Inklusiven NaWi-Unterricht mit Forscherboxen gestalten - Sek I

Erleben statt Zuhören: NaWi-Unterricht

innovativ und inklusiv für alle Schulformen gestalten

Der NaWi-Unterricht bietet eine faszinierende Möglichkeit, die drei Naturwissenschaften – Biologie, Chemie und Physik – in einem ganzheitlichen Ansatz zu verbinden. Doch wie gelingt es, spannende und fächerübergreifende Themen zu gestalten, die alle Disziplinen gleichermaßen einbinden?

Besonders herausfordernd wird es, wenn die Lerngruppen stark heterogen sind: Unterschiedliche Lernvoraussetzungen, individuelle Stärken und verschiedene Förderschwerpunkte erfordern innovative Methoden, um alle Schüler*innen aktiv einzubeziehen. Wie lassen sich Experimente so gestalten, dass wirklich jeder mitmachen kann – unabhängig von Vorwissen oder sonderpädagogischem Förderbedarf?

Durch gezielte Hospitationen und die Erprobung eines neu entwickelten Forscherboxen-Konzepts mit Schulklassen aller Schulformen konnten wertvolle praxisnahe Erfahrungen gesammelt werden. 

Lernen durch Forschen: Interaktive Forscherboxen für alle

Unser innovatives Unterrichtskonzept setzt auf Experimente in Forscherboxen, um selbstständiges Arbeiten, Teamfähigkeit und wissenschaftliches Denken gezielt zu fördern. Dabei erhalten Schüler*innen die Möglichkeit, Naturwissenschaften durch eigene Entdeckungen praxisnah zu erleben.

Das Konzept: Forschen in zwei Phasen

Unsere Forscherboxen und entwickelten Materialien drehen sich um zwei faszinierende Themen: „Farben“ und „Kleben und Haften“. Zu jedem dieser Themen gibt es sieben einzigartige Forscherboxen, die spannende Unterthemen aufgreifen (siehe einzelne Themen).

🧪 Was steckt in jeder Forscherbox?

✔️ Vier Hauptexperimente für die individuelle Entdeckungsphase (Phase 1)
✔️ Ein Gruppenversuch für die gemeinsame Auswertung (Phase 2)
✔️ Optionale Zusatzversuche für neugierige Köpfe
✔️ Hilfekarten für Unterstützung bei der Durchführung

Jede Box enthält alle benötigten Materialien, sodass die Schüler*innen sofort loslegen können. So wird das Experimentieren zu einem interaktiven Abenteuer!

🚀 Tauche ein in die Welt der Wissenschaft und entdecke spielerisch die Geheimnisse von Farben, Klebstoffen & Co.!

🔬 Phase 1: Individuelles Experimentieren
Jede*r Schüler*in wählt ein Experiment aus und führt es eigenständig durch. Eine detaillierte Anleitung hilft bei der Durchführung und bietet je nach Lernstil verschiedene Zugänge.

🧩 Phase 2: Gemeinsame Auswertung & Präsentation
Die Gruppe setzt die individuellen Ergebnisse zusammen und erstellt ein Gruppenplakat, das verschiedene Darstellungsformen kombiniert – von Zeichnungen über eingeklebte Materialien bis hin zu Beantwortungen gezielter Fragen. Falls eine Gruppe nur aus drei Personen besteht, wird das vierte Experiment gemeinsam durchgeführt.

Flexibel und vielseitig: Lernen nach eigenem Tempo

Nach Abschluss einer Forscherbox können Gruppen entweder weiter mit ihrer Forscherbox experimentieren oder eine neue Box erkunden. So vertiefen sie entweder ihr Wissen in einem Spezialgebiet oder erhalten einen breiteren Einblick in das Hauptthema.

Ein besonderes Element des Konzepts ist der Expert*innen-Ansatz: Nach der ersten Runde gilt jedes Gruppenmitglied als Expert*in für sein Experiment. In der zweiten Runde können sich andere Gruppen Tipps holen – eine Methode, die an das Gruppenpuzzle-Prinzip angelehnt ist.

Inklusion: Wissenschaft für alle

Ein Schwerpunkt unseres Projekts liegt auf inklusivem naturwissenschaftlichen Unterricht. Trotz eines hohen Bedarfs an praxiserprobten Konzepten gibt es bisher nur wenige erprobte Ansätze. Deshalb ist unser Konzept Teil des vom BMBF geförderten E²piMINT-Projekts, das innovative und barrierefreie Lernmethoden entwickelt.

Durch gezielte Maßnahmen und differenzierte Materialien ermöglichen wir allen Schüler*innen – unabhängig von Lernvoraussetzungen – eine aktive Teilnahme am forschenden Lernen.

Was genau ist bei uns alles inklusiv?

a) Barrierefreies Lernen: Zwei Wege zum Experiment

Damit wirklich alle Schüler*innen aktiv am Experimentieren teilnehmen können, bieten wir die Anleitungen in zwei Formaten an:

📄 Schriftliche Anleitung

✔️ Einfache Sprache & Bebilderung für bessere Verständlichkeit
✔️ Kompakte Darstellung auf maximal zwei Seiten
✔️ Klare Struktur:

• Seite 1: Materialliste & Vorbereitung
• Seite 2: Ablauf des Experiments

🎥 Videoanleitung im Legevideo-Stil

✔️ Schritt-für-Schritt-Erklärung mit Bildern des Experiments
✔️ Off-Stimme statt direkte Demonstration, um eigenständiges Arbeiten zu fördern

💡 Zusätzliche Unterstützung durch Farbkodierung

• Experimentieranleitungen sollten doppelseitig und in vier Farben ausgedruckt werden.
• Gruppen- und Zusatzaufgaben können in weiß bleiben.
• QR-Codes sollten farblich passend zu den Anleitungen gestaltet sein.

So ermöglichen wir einen zugänglichen, motivierenden und inklusiven Unterricht, in dem alle Schüler*innen erfolgreich forschen können! 🚀

b) Hilfekarten: Unterstützung für eigenständiges Forschen

Unsere Hilfekarten sind eine wertvolle Unterstützung für die Schüler*innen, um schwierige Begriffe oder komplexe Abläufe besser zu verstehen. Diese laminierten DIN A5-Karten enthalten anschauliche Bilder und Fotos, die das Lernen erleichtern.

🛠️ Warum sind die Hilfekarten so wichtig?

✔️ Fördern Selbstständigkeit und Eigeninitiative
✔️ Ermutigen Schüler*innen, ihre eigenen Fähigkeiten zu nutzen
✔️ Unterstützen die Gruppenarbeit und den Austausch untereinander
✔️ Berücksichtigen individuelle Lernbedürfnisse

1️⃣ Hilfekarten nutzen – eigenständig nachschlagen
2️⃣ Gruppenmitglieder fragen – gemeinsam Lösungen finden
3️⃣ Lehrkräfte oder Betreuer*innen um Unterstützung bitten

c)  Ergebnisse kreativ dokumentieren

Während der Experimente entstehen viele spannende Produkte und Ergebnisse, die auf dem Gruppenplakat dokumentiert werden. Doch nicht alle Schüler*innen können oder möchten ihre Erkenntnisse ausführlich schriftlich festhalten – besonders jene mit Förderbedarf.

🖍️ Vielfältige Möglichkeiten zur Dokumentation:

✔️ Zeichnungen oder Skizzen anfertigen
✔️ Fotos oder ausgeschnittene Bilder einkleben
✔️ Kurze Stichpunkte oder Symbole nutzen
✔️ Materialien oder Proben direkt auf dem Plakat befestigen

Diese flexible Gestaltung ermöglicht es allen Schüler*innen, ihre Ergebnisse auf eine zugängliche und anschauliche Weise festzuhalten – unabhängig von ihren individuellen Fähigkeiten. So bleibt der Fokus auf dem Verstehen und Entdecken statt auf langen Texten! 

d) Zusatzaufgabe: Mehr Herausforderung für Schnelle

Differenzierung bedeutet nicht nur Unterstützung für leistungsschwächere Schüler*innen, sondern auch gezielte Förderung für leistungsstärkere und schnellere Lernende.

📚 Individuelle Vertiefung

In jeder Forscherbox gibt es zwei Zusatzaufgaben, die:
✔️ Thematisch passend sind und das Wissen erweitern
✔️ Tiefere Einblicke in die Materie ermöglichen
✔️ Eigenständiges und forschendes Lernen fördern

So können alle Schüler*innen nach ihrem eigenen Tempo arbeiten und neue Herausforderungen annehmen – für ein motivierendes und inklusives Lernerlebnis!🚀

Wie schaffen es moderne Drucker aus nur drei Grundfarben – Cyan, Magenta und Gelb – nahezu alle Farben mischen zu können?

Die Schüler*innen tauchen in die faszinierende Welt der Farben ein! Sie experimentieren mit der subtraktiven Farbmischung. Dabei arbeiten sie mit verschiedenen Farbmitteln wie Acryl- und Wasserfarben oder stellen eigene Farben her – zum Beispiel Ölfarben oder gefärbtes Wasser. Hierbei gibt es spannende Verbindungen zur Kunst.

Das Highlight am Ende: Ein Blick in die Technik eines Farbdruckers! Mit einem 4-Pass-Handy-Drucker erleben sie hautnah, wie Bilder Schicht für Schicht entstehen. Dabei erhalten sie eine spannende Erklärung, wie moderne Drucker aus nur drei Grundfarben – Cyan, Magenta und Gelb – nahezu alle Farben mischen können. Durch das gezielte Übereinanderdrucken dieser Farben entstehen neue Farbtöne, während Schwarz durch die Kombination aller drei Grundfarben oder eine zusätzliche schwarze Patrone erzeugt wird. So wird Wissenschaft greifbar und erlebbar!

2. Forscherbox: Farben trennen 

Schwarz ist nicht gleich schwarz - wo liegt der Unterschied zwischen verschiedener Filzstiftmarken?

Mithilfe verschiedener Methoden der Chromatografie – einem faszinierenden chemischen Trennverfahren – erforschen die Schüler*innen, wie sich Farben zusammensetzen. Besonders überraschend: Die schwarze Tinte eines Filzstifts entpuppt sich als wahres Farbgeheimnis! Beim Trennen zerlegt sie sich in eine Vielfalt von Farbtönen, die zuvor unsichtbar waren.

Doch damit nicht genug: Die Lernenden untersuchen auch andere Filzstiftfarben und entdecken deren einzigartige Mischverhältnisse. Während sich die Grundfarben – Gelb, Magenta und Cyan – nicht weiter auftrennen lassen, zeigen alle anderen Farbtöne, aus welchen Farben sie wirklich bestehen.

3. Forscherbox: Farben als Indikatoren 

Die Schüler*innen tauchen in die spannende Welt der Säuren und Basen ein! Mit einem selbst hergestellten Farbindikator beobachten sie, wie sich Farben verändern – je nachdem, ob eine Flüssigkeit sauer oder basisch ist.

Neugierig testen sie den pH-Wert verschiedener Lebensmittel und Pflanzenerden und stellen sogar ihr eigenes pH-Papier her. Doch was bedeuten diese Farbwechsel? Sie lernen, welchen Einfluss der Säuregehalt auf das Pflanzenwachstum hat und warum manche Pflanzen saure Böden bevorzugen, während andere in basischer Erde besser gedeihen.

Auch wenn die chemischen Grundlagen des pH-Wertes in dieser Jahrgangsstufe noch nicht vollständig erklärt werden, erleben die Lernenden die Phänomene hautnah.

4. Forscherbox: Farben aus Lebensmitteln herstellen

Wie lassen sich natürliche Lebensmittelfarben herstellen? 

Die Schüler*innen begeben sich auf eine farbenfrohe Expedition in die Welt der Pflanzen! Mit verschiedenen Methoden – Kochen, Mörsern, Reiben – extrahieren sie Farbstoffe aus Früchten, Blättern und Wurzeln und enthüllen dabei die verborgenen Farben der Natur.

Doch damit nicht genug: Sobald die Farben gewonnen sind, beginnt das kreative Experimentieren! Durch geschicktes Mischen der Farbstoffe entdecken sie das Prinzip der subtraktiven Farbmischung und erleben hautnah, wie neue Farbtöne entstehen.

Diese spannenden Experimente knüpfen an die Forscherbox Farben mischen an und fördern nicht nur das Verständnis für Farben, sondern auch die Feinmotorik durch präzises Arbeiten mit verschiedenen Techniken. 

5. Forscherbox: Hat Wärme eine Farbe?

Hat Wärme eine Farbe?

Mit Hilfe von Wärmebildkameras entdecken die Schüler*innen, dass Temperatur für das bloße Auge unsichtbar ist – aber durch Farben sichtbar gemacht werden kann! Sie untersuchen die Oberflächentemperaturen verschiedener Gegenstände und erleben, wie warme und kalte Bereiche in leuchtenden Farben auf dem Display erscheinen.

Doch was steckt dahinter? Durch spannende Experimente erforschen sie, wie Wärme isoliert oder abgegeben wird und was das mit Thermoregulation in der Natur oder bei Kleidung zu tun hat. So verbinden sie Wissenschaft mit praktischer Erfahrung – ein echtes Aha-Erlebnis in Farbe!

6. Forscherbox: Farben mikroskopieren 

Wo befinden sich die Farbstoffe in Pflanzen? Wie arbeitet die Spurensicherung?

Die Schüler*innen tauchen in eine verborgene Welt ein und erforschen mithilfe des Mikroskops Farbstoffe, die in den Zellen verschiedener Pflanzenarten enthalten sind. Dabei entdecken sie die Unterschiede zwischen Chlorophyll und Carotinoiden. Gleichzeitig lernen sie die fachspezifische Arbeitsweise des Mikroskopierens – ein echtes Fenster in die Wissenschaft!

Doch das ist erst der Anfang: Neben pflanzlichen Proben können sie auch gefärbte Präparate wie Blut- oder Hautzellen untersuchen und die Unterschiede zwischen tierischen und pflanzlichen Zellen vergleichen. Als besonderes Highlight wartet ein spannendes Spurensicherungs-Rätsel auf sie! Mit bunten Fasern, die als Dauerpräparate vorbereitet wurden, begeben sich die Lernenden auf eine mikroskopische Detektivjagd. Nach der Untersuchung können sie mithilfe der Hinweise auf dem Gruppenplakat das Rätsel lösen.

Für alle, die noch tiefer in die Welt der Spurensicherung eintauchen wollen, gibt es eine Zusatzaufgabe: den eigenen Fingerabdruck untersuchen! Dazu wird der nasse Finger in schwarze Wasserfarbe getaucht und der Abdruck auf einen Objektträger übertragen – ein perfekter Einstieg in die Welt der forensischen Wissenschaft. Ein Abenteuer voller Farben, Mikroskopie und Detektivarbeit!

7. Forscherbox: Bunte Flammen 

Was steckt hinter den faszinierenden Farben von Feuerwerken oder bunten Lagerfeuern? Wie entstehen verschiedene Farben?

Die Schüler*innen gehen dieser Frage auf den Grund und experimentieren mit verschiedenen Salzen, die beim Erhitzen oder Verbrennen in leuchtenden Farben auflodern. Ob strahlendes Grün, intensives Rot oder tiefes Blau – jedes Salz hinterlässt seine eigene farbenprächtige Signatur in der Flamme!

Doch bei all dem Staunen ist auch Vorsicht geboten: Da hier mit offener Flamme, Streichhölzern und Bunsenbrennern gearbeitet wird, stehen sicheres Experimentieren und verantwortungsvoller Umgang mit Feuer im Mittelpunkt. Ein spannendes Wissenschaftsabenteuer, bei dem Chemie sichtbar wird und die Natur der Flammen ihr Geheimnis preisgibt!

Kleben und Haften in der Tier- und Pflanzenwelt ist ein faszinierendes Thema, da viele Organismen spezielle Mechanismen entwickelt haben, um an Oberflächen zu haften oder sich daran zu befestigen. Diese Fähigkeiten haben sich im Laufe der Evolution für verschiedene Zwecke wie Fortbewegung, Nahrungsbeschaffung, Schutz oder Verbreitung von Samen entwickelt. Hier wird näher untersucht, welche physikalischen und chemischen Prinzipien die Natur entwickelt hat und wie sie als Inspirationsquelle für technische Innovationen dienen können.

Ist dir schon mal aufgefallen, dass dein T-Shirt beim Schwitzen an deiner Haut klebt?
Oder, dass ein Stück Papier an deinen Händen klebt, wenn deine Finger nass sind?

Hättest du gedacht, dass man mit einfachen Rezepten Kleber "kochen" kann? Besser gesagt, dass man selbst Kleber herstellen darf?