Relevanz und Übersicht
Der Wasserkreislauf ist ein bedeutendes Thema im Lehrplan 21 und spielt auch im Kontext der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) eine zentrale Rolle, beispielsweise um die Auswirkungen von Klimaveränderungen auf unser Leben nachvollziehen zu können. Viele Aspekte des Wasserkreislaufs sind jedoch nicht direkt beobachtbar und es ist nicht möglich, aktiv einzugreifen. Dies erschwert insbesondere jüngeren Kindern das Verständnis des Wasserkreislaufs.
In einem vom Schweizerischen Nationalfonds geförderten Projekt haben wir daher eine Lernumgebung zum Wasserkreislauf entwickelt, die auf Virtueller Realität (VR) basiert. Mit VR können die Kinder unsichtbare Strukturen, wie zum Beispiel Wassermoleküle, nicht nur "wie echt" erleben, sondern auch mit ihnen interagieren. Unsere Forschung hat gezeigt, dass VR Kindern der 5. und 6. Primarschulklasse hilft, den Wasserkreislauf besser zu verstehen. Nun möchten wir die entwickelte Lernumgebung allen Lehrpersonen und Schülern zugänglich machen.
Lerngegenstand und thematische Schwerpunkte
| 1 Dem Wasser auf der Spur | In dieser Lerneinheit lernen die Kinder Onos und seine Geschichte kennen. Sie machen erste Erfahrungen in der VR-Umgebung und begegnen dem Teilchenmodell, mit dem sie Wasser in unterschiedlichen Aggregatzuständen darstellen. Die Verdunstung wird bei kochendem Wasser beobachtet und dann später in der VR-Umgebung mit dem Temperaturregler angeregt. |
| 2 Die Welt der Wasserteilchen | In dieser Sequenz vertiefen die Kinder die Grundlagen zum Teilchenmodell. Entlang der Aggregatzustände von Wasser verbinden sie die Phänomene auf der Mesoebene mit den Teilchendarstellungen auf der Modellebene. |
| 3 Wolken und wie sie entstehen | Die Kinder erarbeiten den Zusammenhang zwischen Temperatur und Kondensation. Am Beispiel der Kondensation werden nochmals die Aggregatzustände repetiert. Dabei ist die Sichtbarkeit ein entscheidendes Indiz. Gasförmiges Wasser ist unsichtbar, flüssiges Wasser ist sichtbar > Wolken bestehen also aus flüssigem Wasser. Weiter werden die Kondensationskerne eingeführt und die Kondensation wird in der VR-Umgebung genauer untersucht. |
| 4 Es regnet | In dieser Sequenz dreht sich alles um den Regen. Wie kommt es, dass es plötzlich anfängt zu regnen? Die SuS erkunden wie kleine Wolkentröpfchen sich zu immer grösseren Tröpfchen zusammenschliessen, bis sie schliesslich als Regentropfen zur Erde fallen. Weiter untersuchen die Kinder die Systemzusammenhänge um die Temperatur. |
| 5 Wind, Wolken und Boden | In dieser Sequenz wird die Verschiebung von Luftmassen thematisiert und erarbeitet. Im zweiten Teil stehen die Versickerung und der Einfluss der Bodenbeschaffenheit im Zentrum. Dabei untersuchen die Kinder, bei welchem Boden mehr Wasser versickert und später wieder verdunstet. |
| 6 Die Meister des Wasserkreislaufes | In der letzten Einheit haben die Kinder die Möglichkeit, den ganzen Wasserkreislauf nochmals zu erleben und gezielt einzelne selbst gewählte Aspekte zu vertiefen. |
Verlauf und Lehrplanbezug
Organisation
Pro Sequenz werden ca. 1.5h benötigt. Zu jedem Level in der VR-Umgebung stehen Vertiefungsmaterialien in Form von Arbeits- und Zusatzblättern zur Verfügung. Für die Arbeit in der VR-Umgebung ist ein Halbklassensatz mit VR-Brillen (z.B. Meta-Quest 2 oder Meta-Quest 3) empfehlenswert. Vor jedem Einsatz ist zu prüfen, ob die Akkus entsprechend geladen sind. Für den Einsatz der VR-Brillen ist vorgängig genügend Platz zu schaffen.
Verlauf
Die sechs Sequenzen sind aufeinander aufbauend und passen zu den Levels in der VR-Umgebung. Die Sequenzen sind anhand der didaktischen Phasen, basierend auf dem Modell kompetenzfördernder Aufgabensets nach Kacsics & Wilhelm, 2017, aufgebaut. Details zum Ablauf sind in den jeweiligen Unterrichtsplanungen zu finden.
Lehrplanbezug
Im Rahmen dieses Unterrichtssettings wird an folgenden Kompetenzen gearbeitet:
NMG.2.2 Die Schülerinnen und Schüler können die Bedeutung von Sonne, Luft, Wasser, Boden und Steinen für Lebewesen erkennen, darüber nachdenken und Zusammenhänge erklären.
NMG.2.6 Die Schülerinnen und Schüler können Einflüsse des Menschen auf die Natur einschätzen und über eine nachhaltige Entwicklung nachdenken.
NMG.3.3 Die Schülerinnen und Schüler können Stoffe im Alltag und in natürlicher Umgebung wahrnehmen, untersuchen und ordnen.
NMG.4.4 Die Schülerinnen und Schüler können Wetterphänomene beobachten, sich über Naturereignisse informieren sowie entsprechende Phänomene und Sachverhalte erklären.
Einrichten der VR-Brille und Nutzung im Schulzimmer
Einrichten der eigenen VR-Brille und Installation der App
Die in der PHBern Mediothek ausleihbaren VR-Brillen sind bereits eingerichtet und die App Wasserkreislauf vorinstalliert. Wer eigene VR-Brillen verwenden möchte, richtet diese nach untenstehender Anleitung ein und installiert die App "Wasserkreislauf":
Passform und Bild einstellen
Wichtig ist, dass die VR-Brille richtig sitzt. Sie darf bei Kopfbewegungen nicht verrutschen. Das Band darf aber auch nicht zu eng eingestellt werden, damit es nicht einschneidet oder auf den Kopf drückt, ähnlich wie bei einem Fahrradhelm. Auch der Abstand zwischen den Linsen kann individuell eingestellt werden. Die Schärfe stellt sich von selbst ein. Falls dies nicht der Fall ist, kann man durch Auf- und Abbewegen der VR-Brille das Bild scharf stellen. Bei Sehschwäche ist die Nutzung sowohl mit als auch ohne Brille möglich.
Kennenlernen der wichtigsten Funktionen
Die Nutzung der VR-Brille und der dazugehörigen Controller kann zu Beginn etwas ungewohnt sein. Es hat sich gezeigt, dass sich die meisten Nutzer*innen in retativ kurzer Zeit zurechtfinden. Wer trotzdem die wichtigsten Funktionen der VR-Brille und de Controller strukturiert kennen lernen will, kann die App FirstSteps dazu nutzen. Damit kann der Umgang mit der VR-Brille und den Controllern spielerisch erlernt werden.
Nutzung im Schulzimmer
Für die Nutzung muss sichergestellt werden, dass die Schüler*innen genug Platz um sich herum haben. Die App Wasserkreislauf wird im Sitzen genutzt. Optimal ist es, nur auf einem Stuhl zu sitzen oder zumindest eine Armlänge vom Tisch entfernt zu sitzen, um nicht mit den Händen gegen die Tischplatte zu stossen. Die Begrenzung (guardian) sollte auf stationär eingestellt sein. Die Standardbegrenzung ist dann auf 1x1 Meter um den Sitzplatz eingestellt.