9. – 10. Schuljahr

Katharina Stein und Frank Fiedler

Leistung aber sicher!

Ein Schülerprojekt mit offenen Aufgaben zur Elektrik und zur Sicherheit im Alltag

Selbst wenn Schülerinnen und Schüler die physikalischen Konzepte der Elektrizitätslehre in der Sekundarstufe I verstanden haben, bedeutet dies noch lange nicht, dass ihnen für den Alltag relevante Kompetenzen vermittelt wurden. Warum „will mein Nudelwasser einfach nicht kochen? Wann „fliegt eine Sicherung heraus, und was „macht eigentlich ein FI-Schalter? Wenn es im Physikunterricht um solche Fragen geht, besteht die Chance, mehr als nur unvernetztes Inselwissen zu erreichen.
Wir beschreiben hier ein Schülerprojekt im Kontext „elektrische Haushaltsgeräte und „Sicherungen, mit dem eine Brücke von den physikalischen Konzepten zum Alltag geschlagen werden kann, um die Elektrizitätslehre mit Leben zu füllen. Für das Projekt sollte das Konzept der Leistung in elektrischen Gleichstromkreisen bekannt sein, und die Gesetzmäßigkeiten in elektrischen Gleichstromkreisen sollten in einfachen Zusammenhängen angewendet werden können. Die Kenntnis der magnetischen Wirkung von Strömen ist hilfreich, aber keine zwingende Voraussetzung. Zum Verständnis des FI-Schalters ist zwar prinzipiell das Konzept der Induktion nötig; dieser Teil des Projektes kann aber auch zur Hinführung auf eine nachfolgende Unterrichtsreihe zur Wechselstromlehre dienen.
Das Projekt ist sowohl für eine Unterrichtssequenz oder einen Experimentiertag als auch für außerschulische Lernorte wie z.B. ein Schülerlabor an einer Universität geeignet. Es wurde unter allen drei Rahmenbedingungen erfolgreich getestet. Limitierungen (wie z.B. eine begrenzte Anzahl von Steckdosen im Raum) lassen sich dabei gewinnbringend in das Projekt integrieren.
Konzept und Ablauf des Schülerprojekts
In einem abgewandelten Lernzirkel mit offenen Aufgaben arbeiten die Schülerinnen und Schüler in Kleingruppen an sechs verschiedenen Stationen zu alltagsnahen Problemen. Drei Stationen befassen sich mit elektrischen Haushaltsgeräten, drei weitere mit dem Thema „Sicherungen. Dabei soll bestehendes Wissen vertieft, aber kein neues erworben werden, um vielmehr durch offene Aufgaben die Kompetenzbereiche Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung fördern zu können. Eine individuelle Steuerung des Lernprozesses durch die Schülerinnen und Schüler wird durch geeignete Arbeitsaufträge und gestufte Hilfekarten erreicht. Wie offene Aufgabenstellungen mit gestuften Hilfen konzipiert werden können, ist ausführlich in [1] beschrieben.
Alle Stationen sind nach dem gleichen Prinzip gestaltet: Arbeitsmaterialien ohne Arbeitsauftrag, wie Stationsübersicht oder Hilfekarten, liegen in laminierter Form bereit, und Arbeitsblätter mit Arbeitsaufträgen erhalten die Lernenden, um darauf zu arbeiten. Fünf der sechs Stationen werden in 45 Minuten, eine weitere in 90 Minuten bearbeitet. Die sechs Stationen bauen nicht aufeinander auf und müssen auch nicht von allen Lernenden vollständig absolviert werden, falls keine sieben Unterrichtsstunden zur Verfügung stehen; alle Lernenden sollten allerdings mindestens eine Station zu Haushaltsgeräten und eine zu Sicherungen bearbeiten.
Wichtig sind eine Einführung zu Beginn und eine Sicherung in einer Abschlussrunde zum Ende des Projekts, die jeweils mit der gesamten Klasse im Plenum durchgeführt werden. In der Einführung werden das physikalische Thema und der Kontext vorgestellt, organisatorische Aspekte wie das Prinzip von offenen Aufgaben und Hilfekarten geklärt sowie die Struktur der Materialien mit Stationsübersichten und Arbeitsblättern, der Zeitplan und die Gruppeneinteilung besprochen. Sind generelle Sicherheitsregeln beim Experimentieren bekannt, kann die Sensibilisierung, die einen Teil der Aufgabenstellung an den jeweiligen Stationen ausmacht, genügen.
Da die gesamte Klasse gleichzeitig in Gruppen experimentiert, ergibt sich je nachdem, über wie viele Schutzschalter die Steckdosen...

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