6.2 Optik-Module
6.2.3 Modul 3: Farben
Das dritte Modul, welches spät im Halbjahr durchgeführt wurde, befasst sich mit Farberscheinungen und ihren Gesetzmäßigkeiten.
Wie auch bei den anderen Modulen beginnt dieses Modul mit der Ab-dunklung des Raumes. Eine Auswahl verschiedenfarbiger Buntstifte wird nacheinander von einer roten, blauen und grünen Lampe beleuchtet und die Schüler werden aufgefordert, die Stifte nach ihren Farben zu sortieren. Das Sortieren bei rotem Licht ergibt jedoch andere Resultate als bei blauem Licht, so dass eine andere Lösung gefunden werden muss. Erst durch das Beleuch-ten der Stifte mit allen drei Lampen erreicht man es, die Stifte korrrekt zu sortieren. Dabei fällt auf, dass kein Unterschied zur Deckenbeleuchtung vor-liegt, so dass die Schüler vorschlagen, dass weißes Licht am besten geeignet für die Sortierung ist. Sie äußern zudem die Vermutung, dass weißes Licht aus farbigem ”besteht”.
Der erste Teil des Moduls beschäftigt sich mit der Erzeugung von farbigem Licht. Bei einer Gruppenarbeit werden verschiedene Experimente genutzt, dies zu erreichen. Einer Gruppe steht eine große mit Wasser gefüllte schwar-ze Mörtelwanne und eine schwarz-weiß-karierte Kachel zur Verfügung. Ver-senkt man die Kachel im Wasser, so sind an den Rändern des schwarzen bzw.
weißen Musters Farbsäume zu beobachten (siehe Kapitel 4, Abschnitt 4.1.3).
Eine andere Gruppe nutzt dazu ein Aquarium, eine Stablampe und ein Spie-gel. Bei geeigneter Ausrichtung gelingt es, im Spiegel das farbige Spektrum der darübergehaltenen Stablampe zu erkennen. Eine dritte Gruppe nutzt ein zu einem Prisma geformtes und mit Wasser gefülltes Plexiglasgefäß, um bei geeigneter Ansicht ebenfalls die Spektralfarben einer Stablampe zu beobach-ten. Während sich die vierte Gruppe mit einfachen Glasprismen ihre Umwelt
ansieht und dabei Gesetzmäßigkeiten erkennt, steht der fünften Gruppe ein klassisches Experiment zu Erzeugung des Spektrums einer Lampe mit Hilfe eines Spalts, einiger Linsen und eines Prismas zur Verfügung.
Die Erkenntnisse aller Gruppen werden in ihrer Präsentation zusammen-geführt. Das Ziel dabei ist das Erkennen der Besonderheiten eines Prismas.
Die Schülerexperimente zeigen dabei in aufsteigender Komplexität immer mehr Charakteristiken dieses optischen Instruments. So ist ein anderes Me-dium erforderlich (Wasser oder Glas), bestimmte Winkel müssen beachtet werden, bei Einsicht in ein Prisma verschiebt sich das Bild, Farbsäume bilden sich aus und ganz bestimmte Farben sind zu erkennen. Bei der Durchsicht ei-nes Prismas auf Kontrastvorlagen nach Goethe mit einfachen schwarz-weißen Figuren lassen sich zum Teil überraschende Farberscheinungen beobachten (Abbildung 6.1).
Abbildung 6.1: Zu den Goetheschen Farbsäumen.
Im zweiten Teil liegt der Fokus auf der Farbmischung. In Gruppenarbeit werden mehrere Experimente durchgeführt, die Aspekte der additiven Farb-mischung und der subtraktiven FarbFarb-mischung beleuchten. Auch hier wird teilweise auf das ”Prinzip Ameise” zurückgegriffen. So wird in einem Expe-riment eine weiße Wand mit einem blauen, einem roten und einem grünen Spot beleuchtet. Der Farbeindruck dabei ist weiß. Wird ein Schattengeber zwischen Projektionsfläche und Lampen eingeführt, sind je nach Konfigura-tion gelbe, magenta- oder cyanfarbende Schatten zu erkennen. Begeben sich die Schüler an den Ort der Bildentstehung, so fällt ihnen auf, dass von diesen farbigen Schattenbereichen aus jeweils immer eine Lampe verdeckt wird. Die Farbe dieses Bereiches wird später mit der Komplementärfarbe der Farbe der verdeckten Lampe identifiziert. Diese Bereiche lassen sich weiter über-lagern, so dass man anhand des Beispiels der additiven Farbmischung von Licht einen Bezug zur subtraktiven Farbmischung erreichen kann.
6.2. Optik-Module 105
Weitere Versuche bestehen aus roten, grünen und blauen Kreisscheiben, die paarweise zusammengesteckt und anschließend in Rotation gebracht wer-den können. Die jeweiligen Mischfarben sind dann zu erkennen. Außerdem ist es in einem anderen Versuch möglich, rote, blaue und grüne Spots mit Dimmer zur Mischung zu bringen.
Die subtraktive Farbmischung wird zum einen durch farbige Folien nach-gestellt, die auf einer leuchtenden Fläche aufeinandergeklebt werden. Dabei stehen den Schülern neben den Farben Rot, Grün und Blau auch Cyan, Gelb und Magenta zur Verfügung. Gesetzmäßigkeiten werden gesucht und Grundfarben, die es erlauben, mit möglichst wenigen Folien möglichst vie-le Mischfarben herzustelvie-len. Zum anderen kompvie-lettiert eine Station mit der Möglichkeit der Mischung von Tuschefarben die Gruppenphase.
Die Ergebnisse der verschiedenen Gruppen werden in der Art zusammen-getragen, dass die Grundfarben der additiven und subtraktiven Farbmischung erkannt werden. Die jeweiligen Mischfarben wiederum erzeugen jeweils die Grundfarben der anderen Mischmethode, so dass mit diesen Erkenntnissen Farbkreise entwickelt werden können, womit das dritte Modul abschließt. Zu-sätzlich wird den Schülern der 5. Klasse eine weitere Gelegenheit geboten, eine an die gelernten Inhalte angelehnte Bastelarbeit anzufertigen. Diesmal handelt es sich um eine aus einer dreifarbigen Diode bestehenden Farbwech-sellampe, die mitsamt Batteriefach und pyramidenförmiger Abdeckung aus trüben Plastik eigenständig angefertigt wird.
Die Einbindung
Der Gruppe mit Einbindung kommt zum einen die Beschäftigung mit der op-tischen Hebung zu gute, die Hinweise dafür geben kann, warum Prismen das Bild bei der Durchsicht verschieben und warum die Kachel zusätzlich zum Auftreten der farbigen Säume angehoben erscheint. Desweiteren ist auch in diesem Modul die Kenntnis des ”Prinzips Ameise” von Bedeutung, das nur diese Gruppe eingehend im Unterricht behandelt hat. Zusätzlich werden im Anschluss an das Modul im Unterricht die Gesetzmäßigkeiten der Farbmi-schung wiederholt und gefestigt.
Teil III
Ergebnisse und Diskussion
Kapitel 7
Ergebnisse der 5. Klassen
In diesem Kapitel werden die Ergebnisse der Teilstudie vorgestellt, die sich mit dem Einfluss von mehrfachen Schülerlaborbesuchen auf das Interesse von Schülern der 5. Klasse befasst und daher auf die Beantwortung der For-schungsfragen 1 und 2 abzielt. Die Untersuchung der zeitlichen Entwicklung des aktuellen Interesses steht im Zentrum dieses Kapitels und soll daher auch an den Beginn gestellt werden. Es folgt ein kurzer Abschnitt zu den Ergebnissen der Vor- und Nachtests zum individuellen Interesse. Detallierte-re Analysen der Messwerte, insbesondeDetallierte-re die Fragen, ob die Entwicklung des aktuellen Interesses von dem individuellen Interesse vor dem Besuch beein-flusst wird und ob Geschlechterunterschiede vorliegen, werden im Anschluss dargestellt.