NaWi kreativ: 20.000 Meilen unter dem Meer

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Inhaltsverzeichnis

Vorwort . . . 4

Einleitung . . . 6

1 Die Suche nach dem Seeungeheuer . . . 10

1.1 Seeungeheuer versenken . . . 10

1.2 Der Sextant . . . 12

1.3 Der Kompass . . . 15

1.4 Moderne Navigation mit GPS . . . 16

1.5 Projektpräsentation und Wissenstest . . . 17

2 Ein U-Boot, das wie ein Narwal aussieht . . . 18

2.1 Bionik: Was hat Natur mit Technik zu tun?. . . 18

2.2 Meerestiere und ihre besonderen Merkmale . . . 21

2.3 U-Boote entwerfen nach dem Vorbild der Natur . . . 22

3 Nützliches und Schönes aus dem Meer . . . 26

3.1 Algen in der Küche . . . 27

3.2 Biolumineszenz – Licht aus Algen . . . 29

3.3 Kunst aus dem Meer . . . 33

4 Wie taucht und fährt ein U-Boot? . . . 36

4.1 Auftrieb – Wie taucht und steigt ein U-Boot? . . . 36

4.2 Antrieb – Wie fährt ein U-Boot? . . . 46

5 Das Leben unter dem Meer . . . 52

5.1 Die Pflanzenwelt der Tiefsee . . . 52

5.2 Die Tierwelt der Tiefsee . . . 59

5.3 Die eigene Tiefseewelt . . . 62

6 Meeresgeologie. . . 64

6.1 Vulkane brechen aus . . . 65

6.2 Wenn der Meeresboden bebt . . . 69

6.3 Ebbe und Flut, Sonne und Mond . . . 72

6.4 Der Mahlstrom. . . 75

6.5 Abschluss . . . 78

Quellenverzeichnis . . . 80

Zusatzmaterial: Schülerarbeitsblätter, Wissenstests und Lösungen

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Vorwort

In einer Zeit sich rasant ändernder Erkenntnisse und damit einhergehender Veränderungen der eigenen Lebensbereiche, Modellvorstellungen sowie Weltbilder, ist es wichtig, gerade in den Naturwissen- schaften den Überblick zu behalten. Kinder haben, aufgrund der Tatsache, dass sie am Beginn ihres Lebens stehen, noch eine ungezwungene und unbegrenzte Sicht auf ihr Leben und ihre Umwelt. Das führt zu Neugier und Wissbegier. Dies sind wichtige Voraussetzungen für die gesunde weitere Entwick- lung eines Menschen, um in einer herausfordernden und sich ständig wandelnden Umwelt bestehen zu können. Es gibt immer wieder Probleme im Leben, die einer Lösung bedürfen. Jedoch führt nicht jeder Lösungsansatz zum gewünschten Ziel oder ist tatsächlich eine Lösung.

Das vorliegende Buch versucht in einem exzellenten Ansatz, Kindern die Freude für die technisch- naturwissenschaftlichen Vorgehensweisen von Problemerkenntnis und Problemlösung zu wecken.

Lehrreich, aber auch spielerisch wird anhand eines im 19. Jahrhundert verfassten Science-Fiction- Romans von Jules Verne mit dem Titel „20.000 Meilen unter dem Meer“ veranschaulicht, welche V orstellungen sich die Menschen im 19. Jahrhundert von der Welt, aber auch dem Fortschritt durch Wissenschaft und Technik machten. Anhand dieses Romans, welcher mit zu den Lieblingsromanen meiner Jugend gehört, werden sowohl tatsächliche Erkenntnisse als auch Irrtümer aufgezeigt, die naturwissenschaftlich durchleuchtet werden und bei den Kindern mit der Befassung dieses Themas zu eigenen Erkenntnissen und Erfolgserlebnissen führen können. Mich spricht besonders der praktische Ansatz der hier dargestellten Lehr- und Lernmethoden an, da nicht nur Lesestoff und Textaufgaben trocken präsentiert, sondern Aufgaben gestellt werden, die die Schüler¹ zum eigenen Erleben und Er- fahren veranlassen und durch Versuch und Irrtum zum Nachdenken darüber bewegen, wie sie eine Aufgabe am besten angehen oder eine Lösung für ein Problem finden können. Zudem ist der Lehrer hier mehr ein begleitender Tutor, der darauf aufmerksam macht, welche Werkzeuge zur Wahrheits- findung angewendet werden können und dabei gleichfalls auf Entdeckungstour geht.

Sehr schön ist auch der fachübergreifende Lehrplanbezug, der sehr deutlich zeigt, dass Themen unserer Umwelt nicht unbedingt mit der Brille weniger für sich stehender Fachbereiche betrachtet werden müssen, sondern dass gerade in den Fragen der Naturwissenschaften ein fließender Übergang zwischen den klassischen Fachbereichen Mathematik, Physik, Chemie und Biologie besteht, um Problem- erkenntnis und die Fähigkeit der Problembehandlung ganzheitlich zu erlangen. Behandelt man Aufga- ben, die sich mit der Umwelt des Ozeans befassen, so muss man sich beispielsweise erst einmal auf dem Ozean orientieren können. Physikalische Kenntnisse über die Natur unseres Planeten und seines Umfeldes im All sind dabei ebenso entscheidend, um den eigenen Standort auf dem Wasser auch ohne GPS zu finden, als auch chemische Erkenntnisse über das einen Seereisenden umgebende Was- ser, welches schwerlich in seiner salzigen Natur unbehandelt bzw. unbearbeitet getrunken werden kann. Auch biologische Erkenntnisse sind sowohl wichtig für den eigenen Nahrungserwerb auf See als auch für das Erkennen von Zusammenhängen, die sogar das Gesamtsystem unseres Planeten Erde umfassen. Ohne die Algen im Meer könnten wir Menschen z. B. nicht auf der Erde atmen, denn der Sauerstoff in der Atmosphäre wurde erst durch diese einfachen Mikroorganismen mithilfe von Licht, Kohlendioxid und Wasser hergestellt. Auch sind technische Grundlagen von entscheidender Bedeu- tung, um zu wissen, wie man sich beispielsweise optimal auf dem Wasser per Schiff oder unter der Wasseroberfläche mit einem U-Boot fortbewegen kann und was im Medium Wasser für eine optimale Fortbewegung zu beachten ist. Sowohl das Wetter als auch Meeresströmungen muss man gut ein- schätzen oder besser noch so gut wie möglich berechnen können. Auch die Konstruktion eines Schiffes oder U-Bootes ist hier nicht trivial und in jedem Fall müssen die Berechnungen so angestellt werden,

1 Wir sprechen hier wegen der besseren Lesbarkeit von Schülern bzw. Lehrern in der verallgemeinernden Form.

Selbstverständlich sind auch alle Schülerinnen und Lehrerinnen gemeint.

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Einleitung

Wie ist die Idee zum Buch entstanden?

Das Grundanliegen unserer Arbeit ist, Schülern naturwissenschaftliche und technische Themengebiete durch Förderung von Neugier, Spaß, Begeisterung und durch forschendes Experimentieren sowie akti- ves Erleben und Entdecken nahezubringen. Wir nutzen dazu verschiedene Unterrichtsprinzipien, Tech- niken und soziale Formen des Lernens.

Die Inspiration für unsere Projekte erhalten wir dabei u. a. durch unsere praktische Arbeit in der Schule und an außerschulischen Einrichtungen, aus Gesprächen mit Lehrenden und natürlich den Kindern selbst.

In diesem Zusammenhang ist uns aufgefallen, dass das Lösen von Sachaufgaben häufiger von Schwierigkeiten begleitet ist und die Kinder diese Aufgaben oft nur lustlos angehen. Dabei ist die mathematische Komponente der Aufgaben nicht unbedingt das eigentliche Problem, sondern viel- mehr die vorangehende Textanalyse und das Textverständnis als Voraussetzung, der Aufgabe ihre quantitativen Elemente zu entnehmen und zwischen der Sachebene und der mathematischen Ebene zu wechseln.

Die Ursachen für unsere Feststellung können wir umfänglich an dieser Stelle nicht begründen, aber ein Umstand ist sicher, dass im Alltag der Kinder Bücher immer weniger bis gar keine Rolle spielen.

Unsere Intention ist es daher, mithilfe des spannenden Romans von Jules Verne den Kindern Lust am Lesen zu vermitteln und eine Brücke zur aufregenden Welt der angewandten Physik, Chemie, Biologie, Mathematik, Astronomie, Kunst und den Geowissenschaften zu bauen. Gleichsam sehen wir diese Pro- jekte als begleitende und/oder vorbereitende Elemente in Bezug auf die Materie der Sach- und Text- aufgaben.

Darüber hinaus möchten wir mit diesen Projekten Lehrende bei der Bewältigung der fachdidaktischen Gestaltung des naturwissenschaftlichen Unterrichts in Sekundarschulen der Klassenstufen fünf bis acht unterstützen, die sich im Schulalltag täglich mit vielen Herausforderungen, wie zum Beispiel dem fachübergreifenden Unterrichten, dem Entwickeln problemorientierter Aufgaben zur kreativen Bearbei- tung, dem Einbeziehen verschiedener Medien in den Unterricht oder dem Ermöglichen von situiertem und systematischem Lernen mit Praxisaufgaben in lebensnahen Kontexten, konfrontiert sehen – um nur einige zu nennen.

20.000 Meilen unter dem Meer (1869–1870)

„20.000 Meilen unter dem Meer“, im Original „Vingt mille lieues sous les mers“, erschien 1869 bis 1870. Jules Verne nimmt in diesem Buch die Entwicklung der Unterseeboote vorweg. Zwar gab es zu diesem Zeitpunkt schon erste Unterseeboote, jedoch waren diese technisch noch lange nicht so weit entwickelt wie im Buch beschrieben.

Die Angabe „20.000 Meilen“ im Titel bezieht sich auf eine heute nicht mehr gebräuchliche Längenein- heit, einer Leuge. Eine Leuge entspricht etwa 4 km. Eine umrechnungsgetreue Übersetzung wäre also

„80.000 km unter den Meeren“. Der Betrag stellt keine Tauchtiefe, sondern eine 20.000 Meilen lange Reise unterhalb des Meeresspiegels dar. Die größte im Buch angegebene Tiefe beträgt vier Meilen, also 16 km, was noch 5 km tiefer wäre als der uns bisher tiefste bekannte Tiefseepunkt.

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Einleitung

Für die Durchführung der Experimente und zum Verständnis für die Zusammenhänge ist es wünschens- wert, dass die Schüler die Geschichte erfahren.

⏺ Vom Ueberreuter Verlag gibt es eine schülergerecht aufbereitete Version des Romans, welche Sie direkt über den Persen Verlag beziehen können (Bestellnr. 700090).

⏺ Eine für Erstleser aufbereitete Version zum leichteren Leseverständnis gibt es beim Arena Verlag (ISBN: 978-3-401-70009-0).

⏺ Sämtliche Romanauszüge und -bilder stammen aus der unten angegebenen Ausgabe, wobei die Auszüge für dieses Werk in die aktuelle Rechtschreibung überführt wurden.^{3, 4}

⏺ Eine frei zugängliche Hörbuchversion ist bei Librivox zu finden.⁵

⏺ Eine kindgerechte Aufarbeitung als Hörspiel gibt es beim Audio Verlag.⁶

Beim Lesen des Buches ist zu beachten, dass der wissenschaftliche Kenntnisstand von Jules Verne um 1870 nicht auf dem Stand von heute sein konnte. Offensichtliche Fehler im Buch sind daher mit den Kindern gesondert zu diskutieren. Wir schlagen vor, dass die Kinder einen erkannten Fehler von Jules Verne in Form von Präsentationen korrigieren und den aktuellen Kenntnisstand wiedergeben. Die hier folgende Liste mit Fehlern, welche uns beim Lesen des Buches aufgefallen sind, garantiert aber keine Vollständigkeit:

⏺ Der tiefste Punkt der Tiefsee

⏺ Das Leben in der Tiefsee

⏺ Unter der Antarktis durchtauchen

⏺ Die Entstehung der Kontinente

⏺ Ein Tunnel zwischen rotem Meer und Mittelmeer

⏺ U-Boot-Antriebe

Kompetenzentwicklung in den naturwissenschaftlichen Fächern

Es gehört zu den Zielen der naturwissenschaftlichen Ausbildung, anknüpfend an die Vorerfahrungen der Schüler Phänomene zu untersuchen und verständlich zu machen, Ergebnisse zu kommunizieren und sich mit den Methoden der Erkenntnisgewinnung auseinanderzusetzen. In der Auseinanderset- zung mit naturwissenschaftlichen Phänomenen sollen die Schüler lernen, naturwissenschaftliche Fragestellungen zu entwickeln und dabei die grundlegenden naturwissenschaftlichen Kompetenzen erwerben: Mit Fachwissen umgehen, Erkenntnisse gewinnen, Kommunizieren und Bewerten.

Mit Fachwissen umgehen: Bereits zuvor erworbenes Wissen wird gefestigt und neu gewonnene Infor- mationen werden in das bestehende Wissensgefüge integriert.

Erkenntnisse gewinnen: Die Schüler nehmen Phänomene wahr, entwickeln daraus eine naturwissen- schaftliche Fragestellung, beobachten die Abläufe aus der naturwissenschaftlichen Perspektive unter Zuhilfenahme naturwissenschaftlicher Untersuchungsmethoden, bilden Hypothesen und erstellen einfache Modelle.

Kommunizieren: Die Schüler beschreiben naturwissenschaftliche Phänomene unter Zuhilfenahme von Alltags- und Fachsprache. Sie nutzen Sachtexte, Grafiken, Medien und Modelle für die Informations- gewinnung und stellen diese auch selbst her.

Bewerten: Die Schüler können naturwissenschaftliche Erklärungen nachvollziehen und reflektieren, Untersuchungsmethoden und Schlussfolgerungen begründet hinterfragen und in einen Kontext stellen.

3 Sämtliche in diesem Werk angegebenen Links sind zum Zeitpunkt der Drucklegung aktuell. Für spätere Verfügbarkeit besteht keine Gewähr.

4 http://www.gasl.org/refbib/Verne__20000_Meilen.pdf

5 https://librivox.org/zwanzigtausend-meilen-unterm-meer/

6 http://dav.hoebu.de/20-000-meilen-unter-dem-meer-jules-verne-414757

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Einleitung

Kompetenzen Mit Fachwissen

umgehen

Erkenntnisse

gewinnen Kommunizieren Bewerten 1 Die Suche nach dem Seeungeheuer

Seeungeheuer versenken x x

Der Sextant x x

Der Kompass x x

Moderne Navigation mit GPS x x

2 Ein U-Boot, das wie ein Narwal aussieht Bionik: Was hat Natur

mit Technik zu tun? x x

Meerestiere und ihre

besonderen Merkmale x x

U-Boote entwerfen nach

dem Vorbild der Natur x x

3 Nützliches und Schönes aus dem Meer

Algen in der Küche x x x

Biolumineszenz – Licht aus

Algen x x x

Kunst aus dem Meer x

4 Wie taucht und fährt ein U-Boot?

Auftrieb – Wie taucht und

steigt ein U-Boot? x x x

Antrieb – Wie fährt ein

U-Boot? x x x

5 Das Leben unter dem Meer

Die Pflanzenwelt der Tiefsee x x x x

Die Tierwelt der Tiefsee x x x

Die eigene Tiefseewelt x

6 Meeresgeologie

Vulkane brechen aus x x x x

Wenn der Meeresboden bebt x x x

Ebbe und Flut, Sonne und

Mond x x

Der Mahlstrom x x

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1 Die Suche nach dem Seeungeheuer

Lehrplanbezug: Längen- und Breitengrade, Navigation,

Erdmagnetfeld, Orientierung, GPS, optische Instrumente, Geräte und Werkzeuge, Globus/Weltkarte

Jules Verne beginnt seinen Roman „20.000 Meilen unter dem Meer“ mit der Erzählung von rätselhaften Schiffsunglücken, hinter denen ein unbekanntes Seeungeheuer als Ursache vermutet wird.

Professor Pierre Aronnax, Experte für Meerestiefe, wird auf die amerikanische Fregatte „Abraham Lincoln“ eingeladen, um den vermeintlichen Riesen-Narwal zu finden.

Wie findet man aber nun die Stellen wieder, an denen das Un- geheuer gesichtet wurde? Auf dem Meer können keine Straßen- namen oder Hausnummern benannt werden, deshalb muss es andere Möglichkeiten zur Orientierung geben.

»Hier sehen Sie, mein Herr«, sagte Kapitän Nemo, auf die an den Wänden seines Zimmers hängen- den Instrumente hinweisend, »den für die Schifffahrt der Nautilus erforderlichen Apparat. Ich habe sie hier, wie im Salon, stets unter den Augen und sie zeigen mir genau, wo ich inmitten des Ozeans mich befinde und in welcher Richtung ich fahre. Einige sind Ihnen wohlbekannt wie Thermo- meter und Barometer, um die Temperatur und das Gewicht der Luft; das Hygrometer, um die Tro- ckenheit der Atmosphäre zu bestimmen; das Wetterglas, um das Herannahen der Stürme anzu- kündigen; der Kompass, um mir die Richtung der Fahrt; der Sextant, um durch die Sonnenhöhe den Breitengrad zu zeigen; das Chronometer, um die Länge zu berechnen; und endlich die Fern- rohre für Tag und Nacht, die mir dienen, um den Horizont an allen Punkten zu durchforschen, wann die Nautilus sich an der Oberfläche befindet.« (Buch 1, Kapitel 12)

1.1 Seeungeheuer versenken

Mission 1 {Mathematik/Spiel (15–25 min)/Gruppenarbeit}

Das Spiel „Seeungeheuer versenken“ stellt eine Abwandlung des Spiels „Schiffe versenken“ dar.

Teilen Sie die Schüler in 2er- bis 3er-Gruppen ein. Die Schüler haben Spaß daran, sich für ihre Gruppe auch einen Namen auszudenken. Lassen Sie jede Gruppe zwei Spielpläne entwerfen. Ein Spielplan stellt das eigene, einer das gegnerische Gewässer dar. Alle Spielpläne sind 10 × 10 Kästchen groß, an den Sei- ten mit Buchstaben von A bis J und am oberen Rand mit Zahlen von 1 bis 10 versehen. In das eigene Gewässer werden nun verdeckt zehn Seeungeheuer mit unterschiedlicher Kästchenlänge eingezeichnet.

⏺ 1× Nessi (Länge: 5 Kästchen)

⏺ 2× Riesenkrake (Länge: 4 Kästchen)

⏺ 3× Hai (Länge: 3 Kästchen)

⏺ 4× Teufelsrochen (Länge: 2 Kästchen)

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1 Die Suche nach dem Seeungeheuer

Dabei gelten folgende Regeln:

⏺ Die Seeungeheuer berühren sich nicht.

⏺ Einfache Variante: Die Seeungeheuer sind nicht über Eck gebaut und haben keine Ausbuchtungen.

Schwierigere Variante: Die Seeungeheuer dürfen über Eck gebaut sein und Ausbuchtungen haben.

⏺ Die Seeungeheuer liegen nicht diagonal.

⏺ Die Seeungeheuer dürfen auch am Rand liegen.

Der Lehrer entwirft für sich einen Spielplan auf Papier und skizziert für alle Gruppen je einen leeren Plan mit Gruppennamen an der Tafel.

Die Schülergruppen schießen nun nacheinander jeweils einmal auf das Gewässer des Lehrers, der Leh- rer anschließend nacheinander jeweils einmal auf die Gewässer aller Schülergruppen. Dazu gibt der Schießende eine Koordinate an, auf die er feuert, zum Beispiel H4. Der Beschossene sieht auf seinen Plan und antwortet mit „Wasser“ (wenn ins Leere geschossen wurde), „Treffer“ (wenn ein Kästchen getroffen wurde) oder „versenkt“. Ein Seeungeheuer gilt als versenkt, wenn alle Felder des Seeunge- heuers getroffen wurden. Der Schießende notiert die Treffer in seinem gegnerischen Plan durch ein Kreuz auf der entsprechenden Koordinate. Der Beschossene muss diese Treffer ebenfalls markieren, um zu sehen, wann eines seiner Seeungeheuer versenkt ist.

Das Spiel ist beendet, wenn auf einem Spielplan alle Seeungeheuer versenkt sind.

Mission 2 {Mathematik, Geografie/Denkaufgabe/Gruppenarbeit}

Jede Gruppe erhält einen Luftballon und einen Permanentmarker. Die Aufgabenstellung lautet:

Wenn wir auf den Luftballons Seeungeheuer versenken spielen würden, wie würdet ihr dann die Käst- chen einzeichnen? Die Ballonfläche soll möglichst voll genutzt werden.

Die Schüler überlegen nun in Kleingruppen, wie der Spielplan auf den Ballon zu bringen ist. Sollte nach einer gewissen Zeitspanne keine Gruppe zu einer annä- hernd richtigen Lösung kommen, werden die bisherigen Ideen gemeinsam betrachtet und Überlegungen zu der Frage angestellt, wie man die eingezeichneten Netze auf den gesamten Ballon erweitern könnte. Am Ende sollte ein Gradnetz herauskommen, das über den gesamten Ballon verläuft. Bereiten Sie einen Lösungs- ballon vor, den Sie mit den Schülerergebnissen ver- gleichen.

Die Schüler werden nun gefragt, ob sie dies an etwas erinnert oder ob sie etwas Ähnliches schon einmal gesehen haben. Es wird darauf hingearbeitet, dass die Schüler erkennen, dass der Ballon wie ein Globus aussieht.

Lassen Sie die Schüler anschließend Weltkarten im Atlas aufschlagen. Lassen Sie die Längen- und Brei- tengrade benennen und besprechen Sie Besonderheiten wie Äquator und Nullmeridian. Die Koordina- ten gehen nun nicht mehr von A bis J und 1 bis 10, sondern von 0° bis 180° östlicher Länge bzw. von 0° bis 180° westlicher Länge und 0° bis 90° nördlicher Breite bzw. 0° bis 90° südlicher Breite.

Die Schüler können nun Städte, Länder usw. nennen, von denen sie die Koordinaten bestimmen. Im Anschluss nennen sie wahllos Koordinaten und schauen im Atlas nach, was sich dort befindet.

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1 Die Suche nach dem Seeungeheuer

1.2 Der Sextant

Das Schülerarbeitsblatt „Bau eines Sextanten“ finden Sie im Zusatzmaterial (Nr. 1).

Mein eigener Sextant {Mathematik , Geografie, Astronomie/Modellbau/Einzelarbeit}

Mit Kenntnis der Koordinaten kann man jeden beliebigen Punkt auf der Erde ausmachen und wiederfinden. Aber wie bestimmt man sie auf dem Meer?

Der einfachste Weg zu Jules Vernes Zeiten war, den Weg des Schiffes exakt über Seekarten mithilfe von Kompass und Geschwindigkeitsbestimmung über einen sogenannten Logscheit, welcher die im Wasser zurückgelegte Strecke in einer bestimmten Zeit anzeigt, zu bestimmen. Mit Ferngläsern wurden mar- kante Punkte am Horizont ausgemacht und mit der Karte abgeglichen. So konnte der bisher zurückge- legte Weg des Schiffes auf der Karte verzeichnet werden.

Gefährlich wurde es bei Sturm und Nebel. Wie konnte man sich nun orientieren, wenn man von der geplanten Route abgekommen war?

Sextanten sind relativ einfach aus einer CD und ein paar Bausteinen herzustellen. Sie bestechen auch durch ihr Aus- sehen⁷. Bauen Sie den Sextanten am besten Schritt für Schritt mit den Schülern gemeinsam. Die Schüler benötigen vor allem im Schritt 6 und 7 Hilfe.

Material

⏺ 1 alte CD

⏺ 2 Plexiglasscheiben aus dem CD-Hüllendeckel (40 mm × 22 mm)

⏺ Unterseite einer CD-Box

⏺ Spiegelfolie aus dem Baumarkt

⏺ Kleber (evtl. Heißkleber)

⏺ Schere

⏺ Cuttermesser

⏺ Bausteine: 1 2×4-Stein, 2 2×1-Platten, 1 2×2-Stein, 1 2×2-Platte, 1 1×1-Stein

⏺ Ausdruck der Skalierung (diesen finden Sie im Zusatz- material in der Arbeitsblattdatei)

Bauanleitung

1. Schneiden Sie sorgsam die kleine A-60°-Skalierung von der CD-Vorlage ab. Legen Sie diese beiseite.

Sie benötigen sie zum Schluss wieder. Schneiden Sie nun die CD-Vorlage aus und kleben Sie diese mittig auf die CD. Sobald der Kleber getrocknet ist, schneiden Sie das Loch in der CD-Mitte aus.

2. Schneiden Sie aus dem CD-Deckel zwei rechteckige Scheiben (40 mm × 22 mm) zurecht.

3. Schneiden Sie aus der Spiegelfolie zwei Stücke aus, eines 40 mm × 22 mm und eines 40 mm × 11 mm.

Kleben Sie diese auf die Plexiglasscheiben. Eine Folie passt exakt auf eine Plexiglasscheibe, es entsteht ein Vollspiegel. Die andere Folie kleben Sie so auf, dass sie nur mit einer der langen Seiten der Plexiglasscheibe abschließt – es entsteht ein halb durchlässiger Spiegel.

7 Nach http://www.tecepe.com.br/nav/CDSextantProject.htm

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3 Nützliches und Schönes aus dem Meer

Meeresbilder aus (Meer-)Salz oder Sand

Das Schülerarbeitsblatt „Meeresbild aus Salz oder Sand“ finden Sie im Zusatzmaterial (Nr. 9).

Material

⏺ Salz oder Sand (ca. 250 g pro Schüler)

⏺ Lebensmittelfarbe

⏺ Schüssel zum Mischen

⏺ Gefäße für jede Salzfarbe

⏺ alte Zeitung

⏺ Bastelkarton

⏺ doppelseitiges Klebeband

⏺ Teppichmesser

⏺ schwarzer Folienstift

Durchführung

A Herstellung des farbigen Salzes:

1. Geben Sie einige Tropfen Lebensmittelfarbe auf das Salz oder den Sand und vermischen Sie die Far- be gleichmäßig mit dem Salz/Sand. Nicht alle Schüler müssen zwingend alle Farben herstellen. Die Schüler können die Farben später auch untereinander tauschen.

2. Sollten Salz oder Sand noch zu feucht sein, um damit weiterzubasteln, breiten Sie es auf dem Zei- tungspapier aus und lassen Sie es trocknen. Zwecks Zeitersparnis können Sie das Salz/den Sand auch bereits eingefärbt an die Schüler ausgeben.

3. Wiederholen Sie diesen Vorgang für alle Farben.

B Vorbereitung des Salzbildes

1. Schneiden Sie den Bastelkarton auf die gewünschte Größe.

2. Bekleben Sie den Karton von einer Seite vollständig mit doppelseitigem Klebeband. Achten Sie darauf, dass sich die Streifen nicht überlappen. Die Folie des Klebebandes wird noch nicht entfernt.

3. Legen Sie den Tisch mit Zeitungspapier aus.

C Erstellung des Salzbildes

1. Lassen Sie die Schüler mit dem Folienstift die Konturen des späteren Bildes auf das Klebeband zeich- nen. Weisen Sie darauf hin, dass die Bilder nicht zu detailliert gezeichnet werden, also keine zu kleinen Flächen entstehen.

2. Die Schüler sollen sich überlegen, welche Flächen welche Farben erhalten sollen. Wenn sie sich über die Farben der Bildflächen im Klaren sind, schneiden sie mit dem Teppichmesser so entlang einer Linie, dass sie die Folie der gewünschten Fläche entfernen können.

3. Die Schüler schütten nun vorsichtig die gewünschte Salz- bzw. Sandfarbe über die Klebefläche, sodass diese vollständig bedeckt ist. Salz- oder Sandreste werden auf das Zeitungspapier abge- schüttelt und zurück in den Behälter gefüllt.

4. So wird fortgefahren, bis alle Flächen mit Farbe bedeckt sind.

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3 Nützliches und Schönes aus dem Meer

3.4 Projektpräsentation und Wissenstest

Projektpräsentation

Auch in diesem Projekt bietet sich wieder eine Ausstellung an. Die entstandenen Bilder können präsen- tiert und ein paar Meeresprodukte (z. B. die Fruchtgummis) als Appetithäppchen angeboten werden.

Eine weitere Möglichkeit: Zum Martinsumzug oder zu Halloween werden die Lampions oder Kürbisse nicht mit Kerzen zum Leuchten zu gebracht, sondern mit dem selbst hergestellten Chemolumines- zenzpulver. Die Mischung müsste natürlich alle 5 bis 10 Minuten erneut zum Leuchten gebracht werden.

Wissenstest

Den Wissenstest für die Schülerhand und die Lösung finden Sie im Zusatzmaterial (Test 3).

Findest du alle 13 Begriffe, die du in diesem Projekt kennengelernt hast?

W V P R C Y U W G B Q A M V O U I P P E R L E H M I L T K E J W M S B A Y J Q Q S C N U D L L T V P W T C A U S T E R X T U C B I T A L G S X A C F L Z H L O V M C S Y U L I C H T M S Q H A H R E B U U M B I P G M J E T K U I U E D P W I X M U S C H E L N G T M R O E U N

I G Y I G J B X E E E H S G R Y E S T P E X L L R O N R E A E A I S E M L B T Z D D W S V O L F B F Z Y K A N A L G E E A H C Z P S T E K F N R C G Q H T L F Q Q D O M N V J K C G E L Y S Z G B A X R U Z O A T R J A O G P N L D G R B D Q X F O V L U M I N O L P A L E L A L J N M Y F I E H E U H R S R P K

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4 Wie taucht und fährt ein U-Boot?

Soll das U-Boot wieder aufsteigen, werden die Ballasttanks entleert, indem Druckluft hineingepumpt wird, das U-Boot wird dabei leichter und steigt auf, bis es die Wasseroberfläche erreicht.

Schwimmt das U-Boot an der Wasseroberfläche (Abbildung 1), ist die Tauchzelle C zum größten Teil mit Luft gefüllt. Das Flutventil B und das Entlüftungsventil A sind geschlossen.

Um den Tauchvorgang einzuleiten (Abbildung 2), werden das Entlüftungsventil A und das Flutventil B geöffnet, sodass Wasser in die Tauchzelle steigt und die Luft entweichen kann.

Die Ventile werden wieder geschlossen, sobald das U-Boot den Schwebezustand erreicht hat (Abbil- dung 3).

Soll das U-Boot wieder auftauchen (Abbildung 4), wird Druckluft aus den Drucklufttanks D in die Tauch- zelle C gepumpt. Dabei öffnet sich nur das Flutventil B, sodass das Wasser, das von der Luft verdrängt wird, austreten kann.¹²

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B C

D D

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B C

D D

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B C

D D

A

B C

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12 https://de.wikipedia.org/wiki/U-Boot

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4 Wie taucht und fährt ein U-Boot?

Die schwimmende Orange {Physik, Biologie/Vorwissen aktivieren/Plenum}

Beim Thema Auftrieb bietet es sich an, mit einem kleinen Vorführexperiment zu starten. Dieses Experi- ment ist vielen Schülern bereits aus Kita und Grundschule bekannt und soll lediglich noch einmal das Vorwissen aktivieren.

Durchführung

1. Füllen Sie ein großes Becherglas mit Wasser.

2. Fragen Sie die Schüler, was passiert, wenn Sie eine Orange in das Wasser legen.

3. Legen Sie die Orange in das Wasser und werten Sie die Antworten der Schüler kurz aus (→ Die Orange schwimmt.).

4. Nun schälen Sie die Orange und fragen Sie die Schüler erneut, was wohl passiert, wenn die Orange nun wieder in das Wasser gelegt wird. Werten Sie die Antworten wieder kurz aus.

5. Legen Sie die geschälte Orange vorsichtig in das Wasser (→ Die Orange sinkt.).

6. Diskutieren Sie mit den Schülern, warum die Orange mit Schale schwimmt und ohne Schale sinkt (→ Die Orangenschale enthält Luft, die der Orange Auftrieb gibt.).

7. Wie können wir beweisen, dass die Schale der Grund für das Schwimmen ist? (→ Legen Sie die Schale noch einmal einzeln in das Wasser. Sie schwimmt.)

8. Diskutieren Sie mit den Schülern, wann ein Körper schwimmen kann.

9. Testen Sie mit den Schülern noch ein paar Gegenstände aus dem Raum auf ihre Schwimmfähigkeit.

Lassen Sie die Schüler aber vor jedem Versuch zunächst eine begründete Vermutung anstellen, ob der Körper schwimmt.

Das tauchende Filmdosen-U-Boot {Physik, Technik/Experiment/Partnerarbeit}

Das Schülerarbeitsblatt „Das tauchende Filmdosen-U-Boot“ finden Sie im Zusatzmaterial (Nr. 10).

Wir beginnen unsere Erkundungen zum Thema mit einem einfachen Experiment zum Verstehen des Sachverhalts. Lassen Sie die Schüler dafür zu zweit arbeiten. Ziel ist es zu sehen, dass das Gewicht des U-Bootes genau dem Gewicht des durch das U-Boot verdrängten Wassers entspricht. Die Schüler sollen zunächst frei experimentieren, wie sie ihr U-Boot zum Sinken und Schwimmen bringen. Dafür können sie ihr U-Boot entweder mit Wasser oder mit schweren Gegenständen füllen. Um ein U-Boot aber exakt zum Schweben unter Wasser zu bringen, benötigt man etwas Geschick und das richtige Verhältnis aus Gegenständen und Wasser.

Material

⏺ Filmdosen (erhalten Sie z. B. im Montessori- Shop)

⏺ Waage (möglichst fein)

⏺ Messzylinder, in den eine Filmdose gut hinein- passt, aber auch nicht zu viel Spielraum hat

⏺ Wasser

⏺ Dinge zum Beschweren (z. B. Münzen, Murmeln u. Ä.)

⏺ Salz

⏺ Teelöffel Durchführung

1. Lassen Sie die Schüler zunächst die leere Filmdose wiegen und das Volumen des Wassers im Mess- zylinder bestimmen und in ihre Tabelle eintragen.

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4 Wie taucht und fährt ein U-Boot?

⏺ Feuerzeug

⏺ dünner Plastikschlauch (Baumarkt, Aquariumsbedarf; Länge ist abhängig von gewünschter Tauch- tiefe)

⏺ Sekundenkleber oder Heißkleber

⏺ Luftballon (ideal ist eine längliche Form)

⏺ Isolierband oder Panzertape (sollte sich im Wasser nicht lösen)

⏺ 3 Haushaltsgummis

⏺ 1 Kabelbinder

⏺ 2 Lineale und falls erforderlich weitere Gewichte zum Beschweren des U-Bootes auf der Unterseite (Steine, Münzen, Metallbolzen …)

⏺ Schwimmbecken, gefüllte Badewanne, Schüssel oder Springbrunnen Durchführung

1. Legen Sie die Flasche waagerecht vor sich und bestimmen Sie die Oberseite des U-Bootes. Schneiden Sie auf der Oberseite des U-Bootes ein Loch in den Flaschen- boden und schmelzen Sie scharfe Kanten mit einem Feuerzeug rund, um das Beschä- digen des Ballons zu vermeiden.

Oberseite

Unterseite

2. Bohren Sie mit der Schere oder dem Messer ein Loch in die Deckelmitte, das höchstens den Durchmesser des Schlauches haben sollte. Die Deckel können Sie auch bereits für die Schüler vorbereiten. Ziehen Sie den Schlauch von oben ca. 5 cm durch den Deckel und fixieren Sie ihn mit Sekunden- kleber oder Heißkleber im Deckelinneren.

3. Befestigen Sie den Luftballon mit Isolier- band oder Panzertape an dem Schlauch- ende, das durch den Deckel gesteckt wurde, sodass er nicht verrutscht und stellen Sie sicher, dass kein Wasser in den Luftballon eindringen kann. Fixieren Sie den Teil des Luftballons am Schlauchende zusätzlich mit einem Haushaltsgummi oder noch besser mit einem Kabelbinder.

4. Positionieren Sie das Schlauchende mit dem Luftballon in der Flasche und schrau- ben Sie den Deckel auf die Flasche.

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5 Das Leben unter dem Meer

Auswertung

Lassen Sie die fertigen Poster zunächst in einem Rundgang betrachten. Jeder Schüler soll dabei für sich entscheiden, welcher Tiefseebewohner ihn am meisten fasziniert und warum. Vor dem Rundgang er- hält jeder Schüler ein bis drei Klebepunkte, um mit diesen seine drei Favoriten zu markieren. So entsteht eine Top 3 der faszinierendsten Tiefseebewohner.

In einer Gruppendiskussion wird nun ausgewertet, warum die gewählten Lebewesen die faszinierendsten sind. Die Gruppen, die die entsprechenden Poster gestaltet haben, ergänzen, falls sie der Meinung sind, dass es noch mehr Aspekte gibt, die man über dieses Lebewesen wissen sollte.

Nun sind die Gruppen an der Reihe, deren Tiefseebewohner als weniger faszinierend eingestuft wurden. Sie dürfen jetzt ihre Tiefseebewohner verteidigen und berichten der Klasse, warum ihre Lebe- wesen mindestens genauso faszinierend sind wie die der anderen. Die Klasse gibt als Feedback zurück, ob die Gruppe die Klasse von der Faszination überzeugt hat.

Nun wird in einem weiteren Rundgang noch einmal der faszinierendste Tiefseebewohner gewählt und als Tiefseemaskottchen der Klasse gekürt.

5.3 Die eigene Tiefseewelt

Ein Unterwasser-Diorama {Biologie, Kunst/Modellbau/Einzel- oder Partnerarbeit}

Zum Abschluss des Projektes sollen die Schüler ihre eigene Tiefseewelt in Form eines Dioramas gestal- ten. Ein Diorama ist ein Schaukasten, wie man ihn typischerweise in Naturkundemuseen vorfindet. Hier werden Modellfiguren, Landschaften, bemalte Hintergründe und Tiere in ihren natürlichen Lebens- räumen gezeigt.

Material

⏺ Schuhkarton

⏺ Zeichenutensilien

⏺ Schere

⏺ Papier/Karton

⏺ Zeitschriften/Ausdrucke mit/von Meereslandschaften

⏺ Schnüre

⏺ Kleber

⏺ diverse Bastelmaterialien Durchführung

Als Grundlage des Dioramas dient ein leerer, offener Schuhkarton (alternativ auch jeder beliebige greif- bare Karton), der auf die Seite gelegt wird. Dieser Karton kann nun sowohl innen als auch außen nach Maßgabe der eigenen Kreativität gestaltet werden. Die Landschaften können durch ausgedruckte oder ausgeschnittene Bilder dargestellt oder auch gezeichnet werden. Meerestiere können auf Karton gezeichnet oder geklebt werden und mit Fäden an der Decke des Kartons befestigt werden. Wahlweise können auch die U-Boote aus Abschnitt 3.2 in dem Diorama ihren Platz finden. Falls Sie die U-Boote verwenden, denken Sie bitte daran, dass diese zu groß für einen Schuhkarton sein können und wahlweise den gesamten Platz im Karton einnehmen oder gar nicht in den Karton passen. Wählen Sie daher lieber gleich einen größeren Karton.

Landschaftsthemen, die sich beispielsweise in einem Diorama wiederfinden lassen könnten, sind:

⏺ versunkene Städte und Inseln

⏺ Tiefseevulkane

⏺ Korallenriffe

⏺ Atolle

⏺ Unterwasserströmungen

⏺ Arktis und Antarktis

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5 Das Leben unter dem Meer

Lassen Sie der Fantasie Ihrer Schüler einfach freien Lauf und seien Sie überrascht, welche untersee- ischen Landschaften entstehen.

Mögliche Themen zur Vertiefung: Beim Thema „Leben unter dem Meer“ lohnt sich auch ein Blick auf den menschlichen Einfluss auf das Meer. Vom WWF gibt es dazu Vorschläge für Schulprojekte zum Thema „Überfischung“: http://www.wwf.de/fileadmin/fm-wwf/Publikationen-PDF/120103_Fisch.PDF Auf www.planet-schule.de gibt es außerdem eine Einheit zum Thema „Plastik – Fluch oder Segen“, in der u. a. das Plastik im Meer thematisiert wird.

⏺ Videos zum Thema: https://www.planet-schule.de/wissenspool/plastik-fluch-oder-segen/inhalt/

sendung.html

⏺ dazu passende Unterrichtsvorbereitung: https://www.planet-schule.de/wissenspool/plastik-fluch- oder-segen/inhalt/unterricht/plastik-fluch-oder-segen.html

5.4 Projektpräsentation und Wissenstest

Projektpräsentation

Sowohl die Poster der Tiefseebewohner als auch die Dioramen bieten zusammen eine schöne Möglich- keit für eine Ausstellung. Zusammen mit den U-Booten aus Abschnitt 3.2 können Sie so den gesamten Klassenraum in ein Meer verwandeln. Laden Sie doch einmal andere Klassen in Ihren Raum ein und lassen Sie Ihre Schüler ein paar Kapitel aus „20.000 Meilen unter dem Meer“ vorlesen, während die zu- hörenden Schüler in die Tiefsee Ihrer Klasse abtauchen.

Wissenstest

Den Wissenstest für die Schülerhand und die Lösung finden Sie im Zusatzmaterial (Test 5).

Stelle dir vor, du sollst einen Tauchroboter entwickeln, der die Tiefsee erforscht:

1. Welche Probleme erwarten deinen Tauchroboter in der Tiefsee?

⏺ Mögliche Antworten: Druck, Temperatur, Licht, Wasser, Salz, große Tiere … 2. Wie löst du diese Probleme beim Bau des Roboters?

Mögliche Antworten:

⏺ eine besonders stabile Außenhülle

⏺ keine Luft im System, hydraulische Antriebe nur über Öl

⏺ druckunempfindliche Lampen, d. h. Speziallampen, die in Öl gebettet sind

⏺ korrosionsbeständige Außenhülle

⏺ Abwehrsystem gegen große Tiere, z. B. spitze Außenhülle

⏺ …

3. Fertige eine Skizze deines Tauchroboters an.

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6 Meeresgeologie

Lehrplanbezug: Sonne – Erde – Mond, Plattenbewegung, Wasser, Luft, Gravitation, Boden, Vulkane, Erdbeben

Die Geologie des 19. Jahrhunderts war dadurch geprägt, dass man sich weltweit auf eine allgemein akzeptierte geologische Zeitskala einigte. Zahlreiche geologische Institute wurden gegrün- det, welche sich vorrangig mit der Herstellung nationaler Karten- werke und der Erforschung von Lagerstätten beschäftigten. Auch gab es eine erste umfassende Theorie zur Gebirgsbildung, welche Jules Verne beeindruckt haben muss. Nach dieser Theorie ent- stünden die weltweiten Gebirgsgürtel durch die von gewaltigen Vulkanausbrüchen begleitete Abkühlung des Erdkörpers, ähnlich wie die schrumpelnde Haut eines erkaltenden Bratapfels.

Vor allem die Vulkane scheinen es Jules Verne angetan zu haben.

Viel mehr als in „20.000 Meilen unter dem Meer“ beschäftigt er sich in seinem 1864 erschienenen Roman „Reise zum Mittelpunkt der Erde“ mit der Geologie, jedoch durfte auch Pierre Aronnax Vul- kane, Erdbeben und Gezeiten erleben.

Die Geologen des 19. Jahrhunderts dachten, dass Vulkane durch Schlote direkt mit der Magmenkammer und dem Erdinneren verbunden sind. Bei einer Eruption entleeren sich die Magmenkammern, der Vulkan erlischt und zurück bleiben die Stollen und Schächte, die als Zugang genutzt werden können. Durch diese Stollen lässt Jules Verne gern seine Helden laufen, in denen sie dann Lagerstätten, Fossilien und lebende Tiere finden. Heute wissen wir, dass solche Hohlräume viel zu instabil sind, um tatsächlich erhalten zu bleiben. Besonders in großer Tiefe drückt das Gewicht der Erdkruste eventuell offene Gänge einfach zu- sammen.

Der Berg erhob sich nur 700 bis 800 Fuß über die Ebene; aber auf der entgegengesetzten Seite be- herrschte er aus doppelter Höhe den Grund dieses Teils des Atlantiks. Ich konnte weit hinaus- blicken und gewahrte einen ungeheuren Raum von starkem Blitzesschein erleuchtet. In der Tat, der Berg war ein Vulkan. 50 Fuß unterhalb der Spitze, mitten in einem Regen von Steinen und Schlacken, warf ein weiter Krater Lavaströme aus, die in feurigem Sprudeln durch die Gewässer drangen. So erleuchtete der Vulkan wie eine ungeheure Fackel die darunter liegende Ebene bis zu den äußersten Grenzen des Horizonts.

Ich habe gesagt, der unterseeische Krater warf nur Laven aus, keine Flammen. Für diese bedarf ’s des Sauerstoffs der Luft und sie konnten ohne diesen sich nicht unter dem Wasser entwickeln; aber Lavaströmungen, die das Prinzip ihres Brands in sich tragen, können bis zum Rotweißen gedeihen, siegreich gegen das nasse Element kämpfen und bei einer Berührung verdunsten. Alle diese Gase verbreiteten sich in reißenden Strudeln und die Lavaströme glitten auf dem Krater des Berges hinab wie einst aus dem Krater des Vesuv auf Torre del Greco. (Buch 2, Kapitel 9)