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Quickfacts
Die Reihe „Schwimmen und Sinken“ eignet sich für Klasse 1 bis 4 und führt vom Vermuten und Experimentieren mit Alltagsgegenständen hin zur Frage, warum sogar ein Material, das zunächst sinkt, durch eine veränderte Form schwimmen kann.
Im Mittelpunkt stehen typische Kindervorstellungen wie „Schwere Dinge sinken“, „Große Dinge sinken“ oder „Metall kann nicht schwimmen“. Diese werden nicht einfach korrigiert, sondern durch eigene Versuche überprüft und schrittweise weiterentwickelt.
Die Reihe passt zum Bereich „Natur und Umwelt“ des Lehrplans NRW. Die Kinder sollen Naturphänomene untersuchen, physikalische Eigenschaften von Stoffen in Versuchen erforschen und naturwissenschaftliche Vorstellungen entwickeln.
Diese Rreihe habe ich als allgemeine Grundstruktur geplant. Ihr könnt sie genau so für euren Unterricht und auch für Unterrichtsbesuche nutzen, solltet sie aber immer an die Voraussetzungen, Bedürfnisse und Lernstände eurer eigenen Klasse anpassen.
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Allgemeines
Warum schwimmt ein riesiges Schiff, während eine kleine Münze untergeht? Genau solche Fragen machen das Thema Schwimmen und Sinken für mich zu einem schönen Thema im SU. Kinder bringen bereits viele Vorstellungen mit:
„Leichte Sachen schwimmen.“
„Schwere Sachen gehen unter.“
„Holz schwimmt.“
„Metall sinkt.“
Einige Beobachtungen scheinen zunächst dazu zu passen – bis plötzlich ein schweres Stück Holz schwimmt oder aus derselben Knete, die eben noch gesunken ist, ein schwimmendes Boot wird. Genau diese Irritationen würde ich nutzen.
Die Reihe sollte deshalb nicht daraus bestehen, möglichst viele Gegenstände in Wasser zu werfen und auf einem Arbeitsblatt „schwimmt / sinkt“ anzukreuzen. Entscheidend ist auch das naturwissenschaftliche Denken: vermuten → begründen → gezielt untersuchen → beobachten → vergleichen → Erklärung weiterentwickeln.
Passend dazu bietet auch die Stiftung Kinder forschen einen sehr alltagsnahen Zugang zum Experimentieren mit schwimmenden und sinkenden Gegenständen.
Reihenplanung
Thema der Reihe
Schwimmen und Sinken – Eigenschaften von Gegenständen untersuchen und das Schwimmen von Körpern experimentell erforschen
Kindgerechte Themenformulierung
„Oben oder unten? – Wir erforschen, warum Dinge schwimmen oder sinken.“
Kernanliegen der Reihe
Die Lernenden erweitern ihre naturwissenschaftlichen Vorstellungen zum Schwimmen und Sinken, indem sie eigene Vermutungen formulieren, Gegenstände systematisch untersuchen, Material, Masse, Form und verdrängtes Wasser miteinander in Beziehung setzen und ihre Erklärungen anhand von Experimenten überprüfen, um einfache Regelhaftigkeiten des Schwimmens und Sinkens zu erkennen und auf neue Situationen wie ein schwimmendes Schiff zu übertragen.
Aufbau der Reihe
| Einheit | Forscherfrage | Kompetenzschwerpunkt |
|---|---|---|
| 1. Schwimmt es oder sinkt es? | „Können wir schon vorher wissen, was im Wasser passiert?“ | Die Lernenden formulieren Vermutungen zu Gegenständen, überprüfen diese experimentell und dokumentieren Beobachtungen, um eigene Vorstellungen vom Schwimmen und Sinken sichtbar zu machen. |
| 2. Schwer = sinken? | „Sinken wirklich alle schweren Dinge?“ | Die Lernenden vergleichen Gegenstände unterschiedlicher Größe, Masse und Materialien, um Erklärungsregeln wie „schwer sinkt, leicht schwimmt“ kritisch zu überprüfen. |
| 3. Das Material macht einen Unterschied | „Was können wir über verschiedene Materialien herausfinden?“ | Die Lernenden untersuchen kompakte Gegenstände unterschiedlicher Materialien und vergleichen deren Verhalten im Wasser, um Materialeigenschaften als einen Einfluss auf das Schwimmen und Sinken zu erkennen. |
| 4. UB: Ein Boot aus Knete | „Wie muss dieselbe Knete geformt sein, damit sie schwimmt?“ | Die Lernenden verändern systematisch die Form einer gleichbleibenden Knetemenge, vergleichen schwimmende und sinkende Lösungen und entwickeln die Vorstellung weiter, dass die Form beeinflusst, wie viel Wasser ein Körper verdrängen kann. |
| 5. Wie viel kann unser Boot tragen? | „Welche Bootsform trägt besonders viel?“ | Die Lernenden entwickeln und vergleichen schwimmende Bootsformen, beladen diese unter gleichen Bedingungen und optimieren ihre Konstruktionen anhand eigener Beobachtungen. |
| 6. Warum schwimmt ein großes Schiff? | „Wie kann ein schweres Schiff aus Metall auf dem Wasser bleiben?“ | Die Lernenden übertragen ihre Erkenntnisse aus den Experimenten auf reale Schiffe und erklären altersangemessen das Zusammenspiel von Masse, Form, eingeschlossener Luft und Wasserverdrängung. |
| 7. Unsere Schwimm-und-Sink-Forscherprüfung | „Können wir unbekannte Fälle jetzt besser erklären?“ | Die Lernenden wenden ihre Erkenntnisse auf neue Gegenstände und Phänomene an, begründen Vorhersagen und reflektieren, wie sich ihre ursprünglichen Vorstellungen verändert haben. |
Vertiefung der einzelnen Einheiten
Einheit 1: Schwimmt es oder sinkt es? – Können wir es vorher wissen?
Verschiedene Alltagsgegenstände werden zunächst nur betrachtet. Die Kinder vermuten und begründen, was schwimmen bzw. sinken wird. Erst anschließend wird getestet und in einer Tabelle dokumentiert. Wichtig finde ich, Überraschungen ausdrücklich zu sammeln: „Das hatte ich anders erwartet.“
Lernzuwachs: Die Kinder unterscheiden zunehmend zwischen Vermutung und Beobachtung und erkennen, dass ihre ersten Regeln noch nicht alle Fälle erklären.
Einheit 2: Schwer = sinken? – Sinken wirklich alle schweren Dinge?
Jetzt werden gezielt Gegenbeispiele untersucht: etwa ein kleines sinkendes Metallstück und ein größeres schwimmendes Holzstück. Die Kinder prüfen Aussagen wie: „Alles Schwere sinkt.“ „Alles Kleine schwimmt.“
Lernzuwachs: Größe und Masse allein reichen nicht aus, um vorherzusagen, ob ein Gegenstand schwimmt oder sinkt.
Einheit 3: Das Material macht einen Unterschied – Was können wir herausfinden?
Geeignete kompakte Gegenstände aus Holz, Wachs, Kunststoff und Metall werden untersucht und geordnet. Dabei sollte nicht vorschnell die Regel „Metall sinkt immer“ entstehen. Die Untersuchung bezieht sich zunächst auf kompakte Materialstücke – später zeigt das Schiff, dass die gesamte Form ebenfalls entscheidend ist.
Lernzuwachs: Die Kinder erkennen, dass Stoffeigenschaften für das Verhalten im Wasser bedeutsam sind, die Erklärung aber noch erweitert werden muss.
Einheit 4: Ein Boot aus Knete – Wie muss dieselbe Knete geformt sein, damit sie schwimmt?
Diese Einheit würde ich für den UB wählen. Jede Gruppe erhält dieselbe Menge Knete. Eine kompakte Kugel sinkt. Nun dürfen die Kinder ausschließlich die Form verändern. Sie formen, testen, vergleichen und optimieren.
Lernzuwachs: Die Kinder erkennen, dass nicht nur das Material oder die Masse entscheidend ist. Dieselbe Knete kann schwimmen, wenn ihre Form ermöglicht, genügend Wasser zu verdrängen.
Einheit 5: Wie viel kann unser Boot tragen? – Welche Form trägt besonders viel?
Die Kinder entwickeln aus gleicher Materialmenge Knete oder Aluminiumfolie verschiedene Bootsformen und beladen sie schrittweise mit gleichartigen Gegenständen, beispielsweise kleinen Zählsteinen. Danach werden erfolgreiche Konstruktionen verglichen: breiter Boden? höhere Seiten? gleichmäßige Lastverteilung?
Lernzuwachs: Die Kinder wenden ihre Erkenntnisse gezielt auf ein Konstruktionsproblem an und optimieren eine Lösung anhand von Versuchsergebnissen.
Einheit 6: Warum schwimmt ein großes Schiff?
Fotos großer Schiffe werden mit einem kompakten Metallgegenstand verglichen. Die Erkenntnisse aus der Knetestunde werden übertragen: Ein Schiff besteht zwar zu großen Teilen aus Materialien, die als kompakte Stücke sinken würden, besitzt aber einen großen hohlen Schiffskörper. Dadurch kann es sehr viel Wasser verdrängen.
Lernzuwachs: Die Kinder können das scheinbare Paradox „Metall sinkt – ein Metallschiff schwimmt“ mit Form und Wasserverdrängung zunehmend erklären.
Einheit 7: Unsere Forscherprüfung – Können wir neue Fälle erklären?
Zum Abschluss erhalten die Kinder neue Gegenstände, Bilder oder kleine Problemfragen. Jetzt wird vor dem Experiment nicht nur vorhergesagt: „Das schwimmt.“ sondern begründet: „Ich vermute …, weil …“ Anschließend werden die Vorstellungen aus Einheit 1 erneut betrachtet.
Lernzuwachs: Die Kinder wenden ihr Wissen auf neue Situationen an und können beschreiben, wie sich ihre naturwissenschaftlichen Vorstellungen verändert haben.
UB-Stunde
Thema der Stunde
Einheit 4: Ein Boot aus Knete – Den Einfluss der Körperform auf das Schwimmen durch systematisches Verändern und Vergleichen einer gleichbleibenden Knetemenge untersuchen.
Kindgerechte Forscherfrage
„Wie muss dieselbe Knete geformt sein, damit sie schwimmt?“
Ziel der Stunde
Die Lernenden erweitern ihre Vorstellungen zum Schwimmen und Sinken, indem sie bei einer gleichbleibenden Menge Knete gezielt die Form als Untersuchungsvariable verändern, unterschiedliche Körperformen im Wasser erproben, erfolgreiche und nicht erfolgreiche Lösungen vergleichen und ihre Beobachtungen versprachlichen, um zu erkennen, dass eine geeignete hohle beziehungsweise ausladende Form bei gleicher Masse mehr Wasser verdrängen kann und dadurch das Schwimmen ermöglicht wird.
Für einen Unterrichtsbesuch finde ich die Stunde besonders stark, weil am Anfang ein echter Widerspruch steht: Knete sinkt. Am Ende: Knete schwimmt. Und trotzdem wurde weder das Material ausgetauscht noch Knete weggenommen. Die Kinder müssen also ihre bisherige Erklärung weiterentwickeln.
Verlauf der Stunde
| Phase | Inhalt | Sozialform / Methode | Material |
|---|---|---|---|
| Einstieg | Eine Knetekugel wird ins Wasser gelegt und sinkt. Impuls: „Kann genau diese Knete trotzdem schwimmen?“ | Plenum / Problem | Knete, Wasserbecken |
| Forscherfrage | „Wie muss dieselbe Knete geformt sein, damit sie schwimmt?“ | Plenum | Forscherfrage |
| Vermutungen | Die Kinder entwickeln erste Ideen und begründen diese. Vereinbarung: Die Knetemenge bleibt gleich – nur die Form darf verändert werden. | Think-Pair-Share | Knete |
| Erarbeitung I | In Partnerarbeit formen und testen die Kinder verschiedene Körper. Ergebnisse werden durch Skizzen oder Fotos dokumentiert. | Partnerarbeit | Knete, Wasser |
| Zwischenreflexion | Schwimmende und sinkende Formen werden verglichen: „Was haben erfolgreiche Formen gemeinsam?“ | Forscherkreis | Kinderlösungen |
| Erarbeitung II | Die Gruppen nutzen die Erkenntnisse zur gezielten Verbesserung einer schwimmenden Form. | Partnerarbeit | Knete, Wasser |
| Sicherung | Unterschiedliche Lösungen werden verglichen. Herausgearbeitet wird, dass breite bzw. hohle Formen mehr Raum einnehmen und dadurch mehr Wasser verdrängen können. | Plenum | Modelle |
| Transfer | Bild eines großen Schiffes und eines kompakten Metallstücks: „Wie hilft uns unser Kneteversuch, dieses Rätsel zu erklären?“ | Plenum | Bildimpuls |
| Abschluss | Merksatz: „Ob etwas schwimmt, hängt nicht nur davon ab, woraus es besteht oder wie schwer es ist. Auch seine Form und die Menge des verdrängten Wassers spielen eine Rolle.“ | Reflexion | Merksatz |
Anforderungsbereiche
AB I: Die Lernenden beobachten und beschreiben, ob verschiedene Gegenstände bzw. Kneteformen schwimmen oder sinken, und dokumentieren Versuchsergebnisse.
AB II: Die Lernenden vergleichen unterschiedliche Kneteformen und stellen Zusammenhänge zwischen Form, Verhalten im Wasser und Wasserverdrängung her.
AB III: Die Lernenden begründen, warum dieselbe Knetemenge je nach Form schwimmen oder sinken kann, und übertragen ihre Erkenntnisse auf neue Situationen wie ein großes Schiff.
Differenzierungsmöglichkeiten
Unterstützend:
Mit wenigen deutlich unterschiedlichen Gegenständen beginnen.
Schwimmen und Sinken über Symbole visualisieren.
Vermutungen zunächst mündlich äußern oder über Bildkarten legen.
Satzstarter nutzen: „Ich vermute …, weil …“, „Ich beobachte …“
Ergebnisse zeichnen statt ausführlich verschriftlichen.
Vorgeformte Knetebeispiele vergleichen lassen.
Im UB zunächst zwischen Kugel – flacher Teller – Schale vergleichen.
Hilfekarte: „Was könntest du an deiner Form breiter, flacher oder hohler machen?“
Partnerarbeit mit klar verteilten Rollen: formen – testen – beobachten – dokumentieren.
Eine Forschertabelle mit Bildern bereitstellen.
Fachbegriffe über einen kleinen Wortspeicher sichern.
Erweiternd:
Mehrere schwimmende Formen hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit vergleichen.
Eine Bootsform mit möglichst geringer Materialmenge entwickeln.
Eine vorgegebene Last transportieren.
Nur eine Eigenschaft der Form systematisch verändern.
Wasserverdrängung durch Markierungen am Gefäß beobachten.
Eigene Hypothesen entwickeln und mit kontrollierten Versuchen testen.
Untersuchen, welche Rolle eingeschlossene Luft spielt.
Unterschiedliche Bootsformen bei gleicher Materialmenge vergleichen.
Versuchsergebnisse in Tabellen darstellen.
Eigene Forscherfragen zum Thema entwickeln.
Für Klasse 4 den Begriff Dichte altersangemessen als weiterführendes Erklärungsmodell einführen.
Erklären, warum ein kompakter Metallklotz sinken, ein Schiff aus Metall aber schwimmen kann.
Ideen für Klasse 1 bis 4
| Klasse | Mögliche Umsetzung |
|---|---|
| 1 | Viele konkrete Erfahrungen sammeln: Gegenstände vermuten, testen, nach schwimmt/sinkt sortieren und Beobachtungen mündlich beschreiben. Fachliche Erklärungen bleiben bewusst einfach. |
| 2 | Vermutungen stärker begründen, Gegenbeispiele zu „schwer = sinkt“ untersuchen und einfache Materialvergleiche durchführen. Die Knete-Aufgabe lässt sich bereits stark handlungsorientiert einsetzen. |
| 3 | Experimente systematischer planen, einzelne Einflussgrößen konstant halten, Versuchsergebnisse dokumentieren und Form, Material sowie Wasserverdrängung stärker miteinander verbinden. |
| 4 | Erklärungen stärker abstrahieren, Wasserverdrängung und Auftrieb vertiefen, unterschiedliche Konstruktionen systematisch vergleichen und gegebenenfalls den Dichtebegriff behutsam als weiterführendes Modell aufgreifen. |
Materialideen
| Material | Einsatz |
|---|---|
| Wasser: Spannende Materialien für einen abwechslungsreichen Unterricht, Klasse 1–4* | Ergänzende Unterrichtsmaterialien für eine größere Sachunterrichtsreihe rund um Wasser. |
| Wasser: Differenzierte Materialien für den inklusiven Sachunterricht, Klasse 2–4* | Besonders passend, wenn das Thema in eine differenzierte Wasser-Lernwerkstatt eingebunden werden soll. |
| Betzold Schwimmen-Sinken-Set* | Experimentiermaterial für praktische Untersuchungen zum Schwimmen und Sinken. |
| Knete | Zentrales Material für die Frage, wie dieselbe Materialmenge je nach Form schwimmen oder sinken kann. |
| Durchsichtige Wasserbehälter | Ermöglichen Beobachtungen auch von der Seite. |
| Alltagsgegenstände | Beispielsweise Korken, Löffel, Steine, Holzstücke, Kunststoffteile und Deckel für erste Vermutungen und Versuche. |
| Aluminiumfolie | Für weiterführende Bootsbau- und Tragfähigkeitsversuche. |
| Gleichartige Zählsteine | Als standardisierte Beladung beim Vergleich verschiedener Bootsformen. |
| Forscherbogen | Für Vermutung – Begründung – Beobachtung – Erklärung. |
| Handtücher und Unterlagen | Für eine entspannte Organisation der Wasserexperimente. |
| Cornelsen Experimenta – Schwimmen und Sinken | Experimentierkoffer speziell für naturwissenschaftliche Untersuchungen in der Grundschule. |
| Stiftung Kinder forschen – Schwimmt es oder schwimmt es nicht? | Schöner Ausgangspunkt für alltagsnahe Experimente und eigene Vermutungen. |
| Nela forscht – Schwimmen und Sinken | Weitere kindgerechte Experimentierideen rund um Wasser. |
| Persen / Lehrerwelt – DaZ im Sachunterricht: Schwimmen und Sinken | Besonders interessant für sprachsensiblen Sachunterricht. |
Typische Schwierigkeiten
„Alles Schwere sinkt.“ – Gezielt ein schwereres schwimmendes und ein leichteres sinkendes Objekt vergleichen.
„Alles Große sinkt.“ – Unterschiedliche Größen und Massen bewusst gegenüberstellen.
„Holz schwimmt und Metall sinkt immer.“ – Solche Regeln zunächst an kompakten Materialstücken untersuchen und später mit dem Schiff als wichtigem Gegenbeispiel erweitern.
Kinder testen nur, ohne nachzudenken. Immer die Reihenfolge vermuten – begründen – testen – erklären einhalten.
Zu viele Merkmale werden gleichzeitig verändert. – Im UB dieselbe Knetemenge und dasselbe Wasser verwenden; nur die Form wird verändert.
„Das Boot schwimmt, weil Luft drin ist.“ – Nicht völlig verwerfen, aber präzisieren: Die hohle Form mit eingeschlossener Luft vergrößert den Gesamtraum und ermöglicht, mehr Wasser zu verdrängen.
„Das Wasser hält leichte Dinge einfach oben.“ – Mit Gegenbeispielen zeigen, dass Masse allein nicht entscheidet.
Dichte wird zu früh über eine Formel eingeführt. – Zunächst konkrete Erfahrungen und qualitative Beziehungen aufbauen.
Wasserverdrängung wird mit „Wasser wegdrücken“ erklärt, ohne Beobachtung. – Wasserstand oder Überlaufen tatsächlich beobachten lassen.
Erfolgreiches Boot = schönstes Boot. – Funktionale Kriterien verwenden: schwimmt, bleibt stabil, trägt eine bestimmte Last.
Kinder kopieren sofort eine gezeigte Musterlösung. – Eigene Versuche vor einer möglichen Hilfekarte ermöglichen.
Der Versuch wird zum Wettbewerb. – Tragfähigkeit erst dann vergleichen, wenn die zugrunde liegenden Erkenntnisse besprochen wurden.
Versuchsergebnisse werden nur als richtig/falsch bewertet. – Auch gescheiterte Formen sind wichtige Daten: Warum hat diese Lösung nicht funktioniert?
Wasserexperimente werden organisatorisch chaotisch. – Wasserstände markieren, kleine Gefäße verwenden, Handtücher bereitlegen und Materialrollen festlegen.
Elektrische Geräte stehen direkt an den Experimentiertischen. – Wasserbereiche klar von Tablets, Steckdosen und anderen elektrischen Geräten trennen.
Kleine Belastungsgegenstände werden unkritisch eingesetzt. – Bei jüngeren Kindern geeignete, nicht verschluckbare Materialien auswählen.
Lehrplanbezug NRW
Die Reihe lässt sich im NRW-Sachunterricht dem Bereich „Natur und Umwelt“ und dem Schwerpunkt „Stoffe, ihre Umwandlung und Stoffkreisläufe“ zuordnen.
Naturwissenschaftliches Lernen soll dabei ausdrücklich über Versuch, Experiment, Beobachtung, Untersuchung, Sammeln und Ordnen erfolgen. Kinder sollen Naturphänomene und Eigenschaften ausgewählter Stoffe untersuchen und dabei zunehmend belastbare naturwissenschaftliche Vorstellungen entwickeln.
Für die Schuleingangsphase wird das Ordnen von Alltagsmaterialien und Gegenständen nach ausgewählten Merkmalen sowie das Beschreiben von Naturphänomenen aufgegriffen. Bis Ende Klasse 4 sollen die Lernenden physikalische Eigenschaften von Stoffen experimentell untersuchen und Naturphänomene hinsichtlich physikalischer beziehungsweise chemischer Gesetzmäßigkeiten erforschen. (Lehrplan NRW)
Passend finde ich deshalb den Forscherweg: Vermutung formulieren → Versuch planen → beobachten → Ergebnisse vergleichen → Erklärung entwickeln → auf einen neuen Fall übertragen. Denn gnau dieser problemorientierte und forschend-entdeckende Zugang wird auch grundsätzlich für den Sachunterricht hervorgehoben.
Sachanalyse
Schwimmen bedeutet, dass ein Körper an bzw. teilweise in der Wasseroberfläche verbleibt, ohne auf den Boden zu sinken.
Auf einen Körper im Wasser wirkt neben seiner Gewichtskraft eine nach oben gerichtete Auftriebskraft.
Nach dem archimedischen Prinzip entspricht die Auftriebskraft der Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Wassers.
Ein frei schwimmender Körper verdrängt schließlich so viel Wasser, dass die Gewichtskraft des verdrängten Wassers der Gewichtskraft des Körpers entspricht.
Bei kompakten, homogenen Körpern lässt sich das Verhalten über die Dichte erklären: Ist die mittlere Dichte des Körpers geringer als die von Wasser, schwimmt er; ist sie größer, sinkt er.
Dichte beschreibt das Verhältnis von Masse zu Volumen. Für jüngere Grundschulkinder muss dieser Begriff nicht formalisiert werden. Daraus folgt: Die bloße Masse eines Gegenstandes entscheidet nicht darüber, ob er schwimmt. Ein schwerer Holzbalken kann schwimmen, während eine deutlich leichtere Münze sinkt. Auch die Größe allein ist kein ausreichendes Kriterium.
Bei kompakten Gegenständen beeinflusst das Material das Schwimmverhalten stark, weil Materialien unterschiedliche Dichten besitzen.
Aussagen wie „Metall sinkt“ sind trotzdem keine allgemeingültige Erklärung für Gegenstände: Ein Schiff aus Metall kann schwimmen, weil seine gesamte Konstruktion groß und hohl ist.
Wird dieselbe Menge Knete zu einer kompakten Kugel geformt, verdrängt sie bei ihrem geringen Volumen nicht genügend Wasser, bevor sie vollständig untertaucht. Wird dieselbe Knete zu einer großen hohlen Schale geformt, umfasst der Körper einschließlich des eingeschlossenen Luftraums ein wesentlich größeres Volumen. Dadurch kann die Form bereits beim teilweisen Eintauchen mehr Wasser verdrängen und genügend Auftrieb erzeugen.
Umgangssprachlich lässt sich für die Grundschule sagen: „Die Bootsform verteilt dieselbe Knetemenge über einen größeren Raum und kann mehr Wasser verdrängen.“
Fachlich betrachtet sinkt dabei die mittlere Dichte des Gesamtsystems aus Knete und eingeschlossenem Luftraum unter beziehungsweise auf einen für das Schwimmen ausreichenden Wert.
Ein schwimmendes Schiff beruht auf demselben Grundprinzip: Entscheidend ist nicht nur die Dichte seines Baumaterials, sondern die mittlere Dichte des gesamten, größtenteils hohlen Schiffskörpers.
Je stärker ein schwimmender Körper beladen wird, desto tiefer taucht er ein und desto mehr Wasser verdrängt er. Wird eine Belastungsgrenze überschritten oder gelangt zu viel Wasser in einen offenen Bootskörper, kann er sinken.
Form, Masse, Volumen, Dichte, Wasserverdrängung und Auftrieb hängen fachlich zusammen. Im Grundschulunterricht sollten diese Zusammenhänge altersangemessen und schrittweise aus Beobachtungen entwickelt werden.
Naturwissenschaftlich sinnvoll ist es, bei Experimenten möglichst nur eine Einflussgröße gleichzeitig zu verändern. Beim Kneteversuch bleibt deshalb die Materialmenge gleich und nur die Form wird variiert.
Didaktische Begründung
Hoher Lebensweltbezug: Boote, Badeenten, Steine, Schwimmtiere und Gegenstände im Wasser sind Kindern vertraut.
Präkonzepte werden ernst genommen: Aussagen wie „Schwere Dinge sinken“ dienen als Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen und werden nicht als falsch abgewertet.
Kognitive Aktivierung: Überraschende Gegenbeispiele erzeugen Erklärungsbedarf.
Naturwissenschaftlicher Erkenntnisweg: Vermuten, Experimentieren, Beobachten, Vergleichen und Erklären greifen unmittelbar ineinander.
Kontrolliertes Experimentieren: Besonders in der Knetestunde lernen Kinder, eine Einflussgröße gezielt zu verändern und andere Bedingungen konstant zu halten.
Beobachtung und Erklärung werden getrennt: „Die Knete schwimmt“ beschreibt eine Beobachtung; „weil sie mehr Wasser verdrängt“ ist bereits ein Erklärungsversuch.
Fehlerhafte Versuche besitzen Lernwert: Eine sinkende Kneteschale liefert Informationen darüber, welche Veränderungen noch notwendig sein könnten.
Sprachbildung: Begriffe wie schwimmen, sinken, vermuten, beobachten, verdrängen, Form, Material werden funktional in naturwissenschaftlichen Gesprächen verwendet.
Transfer: Der Übergang vom Kneteboot zum realen Schiff zeigt, ob Erkenntnisse über die Versuchssituation hinaus genutzt werden können.
Keine Überforderung durch Physikformeln: Das fachwissenschaftliche Modell bleibt korrekt, wird aber für die jeweilige Altersstufe didaktisch reduziert.
Natürliche Differenzierung: Jüngere Kinder vergleichen Phänomene; ältere Kinder kontrollieren Variablen und entwickeln zunehmend differenzierte Erklärungen.
UB-Eignung: Die Knete-Aufgabe besitzt einen unmittelbar sichtbaren Widerspruch, ermöglicht individuelle Lösungswege und führt zu einem klar beobachtbaren Erkenntnisgewinn.
Methodische Begründung
Vermutung vor dem Versuch: Aktiviert vorhandene Vorstellungen und verhindert reines Ausprobieren.
Ausgewählte Gegenbeispiele: Helfen stärker als eine große zufällige Gegenstandssammlung, unzureichende Erklärungsregeln zu hinterfragen.
Durchsichtige Wasserbehälter: Ermöglichen genaue Beobachtungen aus unterschiedlichen Perspektiven.
Gleiche Knetemengen: Sorgen im UB dafür, dass tatsächlich die Form untersucht wird.
Freie erste Erprobung: Gibt den Kindern Raum, eigene Lösungen zu entwickeln.
Zwischenreflexion: Verhindert eine reine Bastelphase und macht erfolgreiche Strategien für alle nutzbar.
Forscherbogen: Strukturiert Vermutung, Beobachtung und Erklärung.
Partnerarbeit: Kinder versprachlichen ihre Vermutungen und Entscheidungen während des Experimentierens.
Vergleich von Kinderlösungen: Zeigt, dass verschiedene Formen schwimmen können und nicht nur eine Musterlösung existiert.
Belastungsversuche: Schaffen einen motivierenden Transfer und ermöglichen systematisches Optimieren.
Abschluss mit unbekannten Fällen: Zeigt, ob aus einzelnen Versuchen tatsächlich übertragbares Wissen entstanden ist.
Mein Fazit
Ich finde Schwimmen und Sinken vor allem deshalb so stark, weil die Kinder ihre eigenen Vorstellungen direkt auf die Probe stellen können. Und die Knete ist für mich dabei der schönste Moment der Reihe: Dieselbe Knete. Dasselbe Wasser. Erst sinkt sie – dann schwimmt sie. Plötzlich reicht die Erklärung „Knete ist eben zu schwer“ nicht mehr aus.
Genau deshalb würde ich die UB-Stunde um die Frage: „Wie muss dieselbe Knete geformt sein, damit sie schwimmt?“ aufbauen. Die Kinder experimentieren nicht nur, sondern müssen ihre Beobachtungen nutzen, ihre Konstruktionen verändern und am Ende erklären, warum die Form einen Unterschied macht.
Genau so wünsche ich mir Sachunterricht: ausprobieren, staunen, weiterdenken und aus dem eigenen Versuch eine neue Erklärung entwickeln.
Eure Caro
Instagram – Alles für die Schule.
FAQ
Für welche Klasse eignet sich Schwimmen und Sinken?
Das Thema eignet sich für die gesamte Grundschule. In 1/2 stehen Beobachten, Vermuten und einfache Vergleiche im Mittelpunkt. In 3/4 können Experimente systematischer geplant sowie Wasserverdrängung und physikalische Zusammenhänge erklärt werden.
Warum schwimmen manche Gegenstände und andere sinken?
Entscheidend ist nicht allein, ob ein Gegenstand groß oder schwer ist. Fachlich hängen Schwimmen und Sinken unter anderem von Masse, Volumen beziehungsweise mittlerer Dichte und der dadurch möglichen Wasserverdrängung ab.
Warum sinkt eine Knetekugel, während ein Kneteboot schwimmt?
Durch die hohle Bootsform nimmt dieselbe Knetemenge insgesamt einen größeren Raum ein und kann mehr Wasser verdrängen. Dadurch kann genügend Auftrieb entstehen, damit die Knete schwimmt.
Ist die Regel „Leichte Dinge schwimmen, schwere Dinge sinken“ richtig?
Nein. Ein schweres Stück Holz kann beispielsweise schwimmen, während eine viel leichtere Münze sinkt. Die Masse allein erklärt das Phänomen nicht.
Stimmt „Holz schwimmt und Metall sinkt“?
Als allgemeine Regel nein. Kompakte Stücke bestimmter Holzarten schwimmen häufig, während viele kompakte Metallgegenstände sinken. Ein großes hohles Schiff aus Metall kann aber trotzdem schwimmen.
Muss ich in der Grundschule den Begriff Dichte einführen?
Nicht unbedingt. Besonders in 1 bis 3 reichen zunächst konkrete Vorstellungen zu Material, Form und Wasserverdrängung. In Klasse 4 kann Dichte als weiterführender Begriff eingeführt werden, wenn er aus den vorherigen Erfahrungen verständlich entwickelt wird.
Welche UB-Stunde eignet sich besonders gut?
Sehr ergiebig finde ich die Frage „Wie muss dieselbe Knete geformt sein, damit sie schwimmt?“ Sie enthält ein echtes naturwissenschaftliches Problem und ermöglicht einen klar sichtbaren Lernzuwachs.
Wie kann ich die Knetestunde differenzieren?
Unterstützend können Grundformen als Impuls angeboten werden. Erweiternd können Kinder ihre Formen systematisch vergleichen, die Tragfähigkeit untersuchen oder erklären, welche Veränderungen zum besseren Schwimmen geführt haben.
Was ist beim Experimentieren besonders wichtig?
Kinder sollten vor dem Test Vermutungen formulieren und möglichst nur eine Bedingung gleichzeitig verändern. Im Kneteversuch bleibt beispielsweise die Materialmenge gleich, während ausschließlich die Form verändert wird.
Passt Schwimmen und Sinken zum Lehrplan NRW?
Ja. Die Reihe passt besonders zum naturwissenschaftlichen Bereich „Natur und Umwelt“. Der Lehrplan fordert das Untersuchen von Naturphänomenen und physikalischen Stoffeigenschaften durch Beobachtungen, Versuche und Experimente. (Lehrplan NRW)
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