Ein fairer Test gehört zu den ersten echten naturwissenschaftlichen Fähigkeiten, die Kinder erlernen, und lässt sich leicht falsch durchführen. Die Idee ist einfach: Ändere eine Sache, lasse alles andere gleich und miss, was passiert. Ein Spielzeugauto, das eine Rampe hinunterrollt, ist eine klassische Möglichkeit, das zu vermitteln, denn jedes Kind kann das Ergebnis vorhersagen, beobachten und messen.
Diese Unterrichtseinheit funktioniert mit echten Autos und Büchern auf dem Klassenzimmerboden ebenso wie mit dem Rampenrennen-Labor, wenn Sie keinen Platz oder keine Zeit für den Aufbau haben oder möchten, dass alle Gruppen eindeutige Ergebnisse erhalten, die sie besprechen können.
Was macht einen Test fair?
Bei jedem fairen Test gibt es drei Arten von Variablen. Schreibt sie in Worten an die Tafel, die die Klasse verwenden kann:
- Das, was wir verändern. Nur eine Sache, zum Beispiel die Anzahl der Bücher unter der Rampe.
- Das, was wir messen. Wie weit das Auto über den Boden rollt, nachdem es die Rampe verlassen hat.
- Das, was wir gleich halten. Dasselbe Auto, dieselbe Rampe, dieselbe Oberfläche und das Auto ohne Anschubsen loslassen.
Ein hilfreicher Satzanfang: „Wir haben ... verändert, ... gemessen und ... gleich gehalten.“
Test 1: Fährt das Auto auf einer steileren Rampe weiter?
Bitte die Klasse zuerst um eine Vorhersage. Lasst dann Auto A und Auto B nebeneinander auf derselben Oberfläche fahren, wobei unter jeder Rampe eine andere Anzahl Bücher liegt. Jedes Rennen wird automatisch in die Ergebnistabelle eingetragen, sodass die Klasse nach ein paar Rennen einen vollständigen Datensatz hat.
Auto A
Auto B
Hier siehst du, was das Labor auf Holz bei jeder Höhe von 1 bis 5 Büchern misst:
Das Muster ist klar genug, dass kleine Kinder es mit eigenen Worten beschreiben können: Je mehr Bücher, desto weiter fährt das Auto. Ältere Schülerinnen und Schüler können erkennen, dass jedes zusätzliche Buch ungefähr dieselbe Strecke hinzufügt, auf Holz etwa 1.26 m.
Test 2: Auf welcher Oberfläche rollt das Auto am weitesten?
Behalte nun die Höhe bei beiden Autos gleich (3 Bücher) und verändere nur die Oberfläche. Die Oberfläche bedeckt sowohl die Rampe als auch den Boden. Lass jeweils zwei Oberflächen gegeneinander antreten, bis die Klasse alle fünf ausprobiert hat.
| Oberfläche | Strecke auf dem Boden mit 3 Büchern |
|---|---|
| Holz | 2.76 m |
| Papier | 1.51 m |
| Teppich | 0.26 m |
| Handtuch | Bewegt sich nicht |
| Schleifpapier | Bewegt sich nicht |
Je glatter die Oberfläche, desto weiter rollt das Auto. Bei 3 Büchern bewegt sich das Auto auf Handtuch, Schleifpapier überhaupt nicht. Das ist kein misslungenes Experiment. Es ist ein Ergebnis, über das es sich zu sprechen lohnt.
Warum bewegen sich manche Autos nicht?
Eine raue Oberfläche bremst die Räder. Ist die Rampe nicht steil genug, ist diese Kraft stärker als die Hangabtriebskraft, und das Auto bleibt stehen. Bitte die Klasse, herauszufinden, mit wie wenigen Büchern sich das Auto auf jeder Oberfläche gerade in Bewegung setzt:
- Holz: 1 Bücher
- Papier: 2 Bücher
- Teppich: 3 Bücher
- Handtuch: 4 Bücher
- Schleifpapier: 5 Bücher
Das ist eine erste, einfache Einführung in die Reibung und hat einen Bezug zum Alltag: Warum sind Rutschen glatt, und warum verwendet man Schleifpapier, damit Dinge nicht wegrutschen?
Test 3: Einen unfairen Versuch erkennen
Stellt Auto A mit 2 Büchern auf den Teppich und Auto B mit 4 Büchern auf das Holz. Auto B gewinnt mühelos. Fragt aber: Liegt das an den Büchern oder an der Oberfläche? Das kann niemand sagen, weil sich zwei Dinge gleichzeitig geändert haben. Lasst die Klasse erklären, was schiefgelaufen ist und wie man es richtig macht. Kinder, die einen unfairen Versuch erkennen können, haben die Idee wirklich verstanden.
Ergebnisse festhalten
Eine einfache Tabelle mit drei Spalten reicht aus: Was wir verändert haben, die Entfernung und was uns aufgefallen ist. Bei einer echten Rampe im Klassenzimmer fallen die Ergebnisse von einem Durchgang zum nächsten unterschiedlich aus. Deshalb sollte jeder Test dreimal durchgeführt und der mittlere Wert genommen werden. Das Labor liefert jedes Mal dasselbe Ergebnis, weil es ein festes Modell verwendet. So lässt sich das Muster gut erkennen, bevor man die unübersichtliche Wirklichkeit misst.
Zum Labor: Die Rampe ist 1 m lang, jedes Buch erhöht sie um 5 cm und die Höhen sind dreimal so groß dargestellt, damit sie gut zu sehen sind. Der Boden ist 6 m lang.
Fragen an die Klasse
- Was haben wir verändert, was haben wir gemessen und was haben wir gleich gelassen?
- Warum müssen beide Autos ohne Anschubsen losgelassen werden?
- Welche Oberfläche würdest du für eine Spielplatzrutsche wählen und welche für eine Rampe, auf der Dinge nicht rutschen sollen?
- Was glaubst du, wird mit 5 Büchern auf einem Teppich passieren? Probiert es aus.