Zielgruppe: Sekundarstufe I (und II) • Erfahrungen/eingesetzt in: Klasse 5, Gymnasium
Zeitbedarf: 1-2 Stunden • Stichworte: Pinguine, Bergmansche Regel
Pinguine - Bergmannsche Regel [UE|MA]
Einstieg und Eingangsvoraussetzungen
Die Schüler wissen etwas mit den Begriffen wechsel- und gleichwarm anzufangen und kennen die Merkmale der Wirbeltierklassen.
Als Einstieg wird AT Pinguine aufgelegt. Je nach Erfahrung der Klasse mit Problemorientierung kommt es früher oder später (evtl. nach Aufforderung eine Frage zu formulieren) zur Problemfrage. Vorher werden bereits implizit Hypothesen geäußert oder der Sachverhalt geklärt.
Mögliche Problemfragen
• Warum sind Pinguine in wärmeren Lebensräumen kleiner?
Ich vernachlässige hier und auch bei den Hypothesen ganz bewusst die Genauigkeit (man könnte beispielsweise klären, dass es sich nicht um Pinguine einer Art handelt), die man etwa in der Oberstufe einfordern könnte. Wichtiger sind mir hier die Übernahme originaler Schüleraussagen.
Insgesamt wurde die Stunde in den letzten Wochen bei drei 5. Klassen durchgeführt, deshalb kam es in einigen Klassen auch zu anderen interessanten Fragen, die die unterschiedliche Schnabelform und die große geographische Verbreitung in den Blick nahmen. Diese müssten erst einmal zurückgestellt und später beispielsweise mit der Lebensweise erklärt werden.
Mögliche Hypothesen (Lösungsplanung I)
Meine Schüler haben drei Hypothesen formuliert:
• Der größere Pinguin hat eine dickere Fettschicht oder Federn gegen die Kälte
• Kleine Pinguine sind wechselwarm
• Größere Pinguine können mehr Sonnenstrahlen auffangen
Überprüfungsmöglichkeiten (Lösungsplanung II)
Je nach Hypothesen ergeben sich andere Überprüfungsmöglichkeiten. Hypothese 1 würde eine Untersuchung der Pinguine erfordern, Hypothese 2 wurde von meinen Schülern rigoros zurückgewiesen, da sie ja gelernt haben, dass alle Vögel gleichwarm sind, hier wäre jedoch ebenfalls die Planung eines Versuchs möglich. Hypothese 3 sollte durch das Messen der Temperatur in besonnten Pinguinen erfolgen.
Da vermutlich die richtige Hypothese nicht dabei ist, regt die Lehrkraft den Kartoffelversuch an, bei dem die Pinguine durch unterschiedlich große Kartoffeln repräsentiert werden.
Erarbeitung
Durchführung des Versuchs (siehe Randspalte und Arbeitsblatt). Die Überschrift des ABs ist unvollständig, nach Durchführung kann so überprüft werden, ob der Sinn des Versuchs deutlich wurde. Wichtig ist, die Verbindung zwischen Kartoffeln und Pinguinen herzustellen.
Um einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten, lasse ich die Anleitung still lesen und dann von den Schülern erklären, so lassen sich Unklarheiten im Vorfeld beseitigen.
Schnelle Schüler können ihre Kurvendiagramme auf Folien übertragen, die später ein einfaches Vergleichen ermöglichen.
Die Ergebnisse werden besprochen und Erklärungsansätze der Schüler eingefordert. Ich finde es dabei angemessen, wenn man es zunächst dabei belässt, dass größere Körper mehr Wärme speichern können und sie deshalb langsamer auskühlen. Dies kann später um die Rolle der Oberfläche ergänzt werden (siehe Anschlussmöglichkeit "Elefantenohren"). Je nachdem, ob man dieser Einschätzung folgt oder gleich das veränderte Oberflächen-Volumen-Verhältnis anspricht - in jedem Fall kann man auf auf die entsprechende Folie (AT Oberfläche vs. Volumen) zurückgreifen, die zeigt, wie bei Größenzunahme das Volumen schneller zunimmt als die Oberfläche.
Sicherung
• Überschrift für das Arbeitsblatt finden ("Welche Rolle spielt die Größe beim Abkühlen?", "Kühlen große oder kleine Körper schneller ab?", etc.).
• Abhaken der Hypothesen, auch ein Fragezeichen für nicht überprüfte Hypothesen (evtl. Lehrerinfo, Rechercheauftrag, weitere (Modell-) Experimente) ist natürlich möglich.
• Ergebnissatz, der die Bergmannsche Regel und ihre Ursachen in einfachen Worten wiedergibt.
Anschlussmöglichkeiten
Eine schöne Anschlussmöglichkeit bietet die Elefantenfolie. Zuerst wird als Wiederholung nur die linke Seite aufgedeckt, durch Aufdeckung des Elefanten kommt es gleich zur nächsten Problemfrage: Weshalb überhitzt der Elefant bei seiner Größe nicht? Ein einfacher Versuch mit zwei ähnlich großen Kartoffeln, wobei einer Kartoffel zwei Löffel als Ohren eingesteckt werden, klärt die Frage. Wobei hier schon die Allensche Regel angesprochen wird.
Darüber hinaus kann auch der Begriff Modellversuch mit den Schüler erörtert werden.
Anmerkungen
Vom zeitlichen Ablauf her ist es günstigsten, wenn die Problemfrage und die Hypothesen am Ende einer Stunde aufgestellt werden, so kann man in der Folgestunde das Experiment und die Auswertung in Ruhe durchführen. Sonst kann beispielsweise die Erstellung der Grafik als Hausaufgabe erfolgen, falls die Zeit knapp wird.