Physikalische Experimente

Vermittlung von Grundkenntnissen im Anfangsunterricht

Das Forschen unterstützt das Verständnis von den Zusammenhängen der Welt. Kinder stellen gern viele Fragen und entdecken die Welt auf ihre Weise. Bereits ab der Geburt entwickelt sich ihre Neugier auf alles um sie herum. Schon früh überlegen sie, wie die Dinge in ihrem Alltag funktionieren. Die Neugier auf die Welt entwickelt sich dabei stets weiter.
Im Physikanfangsunterricht steht im Vordergrund das Kennenlernen von Phänomenen. Dieses Wissen ist die Grundvoraussetzung für das spätere tiefere Verständnis gegenüber der Physik. Der Verlauf des Unterrichts wird überwiegend durch das Experiment bestimmt. Die grundlegenden Phänomene werden im Anfangsunterricht den Schülern vermittelt. Dabei muss beachtet werden, dass Experiment und Theorie im wechselseitigen Verhältnis zueinanderstehen. Das Schülerexperiment bietet den Vorteil, dass die Kinder selbstständig Experimentieren können. Somit setzen sie sich aktiv mit dem physikalischen Problem und der Aufgabenstellung auseinander. Dadurch erhöht sich der Lerneffekt.

Physikalische Experimente sind fester Bestandteil im Unterricht

Die Physik verfügt über ein eigenes Schulfach. Sie hilft Kindern Antworten auf einige ihrer Fragen zu finden. Physikalische Experimente spielen im Erkenntnisprozess der Physik eine Schlüsselrolle. In den Schullehrplänen sind sie zudem fest verankert. Physikalische Experimente helfen den Schülern, den Lernerfolg, die Motivation sowie ihre Transferfähigkeit zu erhöhen. Sie sind die elementare Erkenntnisquelle des Unterrichts. Zudem sind physikalische Experimente ein wesentliches Kennzeichen des naturwissenschaftlichen Arbeitens. Darüber hinaus können sie auch einfach gehalten sein. Sie beinhalten eine spielerische Herangehensweise. So fällt das Lernen über die Hintergründe der Physik leichter.

Es gibt unterschiedliche Arten von physikalischen Experimenten

Im Unterricht kommen entweder Schülerexperimente oder Demonstrationsexperimente zum Einsatz. Im Kindergarten und in der Grundschule wird oftmals von MINT-Experimenten gesprochen. Sie alle unterstützen die Freude am wissenschaftlichen Einsatz. Die Schüler lernen über die Ergebnisse zu spekulieren. Es wird über das Gesehene sowie das Gelernte diskutiert. Sind die Kinder mit Spaß am physikalischen Experiment dabei, vergrößert sich der Lerneffekt. Die Physik dient zudem dazu ein besseres Verständnis von der Welt zu erhalten. Häufig benötigt ein physikalisches Experiment nur wenige Materialien. Es gibt sie zu den unterschiedlichsten Themengebieten. Ein physikalisches Experiment besteht immer aus drei Teilschritten. Diese sind:

• Schritt 1: Vorbereitung
• Schritt 2: Durchführung
• Schritt 3: Auswertung.

Die Kinder lernen mithilfe der Experimente Vorstellungen und Theorien zu entwickeln und zu überprüfen. Dabei werden die Zusammenhänge zwischen verschiedenen Sachverhalten und Vorgehensweisen immer besser verstanden. Wie viel die Schüler durch Experimente lernen ist davon abhängig, wie es mit der Theorie in Zusammenhang gebracht wird. Um die Versuchsergebnisse physikalisch interpretieren zu können, ist das Wissen um den theoretischen Hintergrund erforderlich. Die Aufgabe der Schüler ist es, die in dem Experiment gesammelten Erfahrungen mit der physikalischen Sichtweise mit eigenen Worten zu formulieren.

Die wesentlichen Merkmale und Funktionen

Die Vorbereitung, Durchführung und Auswertung erfordert eine gründliche Arbeitsweise. Das physikalische Experiment kann als Frage an die Natur verstanden werden. Es ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

• Bedingungen werden festgelegt
• Parameter sind veränderbar
• Alle Größen sind erfassbar und auswertbar
• Das Experiment ist wiederholbar.

Ein physikalisches Experiment ist nicht nur spannend, es hat auch zugehörige Funktionen:

• Es ist ein Mittel der Erkenntnisgewinnung: der Zusammenhang zwischen physikalischen Größen wird ermittelt oder der Wert von Naturkonstanten
• Es ist ein Mittel der Erkenntnissicherung: Hypothesen und Prognosen werden aufgestellt; experimentell prüfbare Folgerungen werden abgeleitet; diese werden entweder bestätigt oder widerlegt
• Es ist ein Mittel der Erkenntnisanwendung: Untersucht wird mithilfe von Experimenten, ob physikalische Zusammenhänge zwischen Größen sich z.B. für bestimmte technische Anwendungen eignen

Physikalische Experimente lassen sich zu vielen Themengebieten durchführen

Die Physik bietet eine alternative Perspektive auf unsere Welt und ihrer Gesetzmäßigkeiten. Abhängig von der qualitativen Einbettung physikalischer Experimente im Unterricht ist der Nutzen, den die Schüler dadurch gewinnen. Die Experimente und ihre Bedeutung müssen für die Kinder nachvollziehbar sein. Dabei lassen sich physikalische Experimente beispielsweise zu:

• Optik
• Kraft
• Wasser
• Strom
• Elektro
• Temperatur

durchführen, um nur einige Themengebiete zu nennen. Bereits einfache Experimente können mit Kindern im Kindergarten durchgeführt werden. Ihre Aufgabe ist es:

• Die Neugier zu wecken
• Spielerisches Lernen physikalische Prinzipien zu ermöglichen
• Freude am Experimentieren zu unterstützen
• Aufmerksamkeit zu fördern
• Konzentration zu erhöhen
• Wahrnehmung zu fördern
• Beobachtungslernen zu unterstützen.

Zu den verschiedenen Gebieten und als leichten Einstieg in das Feld des Experimentierens eignen sich unsere Experimentierkoffer. Sie sind für unterschiedliche Altersstufen und Themengebieten erhältlich. Sie beinhalten alles, was man für den Einstieg benötigt.

Langfristig gesehen sollen Experimente das Interesse und die Neugier der Kinder an den Naturwissenschaften aufrechterhalten. Erfolgt dies in einer guten Lernatmosphären unterstützt dies zusätzlich die Zusammenarbeit und Hilfsbereitschaft. Die Aufgabe des Experiments ergibt sich aus seiner Verbindung mit dem theoretischen Hintergrund. Das Vorgehen kann variieren. Von induktiv, deduktiv, ausprobieren über vermuten sowie Hypothesen überprüfen. Mittels des Experiments wird ein physikalischer Sachverhalt untersucht und in Frage gestellt oder aber nur veranschaulicht.