Was braucht die Pflanze?

Was brauchen Pflanzen?

Die Themen Pflanzen und Umweltbildung gehören im Sachunterricht zu den Themenschwerpunkten in allen Klassenstufen. In diesem Kontext erschließt sich den Kindern ein Verständnis über die Zusammenhänge und Abhängigkeiten zwischen Mensch und Natur, in Form der Nutzpflanzenwelt.

Diese Unterrichtseinheit möchte Anregungen geben, das Thema Pflanzen aus der Perspektive des ökologischen Landbaus zu betrachten. Besonders wichtig sind hierbei die Bedingungen unter denen eine Pflanze optimal wachsen kann: Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen, ausreichende Belüftung, Licht und Wärme und vor allem ein guter Boden fördern gesunde Pflanzen.

Die Unterrichtseinheit soll diesen Leitgedanken den Schülerinnen und Schülern durch praktisches Erfahren nahe bringen. Bereits in der Grundschule lassen sich mit den Kindern einfache Experimente durchführen, die Schülerinnen und Schüler lernen dabei unter anderem die Grundprinzipien naturwissenschaftlichen Arbeitens kennen - Planen, Beobachten, Beschreiben, Bewerten, Einordnen und Dokumentieren. Sie lernen Fragen zu formulieren, Arbeits- und Experimentierweisen zu entwickeln, um die Fragestellungen zu überprüfen, und können Ergebnisse sammeln und daraus ihre Schlüsse ziehen. Die Durchführung der Experimente selbst vorzunehmen ("Learning by doing") ist weit wertvoller als Fragestellungen oder Behauptungen lediglich "hinnehmen" zu müssen. Letztendlich sind die Schülerinnen und Schüler somit auch (mit-)verantwortlich für ihren Lernprozess - ein wichtiges Moment.

Unterrichtsskizze

Da es sich bei den Experimenten dieser Unterrichtseinheit um Langzeitversuche handelt, kann sie parallel zu ergänzenden Fragestellungen behandelt werden. Je nach Jahrgangsstufe können hierfür unterschiedliche inhaltliche Schwerpunkte gesetzt werden:

Einstieg

Im Erzählkreis wird die Frage gestellt "Was brauchen Pflanzen, damit sie gut wachsen?". Die Schülerinnen und Schüler sammeln ihre Ideen dazu an der Tafel. Folgende sollten als die wichtigsten festgehalten werden: Wasser, Licht, Wärme, guter Boden/Nährstoffe.

Die Experimente sollten in Gruppenarbeit durchgeführt werden. Zur Gruppenbildung bietet sich das Vier-Ecken-Spiel unter der Frage "Was brauchen Pflanzen am nötigsten um gut zu wachsen?" In die vier Ecken des Klassenzimmers werden dann Schilder mit den vier wichtigsten Bedingungen für ein gutes Pflanzenwachstum aufgehängt (Wärme, Licht, Wasser, Boden). Diese sind von der Lehrkraft selbst zu beschriften.

Die Kinder stellen sich zu dem Schild, von dem sie denken, dass es für die Pflanze am allerwichtigsten ist. Gegebenenfalls muss die Lehrkraft durch zusätzliche Informationen die Entscheidungsfindung unterstützen.

Erarbeitung

Wenn die Schülerinnen und Schüler sich in Gruppen zusammen gefunden haben, besprechen sie, wie sie herausfinden könnten, dass ihre Bedingung die wichtigste ist. Hierfür formulieren sie zunächst eine Frage. Anschließend sammeln sie Ideen, wie sie diese Frage mit einem Versuch/Experiment beantworten können.

Im Grundschulalter sollte diese Phase intensiv von der Lehrkraft begleitet werden. In der Sekundarstufe I verfügen die Schülerinnen und Schüler zumeist schon über Vorkenntnisse, die sie bei der Versuchsentwicklung anwenden können.

Als Versuchspflanze eignet sich die Feuerbohne sehr gut, da der Samen sich recht schnell entwickelt. Doch ACHTUNG: Rohe Feuerbohnen sind giftig!

Zur Dokumentation der Versuche können die Schülerinnen und Schüler mit den vorgeschlagenen Beobachtungsprotokollen/ Arbeitsbögen arbeiten oder eigene Bögen entwickeln, die genauer auf ihren Versuchsaufbau abgestimmt sind. Die Bögen können auch zusätzlich vergrößert als Plakate in der Klasse ausgehängt werden. So können alle Kinder die Dokumentationen aller Gruppen verfolgen.
Ergänzend sollten die Gruppen überlegen, mit welchen weiteren Hilfsmitteln sie ihre Versuche dokumentieren können. Möglich sind beispielsweise:

  • Fotos,
  • Zeichnungen,
  • Tabellen und Diagramme zu Zeiträumen und Wachstum,
  • Pflanztagebuch.

Als Hilfestellung für die Gruppenarbeit können die Arbeitsaufträge A 1 und A 2 genutzt werden, die für die Schülerinnen und Schüler als Leitfaden zur Versuchsarbeit dienen können. Je nach Versuch müssen die Arbeitsaufträge umformuliert werden. Versuchsvorschlag 2 der Gruppe 2 kann mit Arbeitsauftrag 3 dokumentiert werden, Arbeitsauftrag 4 dient der Dokumentation von Versuchsvorschlag 1 der Gruppe 4.

Wenn die Schülerinnen und Schüler bisher kaum Erfahrung mit naturwissenschaftlichen Versuchen gesammelt haben, können die Versuche vorgegeben werden. Auch ist es möglich die Versuche im Klassenverbund durchzuführen, wobei das Verantwortungsgefühl der Schülerinnen und Schüler in einer Gruppenarbeit zumeist höher ist.

Folgende Experimente wären für die verschiedenen Gruppen denkbar:

Gruppe 1 - Pflanzen brauchen Licht

Versuchsvorschlag 1: Können Pflanzen auch im Dunkeln wachsen? In dieser Versuchsreihe wird je eine Versuchspflanze in einer  absoluten Dunkelkammer (Karton, Schrank) und eine offen auf der Fensterbank gezüchtet. Alle anderen Bedingungen (Erde, Gießen, Temperatur) sind gleich. Die Schülerinnen und Schüler dokumentieren ihre Beobachtungen.

Versuchsvorschlag 2: Finden Pflanzen Licht? Für diesen Versuch eignet sich sehr gut die Feuerbohne (rohe Feuerbohnen sind giftig!). Der Samen wird in einen Topf mit Erde gesetzt, gut angegossen und an einen warmen, hellen Ort zum Keimen gestellt.

Es wird ein Schuhkarton mit Deckel, sowie einige Pappen, Schere und Kleber benötigt. In die Schmalseite des Kartons wird ein Loch von etwa fünf Zentimeter Durchmesser geschnitten. In den Karton werden Pappkartonscheiben als Wände so eingeklebt, dass Durchgänge wie in einem Labyrinth entstehen. Der Topf mit der Pflanze wird in die Ecke des Kartons gestellt, die am weitesten vom Loch entfernt ist. Der Deckel wird geschlossen. Jetzt ist es in der Schachtel so dunkel wie im Erdboden. Der Karton wird auf die Fensterbank gestellt. Durch das kleine Loch dringt Licht in den Karton. Um ans Licht zu gelangen, muss sich die Pflanze ihren Weg suchen.

Der Versuchsaufbau wird in die Nähe eines Fensters gestellt. Die Schülerinnen und Schüler schauen regelmäßig in den Karton und dokumentieren ihre Beobachtungen. Die Beobachtungen können je nach Leistungsstand der Kinder durch eine Zeichnung und/oder durch Text ergänzt werden. Wichtig ist, dass nach jedem Öffnen der Karton wieder gut verschlossen wird. Wenn sich die Erde im Topf trocken anfühlt, sollten die Kinder Wasser nachgießen.

Versuchsvorschlag 3: Brauchen alle Pflanzen Licht zum Keimen? In diesem Experiment untersuchen die Schülerinnen und Schüler das Keimen von verschiedenen Pflanzen. Gute Ergebnisse liefern hierbei Kresse und Feuerbohnen (rohe Feuerbohnen sind giftig!). Die Schülerinnen und Schüler bauen eine Versuchsreihe mit einer oder beiden der genannten Pflanzen auf:

  • Aussaat auf der Erde
  • Aussaat drei Zentimeter unter der Erde
  • Standort des Pflanzgefäßes in Fensternähe
  • Standort des Pflanzgefäßes in einem Schrank

Wichtig ist, dass alle anderen Bedingungen (Erde, Gießen, Temperatur) gleich gehalten werden. Die Kresse ist ein klassischer Lichtkeimer, sie wird im Schrank und unter einer drei Zentimeter dicken Erdschicht kaum keimen können. Die Feuerbohne hingegen benötigt die Dunkelheit zum Keimen.

Gruppe 2 - Pflanzen brauchen Wärme

Versuchsvorschlag 1: Wachsen Pflanzen auch im Kühlschrank? Es gibt zwei Parallelversuche: Eine Pflanze steht auf dem Fensterbrett, eine in der Kälte. Der Versuch lässt sich am besten im Winter durchführen, wenn die Pflanze draußen stehen kann. Die Kinder dokumentieren ihre Beobachtungen hinsichtlich der Wachstumsgeschwindigkeit.

Versuchsvorschlag 2: Brauchen alle Pflanzen Wärme? Im Frühling oder späten Winter kann eine Versuchsreihe im Freien angesetzt werden, bei der die Schülerinnen und Schüler ein "Wettrennen" zwischen verschiedenen Pflanzen beobachten. Hierfür eignen sich beispielsweise

  • Krokusse,
  • Tulpen,
  • Cosmea (Schmuckkörbchen),
  • Ringelblumen und
  • Sonnenblumen.

Die Schülerinnen und Schüler dokumentieren, welche Pflanze als erstes keimt und welche das Grün bildet. Sie erfahren darüber, welche am tolerantesten gegenüber Kälte ist. Hinweis: Zwiebelpflanzen sollten besser schon im vorangegangenen Herbst in ein Pflanzgefäß im Freien gesetzt werden, da sie eine lange Kälteperiode brauchen um auszuschlagen.

Gruppe 3 - Pflanzen brauchen Wasser

Versuchsvorschlag 1: Brauchen Pflanzen Wasser zum Wachsen? In zwei Parallelversuchen beobachten die Schülerinnen und Schüler ob Pflanzen besser wachsen, wenn sie Wasser zur Verfügung haben. Zunächst werden zwei Feuerbohnen auf gleiche Größe gezogen. Dann beginnt die eigentliche Versuchsreihe: Die eine Pflanze bekommt eine genau definierte Menge Wasser, die andere bekommt kein Wasser. Die Kinder dokumentieren, das Wachstum  und das Verwelken der Pflanzen mithilfe von Zeichnungen und Texten.

Versuchsvorschlag 2: Brauchen Pflanzen Wasser zum Keimen? In einer ähnlichen Versuchsreihe wie unter Vorschlag 1 beobachten die Kinder, ob Wasser auch zum Keimen der Feuerbohnen notwendig ist.

Versuchsvorschlag 3: Wachsen Pflanzen auch mit anderen Flüssigkeiten? In einer Versuchsreihe werden drei bis fünf Feuerbohnenpflanzen mit unterschiedlichen Flüssigkeiten gegossen, zum Beispiel Cola oder Limonade, Saft, Tee oder Kaffee. Als Referenz wird eine Pflanze mit Wasser gegossen. Die Flüssigkeitsmengen, die den Versuchspflanzen verabreicht werden, müssen hierbei gleich sein. Ebenso Temperatur, Helligkeit und Boden.

Gruppe 4 - Pflanzen brauchen einen guten Boden/Nährstoffe

Versuchsvorschlag 1: Wachsen Pflanzen nur auf Erde? Jeweils die gleiche Anzahl von Getreidekörner oder Kressesamen werden auf folgende Materialien gesät: Watte oder Papierhandtuch, Sägemehl, Schaumgummi, gebrauchte Teebeutel, neue Teebeutel, Kaffeesatz, Erde und/oder Substrat-Tabletten. Die übrigen Wachstumsbedingungen (Licht, Wärme, Wasser) werden gleich gehalten.

Die Schülerinnen und Schüler beobachten, wann sich die ersten Wurzeln, Keime und Blätter bilden, wie hoch die Pflanzen nach einigen Tagen/Wochen sind und ob sie gesund bleiben und weiter wachsen.

Hinweis: Häufig wird Kresse der Einfachheit halber in Watte, Styropor oder Vlies als Pflanzsubstrat gesät. Diese Materialien sollte man - außer im Versuch wie hier beschrieben - vermeiden; sie legen falsche Grundlagen bei den Kindern. Pflanzen können nicht über einen längeren Zeitraum ohne nährstoffreiche Erde wachsen, außerdem können diese Anzuchtgrundlagen zur Vermehrung von Bakterien führen, die Nitrat zu Nitrit umwandeln.

Versuchsvorschlag 2: Braucht jede Pflanze den gleichen Boden zum Wachsen? Zur Beantwortung dieser Frage benötigen die Schülerinnen und Schüler Nachschlagewerke und Pflanzenbestimmungsbücher. Alternativ kann auch eine Internetrecherche durchgeführt werden.

Sie analysieren die Wachstumsbedingungen von verschiedenen Pflanzen. Vielleicht haben einige Kinder bereits Ideen, welche Pflanzen in ihrer Umgebung wachsen, welche eher auf steinigen Böden und welche eher am Strand. Pflanzen, die sich für diesen Vergleich eignen sind beispielsweise:

  • Dünengras
  • Thymian
  • Acker-Schachtelhalm
  • Königskerze
  • Sumpf-Dotterblume
  • Waldmeister
  • Schafgarbe

Sicherung

Zur Sicherung des Gelernten stellen die vier Gruppen ihre Ergebnisse den Mitschülerinnen und Mitschülern vor. Gemeinsam erstellen die Kinder dann ein Plakat, das zeigt, dass Pflanzen Wasser, Luft, Licht und Boden benötigen um gut zu wachsen. Dieses kann mit Fotos, Zeichnungen und Grafiken aus den Versuchsreihen gestaltet werden.

Die Unterrichtseinheit "Was braucht die Pflanze?" sowie weitere Informationen können Sie hier als Word-Datei und als PDF-Datei herunterladen.

Zeitaufwand für die Unterrichtsdurchführung

Da es sich bei den Experimenten um Langzeitversuche handelt, kann eine genaue Zeitangabe an dieser Stelle nicht gemacht werden. Im Schulalltag sollte den Kindern regelmäßig, zum Beispiel im Rahmen der Wochenplanarbeit, Zeit eingeräumt werden, in der sie Ergebnisse dokumentieren können.

Empfohlene Fächer

Sachunterricht, fächerübergreifende Ausweitung möglich

Lehrplanbezug

Aufgrund der Vielzahl der länderspezifischen Lehrpläne für die Grundschule werden in diesem Material exemplarisch die Pläne von Hamburg, Mecklenburg-Vorpommern, Nordrhein-Westfalen und Bayern zugrunde gelegt:

  • Hamburg: Kompetenzbereich Orientierung in unserer Welt (Naturphänomene); Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung (Naturphänomene untersuchen); Kompetenzbereich Urteilsbildung (Mit der Natur verantwortlich umgehen)
  • Mecklenburg-Vorpommern: Themenfeld: Naturphänomene erschließen
  • Nordrhein-Westfalen: Bereich: Natur und Leben
  • Bayern: Themenbereich: Leben mit der Natur; Themenbereich: Erkunden der Umwelt

Dieses Unterrichtsprojekt ist so konzipiert, dass die Schülerinnen und Schüler bereits über Lesefähigkeiten und der Fähigkeit, in einem vorgegebenen Rahmen eigenständig zu arbeiten, verfügen sollten.

Für die Umsetzung der Einheit in der Sekundarstufe I bietet sich die Anknüpfung an die Themenkomplexe "Tiere und Pflanzen in ihren Lebensräumen" im Fach Biologie und "Landwirtschaft in Deutschland" im Fach Erdkunde an.

Kompetenzziele

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • führen eigenständig Untersuchungen und Versuche zu einem Thema durch.
  • beobachten und beschreiben das Wachstum von Pflanzen.
  • übernehmen Verantwortung für ihre Versuche.
  • stellen Daten und Ergebnisse aus ihren eigenen Beobachtungen dar und präsentieren sie ihren Mitschülerinnen und Mitschülern.
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