Unterrichtsmaterialien zum Thema „Wetter“ im ...

1 johann wolfgang goethe -Universit t Frankfurt am Main Fachbereich Didaktik der Physik Zulassungsarbeit zur ersten Staatspr fung f r das Lehramt an Grundschulen Unterrichtsmaterialien zum Thema Wetter im Sachunterricht der Grundschule Aufbereitung f r die Internetplattform SUPRA Melanie Hoffmann Betreuer: Prof. Dr. rer. nat. habil. Thomas Wilhelm Prof. Dr. Dr. Hartmut Wiesner II In der folgenden Arbeit werden Nennungen einzelner Personengruppen zur Vereinfachung des Leseflusses stets in m nnlicher Form benannt. In allen F l-len sind gleicherma en Personen weiblichen und m nnlichen Geschlechts ge-meint. Mit dieser Formulierung verbindet sich keinerlei Wertung irgendeines Geschlechts. Sofern im Verlauf der Arbeit keine weiteren Quellen f r Fotografien und Illust-rationen angegeben sind, sind sie von mir [Melanie Hoffmann] erstellt worden. III Inhaltsverzeichnis 1.

2 Zielsetzung .. 1 Internetplattform SUPRA .. 2 2. Theoretischer Hintergrund .. 2 Wetter .. 3 Atmosph re .. 4 Wetterelemente und ihre Messung .. 8 Strahlung der Sonne .. 13 Astrophysikalische Grundlagen .. 15 Jahreszeiten .. 17 Wind und Luft .. 19 Statischer Auftrieb .. 19 Land- und Seewind .. 22 Wolken .. 23 Entstehung von Wolken .. 23 Wasser und Niederschl ge .. 26 Verdunstung .. 27 Kondensation .. 28 Niederschlag .. 28 28 Treibhauseffekt und Ozon .. 29 3. Didaktische 30 IV Naturwissenschaften in der Grundschule .. 30 Wetter im Sachunterricht .. 33 Sch lervorstellungen .. 34 4. Unterrichtsvorschl ge zur Erarbeitung des Thema Wetter im Rahmen des Grundschulsachunterrichts .. 36 Einheit 1: Das Wetter Eine Einf hrung .. 41 Einheit 2: Strahlung der Sonne .. 46 Einheit 3: Luft und Wind .. 59 Einheit 4: Wasser und Niederschlag .. 75 Einheit 5: Treibhauseffekt und Ozon.

3 83 F cher bergreifendes .. 84 5. Ausblick .. 86 6. Anhang .. 87 7. Literaturverzeichnis .. V 8. Eigenst ndigkeitserkl X 9. Tabellen- und Abbildungsverzeichnis .. XI 10. Danksagung .. XIV 1 Zielsetzung 1 1. Zielsetzung Das Wetter ist in unserem t glichen Leben allgegenw rtig. Jeder Mensch hat mit dem Wetter als einen momentanen Zustand bereits Erfahrungen gemacht. Es ist f r alle sp rbar und sichtbar. Doch nur wenige k nnen Wetterph nomene erkl ren und verstehen. Mein Anliegen ist es, bereits den Sch lern der Grund-schule zu verdeutlichen, in welchen Zusammenh ngen die einzelnen Themati-ken im Bereich des Wetters stehen und inwieweit sich das Wettergeschehen beeinflusst. Diese Themenbereiche sollen damit sinnvoll verbunden und moti-vierend gestaltet sein. Das Zusammenwirken von verschiedenen Faktoren wird von einem Teilgebiet der Geowissenschaften, der Meteorologie (griechisch: Lehre der Himmelserscheinungen) untersucht und aufgrund der Komplexit t und des Umfangs zumindest teilweise erkl rt.

4 Viele Themen werden in der Grundschule maximal aus biologischer Perspekti-ve behandelt und lassen andere naturwissenschaftliche Sichten kaum zu1. So m chte ich mit meiner Arbeit physikalische und chemische Hintergr nde im Bereich des Wetters f r die Lehrkr fte erkl ren und dar ber hinaus Unter-richtsmaterial erstellen, das im Grundschulunterricht eingesetzt werden kann. Die vorliegende Arbeit ist in drei Abschnitte unterteilt: Im ersten Teil werden die theoretischen Hintergr nde (Kapitel 1 und 2) zu den Einzelthemen gege-ben, damit das Verst ndnis der Zusammenh nge erm glicht ist. F r die Kinder werden die Erkl rungen vereinfacht und an Experimenten verdeutlicht. Es fol-gen im zweiten Teil didaktische berlegungen zum Thema Wetter in der Grundschule (Kapitel 3). Der dritte Teil der Arbeit, der das 4. Kapitel umfasst, bietet verschiedene Unterrichtsvorschl ge.

5 Anschlie end daran folgt das er-stellte Unterrichtsmaterial im Anhang, das nach Abschluss der Arbeit auch auf der Internetplattform SUPRA zu finden sein wird. Meine Arbeit baut auf einer schriftlichen Hausarbeit im Rahmen des Ersten Staatsexamens von Katrin Olk auf. Diese hei t Unterrichtsvorschl ge zum Thema Wetter in der Grundschule 2. Im Folgenden werden Teile aus ihrer Ar-beit in Form von Gedanken- und Ideenans tzen bernommen und dementspre- 1 vgl. Heran-D rr; Kahlert; Wiesner (2007), S. 1 2 Olk (2012): Unterrichtsvorschl ge zum Thema Wetter in der Grundschule 2 Theoretischer Hintergrund 2 chend gekennzeichnet. Meine theoretische Auseinandersetzung mit dem fachli-chen Hintergrund bez glich des Wetters ist intensiver und umfangreicher. Das Unterrichtsmaterial ist von mir in G nze berarbeitet und aufbereitet worden.

6 Internetplattform SUPRA Die Internetplattform SUPRA ist eine M glichkeit f r Lehrkr fte, fachdidak-tisch reflektierte Materialien zu erhalten. Die von mir erstellten Arbeitsmateria-lien werden nach Abschluss der Arbeit ebenso auf die Internetplattform SUP-RA gestellt, sodass Grundschullehrkr fte, bei denen eine Distanz zu physikali-schen Inhalten bekannt ist und oftmals ebenso eine fachdidaktische Ausbildung fehlt, diese Materialien nutzen k nnen. Zudem werden die Sch lervorstellun-gen f r die Unterrichtsvorschl ge ber cksichtigt. SUPRA bietet nicht lediglich Arbeitsbl tter und Experimente, sondern ebenso eine Einbettung diverser M g-lichkeiten in das Ebenso wie in dieser Arbeit werden auf der Internetseite Sachinformationen f r die Lehrkraft, fachdidaktische Informatio-nen, Ziele, Vorbereitungen, Ideen zum m glichen Unterrichtsverlauf und eben vor allem Unterrichtsmaterial zu finden sein.

7 Die Unterrichtsvorschl ge sind in erster Linie an die Primarstufe gerichtet. Mit der Aufbereitung des Themas Wetter f r den Grundschulunterricht m chte ich physikalisches Wissen f r Lehrkr fte und Sch ler verst ndlich darstellen. In Gespr chen mit anderen Lehrkr ften wurde deutlich, dass die Physik im Sachunterricht oft nicht behan-delt wurde, da sie Angst hatten, physikalisches Fachwissen falsch zu unterrich-ten. Auch diesem Konflikt soll mit vielen Informationen zum Fachwissen und zur Fachdidaktik entgegengewirkt werden. So ist es m glich, die Haltung so-wohl von Lehrkr ften als auch von Sch lern zum Fach Physik zu ver Es soll verdeutlicht werden, dass die Physik ein sehr interessanter Bereich ist und ebenso n tig ist, um die Umwelt zu verstehen. 2. Theoretischer Hintergrund Die folgenden Erl uterungen dienen dem fachlichen Hintergrund f r die Lehr-kraft zur Ausf hrung der Unterrichtseinheiten.

8 Elementarisierungen der Fachinformationen f r Grundsch ler werden im dritten Teil aufgenommen. 3 vgl. Heran-D rr, Kahlert & Wiesner (2008), S. 1 4 vgl. ebd. S. 242 2 Theoretischer Hintergrund 3 Wetter Das Wetter beschreibt den Zustand der Atmosph re zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort .5 Eine Vielzahl an meteorologischen Pa-rametern entscheidet ber das Wetter, etwa die Einwirkung durch die Sonne oder die Bew lkung (Art und Anzahl), sowie Niederschl ge. Des Weiteren geh ren Temperatur, Luftfeuchtigkeit (Feuchte) und Luftdruck, Windge-schwindigkeit und Windrichtung dazu. Abzugrenzen ist der Begriff des Wet-ters von der Witterung und dem Klima6: Die Witterung beschreibt einen be-stimmten Charakter des Wetterablaufs im Zeitraum von einigen Tagen bis hin zu ganzen Werden Wetterph nomene mithilfe von statistischen Verfahren ber Jahre hinweg beobachtet, k nnen Aussagen ber die mittleren und typischen meteorologischen Verh ltnisse getroffen werden, dem Klima.

9 Dazu geh ren Mittelwerte und deren Standardabweichungen, absolute und mittlere Maximum- und Minimumwerte, Schwellenwerte, K lte- und W rme-summen, H ufigkeitsverteilungen sowie mittlere und extreme Tages- und Jah-resabl Der Durchschnittswert, der aus vielen verschiedenen Werten einen neuen Wert ergibt, hei t Mittelwert. Mittlere Werte hingegen stellen einen Wert in der Mit-te einer Datenreihe dar. Von Interesse sind daher neben den aktuellen Tempe-raturwerten weiterhin H chst- und Tiefstwerte. Zeitspanne Wetter Stunden bis Tage Witterung Tage bis Monate Klima 30 Jahre Tabelle 1: Darstellung der Zeitr ume von Wetter, Witterung und Klima 5 s. Wetter und Klima (2009), S. 349 6 Der Begriff Klima (griechisch: kl ma bzw. kl matos) hei t bersetzt Neigung , was auf den Einstrahlungswinkel der Sonne hinweist. Durch die verschiedenen Winkel erw rmt sich die Erdoberfl che unterschiedlich.

10 (Dieses Ph nomen wird im weiteren Verlauf mit einem Expe-riment verdeutlicht.) 7 vgl. Wetter und Klima (2009), 8 s. H ckel (2012), S. 316 2 Theoretischer Hintergrund 4 Die Beobachtungen von hnlichen meteorologischen Daten in bestimmten Ge-bieten ber einen l ngeren Zeitraum f hrten dazu, dass sie zu bestimmten Kli-mazonen zusammengefasst wurden: Tropen, Subtropen, hohe bzw. gem igte Mittelbreiten/Zone und Polargebiete. Atmosph re ist die Atmosph re die Gash lle, die einen Stern oder einen Plane-ten Sie ist f r die Erde der Ausgangspunkt aller Wetter- und Klima-verh ltnisse. Eine Voraussetzung, dass ein Himmelsk rper eine Atmosph re besitzt, ist eine entsprechende Gr e, um eine ausreichende Anziehungskraft auf die Gasteilchen aus ben zu k nnen, damit diese nicht in den Weltraum entweichen k nnen. Eine weitere Voraussetzung ist die Temperatur an der Oberfl che des Himmelsk rpers.