenzierten Untersuchungen zum Schall können in Gruppenarbeit durchgeführt wer­den. Die vorgeschlagenen Versuche (E 5 - E 9) bieten thematische Wahlmöglichkeiten und eröff­nen ansatzweise Wege der Differenzierung. Die Gruppen beschäftigen sich selbständig mit den je­weiligen Aufgaben und Fragen. Die ermittelten Ergeb­nisse werden den Mitschülern vorgetragen und pro­tokolliert.

Voraussetzung für diese Organisation des Unter­richts ist die Fähigkeit der Schüler/innen, Arbeits­anweisungen zu lesen und danach zu arbeiten. Die Untersuchungen selber müssen überschaubar und verständlich sein. Versuche, bei denen teure Geräte benutzt werden, müssen unmittelbar von der Lehr­kraft betreut werden.

Bau und Funktion des Ohres werden entweder am Modell oder an einer Schweinskopfhälfte (E 10) erar­beitet. Hierbei wird der Zusammenhang zwischen

Eigenschaften des Schalls und der Gestalt des Ohres deutlich.

Die Möglichkeit, anhand einer Schweinskopfhälfte (beim Metzger erhältlich) ein Ohr genauer zu betrach­ten und zu untersuchen, sollte mit den Schülerinnen und Schülern vorab erörtert werden. In diesem Zu­sammenhang sollte herausgestellt werden, daß Men­schen Tiere in vielfältiger Weise nutzen: Nutztier­haltung, Schlachtvieh und Fleischverzehr.

In jedem Fall sollte diese Untersuchung für die Schü­lerlinnen freiwillig sein!

Maßnahmen zum Lärmschutz werden fürdie Schü­lerinnen und Schüler vor dem Hintergrund des erar­beiteten Hörvorgangs einsichtig. Als empfindliche Bauteile des Ohres haben sie Trommelfell, Gehör­knöchelchen und Sinneshärchen kennengeiernI. Neben einer Information über Maßnahmen zum Lärm­schutz haben sich an dieser Stelle Lautstärke­messungen am Walkman eines Schülers! einer Schü­lerin als sinnvoll erwiesen. Sie ermöglichen eine Zusammenführung vieler Aspekte der gesamten The­matik und weisen - ohne moralischen Zeigefinger -auf mögliche gesundheitsschädigende Auswirkun­gen von Lärm bzw. lauten Geräuschen hin.

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Konkretisierung B: Peter bekommt eine Brille (Licht und Sehen, Sehfehler und Sehhilfen)

Schematische Verlaufsübersicht

Einstieg

Sehlest - mit und ohne Brille Sehen wie ein Adler

Das Auge M 8

Präparation von Rinderaugen Funktion der Pupille

E 17 E 12

linsen machen Bilder

Untersuchung von Brillen. Lupen, Linsen

M7

Brennweite von Linsen Bildenlstehung bei Linsen Untersuchung von optischen Geräten

E '51 M 9 E 15 1 M 9

Löcher machen Bilder

Ausbreitung und Streuung von LIcht E 11

Untersuchung von Lochblenden

E 13

l ochkamera/Camera obscura

E 14

Das Auge - mehr als Loch und Linse

Untersuchung des Gesichtsfeldes M 12

Farbige Bilder Farben des Regenbogens Addition von Farben E 18 Das Spektrum E 19

Optische Täuschungen sind sinnvoll

Größenkonslanz

Augenfehler und Ihre Korrektur

Besuch beim Optiker

M, lIE20

M 101M 9

Die Abkarzungen beziehen sich auf die Vorschläge Im Expetimentler- und Versuchs- bzw. Im Materialtell (E bzw. M)

8

Anmerkungen zum Konkretisierungsbeispiel B

Häufig manifestiert sich bei den Schüler/innen dieser Altersstufe Fehlsichtigkeit, insbesondere Kurzsich­tigkeit. Gegenüber Sehhilfen bestehen bei vielen modische Vorbehalte. Die Auseinandersetzung mit diesem Thema fördert das Verständnis für die Not­wendigkeit und den Einsatz von Brillen oder Kontakt­linsen und erleichtert den Betroffenen deren Ge­brauch.

Als Einstieg kann ein Sehlest durchgeführt werden (M 7). Alternativ können die besonderen Sinnes­leistungen von Tieren thematisiert werden , z.B. das "Adlerauge".

Einen handlungsorientierten Zugang zum Auge bietet die Präparation von Rinderaugen (E 17). Die weitere Beschäftigung mit dem Sehprozeß bzw. dem Sinnesorgan Auge erfolgt in themengleichen Gruppenversuchen .

• Die Funktion der Pupille (E 12) ist einigen Kindern bereits bekannt. Dennoch bietet er erfahrungs­gemäß eine Reihe von Aspekten, die für die Schü­lerinnen und Schüler neu sind und die im weiteren Verlauf des Unterrichts wieder aufgenommen wer­den können. Beispiele hierfür sind das Verständnis der Bildqualitätverschiedener Lochaugen bei unter­schiedl ichen Tieren oder der Bildeigenschaften von Lochkameras .

• Das Auge (M 8) kann entweder in diesem Zusam­menhang oder unter dem Aspekt Linsen behandelt werden. Wenn das Auge an dieser Stelle bespro­chenwird , dann mit dem Ziel, die Vorstellungen und Ideen der Kinder, wie das Sehen eigentlich funktio­niert, zu sammeln und diese mit Bau und Funktion des Auges in Beziehung zu setzen.

linsen machen Bilder: In themengleichen und -differenzierten Experimenten beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit verschiedenen Eigen­schaften von Linsen (E 15/ E 16) und untersuchen den Aufbau optischer Geräte (z.B. Overhead- und Diapro­jektor, Fotoapparat, Mikroskop). Die Schülerlinnen können anschließend mit entsprechendem Material versuchen, die Geräte vom Prinzip her nachzubauen.

Daß löcher Bilder machen können, ist für die mei­sten Schülerinnen und Schülervöllig neu undverblüf­fend. Mit Lochblenden (E 13) können im Experiment selbst Bilder erzeugt werden. Die Kinder können ggf. einfache Lochkameras bauen, mit denen sie mit etwas Geschick 'fotografieren' können.

Für viele der vorgeschlagenen Versuche empfiehlt es sich, eine optische Bank zu verwenden. Eine solche kann mit einfachen Hilfsmitteln selbst hergestellt werden (M 9) .

Daß optischen Täuschungen Wahrnehmungs­leistungen zugrunde liegen, die die Orientierung in der Umwelt erleichtern, kann an einfachen Beispielen (M 11, E 20) deutlich gemacht werden. Als Projekt könnten eine Wand oder ein Raum gebastelt werden , durch die die Konstanz- und Verrechnungs­mechanismen "überlistet" werden.

Die Ergebnisse der UnterSUChung von Brillen für Kurz- und Weitsichtige kann ergänzt werden durch Versuche zur Fehlsichtigkeit. Hierzu können die unter E 15 und E 16 beschriebenen Experimente abgewandelt eingeselzt (siehe M 9 und M 10) wer­den.

Der Besuch beim Optiker soll die Schwellenangst nehmen und zeigen, wie verbreitet der Einsatz von Sehhilfen ist. Die Schüler/innen können dabei das vorher erarbeitete Wissen in einem konkreten Zu­sammenhang erproben und seine Bedeutung erfas­sen.

9

,.

4. Experimente I Vorschläge tür Untersuchungen - Übersicht

E 1 "BHndenführungft 11

E2 Geräuschequiz 12

E3 Hörgrenzen des Menschen 13

E4 RichtungshörenlDer Schlauchversuch 14

ES Geschwindigkeit des Schalls 15

E6 Schalt Im Vakuum 16

E7 Laulstärkemessungen in der Schule 17

E8 Konzenlrationstesl 18

E9 Schall sichtbar machen 19

E10 Untersuchung eines Schweineohrs 20

E11 Ausbreitung von Licht 21

E 12 Der Slandversuch/Funktion der Pupille 22

E 13 Untersuchung von Lochblenden 23

E1' Eine begehbare Camera abscura 24

E 15 Brennweite von Linsen 25

E 16 Bildentstehung bei Linsen 26

E 17 Präparation von Rinderaugen 27

E 18 Farbige Bilder 28

E 19 Das Spektrum/Farben des Regenbogens 29

E 20 Optische Täuschungen/Größenkonstanz 30

Die hier zusammengestellten Experimente , Versuchsanleilungen und Vorschläge für Untersuchungen beziehen sich zum einen auf die unter 2. beschriebenen Konkretisierungen des Rahmenthemas ~Sinne und Wahrnehmung", sie können aber auch im Zusammenhang mit anderen· eigenen· Konkretsierungen verwendet werden. Bei der Auswahl wurden bevorzugt SChülerexperimente berücksichtigt. Hinweise auf weitere Möglichkeiten zur konkreten Unterrichtsgestaltung sind in M 13 aufgeführt.

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" Blindenführung"

I Materialien

• 15 Tücher

Versuchsautbau Versuchsdurchführung

Vorübung:

_., • Einem Freiwilligen werden an seinem Platz die Augen verbun-

Erläuterungen

den. Er erhält z.B. die Aufgabe, zur Tafel zu gehen, seinen Namen anzuschreiben und an seinen Platz zurückzukehren .

• Die Lehrperson hilft dabei als Begleitperson und zeigt den Kindern , worauf sie bei dem anschließenden Versuch achten müssen.

1. Je zwei SchülerinnenlSchüler bilden ein Spielpaar.

2. Einemleinerwerden dieAugenverbunden. Er/sie mußdann in Begleitung seines Partners eine Aufgabe erfüllen. Es sind unterschiedliche Aufgaben denkbar: z.B. bestimmte Gegen­stände (Blätter auf dem Schulhof usw.) zu suchen und mitzubringen oder sich im Schulgebäude zu orientieren.

3. Für den Rückweg werden die Aufgaben getauscht.

4. Die Erfahrungen werden gemeinsam besprochen.

Dieser spielerische Einstieg in das Thema bedeutet fürdie Schülerinnen und Schülervor allem, daß sie ihrem jeweiligen Partner "blind" vertrauen müssen. Für die Blindenführung selber gibt es deswegen folgende Regeln :

• Die Person mit den verbundenen Augen gibt an, wieviel Hilfe sie bekommen möchte. Direkte Führung Arm in Arm bis zu ausschließlich verbaler Hilfe ist möglich .

• Auf mögliche Gefahren (Tischkanten, Türen, Treppen usw.) weist die führende Person hin, schließt sie aus und schreitet unter Umständen ein.

Da es bei dieser Übung einen Roltenwechsel gibt, gehen die Schülerinnen und Schüler in der Aegel recht behutsam miteinander um. Im Anschluß verbalisieren sie ihre Eindrücke. Beispielsweise schildern sie, daß ihnen bekannte Entfernungen viel größer vorgekommen sind oder daß andere Sinnesorgane wie die Nase oder das Ohr Uplötzlich besser werden". In der Regel finden sich die Schülerinnen und Schüler bei diesem Experiment recht gut zurecht.

Die mitzubringenden Gegenstände können gg1. beim Geräuschequiz (E 2) benutzt werden.

Was die Kinder während dieser Übung erleben, kann nicht damit gleichgesetzt werden, wie blinde Menschen ihre Umwelt wahrnehmen. Das Experiment bietet allenfalls eine kleine Ahnung davon, was es heißt, sich als Blinder zurechtfinden zu müssen.

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•

I (ftl I Geräuschequiz L Materialien

• Holzklötze • Geld (Scheine und Münzen)

• Streichhölzer • Kassetten I Kassettenrekorder

• Blätter • Schrauben usw.

Versuchsdu rchfü hru n 9

1. Die Lehrperson läßt verschiedene Gegenstände, die die Schüler/innen nicht sehen können, nachein­ander entweder auf den Boden fallen oder erzeugt durch Schülteln entsprechende Geräusche.

2. Die Schüler/innen schreiben in numerierter Reihenfolge auf, um welche Gegenstände es sich ihrer Meinung nach handelt bzw. aus welchem Material diese sind.

3. Die Listen werden im Anschluß überprüft.

Erläuterungen

I

Das Quiz macht deutlich, zu welchen Leistungen das Ohr fähig ist. Es bedeutet für die Kinder erfahrungs­gemäß keine Schwierigkeit, auf diese Weise z.8. Gegenstände aus Holz von solchen aus Metall oder Plastik zu unterscheiden. Auch das Zündgeräusch eines Streichholzes oder andere von Geräuschen begleitete Vorgänge können die Schülerinnen und Schüler meist gut identifizieren.

Ergänzend kann den Schülerlinnen ein Hörspiel - z.8. eine akustische Reise durch eine Stadt - vorgespielt werden, das sie anschließend auswerten. Entsprechende CDs mit Spezialgeräuschen gibt es im Fachhandel.

Für die Umgebung der eigenen Schule kann eine Geräuschelandkarte erstellt werden, ebenso während eines Ausfluges oder eines Wandertages. Die Schüler/innen suchen dabei im Wald, auf einer Wiese oder an einem Bach einen Platz auf, der ihnen gefällt. Dort versuchen sie die verschiedenen Geräusche aus der Umwelt wahrzunehmen. Nach einiger Zeit zeichnen sie eine Karte (z.B. auf einem DIN-A4-Karton), auf der sie im Mittelpunkt sitzend die Geräusche bzw. GeräuschqueHen der Umwelt darstellen.

Eine gute Möglichkeit, den Schüler/innen zu zeigen, wie Jugendliche vergleichbaren Alters lernen, mit einer starken Sehbehinderung bzw. mit ihrer Blindheit umzugehen, bietet der Film "Ich laß mich nicht behindernH

•

Er stellt am Beispiel betroffener Jugendlicher das sogenannte Mobilitätstraining der 81indenstudienanstalt in Marburg dar (siehe Abschnitt 6).

Bei örtlicher Nähe zu einer entsprechenden Einrichtung kann eine Blindenschule besucht werden. Blindenorganisationen vermitteln auch den Besuch eines bzw. einer Blinden in der Klasse (Kontakte siehe Abschnitt 5).

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Hörgrenzen des Menschen r Geräte

• Tonlrequenzgenerator

• lautsprecher

• Kabel

Versuchsdu rchfü hru n 9

Mit einem Tonfrequenzgenerator lassen sich Töne unterschiedlicher Schwingungen (Frequenz) und Lautstärke erzeugen.

1. Der Lautsprecher wird so postiert, daß erzeugte Töne von allen Schüler/innen gut gehört werden können.

2. Die Schwingung des Tongenerators wird beginnend bei 1 Hertz (Hz: entspricht der Anzahl der Schwingungen pro Sekunde) langsam erhöht.

3. Die Schülerlinnen notieren im Protokoll , was sie beobachten, bei welcher Frequenz sie einen Ton hören und ab weicher sie nichts mehr hören können.

Die erhaltenen Ergebnisse werden mit Literaturwerten verglichen.

Erläuterungen

Ob Menschen Töne hören können oder nicht, hängt einerseits von der lautstärke ab, andererseits von der Tonhöhe.

Wie hoch ein Ton erscheint, bestimmt die Anzahl der Schwingungen (der Geräuschquelle).

Die Zahl der Schwingungen pro Sekunde wird in der Einheit ~Hertz" (Hz) angegeben.

Der Versuch untersucht die Frage, welchen tiefsten und welchen höchsten Ton die Schüler/innen gerade noch wahrnehmen können. Ab ungefähr 20 Hz kann ein sehr tiefer Ton wahrgenommen werden. Die obere Hörgrenze liegt beim Menschen zwischen 15 und 20 kHz (1 Kilohertz = 1000 Schwingungen pro Sekunde). Vor allem die Hörfähigkeitdes Menschen im oberen Frequenzbereich wird mit zunehmendem Alterschlechter (obere Hörgrenze: Kind 21 kHz, 35-jähriger 15 kHz, 50-jähriger 12 kHz und 70-jähriger 5 kHz).

Ergänzend sollte auf die Leistungsfähigkeit der Hörorgane von verschiedenen Tieren (Hund, Delphin, Fledermäuse usw.) eingegangen werden. Fledermäuse senden Töne mit 175 kHz als Ullraschallsender und -empfänger aus. Nach dem Prinzip der ECholotortung werden die Schallwellen von einem Hindernis zurückgeworfen und gelangen ins Ohr. Aufgrund unterschle(tHcher Laufzeiten und Intensitäten zwischen beiden Ohren können Gegenstände geortet werden.

Für einen ergänzenden Versuch, der die gSchwingungsnatur" des Schalls und die Möglichkeit der Übertragung dieser Schwingungen auf feste Körper sowie wieder auf die Luft verdeullicht, kann ein Fadentelefon hergestellt werden. Zwei leere Joghurtbecher werden mit einer Schnur verbunden, die durch ein passendes Loch im Boden geführt und verknotet wird. Bei gespanntem Faden kann Ober Entfernungen von 10m und mehr "telefoniert" werden.

13

•

t ~ I Richlungshören des Menschen/Der Schlauchversuch (""" "I Materialien

• Plastikschlauch, 1 m • 1,5 m lang

• zwei (gleiche) Haushaltslrichter

• Lineal • weiche Unterlage (z.8. Kissen)

Versuchsaufbau Versuchsdurchführung Fürdiesen Versuch wird ein Plastikschlauch genau in der Mitte markiert. Im Abstand von 1 cm, 2,5 cm und 5 cm nach links und rechts werden Striche aufgezeichnet. In die Schlauchenden werden Trichter gesteckt.

Die Schüler/innen arbeiten in Zweier- oder Dreiergruppen.

1. Die Versuchsperson hält sich entsprechend der Zeichnung die Trichter an die Ohren.

2. Der Partner klopft auf die markierte Schlauchmitte. Die Versuchsperson sollte das Geräusch in der Mitte hören.

3. Es wird eine Tabelle mit Versuchsplan erstellt und entsprechend abwechselnd in der Mitte bzw. links oder rechts davon auf den Schlauch geschlagen.

4. Die Versuchsperson gibt an, aus welcher Richtung sie den Schlag hört.

5. Der Partner bzw. der dritte Schüler protokolliert in einer Tabelle (Muster siehe M 3), ob die VP richtig (+) oder falsch (-) gehört hat.

6. Es werden jeweils 10 Versuche durchgeführt: 1,2,5 und 5 cm links und rechts der Mitte sowie direkt in der Mitte. Die Reihenfolge ergibt sich aus dem Versuchsplan.

7. Die Trefferquote wird in eine Tabelle eingetragen (vgl. M 3).

Erläuterungen

Das Richtungshören beruht darauf, daß der Schall unterschiedliche Entfernungen in unterschiedlichen Zeiten zurücklegt. Steht der Kopf einer Person schräg zu der Richtung, aus der der Schall kommt, so erreicht er die Ohren mit einem geringen zeitlichen Abstand. Um festzustellen, aus welcher Richtung ein Geräusch kommt, dreht man den Kopf solange, bis es mit beiden Ohren gleichzeitig und mit gleicher Lautstärke gehört wird (siehe Vorversuch M 3).

Beim uSchlauchversuch" untersuchen die Schüler/innen, wie gut ihr Gehör und die Verarbeitung im Gehirn in der Lage sind, diese zeitlichen Unterschiede wahrzunehmen. Das Richtungshören ist nicht bei jedem gleich gut ausgebildet. Erfahrungsgemäß können die Schüfer/innen einen Schlag 2,5 cm von der Mitte des Schlauches recht eindeutig zuordnen. Das bedeutet, daß sie in der Lage sind, einen Zeitunterschied von nur 180 Mikrosekunden zu registrieren.

14

lläl des Schalls I I Materialien SIcherheitshinweis

• Starterklappe oder andere Geräuschquelle • Hörschutz benutzen • Hörschutz

• Bandmaß

• Stoppuhren

Versuchsaufbau

Erläuterungen

Versuch sd urchfüh rung

Voraussetzung für dieses Experiment ist eine einsehbare Strak· ke von mindestens 200 m, besser sind 300 m oder mehr. Außerdem muß das Umfeld so ruhig sein, daß man einen Knall auf die betreffende Entfernung deutlich hören kann.

1. Strecken von 200 bzw. 350 m werden abgemessen.

2. Ein Schüler/eine Schülerin stellt sich mit der Starterklappe und dem Hörschutz an das eine Ende der Strecke. Die anderen Kinder (3 . 4) stehen mit den Stoppuhren am anderen Ende.

3. Die Zeitnehmer starten die Stoppuhr, sobald sie sehen, daß die Starterklappe zusammengeschlagen wird. Sie stoppen ihre Uhren, wenn sie den Knall hören.

4. Die Messungen werden bei verschiedenen Entfernungen 10 mal durchgeführt und protokolliert.

Mit diesem Versuch wird die Geschwindigkeit des Schalls in der Luft gemessen.

Der Umgang mit den Stoppuhren sollte vor der Durchführung der Messungen mit den Schüler/innen geübt werden, damit die geringen Zeitdifferenzen richtig erfaßt werden können. Erfahrungsgemäß streuen die Ergebnisse der Messungen stark. Diese Unterschiede lassen sich durch eine Vielzahl von Messungen ausgleichen, aus denen dann ein Mittelwert berechnet wird . Durch Umrechnung sollen die Schüler/innen ermitteln, welche Strecke der Schall in einer Sekunde zurücklegt.

Als Anwendungen bzw. praktische Beispiele für die Schallgeschwindigkeit kommen in Betracht:

die Berechnung der Entfernung eines Gewitters,

- die Bestimmung der Strecke, die ein Echo zurückgelegt hat,

- die Berechnung des Zeitunterschiedes beim Richtungshören.

Für das dritte Beispiel kann aus den Ergebnissen des Schlauchversuchs (E 4) ermittelt werden, welche Zeitdifferenz das menschliche Gehirn bei der Wahrnehmung von Geräuschen mit beiden Ohren gerade noch auflösen, d.h. unterscheideyn kann .

15

blEI Shll" Vk 'J' I c a Im a uum

Materialien

• Klingel • Schwamm

Versuchsaufbau

'~

Erläuterungen

I Geräte

• Vakuumpumpe mit Vakuumglocke • Kabel

Versuch sd u rchfü hru ng

1. Eine Klingel wird auf einem Schwamm auf das Gestell einer Vakuumpumpe gestellt und an den Buchsen angeschlos­sen.

2.

3.

4.

5.

Die Vakuumglocke wird luftdicht auf den Gummileller der Pumpe angedrückt.

Zunächst wird die Klingel und danach die Pumpe ange­schallel.

Die Schülerlinnen achten auf Veränderungen in der Laut­stärke.

Die Pumpe wird abgestellt, und das Einlaßventil wird bei weiterhin angeschlossener Klingel geöffnet.

Voraussetzung tür das Verständnis dieses Versuchs ist, daß die Schülerlinnen bereits erlahren haben, wie Schall entsteht Sie sollten wissen, daß Gegenstände durch Schwingungen Schall erzeugen können. Solche Schallquellen sind beispielsweise gespannte Saiten oder Glocken, ebenso angeschlagene Töpfe aus Metall , Glasscheiben usw.

Mit diesem Versuch lernen die Schülerinnen und Schüler, daß zur Ausbreitung von Schallwellen ein Schallträger, in diesem Fall die luft, vorhanden sein muß.

Man kann an dieser Stelle darauf hinweisen bzw. mit Experimenten DberpfÜfen, daß auch andere Stoffe Träger von Schallwellen sein können z.B. Wasser, Holz oder Metall. Die Geschwindigkeit des Schalls ist dabei sehr unterschiedfich. Sie beträgt (in mlsec bei 20°C)

Gummi Luft Wasser Silber Buchenholz Eisen

150 340 1480 2640 3400 5170

Der Versuch zeigt, daß Luft nicht nichts ist , sondern daß in ihr die luftteilchen durch schwingende Körper angestoßen werden kann. Diese Schwingungen werden als Schallwellen von den Luftteilchen weitergege· ben.1

Es wird verständlich, warum man sich im Weltraum nicht ohne Hilfsmittel unterhalten kann: Es sind dort keine Schallträger vorhanden.

1 Vgl. hierzu auch den Versuch mit dem Fadenteleion (E 3).

16

, j I I'"li@' I Laulslärkenmessungen in der Schule

. Materialien Geräte

• Grundrißkarte der Schule • Schallpegelmeßgeräl

Versuchsaufbau Versuc hsd urchfüh rung

Die Schüler/innen machen sich mit dem Schallpegelmeßgerät vertraut, indem sie einige Messungen unter Anleitung durch­führen.

Erläuterungen

,. Die Schüler/innen messen an verschiedenen Stellen der Schule (auf dem Pausenhof, im Klassenzimmer usw.) die Lautstärke.

2. Messungen können am gleichen Ort aber unter verschie­denen Bedingungen durchgeführt werden, z.B. bei geöff­neten oder geschlossenen Fenstern oder zu unterschied­lichen Tageszeiten.

3. Die Ergebnisse werden in eine Karte der Schule oder des Gebäudes eingetragen und den anderen Schüler/innen in der Klasse vorgestellt.

Lärm bzw. ständige Geräusche sind zu einem allgegenwärtigen Faktor im Alltag geworden. Durch diese Untersuchung wird deutlich, wie hoch die Lärmbelastung an verschiedenen Stellen der Schule sein kann. Oft liegt schon die normale Lautstärke in Klassenzimmern während des Unterrichtes bei 70 oder 80 dB (vgl. M 1 und M 2).

Unter Aspekten der Gesundheitserziehung können die möglichen Auswirkungen von Lärmbelastungen thematisiert werden. In diesem Zusammenhang kann man z.B. Hörgeschädigte in die Schule einladen; zum besseren Verständnis der physiologischen Gegebenheiten können entsprechende Lehrfilme eingesetzt werden (z.B. Sinneshärchen im Innenohr auf der Deckmembran in der Hörschnecke). Keinesfalls saUte die Lehrkraft den eventuell problematischen Gewohnheiten der Schülerinnen und Schüler· das Hören von lauter Musik· mit dem moralischen Zeigefinger begegnen.

Weitere experimentell überprüfbare Fragen:

• Wie ändert sich die Lautstärke mit der Entfernung von der Schallquelle?

• Welche Lautstärke ergibt sich, wenn man zwei gleichlaule Geräuschque!!en nebeneinander steUt?

• Wieviel lauter muß man beispielsweise einen Kassetten·Recorder aufdrehen, damit er doppelt so laut klingt?

Die Ergebnisse:

• Die Lautstärke nimmt bei zunehmender Entfernung ab.

• Zwei gleichlaute SChallquellen bewirken eine Erhöhung des Schallpegels um 3 dB.

• Eine Verdoppelung der Lautstärke bedeutet eine Erhöhung des Geräusches um 10 dB.

17

I 00 I Konzentrationstest r - "I Materialien Geräte

• Kassetten mit unterschiedlicher Musik • Walkman oder Kassetten-Recorder

• Übungsblatt M 4 I und M 4 1I • Stoppuhr

• 99f. Spiegel und SichtbJenden aus Pappe

Versuc h sdurc hfüh rung

Die Schülerl1nnen arbeiten in Zweiergruppen.

Das Übungsblatt (M 4 I bzw. M 4 11) liegt auf dem Tisch. Rechtshänder zeichnen mit der linken Hand, Linkshänder umgekehrt.

1. Während einer Übungsphase übt die Versuchsperson unter Versuchsbedingungen an etwa 10 Sternen, Linien zwischen den Doppellinien der Sterne zu zeichnen.

2. Im eigenllichen Test wird unter folgenden Bedingungen gezeichnet: bei Ruhe, bei lauter Musik und bei einer Nachrichtensendung.

3. Der Versuchsleiter notiert die Zeit, die die Versuchsperson für einen Stern benötigt. Für jedes Berühren oder Überschreiten der Doppellinie gibt es 5 Strafsekunden.

4. Die Ergebnisse werden addiert und ein Mittelwert wird berechnet.

Erläuterungen

Häufig meinen Schülerinnen und Schüler, daß sie sich besser konzentrieren können, wenn sie Musik hören. Das Experiment überprüft diese Behauptung.

Die Ergebnisse sind l.T. bemerkenswert: Viele Kinder benötigen zur Lösung der Aufgabe bei lauter Musik weniger Zeit als bei Stille.

Der Versuch kann unter schwierigeren Bedingungen wiederholtwerden. Das Übungsblatl wird so hinlegt, daß die Versuchsperson die Sterne nur über einen Spiegel betrachten kann.

Weitere Abwandlung derTestsituation: Ein Teil der Klasse bearbeitet Mathematikaufgaben mit lauter Musik, der andere berechnet die gleichen Aufgaben in Ruhe. Nach Ablauf der festgelegten Zeit werden die Bögen mit den Aufgaben ausgewertet.

Erfahrungsgemäß führt ein Vergleich der Ergebnisse zu einer interessanten Diskussion darüber, ob die Konzentrationsfähigkeit durch Musik nicht doch beeinträchtigt wird. U.a. spielt es für die Ergebnisse eine wichtige Rolle, welcher Art die AufgabensteIlung ist, welche Musik gehört wird und in welcher Lautstärke. Außerdem fallen die Gewohnheiten der Versuchspersonen ins Gewicht.

18

fIF Schall sichtbar machen

Materialien

• Glasplatle • Kerze • Stimmgabel

Versuchsaufbau

Erläuterungen

I -'"I Geräte (für den Ergänzungsversuch)

• Oszillograph

• Mikrophon

• Tonfrequenzgenerator

• Lautsprecher

• Kabel

Versuc h sd ure hfüh rung

1. Eine Glasplatte wird vorsichtig mit Ruß geschwärzt. Dazu wird eine Kerze unter der Glasplatte so hin und her bewegt, daß die Spilze der Flamme die Platte berührt.

2. Die Platte wird mit der berußten Seite nach oben auf den Tisch gelegt.

3. Eine angeschlagene Stimmgabel wird über die Platte gezo­gen.

4. Der Versuch wird mit einer anderen Stimmgabel wiederholt.

5. Die Schwingungsbilder werden mit dem Overhead-Projek­tor an die Wand projeziert.

Mit diesem Experiment untersuchen die Schüler/ innen, wie sich das SchwingungsbIld eines Tones verändert, wenn die Tonhöhe (und die Lautstärke) variiert werden. Stimmgabeln mit unterschiedlicher Frequenz ergeben bei gleichbleibender Geschwindigkeit, mit der sie über die Platte gezogen werden , unterschiedliche Schwingungsbilder. Die Amplitude der Schwingung nimmt beim Verklingen des Tons ab, die Auslenkung des Schwingungsbildes wird zum Ende hin kleiner.

Falls verfügbar können für einen Ergänzungsversuch ein Tonfrequenzgenerator und ein Oszillograph eingesetzt werden. Am Bildschirm kann beobachtet werden , daß bei höheren Tönen die Frequenz der Schwingung größer wird (d.h. die Wellenzuge kleinersind) , und daß sich bei einem lauteren Ton die Amplitude erhöht, nicht aber die Frequenz.

Dazu wird am Oszillographen ein Mikrophon angeschlossen. Mit einerSlimmgabel , dem Tonfrequenzgeneralor oder einer Flöte werden Töne erzeugt. Oie auf dem Bildschirm erscheinenden Wellenzüge werden über die Slandbildfunktion des Oszillographen festgehalten, abgezeichnet und ausgewertet.

Mit dem Oszillographen können auch Stimmbilder der Schüler/ innen erstellt werden. Solche Stimmbilder bestehen aus einem Gemisch verschiedener Frequenzen und sind· ähnlich einem Fingerabdruck· für jeden einzelnen Menschen charakteristisch. Oie Schülerfinnen kennen möglicheIWeise solche sogenannten Sonogramme, mit denen die Kriminalpolizei Stimmen von Verdächtigen untersucht. Unter Umständen lassen sich mit einem Recorder aufgezeichnete Stimmen einzelner Schülerinnen und Schüler identifizieren .

19

I ~ I Untersuchung eines Schweineohrs I Materialien Entsorgungshinweise Geräte

• Schweinekopfhälfte Die Entsorgung erfolgt über die Biotonne • Lupen

• Papiertücher bzw. über den Schlachter oder Schlacht- • Präparierbesteck

• Messer hof, von dem man den Schweinekopf er-halten hat.

• Schraubenzieher

Versuchsdu rchfü hrun 9

Die Untersuchung eines Ohrs an einem Schweinekopf wird vorab besprochen und erfolgt - freiwillig - unter Anleitung der Lehrkraft. Die Schweinekopfhälfte liegt mit der Schnittfläche nach unten auf einem saugfä­higen Stück Papier.

Die Schülerlinnen arbeiten in Gruppen bis zu sechs Personen zusammen.

1. Der Schweine kopf wird von außen betrachtet und die äußeren Bauteile des Ohrs benannt.

2. Der Kopf wird umgedreht. Die Kinder benennen (und befühlen) die Teile, die sie erkennen.

3. Die Schüler/innen stellen vermutungen darüber an, wo sich das Mittel- und Innenohr befjnden und legen es unter Anleitung der Lehrkraft frei.

4. Der Steigbügel und die Hörschnecke werden freipräpariert und mit den Lupen betrachtet. Vorsicht! Hammer und Amboß gehen dabei häufig verloren. Die Windungen der Schnecke können mit Schleif­papier vorsichtig sichtbar gemacht und mit Lupen betrachtet werden.

Erläuterungen

1

Durch die Untersuchung einer Schweinekopfhälfte kann man die realen Größenverhältnisse am und im Ohr gut verdeutlichen. Die Härschnecke beispielsweise ist nicht größer als ein Marienkäfer und erinnert in ihrer Form tatsächlich an das Gehäuse von Schnecken. Der Steigbügel, das ovale und das runde Fenster sind immer zu erkennen. Gleiches gilt für das Trommelfell und den Hörnerv.

Mittel- und Innenohr liegen direkt neben der Hirnhöhle. Mit einem Messer wird die Hirnhaut, die auch das Ohr überdeckt, rundherum aufgeschnitten. Mit einem Schraubenzieher kann das Mittelohr vorsichig heraus­gehebelt werden. Achtungl Hammer und Amboß, die gelenkig untereinander und mit dem Steigbügel verbunden sind, bleiben im Mittelohr zurück und sind so klein, daß man sie schwer wiederfindet. Das Trommelfell ist nun von innen als durchsichtiges Häutchen zu erkennen.

Der Anblick bzw. das Umgehen mit einem Schweinekopf, an dem Fleisch, Knochen, Zähne usw. noch vorhanden sind, löst bei Schülerinnen und Schülern öfters Ekelgefühle aus. Freiwill igkeit bzgl. der Durchfüh­rung des Versuches und eine Thematisierung von Fleischkonsum und Nutztierhaltung können dazu beitragen, diese Barrieren zu überwinden bzw. den Umgang mit diesem Problem handhabbar zu machen.

20

tJm] ! ,

I Ausbreitung von Licht -Materialien Sicherheitshinweise Geräte

• Schwamm siehe unten • Diaprojektor

• Kreide • 99f. Laser

Versuchsaufbau Vers uchsdu rchfü hru ng

,. Ein Diaprojektor wird so aufgebaut, daß das Gerät und der

lJ ··· ··~I Auftreffpunkt des Lichtkegels selber nicht zu sehen sind.

.. ..... 2 . Der Raum wird verdunkelt. Der Projektor wird eingeschaltet, nach einer gewissen Zeit wird die Lichtquelle abgedeckt. Die Schüler/innen geben an, ob sie den Lichtstrahl sehen

',): können.

3. In die Bahn des Lichtstrahls wird mit einem trockenen Der Diaprojektor stehl hinter einem Schwamm Kreidestaub gebracht. Die Schüler/innen Wandschirm oder einer Stellwand. beschreiben ihre Beobachtungen.

Erläuterungen

Ohne Kreidestaub ist der Lichtkegel des Projektors nur schlecht zu erkennen. Allenfalls sieht man vereinzelte Lichtpunkte aufgrund des in der Luft vorhandenen Staubs. Mit dem Kreidestaub wird der Lichtweg sichtbar gemacht.

Es läßt sich herausarbeiten, daß wir Licht nur dann sehen, wenn es in das Auge fällt. Der lichtstrahl ist also entweder dann sichtbar, wenn er direkt in ein Auge leuchtet oder wenn er von Gegenständen, in diesem Fall dem Kreidestaub, reflektiert wird und dann in das Auge fällt.

Besonders eindrucksvollläßI sich dieser Versuch mit einem Laser gestalten. Für diesen Fall gilt die folgende Sicherheitsregel:

Unter keinen Umständen direkt in den Lichtstrahl des Lasers hineinblicken!

Es sind Schäden auf der Netzhaut möglich!

Gefährdungen können weitgehend ausgeschlossen werden, wenn der Laser parallel zur Tafel aufgebaut wird.

21

Der Blendversuch " Funktion der Pupille

I Materialien

I· Taschenlampen

Versuchsdurchführung

Bei diesem Versuch arbeiten die Schüler!innen in Zweier- oder Dreiergruppen.

1. Die Versuchsperson deckt ihre geöffneten Augen drei Minuten lang mit ihren Händen möglichst dicht ab.

2. DerVersuchsleiler hält eine Taschenlampe bereit, mit der er nach drei Minuten der Versuchsperson aus ungefähr 50 cm Entfernung in ein Auge leuchtet.

3. Der Versuchsleiter und der dritte Schüler beobachten die Reaktion der Versuchsperson, insbesondere achten sie auf Veränderungen der Pupille.

4. Die Empfindungen der Versuchsperson und die Beobachtungen des Versuchsleiters werden protokol­liert.

Erläuterungen

Dieser Versuch untersucht die Frage, wie die Augen auf Helligkeitsschwankungen reagieren.

Die Pupillen haben sich während der Abdeckung der Augen geweitet und ziehen sich im Licht schnell zusammen. Dies gilt auch für das nichtgeblendete Auge. Manche Schüler/innen bemerken dabei, daß die Pupille des nichtgeblendeten Auges etwas später zusammengezogen wird. Damit die Reaktion der Pupillen besser beobachtet werden kann, sollte der Versuch mehrfach durchgeführt werden.

Die Reaktion der Pupillen, die den Uchteinfall ins Auge regelt, kann mit dem Willen nicht beeinflußt werden.

Mögliche weitere Beobachtungen: Die Versuchsperson kneift die Augenlider zusammen, dreht den Kopf spontan weg oder verspürt ein Druckgefühl im Auge. Das geblendete Auge tränt, und die Versuchsperson sieht nach dem Blenden einen hellen Punkt im Gesichtsfeld.

Die verschiedenen Beobachtungen werden gesammelt und in der Auswertung erklärt.

Bei diesen Reaktionen handelt es sich entweder um einen Schutz des Auges oder um Folgen eines starken Lichtreizes.

Die Reaktion der Pupille auf verschiedene Lichtstärken kann an anderer Stelle wieder aufgenommen werden. Sowohl bei einfachen Lochblenden wie bei der Blende eines Fotoapparats wird der Lichteinfall in ähnlicher Weise geregelt: große Öffnungen lassen mehr Licht durchfallen als Lochblenden mit kleinen Löchern. In diesem Zusammenhang kann auch die Abhängigkeit der Schärte der entstehenden Bilder von der Größe der Öffnung erarbeitet werden.

22

rD I Untersuchung von Lochblenden r Materialien

• Kerzen

• l ochblenden mit Löchern von 0,5 / 2 und 5 mm aus dunklem Karton

• Schirm aus hellem Karton oder mit Transparentpapier bespannt

• 99f. einfache optische Bank (siehe M 9)

Versuchsaufbau Versuch sdu rchfü hru ng

Die Schüler/innen arbeiten in Zweier- bis Vierergruppen.

y 0 1. Der Versuch wird entsprechend der Zeichnung von den

~~,, ~ Schüler/innen aufgebaut.

2. Sie stellen Vermutungen darüber an , was auf dem Schirm zu sehen sein wird.

81.""'1- ~r-"'1 3. Die Vermutungen werden überprüft.

4. Die Kinder bewegen die Kerze hin und her und nach oben und unten. Sie beobachten, was auf dem Schirm passiert.

5. Der Zusammenhang zwischen der Schärte und der licht-stärke des Bildes mit den verschiedenen Lochdurchmessern wird untersucht.

6. Die Ergebnisse werden protokolliert und besprochen.

Erläuterungen

Voraussetzung für diese Untersuchung ist das Verständnis für die Geradlinigkeit der Ausbreitung von Licht.

Der Zusammenhang zwischen der Helligkeit und der Schärfe des Bildes mit dem Lochdurchmesser kann mit einfachen Merksätzen zusammengefaßt werden, die die Schülerlinnen selbst formulieren sollten. "Je kleiner das Loch ist, desto ... ". "Je größer das Loch ist, desto ... ". Diese Versuche können auch mit Hilfe einer selbstgebauten optischen Bank (M 9) durchgeführt werden.

Als Ergänzung bietet sich der Bau einer begehbaren Camera obscura an (E 14). Die Schüler/innen können Lochkameras selber bauen-). Einen einfachen funktionsfähigen Fotoapparat nach dem Prinzip des Lochka­mera kann man aus Streichholzschachteln herstellen. In das Innenteil wird im Dunkeln bzw. unter Rotlicht ein Stück Schwarz-Weiß-Film eingelegt und die ganze Schachtel mit Aluminiumfolie umwickelt. In die Vorderseite (vorher markieren) sticht man mit einer Nähnadel ein Loch. Das Loch wird abgedeckt, bis die Kamera richtig aufgestellt ist. Man belichtet bei heUem Tageslicht und normal empfindlichem Film 3 bis 5 Minuten.

Ein Beispiel für die Abbildung durch Löcher sind die sogenannten Sonnentaler auf Waldböden. Sie können als Abbildungen der Sonne durch die Löcher des Blätterdaches erklärt werden.

') Eine detailliene Anleitung zum Bau einer Lochkamera lindet sich in "Physik - Um die Welt zu begreifen", S. 22 - 23 (siehe literaturverzeichnis). Don wird auch beschrieben, wie mit der Selbstbaukamera fotographien und wie die Bilder entwickelt werden können.

23

I

1110 I Eine begehbare Camera obscura I ,I Materialien

• zwei gleichgroße stabile Kartons, ca. 1 ,Sm x 1 ,2m x 1 ,2m (Waschmaschinenverpackung)

• Paketklebeband. schwarzes Isolierband

• Messer, Schere

• weißes Tuch

Versuc hsdu rchfü hrung

1. Die beiden Kartons werden mit den offenen Seiten ineinandergesteckt und alle Sloßkanten sorgfältig zuerst mit schwarzem Isolierband, dann mit Paketklebeband abgedichtet.

2. An einer Seite wird aus den Deckellaschen ein Eingang hergestellt, dessen Türen sich völlig überlappen. Dieser Eingang muß ggf. gesondert abgedeckt werden, damit hier kein Licht einfällt.

3. In eine Vorderseite wird ein rundes Loch von 5 cm Durchmesser ge­schnitten. Darüber kommt eine austauschbare Lochblende (3 - 5 mm).

4. Auf die gegenüberliegende Innen­seite wird das weiße Tuch gespannt; alternativ kann diese Fläche weiß gestrichen werden.

5. Die Camera Obscura wird so aufge­stellt, daß der Horizont mit abgebil­det wird. Die Lochblende soll auf eine helle Fläche ausgerichtet sein, auf der sich Objekte bewegen (Per-sonen, Autos) .

6. Eine odermehrere Versuchsperso­nen setzen sich in den Karton mit dem Gesicht zur weißen Fläche. Die Augen müssen sich erst länge­re Zeit an die Dunkelheit gewöh­nen. Die Schülerlinnen beschrei-ben ihre Beobachtungen.

Erläuterungen

o Blende mit loch Hier erscheint das

Bild - aul dem Kap! und seitenverkehrt

Ähnliche Vorrichtungen wurden zur Zeit der Renaissance von Malern benutzt, um möglichst naturgetreue Abbildungen zu erhalten.

Mit Schuhkartons und Pergamentpapier (an Stelle des Schirms) lassen sich kleine Guckkästen bauen, die, vor das Gesicht gehalten, z.B. eine Straßenszene seitenverkehrt und auf dem Kopf stehend abbilden.

24

IfI1ll! Brennweiten von Linsen I J Materialien

• verschiedene Sammellinsen

• Stativmaterial

• Lineal

• Schirm

Versuchsaufbau

"'. ,"','," '-- -_.'

,~ "" ~~" . . - . '. - -

Erläuterungen

Mit diesem Versuch gehen die Schü­lerinnen und Schüler der Frage nach, was die Bezeichnung Brennweite von Linsen eigentlich bedeutet. Sie ler­nen, daß nur Linsen mit einer be­stimmten Form das Licht so brechen, daß es in einem Punkt gebündelt wi rd. Je stärker eine Sammellinse nach außen gebogen ist, desto kürzer ist ihre Brennweite.

Altemativ können sich die Schüler/in­nen mit der Wirkung von Lupen ausein­andersetzen. Mit UBrenngläsernM las­sen sich bei Sonnenschein auf dem Schulhof auch im Winter (!) Löcher in Papier brennen. Auch bei diesen Ver­suchen läßt sich der Abstand zwischen Linse und dem "Brennpunkt" leicht mes­sen.

Geräte

• Transformator

• Halogenlampe mit Dreischlitzblende

• Kabel

Versuch sdu rchführu ng

Die Schüler/innen arbeiten in 3er - 4er Gruppen.

1. Die Lampe wi rd an den Trafo angeschlossen. Eine Dreischlilzblende wird eingeschoben.

2. Lampe, Linse mit Halterung und Schirm werden so aufge­baut, daß die drei parallelen Lichtstrahlen auf dem Schirm aufgefangen werden können.

3. Der Schirm wi rd so lange hin- und hergeschoben, bis die Lichtstrahlen in einem Punkt gebündelt sind.

4. Der Abstand zwischen Linse und dem "Brennpunkf wird gemessen.

( \

-G>< Die Linsen müssen stets so gehalten werden, daß sie das Licht nicht auf Augen oder Haut bündeln.

Dieser Versuch dient auch als Vorbereitung für E 16 (Bildentstehung durch Linsen), fü r den eine gewisse experimentelle Geschicklichkeit und Erfahrung notwendig ist.

25

-

11m Bildenlslehung bei Linsen I "'I Materialien Geräte

• verschiedene Sammellinsen • Transformator

• Halterungen für die Linsen • Halogenlampe

• Schirm • Kabel

Versuchsaufbau Versu chsd urchführu n9

Die Schüler/innen arbeiten in Dreier- oder Vierergruppen zu­sammen. 1. Die Halogenlampe wird an den Trafo angeschlossen.

2. Die Linse mit Halterung wird so zwischen Lampe und Schirm gestellt, daß auf dem Schirm ein Bild der Lampe aufgefangen werden kann.

3. Die Schüler/innen versuchen. ein scharfes Bild zu erzeu· gen. Sie beschreiben es und zeichnen es ab.

Die Glühwendel wird abgebildet

4. Die Abstände zwischen Lampe und Linse sowie zwischen Linse und Schirm werden variiert. Die Schülerlinnen, versu­chen, ein kleines und ein großes scharfes Bild zu erzeugen, und beschreiben die Veränderungen.

Erläuterungen

Mit diesem Versuch erfahren die Schülerinnen und Schüler, daß Sammellinsen Bildervon Gegenständen erzeugen können. Damit erschließt sich die Bedeu­tung der Linse bei der Bildentstehung im menschli­chen Auge.

Das Bild der Lampe auf dem Schirm ist seiten­verkehrt und steht auf dem Kopf. Die Bildqualität kann so gut sein, daß die leuchtende Lampenwendel und das Glas der Lampe genau zu erkennen sind. Ein scharfes kleines Bild erhalten die Schüler/innen, wenn sie die Entfernung zwischen Lampe und Linse ver­größern. Eine Vergrößerung wird erreicht, wenn die Lampe näher an die Linse herangeschoben wird. Mit Hilfe eines Zentimetermaßes kann der Abstand zwi­schen Linse und Schirm sowie Lampe und Schirm gemessen werden, bei dem die Abbildung genau so groß ist wie die Lampe selber. Die Glasteile dOrfen dabei nicht berührt werden. Bei richtiger Messung entspricht dieser Abstand der doppelten Brennweite .

26

Gegenstand

Gegenstand

, linsenmitte

f

f

Bild

Bild

I ;:11' ] Präparation von Rinderaugen [ J Materialien

• Frische Rinderaugen

• Skalpelle

• Scheren

• Präparalionsschalen

Versuchsaufbau

Erläuterungen

AMtzen mit ,

")

SicherheltshinwelselEntsorgungshinweise

Während der Präparation darf keinesfalls gegessen oder getrunken werden!

Nachher Hände gründlich mit Seife waschen!

Entsorgung über die Biotonne.

Versuchsdu rchfü hru ng

Die Schüler/innen arbeiten in Vierergruppen.

1. Die Augen werden in die Schalen gelegt und betrachtet. Bekannte Bauteile werden benannt und ggl. mit einem Augenmodell verglichen .

2. Das Auge wird entsprechend der Zeichnung mit dem Skal­pell (Vorsicht!) in zwei Hälften geteilt und mit den Schnittflä­chen nach oben abgelegt.

3. Die hintere Hälfte wird zuerst untersucht. Die Netzhaut wird nach Entfernen der Pigmentschicht betrachtet. Die Eintrilts­stelle des Sehnervs ist gut zu erkennen.

4. Der vordere Teil des Auges wird nun untersucht. Der Glas­körper wird von der Linse entfernt. Die Linse wird auf Zeitungspapier gelegt. Der Text wird durch die Linse be­trachtet.

5. Die Linsenbänderwerden in ihrer Anordnung abgezeichnet.

6. Alle Teile des Auges werden in Zeitungspapier gewickelt entsorgt.

Eine Untersuchung und Präparation eines Rinderauges löst erfahrungsgemäß bei vielen Schülerinnen und Schülern Ekelgefühle und Abneigung hervor. Diese werden im Vorfeld des Unterrichts thematisiert. Grund­sätzlich sollte die Teilnahme an dieser Untersuchung freiwillig sein. Kinder, die hieran nicht teilnehmen wollen, können währenddessen in einem anderen Raum z.B. mit Hilfe eines Arbeitsblattes Bau und Funktion eines Auges erarbeiten. In der Praxis nehmen allerdings meist alle oder sehr viele Kinder an den praktischen Untersuchungen teil.

Der Bezug von Rinderaugen in genügender Anzahl ist nicht immer leicht. Man bekommt sie bei Schlachthöfen oder bei Metzgern, die noch selber schlachten. Günstig ist es, wenn die Augen frisch und nicht gefroren sind. Beim Auftauen von gefrorenen Augen fließI der Glaskörper bei der Präparation aus.

Die widerstandsfähige Lederhaut läßt sich nur mit scharfen Skalpellen und Scheren schneiden. Hierbei ist entsprechende Vorsicht geboten .

• Quelle: Neues Biologiepraklikum linder Biologie. Melzlersche Verlagsbuchhandlung. Stungart 1985

27

~I Farbige Bilder I -Materialien

• Lupen

• farbige Bilder in Büchern und auf dem Fernsehschirm

Versuchsdurchführung

1. Mit Hilfe von Lupen untersuchen die Schülerlinnen farbige Bilder in Büchern und auf dem Fernseher/ Videomonitor.

2. Sie notieren ihre Beobachtungen und versuchen zu erklären, wie die unterschiedlichen Farben der Bilder entstehen.

Erläuterungen

Bei der Betrachtung von farbigen Bildern mit einer Lupe erkennen die Schüler/innen, daß die Bilder aus vielen kleinen einzelnen Punkten bestehen. Beim Fernsehbild sehen sie , daß jeweils ein rotes, ein grünes und ein blaues Farbfeld - sogenannte "Farbtripel" - einen Lichtpunkt bilden. Sie erfahren, daß das, was sie von weitem z.B. als einheitlichen Farbton auf dem Fernsehschirm erkennen, in Wirklichkeit ein Mischlicht (also eine Farbaddition) aus den Farbtripein ist. Diese sind so klein und liegen so eng beieinander, daß sie aus einiger Entfernung einzeln nicht zu erkennen sind.

Der Eindruck "weiß" entsteht, wenn alle drei Farben gleich hell leuchten. Wenn die Lichtstärke unterschiedlich ist oder nur zwei Farben leuchten, ergeben sich daraus andere Farben bzw. Farbeindrücke für das Auge.

Der Eindruck von bewegten Bildern auf dem Fernsehschirm entsteht, ähnlich wie bei der Vorführung von Filmen, dadurch, daß in jeder Sekunde 25 verschiedene Bilder aul dem Monitor erscheinen. Dies wird dadurch erreicht, daß jedes kleine Farbfeld in einer Sekunde 25 mal seine Helligkeitverändern kann. Das menschliche Auge kann nur ungefähr 16 Bilder pro Sekunde unterscheiden. Ist die Anzahl höher, verschwimmen die einzelnen Bilder zu einer zusammenhängenden, fließenden Bewegung.

Diese Filmbewegung kann gUI mit einem Daumenkino demonstriert werden , das die Schülerlinnen mit eigenen Motiven gestalten. Auf einer größeren Anzahl von Kartonstreifen werden wie im Zeichentrickfilm, die Stadien einer Bewegung gezeichnet. Die aufeinanderliegenden Bilder werden zwischen Daumen und Zeigefinger der einen Hand gehalten, mit dem anderen Daumen blättert man die Bildstreifen durch.

28

.. _ oe

I Das Spektrum - Farben des Regenbogens [ Materialien

Sammellinsen

Prismen

Schirm

Versuchsaufbau

lichtstrahl n ~

Erläuterungen

Geräte

• Transformator

• Halogenlampe mit Einschlitzblende

• Kabel

Versuchsdu rchfü hru n9

Bei diesem Versuch arbeiten die Schüler in Dreier· oder Vierer-gruppen.

1. Die Halogenlampe wird an den Trafo angeschlossen.

2. Die Einschlilzblende wird eingeschoben, so daß nur ein Lichtbündel herausslrahlt.

3. Ein Prisma wird in den Lichtstrahl so hineingehalten, daß die Farben des Regenbogens sichtbar werden.

4. Mit einer Sammellinse versuchen die Schüler/innen, das farbige Lichtband wieder in einem Punkt auf einem Schirm zu sammeln.

5. Die Schüler/innen notieren ihre Beobachtungen.

Mit diesem Versuch erfahren die Schüler/innen, daß ein weißer Lichtstrahl mit Hilfe eines Prismas ggebro­chen~, d.h. in dIe Regenbogenfarben zerlegt werden kann. Die Wirkung der Sammellinse zeigt darüber hinaus, daß die Farben nicht durch das Prisma entstehen, sondern im weißen Licht enthalten sind: An der Stelle, an der das Lichtband wieder gebündelt ist, erscheint der Lichtstrahl wieder weiß.

Als konkretes Phänomen einer Farbzerlegung ist den Schülerinnen und Schülern der Regenbogen bekannt Es ist in dieser Altersstufe weder sinnvoll noch notwendig, die Entstehung des Regenbogens in aUen Einzelheiten (Sonnenlicht, Regentropfen, Position des Betrachters usw.) zu erklären. Statt dessen sollte die Auseinandersetzung mit dem Phänomen die Faszination von Licht und Farben erlebbar werden lassen.

Ergänzende Versuche: An Stelle der Blende können gefärbte Gläser in den Lichtweg gehalten werden. Auf dem Schirm entstehen dabei Lichtbilder, die häufig sehr schön sind. Auf diese Weise ist auch der Effekt der Addition von Farben spielerisch zugänglich.

Spektralfarben können auch mit Hilfe des Overheadprojektors an die Wand projiziert werden. Dazu wird die Auflagefläche des Projektors bis auf einen schmalen Schlitz mit dunklem Karton zugedeckt. Ein zwischen Spiegel des Overheadprojektors und Wand gehaltenes großes Prisma läßt einen "Aegenbogen" entstehen.

29

-

~! Optische Täuschungen: Größenkonstanz l Versuchsdu rchfü hrun 9

1. H,alte beide Arme halb angewinkelt und betrachte abwechselnd Deine Hände! Vergleiche ihre Größe!

2. Strecke einen Arm aus, so daß eine Hand weiter von den Augen entfernt ist als die andere! Vergleiche den Gräßeneindruck!

3. Halte jetzt die Arme so, daß die Hand des angewinkelten Armsdie des gestreCkten verdeckt! Kneife ein Auge zu und vergleiche wieder den Größeneindruck!

Erläuterungen

Je weiter ein Gegenstand entferni ist, desto kleiner ist sein Bild auf der Netzhaut. Deshalb müßten bei (2) die weiter entfernte Hand kleiner erscheinen. Seide Hände sehen aber gleich groß aus, d.h. die entfernungs­bedingte Verkleinerung wird durch Korrekturarbeit des Gehirns ausgeglichen. Beim unmittelbaren Vergleich (3) erscheint die entferntere Hand deutlich kleiner.

Der Sinn dieser Größenkonstanz ist offenkundig: Jeder weiß, daß die Dinge dieser Welt nicht schrumpfen, wenn man sie aus der Entfernung betrachtet. Die Perspektive bedeutet eine Verlälschung der wirklichen Größenverhältnisse. Dies versucht das Gehirn nach Möglichkeit abzumildern.

Im Materialteil wird auf weitere optische Täuschungen hingewiesen (M 10, M 11 ).

30

5. Materialien - Übersicht

M1

M2

M3

M 4

M 5

M 6

M 7

M8

M9

M 10

Mll

M 12

M 13

Infoblalt Lärm

Das Lärmometer

Der Schlauchversuch I Richlungshören des Menschen

Konzentrationstesl l Hausaufgaben mit oder ohne Musik?

Das Ohr

Die Blindenschrift

Sehlest

Bau und Funktion des Auges

Bauanleitung Optische Bank

Infoblatt Sehfehler

Optische Täuschungen

Bestimmung des Gesichtsfeldes

Mit allen Sinnen erleben

Es gilt, alles in möglichst grossem Umfang den Sinnen vorzuführen; nämlich das Sichtbare dem Gesicht,

das Hörbare dem Gehör, das Riechbare dem Geruch,

das Schmeckbare dem Geschmack, das Fühlbare dem Tastsinn;

und wenn sich etwas mit mehreren Sinnen zugleich erlassen läßt, soll es mehreren zugleich dargeboten werden.

Comenius

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I itII l Infoblalt Lärm I Viele Menschen fühlen sich durch Lärm belästigt. Lärm kann darüberhinaus die Gesundheit beeinträchtigen, z.B. Schwerhörigkeit verursachen. Dennoch setzen sich viele Menschen Lärm freiwillig und mit Freude aus. Sie gehen in die Discothek, besuchen ein Konzert, fahren Motorrad.

Während für den/die Motorradfahrerdas satte Geräusch des Motors eine Ohrenweide sein mag, stört dasselbe Geräusch einen Passanten erheblich. Geräusche können also unterschiedlich beurteilt werden. Schon Wilhelm Busch stellte fest:

"Musik wird störend oft empfunden

dieweif sie mit Geräusch verbunden. "

Insgesamt kann man den Bereich der Wahrnehmung von Geräuschen in vier Stufen einteilen: Als angenehm empfinden Menschen z.B. Blätterrauschen. Belästigend kann bereits eine Unterhaltung oder der Straßenver­kehr sein. Ein schädigender Bereich liegt bei Geräuschen vor, die durch Lastwagen oder Maschinen in Fabriken verursacht werden. Schmerzhafte Folgen haben Explosionen und z.T. die Lautstärke bei Pop­Konzerten.

Hinsichtlich der schädigenden Auswirkungen von lärm muß neben der Dauer der lärmbelästigung auch die Empfindlichkeit der Person und die Art des Lärms beachtet werden.

lärm (z.B. Straßenverkehr, Arbeitsgeräusche, tropfender Wasserhahn) kann zu einer Beeinträchtigung des allgemeinen Wohlbefindens und zu Verärgerung führen. Das kann sich in Nervosität, Gereiztheit und Kopfschmerzen äußern. Konzentration und Aufmerksamkeit werden vermindert, wodurch sich das Unfallrisiko erhöht. Schallpegel von mehr als 90 dB A führen bei allen Tätigkeiten zu Leistungseinbußen.

Durch einmal ige, seh r Jaute Geräusche oder durch andauernde Lärmbelästigung können Gesundheitsschäden hervorgerufen werden. Sie zeigen sich z.B. in einem Anstieg des Blutdrucks, in Erhöhung der Herz- und Atemfreq uenzen. Solche Reaktionen können schon bei Geräuschen ab 60 dB auftreten. Die schwerste Schädigung durch Lärm ist die Taubheit oder Schwerhörigkeit. Bei dauernder Lärmeinwirkung sterben die feinen Sinneszellen im Innenohr ab. Der Mensch kann bestimmte Töne unwiederbringlich nicht mehr hören.

"Lärm" ist also nicht objektiv meßbar. Meßbar hingegen sind Geräusche. Ihre Stärke wird mit dem Schalldruck· messer gemessen. Gemessen wird in Dezibel (dB). Oie Skala eines solchen Schalldruckmessers ist vom Kassettenrekorder bekannt.

Für Lautstärkeangaben in dB muß man sich die folgenden Regeln merken:

, . Nimmt die Lautstärke um 10 dB zu, steigt sie z.B. von 70 auf 80 dB, so empfindet man etwa die doppelte Lautstärke.

2. Die in dB gemessene Lautstärke von zwei oder mehr Geräuschquellen darl nicht einfach zusammenge· zählt werden. Zwei Schallquellen von 80 dB, z.B. zwei PKWs, haben daher zusammen nicht 160 dB, sondern nur 83 dB. Erst die Geräusche von 10 Autos zusammen führen zu einer Lautstärke von 90 dB.

32

•

Das Lärmometer

Schalldruckpegel 140 dB ScI, m,,,zclrf>'''P

130

120

Hörgrenze

Nach: Umwelt-Erziehung, Heft 611990.5. 20

"

Hörempfindung

"unerträglich"

"laut"

"leise"

"ruhig "

Auswirkungen

Gehörschäden bei Dauerlärm

Beginn der Beeinträchtigung

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Richlungshören/Der Schlauchversuch

Vorversuch:

Stelle Dich in die Mitte des Klassenzimmers und schließe die Augen! Wenn einer Deiner Klassenka­meraden in einer Ecke des Raumes zu sprechen beginnt, drehst du unwillkürlich den Kopf in seine Richtung.

Wie geoau das menschliche Ohr Bichlungsunter­schiede wahrnehmen kann. zeigt der folgende ver­~

Arbeitet zu dritt, und tauscht nach einer Versuchsreihe die Rollen. Ihr benötigt:

- einen 1 bis 1,5 m langen Schlauch, in dessen Enden Trichter gesteckt sind.

- eine weiche Unterlage (Kissen) und

- ein lineal.

t

Die Versuchsperson hält sich die Trichter an die Ohren wie in der Zeichnung abgebildet. Die zweite Person klopft mildem Lineal auf den Schlauch. DerVersuchsleiter gibt die Reihenfolge und den Abstand von der Mitte an, in der auf den Schlauch geklopft wird . Er führt auch Protokoll.

Zu Beginn wird genau auf die Mitte geschlagen. Die Versuchsperson sollte das Geräusch dabei auch in der Mitte hören. Danach wird entsprechend dem Versuchsplan auf den Schlauch geklopft. Die Versuchsperson gibt (z.B. durch Heben eines Fingers) an, aus welcher Richtung sie den Schlag hört.

Wenn die Versuchsperson richtig antwortet, wird in dem entsprechenden Feld in der Tabelle ein (+) eingetragen, ist die Richtung falsch , ein (-) . Führt 70 Tests durch: jeweils 10 Schläge links von der Mitte im Abstand von 1 cm, 2,5 cm und 5 cm, je 1 0 Schläge rechts davon sowie 1 0 Schläge auf die Mitte des Schlauchs.

Nach Abschluß der Testreihe tragt Ihr die Ergebnisse gemeinsam in ein Diagramm ein.

Versuch Sem 2,5cm links links

1 2

3 4 S 6

7 8

9

10

Muster für das DIagramm

lem Mitte 1 em links rechts

Anzahl der fIchtgen Antworten

9 8 7 6 5 4 3 2

2,5cm Sem rechts rechts

links rechts 5 ---------2,-S---:':M:':-itt:-e----,--------;2",S:---- 5

34

•

INI Richlungshören/Der Schlauchversuch I Hörst Du beim Erledigen der Hausaufgaben auch Musik? Bist Du der Meinung, daß Dich die Musik nicht stört, sondern daß Du Dich mit Musik sogar besser konzentrieren kannst? Der folgende Versuch untersucht, ob die Konzentrationsfähigkeit durch Musik (oder andere Geräusche) beeinträchtigt wird.

Material:

Spiegel , Stoppuhr, Walkman mit bespielten Kassetten, Übungsblätter mit Sternen

Durchführung:

Der Versuch wird so aufgebaut, daß die Versuchsperson das Blatt mit den Sternen nur im Spiegel sieht. Sie versucht, mit der Hand, mit der sie normalerweise nicht schreibt, eine durchgehende Linie zwischen äußerem und innerem Stern zu ziehen.

Als Vorübung und um einen Lerneffekt während des Versuchs auszuschließen, übt die Versuchsperson an einigen Sternen. Der Partner mißt mit der Stoppuhr die Zeit, die die Versuchsperson für einen Stern benötigt. Für jedes Überschreiten oder Berühren der Doppellinien werden fünf Strafsekunden angerechnet.

Die Versuchsperson umfährt eine Reihe Sterne nacheinander

- in Ruhe

- bei Musik und

- während einer Nachrichtensendung.

Übungssterne

1. Durchgang 2. Durchgang 3. Durchgang

Zeit Straf- Summe Zeit Straf- Summe Zeit Straf- Summe Mittel-sek . sek. sek. wert

bei Ruhe

bei Musik

bei Nachrichten

35

f]XIilll Konzentration .I Achte bei dem Versuch darauf, daß die Versuchsperson die Sterne in der angegebenen Reihenfolge und unter den entsprechenden Bedingungen umzeichnet!

Versuch 1 bei Ruhe:

6 7

Versuch 2 bei lauter Musik

2 5 8

Versuch 3 bei einer Nachrichtensendung

3 4

36

fW J DasOhr [

Hier siehst du den Weg der Schallwellen durch das Ohr.

Arbeitsauftrag:

Ordne die Textblöcke 1-5 an die richtigen Stellen (A-E) im Arbeilsblatt! Schreibe zunächst die jeweilige Zahl in ein Kästchen, kontrolliere und klebe anschließend sorgfältig ein!

----------------------------------x DAS KNÖCHELCHEN, DAS

DAS INNENOHR IST WIE EIN STEIGBÜGEL DABEI STflEICHEN SIE DIE SCHWINGUNGEN DIE SOGENANNTE AUSSIEHT, ÜBERTRÄGT OBER WINZIG KLEINE WERDEN DURCH DREI SCHNECKE. SIE IST MIT DIE SCHWINGUNGEN AUF HÄRCHEN. DIE JEDE KLEINE KNÖCHELCHEN DIE SCHALLWELLEN FLÜSSIGKEIT GEFlILL T. DAS HÄUTCHEN DES BEWEGUNG ÜBER WEITERGELEITET. NACH TREFFEN AUF DAS IN DIESER FLÜSSIGKEIT .OVALEN FENSTERS', ES SINNESZELLEN UND HÖR- IHRER FORM HEISSEN SIE TROMMELFELL UND PFLANZEN SICH DIE SCHLIESST DAS MITTEL- NERVEN ANS GEHIRN HAMMER, AMBOSS BRINGEN ES ZUM SCHAllWEllEN FORT, OHR ZUM INNENOHR AB. WEITERMELDEN. UND STEIGBÜGEL SCHWINGEN.

Nach: Me<li&Zini, Die pfiHige Zeitschrift aus der Apotheke. Ausgabe 7/1994

37

I im I Die Blindenschrift

Die Blindenschrift besteht aus erhobenen Punkten, die mit den Fin­gern ertastet werden.

Die Buchstaben und Satzzeichen der Blindenschrift werden mit Hilfe von sechs Punkten 'geschrieben', die in drei Zweierreihen überein­ander stehen.

Die ersten zehn Buchstaben werden durch Hervorhebungen der Nummern 1, 2, 4 und 5 der Grundform dargestellt.

Bei den Buchstaben K - T wird jeweils Punkl3 hinzugefügt usw.

Aus den Buchstaben Abis J werden durch ein vorangestelltes Zahlenzeichen die Ziffern 1 bis O.

Grundform

Du kannst Deinen Namen oder eine kurze Nachricht In Blindenschrift wie folgt schreiben:

Übersetze den Text in die Punkte der Blindenschrift und schreibe ihn auf ein durchscheinendes Papier! Lege das Papier mit der Schrift nach unten auf eine Pappe und beide auf eine weiche Unterlage (Filz, gefaltete Zeitung) ! Die Stellen mit den Punkten stichst Du mit einer dicken Nadel durch. Auf der Vorderseite der Pappe kannst du dann die Nachricht "lesen",

38

, ... z •• $ • .. .. • • • .. • • Oruppe' , .. , • • • .. Grund- A B C D E F G H J form

• • .. .. • .. .. • Zu Oruppe , JeMnl

• • .. .. • .. Punk' 3 toIn;".~'~ • • • • • • • • K L M N 0 P Q R S T • • .. .. • • ... Oruppe. ) .... n.

• • • • • Punk!3+ I N""ugMGgt .. .. .. .. .. .. .. U V X Y Z ß ST

• .. .. • • .. O~' lneU. • · . .: nur Punk! I ~1",,"g~

• • • • AU EU EI CH SCH U 0 W

• • • .. .. .. AlrwlkMndo B!ldulIfI" • .. .. .. • .. .. .. . • ••• ..

AU A IE Zahlenzeichen

OIeZ_n .. • d .. OruPpe I tlnd .. .. • .. .. • • .. • • • .. .. • • """"t .. ~

? () • " " .. .. .. •

OIe Zahlen werden durch dIe BUchsteben A-J mit Yoron_ .. • • • • UIo'_IopI ... ..... gesteUtem ZahlenzeIchen gebildet (siehe rechte Seite). • ..

1 2 1 8 76

Merkblätter mit dem Blindenschrift-Alphabet können angefordert werden bei:

Deutsche Blindenstudienanstalt, Am Schlag 8, 35037 Marburg, - Öffenllichkeitsarbeit - Tel. 06421-6060; Fax 06421-606229

Sehles! , Diese Schrifttafel sollst Du aus einer Entfernung von 3 Metern lesen. Gehe dabei so vor, daß du abwechselnd mit dem linken und mit dem rechten Auge liest. Bedecke dazu das geschlossene Auge mit der hohlen Hand (du darfst das Auge dabei nicht drücken). Notiere, bis zu welcher Zeile du mit jedem Auge lesen kannst.

e er ritte 2 leidet unter 3 mangelndem 4 Sehvermögen. 5 Kannst du diese Zeilen lesen?

6 Probiere es aus 3 m Entfernung!

7 Halte dabei abwechselnd je ein Auge zu.

8 Kannst du die 5. Zeile von oben nicht

9 mehr lesen, so solltest du dein

10 Sehvermögen untersuchen tassen.

39

tiIIQI Bau und Funktion des Auges

1. Benenne die Teile des abgebildeten Auges!

(Schreibe die Namen vor die Linien!)

2. Schreibe die Funktion der verschiedenen Bauteile des Auges in die entsprechenden Spalten!

Teil des Auges Funktion

Hornhaut

Iris

Linse mit Ziliarfäden

Glaskörper

Netzhaut

gelber Fleck

Sehnerv

Augenmuskel

Aderhaut

Nach: Arbeitsblätter Menschenkunde 11, Klett Verlag Stuttgart, 1994, $. 27

40

t !AIl).1 Bauanleitung Optische Bank [ Mit dieser Bauanleilung kannst Du eine Versuchsanordnung zusammenstellen, die Du bei vielen Versuchen mit linsen und Licht verwenden kannst. Mit Hilfe dieser sogenannten optischen Bank kannst Du

die Wirkung von Linsen,

- unterschiedliche linsenformen und

- die Funktion von Brillen

leichter untersuchen.

o

Bestandtei le:

Meßlatte (oder gehobeltes Kantholz mit ern-Markierung)

Linsenhalter und verschiedene Linsen

(Sammellinsen)

Schirm

Kerze oder andere Lichtquelle

Oie Schieber, die Linsenhalter oder Schirm tragen , kannst Du aus KunstsloH- oder Aluminiumprofilen herstellen. Dazu sägst Du ein kurzes Stück (5 cm) ab und bohrst ein Loch in die Mitte des Mittelstücks.

Säge ein 5 cm langes Stück Rundholz ab (2 cm Durchmesser; z.8. von einem Besenstiel)!

In dieses Rundholz sägst Du in Längsrichtung eine 2 cm tiefe Nut.

Dann schraubst Du das Rundholz von unten an dem Schieber fest (ggf. mußt Du vorbohren. damit das Rundholz nicht reißt) . Auf diese Weise stellst Du zwei gleiche Schieber her.

Auf dem dritten Schieber schraubst Du statt des Rundholzes ein rechteckiges Stück Sperrholz (oder ähnliches) fest.

Den Schirm kannst Du aus einem weißen Karton schneiden. Den Karton klemmst du in die Nut des Rundholzes.

Für den Linsenhalter schneidest Du zwei gleich große Stücke Pappe aus. In die Mitte schneidest Du gleich große runde Löcher. Der Durchmesser dieser Löcher muß etwas kleiner sein , als der Durchmesser der Linsen, die Du später untersuchen willst. Die Pappen werden zusammen in das Rundholz des zweiten Schiebers geklemmt. Wenn nötig, können die Pappen mit kleinen Wäscheklammer zusammengedrückt werden.

Auf dem dritten Schieber tropfst Du eine Kerze fest. Statt der Kerze kannst Du eine kleine Glühlampe benutzen. Besonders gut eignet sich eine PKW-Glühlampe Hl (55 W, 12 V =/=). Befestige sie auf dem Sperrholz, schließe einen Trafo an und sichere die Zuleitungen!

41

IsnD Infablatt Sehfehler r Die am häufigsten auftretenden Sehfehler sind Kurzsichtigkeit und Weitsichtigkeit.

Bei Normalsichtigkeit entsteht das Bild eines beobachteten Gegenstandes direkt auf der Netzhaut des Auges. Bei der Kurzsichtigkeit ist der Augapfel zu lang. Das Bild entsteht vor der Netzhaut (und ist deswegen unscharf). Bei der Weitsichtigkeit ist der Augapfel zu kurz. Das Bild des beobachteten Gegenstandes entsteht hinterder Netzhaut

Gesundes Auge t e Kurzsichtiges Auge t 8 Weitsichtiges Auge t e

Den folgenden Versuch kannst du mit der optischen Bank (M 9) durchführen.

Du findest dabei heraus, wie sich das Auge als Linse verändern muß, damit Gegenstände mit unterschiedli· ehen Entfernungen zum Auge scharf gesehen werden. Hierzu benötigst du drei Linsen mit 5, 10 und 20 Dioptrin (dpt; je höher die dpt-Zahl, desto stärker ist eine Linse gekrümmt).

Bringe die Geräte in die folgende Ausgangsstellung: Schirm auf Markierung 10, Linsenhalter auf Markierung 40! Stelle die Kerze oder Lichtquelle auf die Markierung 46! Setze die einzelnen Linsen in den Linsenhalter und notiere, bei welcher Linse die Lichtquelle möglichst scharf abgebildet wird!

Stelle die Kerze oder Lichtquelle auf Markierung 55 und verfahre wie oben!

Stelle die Kerze oder lichtquelle auf Markierung 100 und verfahre wie oben!

Aus zwei Pappröhren, die sich ineinander schieben lassen, und einer Linse (Lupe, 2- bis 3-fache Ver­größerung) kannst Du ein Augenmodell bauen. An der einen Röhre befestigst Du die Linse. In die zweite Röhre paßt du ein Stück Pergamentpapier ein. Finde heraus, wann ein Bild auf der "Netzhaut" scharf wirdl Verändere dazu den Abstand von Linse und Netzhaut.

Mit dieser Vorrichtung kannst Du auch die Wirkung von Brillen untersuchen. Bringe dazu ein Brillenglas zwischen

beobachteten Gegenstand und Augenmodell , stelle das Bild scharf und nimm dann die Brille wieder weg!

42

p;- --

Linse Pergamenthaut .Netzhaut"

Auge

Optische Täuschung

Decke die untere Hälfte des Blattes ab und beantwor­te folgende Frage:

Welcher Pfeil ist länger?

Miß beide Pfeile mit dem Lineal!

Versuche, Deinen ersten Eindruck zu erklären!

Wo findest du in Deiner Umgebung ähnliche uPfeilbilder"?

Welchen Sinn macht diese optische Täuschung für die Wahrnehmung und die Orientierung in der Umgebung?

Nach: H. v. Dithfurth, v. Arzt Dimensionen des Lebens - Reportagen aus der Wissenschaft. Kapitel "Was man beim Sehen übersieht" OVA Stuttgart 1974

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1-~1fi I Bestimmung des Gesichtsfeldes

Für die Untersuchung Deines Gesichtsfeldes mußt Du erst ein Perimeter herstellen:

Schneide aus Pappe einen Halbkreis mit dem Radius 25 cm aus!

Beschrifte den äußeren Rand des Halbkreises mit einer Gradeinteilung (siehe Abbildung)!

Fertige aus Zeichenkarton eine Visiereinrichtung und klebe Kimme und Korn auf das Perimeter!

Untersuchung des Gesichtsfeldes

I. ,J

Perimeter

Arbeitet zu dritt zusammen: Versuchsperson, Versuchsleiter, Protokollant. Die Versuchsperson verschließt das linke Auge mit der Hand. Sie hält das Perimeter so vor das Gesicht, daß das offene Auge Kimme und Korn in einer Linie sieht. Das Auge fixiert das Korn während des ganzen Versuchs.

Der Versuchsleiter hält ein Streichholz am äußersten rechten Rand des Perimeters so, daß der Streichholz­kopf etwa 1 cm über den Rand ragt. Erführt es langsam am Rand der Pappe entlang nach vorne ... und weiter nach links bis zum anderen Ende des Perimeters.

Die Versuchsperson gibt an, wann das Streichholz sichtbar wird und wann es wieder verschwindet. Der Versuchsleiter liest die Gradzahlen ab, und der Protokollant trägt sie in die Tabelle ein.

Die Messung wird mindestens dreimal durchgeführt. Aus den Einzelversuchen könnt Ihr den Mittelwert errechnen. Die Summe der Gradzahlen links und rechts ergibt das Gesichtsfeld für das rechte Auge. Entsprechend könnt Ihr das Gesichtsfeld für das linke Auge bestimmen.

Nawi - heft I - s.44

Streichholz wird sichtbar Streichholz verschwindet

Nr. des Gradzahl

von rechts! von rechts! Versuchs von links

Gradzahl von links

1

2

3

Mittelwert

Wenn Ihr diesen Versuch mit Streifen aus farbigem Karton (rot , blau, gelb, grün) wiederholt, könnt Ihr eure Farbwahrnehmung testen. Überlegt Euch vorher, welches Ergebnis Ihr jetzt erwartet! Vergleicht die Messun­gen des Gesichtsfeldes mit der Zone der Farbwahrnehmung!

Nach: I. Himmels, L. Himmels, M. TIemeyer: Blinder Reck und Farbensehen.ln: Unterricht Biologie 130, 1211987, S. 34 ff

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Mit allen Sinnen erleben .1 Nachstehend sind Vorschläge für eindrucksvolle Experimentalanordnungen aufgeführt, die besonders für eine projektartige Bearbeitung des Rahmenthemas geeignet sind, die aber auch als ständig benutzbare Objekte in der Schule aufgestellt werden können.')

Schalltoter Raum

Eine große Schachtel wird mit schallschluckendem Material so ausgekleidet, daß noch genügend Raum bleibt, um den Kopf vollständig hineinstecken zu können. Als Materialien eignen sich Watte, textile Dämmstaffe, geschäumte Kunststoffe. Mit dem Kopf in der Schachtel kann man sprechen, singen, sum­men ...

Summloch

Ein großes tönernes Gefäß wird so aufgestellt, daß man den Kopf vollständig hineinstecken kann. Dazu eignen sich ein Blumentopf oder -kübel oder eine große Vase. Im Summloch kann man in verschiede­nen Lautstärken und Tonhöhen summen. Mit be­stimmten Summtönen lassen sich starke, gutspürba­re Schwingungen erzeugen.

Klangröhren lassen sich aus verschiedenen Materialien herstellen und aufhängen: Versandröhren aus Karton, Wasserrohre aus Kupfer oder Eisen, Abwasserleitungen aus Kunststoff oder Keramik. Je nach Material. Länge und Durchmesser entstehen beim Anschlagen Töne unterschiedlicher Höhe. Man kann versuchen, die Töne nachzusummen und einen Resonanzeffekt zu erreichen.

Ähnlich können die unterschiedlichsten Alltagsgegenstände als Gongs und Trommeln zweckentfremdet werden.

Rasselbüchsen

Schachteln oder gut verschließbare Büchsen und Dosen können mit unterschiedlichen Materialien gefüllt werden (Körner, Steine, Sand, Knöpfe u.a.). Der Inhalt kann nach Gehörerraten werden; man kann versuchen, Dosen gleichen Inhalts herauszufinden.

Kreisel

Aus Karton wird ein Kreis von 12 bis 20 cm Durchmesser geschnitten und mit einem langen Nagel in der Mitte durchstochen. Als Achse wird ein kantiger Bleistift oder ein Holzdübel durch das Loch gesteckt. Auf den Karton werden Spiral- oder Kreisformen gezeichnet und die Wirkung beim Kreiseln beobachtet.

Ähnlich kann eine große Drehscheibe hergestellt werden (Durchmesser 1 m), die mit einer Spirale bemalt und senkrecht an der Wand befestigt wird.

SchaHentheater

Ein weißes Laken wird als Leinwand aufgestellt, von der Rückseite mit einer starken Lichtquelle (z.B. Diaprojektor) angestrahlt; der übrige Raum wird verdunkelt. Zwischen Lichtquelle und Leinwand können sich Personen bewegen, man kann Schattenspiele veranstalten oder Kantenmodelle von geometrischen Körpern (Würfel, Tetraeder) sich drehen lassen.

") Nach: M. Brägger, D. Aütlimann, D. Uenhard: Wahrnehmungs/eider. In: schule 81/ ecole 8. . 1981/4, S. 161 ft. Die Beispiele gehen zum großen Tell au/ Ideen von H. KOKelhaus zurücK (vgL Lileratur1isle).

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Mit allen Sinnen erleben

Riechen

In verschließbare Gläser (Marmelade, Babykost, Kondensmilchfläschchen) werden verschiedene Geruchs­stoffe auf Wattebällchen gegeben. Man kann versuchen, die Gerüche zu erraten. Die Schüler/innen können den Gerüchen Farben zuordnen.

Im Schulgarten kann man eine Kräuterspirale anlegen und die angebauten Gewürzpflanzen riechen.

Fühlschachteln

Schuhschachteln oder etwas größere Kartons werden an den Schmalseiten mit Löchern versehen, die so breit sind, daß man die Hand durchstecken kann. In die Schachteln gibt man verschiedene Gegenstände oder Materialien, die durch Tasten erraten werden können.

Black Box

In runde Käseschachteln werden verschiedene aus Kartonstreifen gebildete geometrische Formen eingepaßt. In die Schachtel wird eine Murmel gelegt und der Deckel geschlossen. Durch langsames Drehen der Schachtel wird die Kugel zum Rollen gebracht. Dadurch soll die Form in der Schachtel erraten werden.

Fußparcours

Einige Tische werden umgekehrt auf den Boden gelegt. In die entstehenden Rahmen werden verschiedene Materialien eingefüllt, in jeden Tisch etwas anderes: Schaumgummi, Holzwolle, Kies, Styropor, Sand, Türvorlage, Reisig, Schaffell, heiße und kalte Gummiwärmflaschen usw .. Die Schülerinnen und Schüler können die Parcours mit verbundenen Augen (Führung!) und barfuß abschreiten.

Ein solcher Fühlpfad kann auch im Freien angelegt werden.

Hinweise auf weitere Möglichkeiten zur Sinnesschulung sowie ausführliche Bauanleitungen finden sich in:

L. Ackermann, B. Müller, R. Urfer.: Sinn-Salabim. Tasten - Hören - Sehen: Erfahrungsbeispiele für Kinder, Mülheim 1993

J. Beck, H. Wellers hoff, H.: Sinneswandel. Die Sinne und die Dinge im Unterricht, Frankfurt a.M. 1989

B. Bömer, H. Fahrenhorst, U. Rist: Sinne erschließen die Umwelt. Wie Mensch, Tier und Pflanze ihre Umwelt wahrnehmen, Mülheim an der Ruhr 1995

H. G. Hornfeld (Hrsg.): Sinnliche Wahrnehmung, Körperbewußtsein, Gesundheitsbildung, Weinheim 1991

A. Maelicke (Hrsg.): Vom Reiz der Sinne, Weinheim 1990

H. Kükelhaus, R. zur Lippe: Entfaltung der Sinne, Frankfurt 1990

H. Kükelhaus: Hören und Sehen in Tätigkeit, Zug 1978

Hessisches Institut für Lehrerfortbildung (Hrsg.): Lernwerkstatt Ökologische Bildung.

- A. Rossbach, H. Unbehauen: Wir bauen einen Sinnespfad. Fulda 1996

Landesinstitut für Schule und Weiterbildung (I-:Irsg.): Reihe FUN - "Umwelt erkunden - Umwelt verstehen"

- A. Kremer, L. Stäudel: Sinnesorgane erschließen die Umwelt, 6. Aufl., Soest 1996

- eh. Marwedel: Tätige Sinne, Soest 1994

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6. Außerschulische Lernorte

Im Zusammenhang mit dem Rahmenthema "Sinne und Wahrnehmung~ eröffnen außerschulische Lern­orte insbesondere einen Zugang zur historischen Entwicklung von technischen Hilfsmitteln für Ohr und Auge. Sammlungen mit entsprechenden (optischen) Geräten gibt es an verschiedenen Siellen:

in technischen Museen bzw. den einschlägigen Abteilungen der Landesmuseen (z.B. Astronomisches Kabinett des Landesmuse­ums Kassel)

- Sammlung optischer Geräte von E. Leitz, Leica Mikroskope und Systeme GmbH, Ernsl-Leitz-Slra­ße, 35578 Wetzlar (Tel. 06441-292343) (Schwer­punkt: Entwicklung des Mikroskops).

Planetarium Mannheim

7. Medien

Zum Rahmenthema "Sinnesorgane und Wahrneh­mung~ gibt es eine große Anzahl von Filmen, Videos und Diaserien sowie einige Foliensets. Eine Über­sicht über die in Hessen verfügbaren Medien kann kostenlos unter Angabe der gewünschten Stichwör­ter angefordert werden bei:

- Staatliche Landesbildstelle Hessen, Gutleutstraße 8 - 12, 60329 Frankfurt (Tel. 069-2568-0; Fax 069-2568-237; Mailbox 069-2568-211 ; Internet http:! /www.rz.uni-frankfurt.de/labil)

Bei der nachstehenden Medienauswahl sind die Sig­naturen der Landesbildstelle angegeben.

Pusteblume: Peter schaut genau! Vom Sehen und Beobachten. VHS, 29 min t FWU, 4201165

Es war einma! .. . das Leben", VHS: Das Gehirn , 4247384; Das Auge, 4247391 ; Das Ohr, 4247392; Die Haut, 4247393; Die Nervenzellen, 4247401

- Vom Reiz der Sinne. Reihe mit 6 Videofilmen (Sinnesorgane und Gehirn , Hören und Tasten , Sehen, Auge und Gehirn, Netzwerk Gehirn, Rie­chen und Schmecken) , VHS, 14 - 20 min, FWU, 4201182 - 4201187

Phänomene aus dem Bereich der optischen Wahr­nehmung werden u.a. gezeigt in:

Explora Frankfurt, Privatmuseum, G!auburg am Glauburgplatz, 60318 Frankfurt (T 01. 069-787777)

Schloß Freudenberg, 65201 Wiesbaden (Tel. 0611-9410725)

(Die Ausstellung ist von Apri! bis Oktober geöffnet; sie ermöglicht in der Tradition von H. Kükelhaus Erfahrungen zur Entfaltung der Sinne.)

Erlebnisstation Aukamm Wiesbaden

Kontakte zu Organisationen der Btindenverbände vermittelt

- Deutsche Blindenstudienanstalt, Am Schlag 8, 35037 Marburg, Öffentlichkeitsarbeit(Tel. 06421-606-235; Fax 06421-606229; Ansprechpartner: Rudi UHrich)

Von der Blindenstudienanstalt kann ein Klassensatz Punktschrift-Alphabete bezogen werden (25 Alpha­bete, 25 Punktschrift-Texte, Text in Schwarzschrift für Lehrer; Schutzgeb. 20 DM).

(nur bedingt für die Jahrgangsstufen 7/8 geeignet; in Auszügen gut brauchbar)

- Additive und subtraktive Farbmischung (Arbeits­video mit drei Kurzfilmen). VHS, 14 min, FWU, 4201106

- Das Ohr. 12 Farbdias. FWU, 1003133

Das Auge. 12 Farbdias. FWU, 1003134

- Optische Täuschungen. Diaserie mit 19 s/w-Dias. FWU, 1002150

Der Körper des Menschen. Die akustische Wahr­nehmung: Das Gehör. VHS, 28 min, 4247441

Der Körperdes Menschen. Geruch und Geschmack. VHS, 28 min, 4247448

- Dunkle Bilder. Wie junge Blinde sehen. VHS, 43 min, 4249535

"Ich laß' mich nicht behindernH

• Alltag blinder Kinder in Marburg. VHS, 24 min, Flamingo Film Berlin, Brandenburgische Sir. 28, 10707 BerUn

- Jugend will sicher leben. 1. Lärm '92; 2.

Keine Macht dem Lärm. VHS, 16 min, 4248187

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8. Weiterführende Literatur

Sinne allgemein

Unterricht Biologie Nr. 18 (Febr. 1978), uDie Sinne" (Interessanter Vorschlag für die Erstellung eines mullisensorischen Straßenp!ans; weitere Beitrage zu verschiedenen Sinnen) Unterricht Biologie Nr. 207 (Sept. 1995), uDüfte -Riechen und Schmecken" (Basisartikel, Unlerrichtsbeispiele für verschiede­ne Jahrgangsstufen, u.a. URichtungsriechen bei Bienen und Menschen")

PING: Wir orientieren uns. Unterrichtseinheit tür die Jahrgangsstufe 5/6. Entwicklungsfassung 1992. (Unterrichtskonzept und Arbeilsblätter; PING Koor­dinationsstelle, IPN, Olshausenstraße 62, 24098 Kiel)

G. Oberndorfer: Das springende Ei und andere Experimente für die fünf Sinne, Sern 1991 (Einfache Schülerexperimente)

P. Robson, M. SeUer: Das Superbuch der Experi* mente, Würzburg 1994 (Einfache Schülerexperimente)

G. SeUe: Gebrauch der Sinne, Reinbek 1988

D. Attenborough: Spiele des Lebens. Verhaltens­weisen und Überlebenskampf der Tiere, Niedernhausen 1991 (geht u.a. ein auf die Sinne der Tiere)

P. Baumann. D. Kaiser: Die Sprache der Tiere, Stultgart 1992

- J. Downer: Die Supersinne der Tiere, Hamburg 1990

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Schall und Hören

Unterricht Biologie Nr. 157 (Sept. 1990), ~Gehör und Gleichgewicht~ (Basisartikel, Vorschläge für Unterrichtseinheiten in verschiedenen Schulstufen; u.a. ~Wann drückt es in den Ohren", "Unser Ohr")

U cht und Sehen

T. Baccei: Das Magische Auge (I und 11 ), München 1994

- Th. Ditzinger, A. Kuhn: Phantastische Bilder, Mün­chen 1994

M.C. Escher: Graphik und Zeichnungen, München 1975 (zahlreiche Zeichnungen und Graphiken mit opti­schen Täuschungen)

M. Hasenbeck: In die Augen, in den Sinn, Offen­bach a.M. 1991

Unterricht Biologie Nr. 130 (Dez. 1987), UAuge" (Basisartikel, LinsenmodeUe, Optische Täuschun­gen, Augenfehler usw.)

* G. Herman u.a.: Das Auge schläft bis es der Geist mit einer Frage weckt, Bertin 1985 (Sinnesschulung in einem italienischen Kin* dergartenprojekt mit vielen praktischen und künst­lerischen Vorschlägen)

Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften (Hrsg.): Physik - Um die Welt zu begreifen. Ein Lehrbuch für die Jahrgangsstufen 5 und 6 Nord* rhein-Westfalen. Frankfurt 1993 (mit Bastelanleitungen und einfachen Experimen* tiervorschlägen)

- --, Rahmenthema: K Sinne und Wahrnehmung (5/6)

Me Zielsetzungen für den Unterricht

Die Auseinandersetzung mit der Arbeitsweise der _ __ -' Sinnesorgane und den Wahrnehmungsmöglichkeiten

leistet einen wichtigen Beitrag für die Entwicklung eines umfassenden Verständnisses der Kommunika­tion mit der Umwelt, der eigenen Orientierung und des Lernens. Darüber hinaus muß die Beschäftigung mit den Sinnen auch Gelegenheit geben, die eigene Sinnesläligkeit möglichst umfassend zu beanspru­chen und zu ihrer Differenzierung beizutragen.

Unter naturwissenschaftlich-funktionalen Aspekten werden Aufbau und Funktion von Auge oder Ohr und das Zusammenwirken mit den anderen Sinnesorga­nen und dem Gehirn thematisiert. Damit wird auch ein elementares Verständnis für Vorgänge des Lernens ermöglicht.

Unter Technikaspektengeht es einerseits um techni­sche Hilfsmittel zur Verbesserung und Erweiterung der Wahrnehmung, andererseits um die gezielte

, Gestallung von Lernbedingungen zur Verbesserung des individuellen Lernens.

Der Umweltaspekt problematisiert einerseits die Be­einflussung und Beeinträchtigung der Sinne und der Wahrnehmungs- und Lernfähigkeit durch Umwelt­reize in Alltag, Beruf und Freizeit. Zum anderen wird deullich , daß die Vorstellungen von Umwelt von Art und Leistungsfähigkeit der Sinnesorgane abhängen, Es muß deutlich werden, daß die menschlichen Sin­ne keine neutralen Wahrnehmungsinstrumente sind; dem subjektiven Erleben kommt vielmehr eine eige­ne Wertigkeit zu , die gegenüber der objektiven Erfas­sung durch technische Geräte behauptet werden muß.

Während die Sensibilisierung der Wahrnehmung alle Sinnesorgane umfassen sollte, kann die naturwis­senschaftliche Betrachtung exemplarisch erfolgen. Hierfür bieten sich insbesondere Auge oderOhr an. * )

' ) Vgl. die Vorbemerkung zu den Jahrgangsstufen 5/6 und 7/8 " ) Eventuell in Zusammenarbeit mit dem Fach Kunst

Verbindliche Inhalte

Sinnesorgane und Wahrnehmung (in Übersicht)

Zusammenwirken der Sinnesorgane

Sinnesschulung

Reizüberflutung, Sinnestäuschung

Lernen, Lernbedingungen und Gedächtnis

Dazu kommen,je nach gewähltem Wahmehmungs­kanal, die zugehörigen verbindlichen Inhalte:

A) im Fall des Auges und des Sehens:

Bau und Funktion des Auges

Farbigkeit von Licht und Zerlegung

Ausbreitung von Licht

(einschließlich Schalten, Reflexion, Brechung)

Linsen, Kamera, Sehhilfen

B) im Fall des Ohrs und des Hörens:

Bau und Funktion des Ohres

Bedeutung des Hörens für die Orientierung

SChalientslehung, Schallausbreitung

Schallwellen , Lärmschäden, Hörhilfen

Mögliche Themen

"Auf der Suche nach Ruhe"

~Sinnesschulung am Beispiel Tasten. Fühlen und Gleichgewicht" * ')

"24 Stunden blind"

"Reize im Alltag bewußt eingesetzt"

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In der Reihe "Handreichungen zur Arbeit mit den Ral--menplänen Sekundarstufe I" gibt die AG Rahmenpläne des HISS Materialien zu den Rahmenplänen heraus. Diese verstehen sich als unter­richtsbezogene Konkretisierung der Rahmenpläne und bieten Anregungen für die Praxis.