MicrEcol = Chemie als fächerübergreifende Naturwissenschaft
Ein Projekt mit Jahrgangsstufe 5

"Kinder zeigen großes Interesse an naturwissenschaftlichen Phänomenen. Aber die Neugierde der Kinder wird auf eine lange Geduldsprobe gestellt, bis sie in der Schule Näheres über die Themen erfahren, von denen sie als Kindergartenkids in Fernsehsendungen wie der "Sendung mit der Maus" oder "Löwenzahn" in Staunen versetzt worden sind." (Lück, Nachr. Chem. Tech. Lab. 46, 516 (1998) H.5).
In ihrer Habilitationsarbeit belegte die Kieler Chemiedidaktikerin, dass Chemie bereits im Kindergarten ausgehend von altersgemäßen Experimenten erfolgreich unterrichtet werden kann.
Kinder lernen Natur als Ganzes kennen. Sie unterscheiden dabei nicht zwischen belebter und unbelebter Natur, und Begriffe wie "Physik" und "Biologie" sind bei 4- bis 10-Jährigen in der Regel unbekannt, während sie mit dem Wort "Chemie" eher negative Vorstellungen verbinden.

Anders als in anderen Ländern haben Zehnjährige in deutschen Schulen lediglich Biologie, während sie mit Physik bzw. Chemie erst 2 oder 3 Jahre später beginnen. Fächerübergreifende Unterrichtsangebote sind  die große Ausnahme.
Sehr häufig steht für Biologie oder Chemie nur eine Wochenstunde zur Verfügung.
An der Alexander-von-Humboldt-Schule Lauterbach (AVH) arbeitete eine Klasse 5 drei volle Tage im Klassenverband an dem Projekt:

Untersuche deine Umwelt mit Spritzen und Heparin-Ampullen

Heparin ist ein z.B. in der Leber (griech.: hepar, daher der Name) gebildeter Stoff, der das Gerinnen des im Körper kreisenden Blutes verhindert. Nach Operationen und Blut-Übertragungen, bekommen Patienten zusätzlich diesen Stoff übertragen. Die leeren daumengroßen Heparin-Gläschen wurden von Klinik-Mitarbeiter/innen in hygienisch einwandfreier Weise für dieses Projekt gesammelt.
Nachdem eine Klasse 12 der AVH im Chemieunterricht damit experimentiert hatte, nutzten kürzlich die Kleinsten des Gymnasiums diese Impfstoffgläschen und Spritzen für ihre Versuche.
Zunächst erfuhren sie, woher die Ampullen stammten, wie sie gesammelt wurden und was sie enthielten. Die Arbeit begann damit, die Aluminium-Kappen, Stopfen und Etiketten von den Ampullen zu entfernen und Reste des Inhalts mit Wasser auszuspülen.
Anschließend bauten die Kinder ihre eigenen Geräte für zahlreiche Experimente:
Mikro-Brenner, Zuchtgefäße für Gersten-Keimlinge (= "Malz") und Fruchtfliegen.

Beim "Betanken" der Brenner konnte der Lehrer einigen Kindern nachweisen, dass sie die Ampullen nicht sorgfältig genug  gespült hatten: Der Brennspiritus trübte sich durch das Ausfällen von HeparinResten .  
In der Neubeschaffung hätten die verwendeten Gläschen etwa 200 DM gekostet.

Die Kinder erfuhren, dass die von ihnen genutzten, dicht verschließbaren Ampullen bei der Altglasaufarbeitung kein Wertstoff sind: Trotz millionenteurer Sortierungs-Maschinen gelingt es bisher nicht, alle Gummistopfen und Aluminiumkappen aus dem Weißglas zu entfernen.

Wichtiger als die Ersparnis von 200 DM ist der erzieherische Effekt dieses Wiederverwertens im Unterricht: Recycling hochwertiger Verpackung-Materialien mit seinen Poblemen und Möglichkeiten wurde buchstäblich "be-griffen".
Zu diesem Lernprozess gehörte es auch zu erfahren, dass z. B. Spritzen grundsätzlich zum Wiederverwenden ungeeignet sind, also  neu gekauft werden müssen:
Für Pfennig-Beträge erhielt jedes Kind eine 1-ml-Insulinspritze aus der Originalverpackung.

Bald war klar, dass man damit viel mehr anfangen kann, als sich gegenseitig nasszuspritzen:
Als Mikro-Gießkanne dient die Spritze dazu, die rasch wachsenden Gersten-Pflanzen in den nächsten Wochen täglich zu gießen.
Solche Spritzen haben extrem dünne Nadeln und besitzen einen Rauminhalt von 1 Milliliter unterteilt in 40 Einheiten. Sie sind also ein sehr genaues Volumen-Messgerät, mit dem der Rauminhalt der Ampullen und sogar der winzigen Fruchtfliegen ermittelt  wurden.
   Hier bewährte sich die neue Konzeption des Gymnasiums, Projekttage im Klassenverband unter der Verantwortlichkeit der
   Klassenlehrer/innen durchzuführen:
   11-Jährige haben in der Schule noch nicht die zur Lösung der genannten Aufgabe erforderlichen Kenntnisse der
   Bruchrechnung. Durch die Anwesenheit des Mathematiklehrers ist die Gewähr gegeben, dass dieser fächerübergreifende
  Unterrichtsansatz genutzt werden kann.

Die Insulinspritze ist nicht nur ein preiswertes, weltweit erhältliches Volumen-Messgerät.
Gefüllt mit 1 ml Wasser wurden sie auch als Gewichte beim Wiegen mit preiwerten ägyptischen Schülerwaagen verwendet:
5-DM-Münzen bzw. 10-Gramm-Gewichte wogen so viel wie 10 Spritzen voll Wasser.
Die Kinder bestimmten also - ohne diesen Begriff genannt zu bekommen - die Dichte von Wasser und erkannten, daß 1 ml Wasser ein Gramm wiegt.
Für Groschen waren 4 Spritzen erforderlich, 1 Groschen ließ sich durch 2 Pfennige aufwiegen und 1 Pfennig durch 2 Spritzen oder 10 Aluminiumkappen der kleinen Impfstoffgläschen.
Mit 5-DM-Münzen (10 g), Groschen (4 g), Pfennigen (2 g), Aluminiumdeckel (1/5g) und Wassertropfen stehen also Gewichte zur Verfügung.
Mit diesen Hilfsmitteln konnten die Schüler ihren ersten chemischen Versuch machen und feststellen, daß Stahlwolle beim Verbrennen schwerer wird.

Auf diesen Waagen wurde außerdem der Wassergehalt eines Kartoffel-Zylinders und eines vom Lehrer entkalkten Eies bestimmt.



Mit Hilfe zweier gleich großer Metallstreifen aus Getränke-Dosen (Al, Fe) konnten die Schüler mit den Händen begreifen und auf der Waage messen, warum die beiden wichtigsten Gebrauchsmetalle Leicht- bzw. Schwermetalle heißen.
Die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit von Eisen und Aluminium erfaßten die Schüler/innen, indem sie die gleich langen Streifen mit Daumen und Zeigefinger beider Hände in die Flamme ihrer Mikrobrenner hielten. Dabei wurden auch das eigenartige Schmelzverhalten des Aluminiums und die unterschiedlichen Verfärbungen der Metalle beobachtet.

Über dem Brenner kochten die Kinder zunächst Wasser, wobei sie hölzerne Wäscheklammern als Reagenzglasklammern verwendeten. Siedeverzüge wurden trotz der Abwesenheit von Siedesteinen weitgehend verhindert.
Durch Zugabe getrockneter Malvenblüten entstand ein rotes Anthocyan-Extrakt.
Erste Erfahrungen mit dieser Indikator-Lösung sowie mit Neutralisation sammelten die Kinder, indem der Lehrer ihnen ein winziges Calcium-Körnchen in jedes Gläschen gab:
Die Grünfärbung der Kalkmilch wurde durch Zugabe saurer Lösungen wieder rückgängig gemacht.

Aus dem Verlauf dieser Projekttage wird gefolgert, dass man bereits Elfjährigen mit einfachen Mitteln Chemie in Gestalt integrierter Naturwissenschaften zugänglich machen sollte.