Naturwissenschaft in der Grundschule
Naturwissenschaft in der Grundschule - Der Sachunterricht in der Grundschule lebt davon, dass Kinder selbst forschen und ausprobieren dürfen und regt damit die Neugier der Kinder an. Dafür braucht nicht jedes Experiment bunte Chemikalien oder aufwändige Labortechnik. Ganz im Gegenteil: Mit vielen Alltagsmaterialien lassen sich spannende physikalische, biologische und technische Phänomene gleichermaßen veranschaulichen. In diesem Beitrag stellen wir Ihnen fünf praxisbewährte Experimente vor, die ganz ohne Chemikalien funktionieren und sich ideal für den Regelunterricht, Projektwochen oder offenes Forscherangebot eignen.
Jedes Experiment enthält:
1. Lernziele
2. Materialliste
3. Anleitung Schritt für Schritt
4. Pädagogische Hinweise & Differenzierung
5. Ausblick & weiterführende Ideen
• Verstehen, was „Oberflächenspannung“ bedeutet
• Zusammenhang zwischen Molekularkräften und sichtbaren Effekten herstellen
• Einführung in das Experimentieren mit Hypothesen und Beobachtungen
Material
• Flacher Teller oder Untertasse
• Wasser
• Gemahlener schwarzer Pfeffer
• Flüssige Spülseife
• Wattestäbchen oder Holzstäbchen
• Papier und Stift zum Protokollieren
Anleitung
1. Vorbereitung: Füllen Sie den flachen Teller etwa zur Hälfte mit Wasser.
2. Durchführung: Streuen Sie eine dünne Schicht Pfeffer gleichmäßig auf die Wasseroberfläche.
3. Beobachtung: Bitten Sie die Kinder zu beschreiben, wie der Pfeffer auf dem Wasser schwimmt.
4. Hypothese bilden: Fragen Sie: „Was passiert, wenn wir Seife auf das Wasser bringen?“
5. Seife einsetzen: Tauchen Sie nun vorsichtig ein Wattestäbchen in Spülseife und berühren Sie damit die Mitte der Wasseroberfläche.
6. Ergebnis beobachten: Der Pfeffer schießt blitzartig zum Tellerrand – Grund ist die lokale Absenkung der Oberflächenspannung durch Seifenmoleküle.
7. Protokollieren: Lassen Sie die Kinder Zeichnungen und Stichpunkte zum Ablauf und Ergebnis anfertigen.
Pädagogische Hinweise
Erklären Sie in einfachen Worten: Wassermoleküle halten sich an der Oberfläche besonders fest zusammen (Oberflächenspannung). Seife stört dieses Zusammenspiel.
Differenzierung: Schnellere Gruppen dürfen die Wirkung mit verschiedenen Flüssigkeiten (Speiseöl, Handcreme) vergleichen.
Ausblick & Vertiefung
Experimentieren mit Insekten: Warum können Wasserläufer auf Wasser laufen?
Kunst mit Oberflächenspannung: Bunte Tintenkleckse auf Wasser erzeugen, dann per Seife-Sequenz marmorierte Papiere herstellen.
• Luftdruck als physikalische Größe begreifen
• Zusammenhang von Temperatur, Volumen und Druck kennenlernen (erste Annäherung)
• Praktische Anwendung: Sichtbarmachung unsichtbarer Kräfte
Material
• Schmales Leerkochglas oder großes Einmachglas mit Deckel, in das ein Teelicht passt
• Kerze (Teelicht)
• Ballon
• Streichhölzer oder Feuerzeug
Anleitung
1. Vorbereitung: Setzen Sie zuerst die Kerze in das Glas und zünden Sie diese an.
2. Ballon vorbereiten: Dehnen Sie den Ballon leicht vor, um ihn geschmeidiger zu machen.
3. Versuchsaufbau: Stülpen Sie den Ballondeckel über das Glas, sodass die Kerze weiter brennt.
4. Ausbrennen beobachten: Warten Sie, bis die Flamme ausgeht, also der Sauerstoff im Glas verbraucht ist.
5. Effekt beobachten: Der Ballon zieht sich langsam in das Glas hinein, da der abgekühlte, jetzt niedrigere Luftdruck im Glas dem äußeren Luftdruck nachgibt und so ein Unterdruck entsteht.
Pädagogische Hinweise
Erklären Sie: Erwärmte Luft dehnt sich aus (brennt, benötigt Sauerstoff). Nach dem Erlöschen kühlt die Luft ab und zieht sich zusammen – es entsteht Unterdruck.
Differenzierung: Fortgeschrittene Gruppenkönnen das Experiment mit heißem Wasser statt Kerze wiederholen.
Ausblick & Vertiefung
Barometer bauen: Mit Plastikflasche, Luftballon und Strohhalm das Prinzip eines Barometers demonstrieren.
• Magnetismus begreifen: gleichnamige Pole stoßen sich ab
• Erste Arbeit mit Magneten und deren Anziehung/Abstoßung
• Kreatives Konstruieren und Experimentieren
Material
• Starke Neodym-Scheibenmagnete (Ø 20 mm, Platte)
• Kartonstreifen oder leichte Holzleisten
• Schere, Klebeband
• Lineal und Stift zum Markieren
Anleitung
1. Schiene vorbereiten: Schneiden Sie einen Kartonstreifen (ca. 5 cm breit, 60 cm lang).
2. Magnete befestigen (Schiene): Kleben Sie entlang einer mittigen Linie auf dem Kartonstreifen gleichmäßig verteilt Magnete ausgerichtet mit dem Nordpol nach oben.
3. Magnetischer Wagen: Befestigen Sie am Ende eines zweiten Kartonstreifens einen Magneten so, dass sein Nordpol der Schiene entgegensteht.
4. Aufbau: Legen Sie die Schiene auf einen Tisch.
5. Schwebefahrt starten: Halten Sie den Wagen über die Schiene und lassen Sie ihn langsam auftauchen – er beginnt zu schweben und lässt sich (mit leichtem Kontakt) entlangschieben.
6. Beobachten & Variieren: Experimentieren Sie mit Abstand und Pol-Ausrichtung.
Pädagogische Hinweise
Verdeutlichen Sie: Gleichnamige Pole stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an.
Differenzierung: Fortgeschrittene bauen eine Kurve oder Rampe und untersuchen, wie sich der Abstand ändert.
Ausblick & Vertiefung
Elektromagneten vs. Permanentmagneten vergleichen.
• Lichtquellen, Schattenwurf und Lichtwege kennenlernen
• Zusammenspiel von Position, Abstand und Schärfe des Schattens verstehen
• Kreatives Geschichtenerzählen fördern
Material
• Starke Taschenlampe oder Schreibtischlampe
• Weißes Leintuch oder Papier als Projektionsfläche
• Kartonstücke, Scheren, Stifte
• Holzspieße oder Eisstiele zum Befestigen
Anleitung
1. Theater aufbauen: Spannen Sie das Leintuch zwischen zwei Stühle oder hängen Sie es an einer Wand auf.
2. Figuren basteln: Schneiden Sie aus Karton Umrisse von Tieren, Formen oder Figuren aus und befestigen Sie sie an Stielen.
3. Lichtquelle positionieren: Stellen Sie die Lampe so hinter den Figuren auf, dass sie senkrecht auf das Tuch zeigt.
4. Schatten untersuchen: Schieben Sie Figuren näher an die Lichtquelle – die Schatten werden größer und unschärfer und umgekehrt.
5. Theaterstück gestalten: Die Kinder erfinden eine kurze Geschichte, die sie als Schattenspiel vorführen.
Pädagogische Hinweise
Erklären Sie: Lichtstrahlen breiten sich geradlinig aus. Der Schatten entsteht, weil das Objekt die Lichtstrahlen blockiert.
Differenzierung: Fortgeschrittene Gruppen können einen drehbaren Lampenarm bauen, um dynamische Schatten zu erzeugen.
Ausblick & Vertiefung
Farbenlehre: Mit farbigen Folien Schatten in verschiedenen Tönen experimentieren.
• Pflanzenentwicklung von der Aussaat bis zur Keimung beobachten
• Grundlagen der Botanik: Wasserbedarf, Licht, Keimprozesse
• Verantwortung und Geduld durch Langzeitbeobachtung fördern
Material
• Eierkarton (Pappe)
• Blumenerde oder Anzuchterde
• Samen (Bohnen, Kresse, Sonnenblumen)
• Sprühflasche mit Wasser
• Etiketten und Stifte
Anleitung
1. Vorbereiten: Schneiden Sie den Eierkarton in einzelne Mulden mit Deckel.
2. Befüllen: Füllen Sie jede Mulde mit Erde, setzen Sie je 1–2 Samen hinein und bedecken Sie sie leicht mit Erde.
3. Etikettieren: Schreiben Sie auf kleine Etiketten, welche Samen wo sitzen (z. B. „Bohne“, „Kresse“).
4. Pflege: Stellen Sie den Mini-Gewächskasten an einen hellen Standort, besprühen Sie täglich vorsichtig Wasser.
5. Beobachten: Die Kinder messen Höhe, zählen keimende Pflanzen und dokumentieren Fortschritte in einem Pflanzen-Tagebuch.
Pädagogische Hinweise
Erklären Sie: Samen brauchen Wasser, Luft und Licht, um zu keimen; die Fotosynthese beginnt mit dem ersten Blattpaar. Im Samen ist alles wichtige gespeichert, um zu einer Pflanze heranzuwachsen.
Differenzierung: Ältere Kinder berechnen das Wachstum pro Tag (Messdaten und einfache Diagramme).
Ausblick & Vertiefung
Vergleichsexperiment: Ein Karton bleibt abgedeckt (Lichtmangel) – welcher Samen wächst langsamer?
2. Themenwochen gestalten: Bündeln Sie verwandte Experimente (z. B. Magnetismus + Luftdruck) zu einer „Physik-Woche“.
3. Eltern einbeziehen: Präsentieren Sie im Elterncafé kleine Schattentheater oder Pflanz-Ausstellungen.
4. Fächerübergreifend arbeiten: Verknüpfen Sie Experimente mit Kunst (Schattenzeichnungen), Mathematik (Wachstumsdiagramme) und Deutsch (Erzähltexte).
Tipps zur Materialbeschaffung und Budgetkontrolle
Wiederverwendung: Alltagsmaterialien aus Küche und Haushalt sparen Kosten.
Eltern-Spendenaufruf: Häufig finden sich in jedem Haushalt ausgemusterte Eierkartons oder leere Gläser.
Kooperation mit Schule: Teilen Sie Experimentier-Sets über Fachschaften oder MINT-AGs.
Sicherheitshinweise
Beaufsichtigung ist bei allen Versuchen Pflicht.
Scharfe Scheren, starke Magnete und Feuer (Kerze bei Luftdruck-Experiment) nur unter Anleitung einsetzen.
Allergie-Check vor Experimenten mit Lebensmitteln (z. B. beim Pfeffer-Versuch).
Probieren Sie einen oder alle fünf Versuche aus, passen Sie sie an Ihre Klassengröße und Zeitvorgaben an und lassen Sie die Kinder staunen. Nichts weckt die Neugier der Kinder im Bezug auf naturwissenschaftliche Themen so sehr, wie selbst erlebte Naturwissenschaft.
Helena H., 13.06.2025
Jedes Experiment enthält:
1. Lernziele
2. Materialliste
3. Anleitung Schritt für Schritt
4. Pädagogische Hinweise & Differenzierung
5. Ausblick & weiterführende Ideen
Experiment 1: Wasseroberflächenspannung erforschen mit Pfeffer & Seife
Lernziele• Verstehen, was „Oberflächenspannung“ bedeutet
• Zusammenhang zwischen Molekularkräften und sichtbaren Effekten herstellen
• Einführung in das Experimentieren mit Hypothesen und Beobachtungen
Material
• Flacher Teller oder Untertasse
• Wasser
• Gemahlener schwarzer Pfeffer
• Flüssige Spülseife
• Wattestäbchen oder Holzstäbchen
• Papier und Stift zum Protokollieren
Anleitung
1. Vorbereitung: Füllen Sie den flachen Teller etwa zur Hälfte mit Wasser.
2. Durchführung: Streuen Sie eine dünne Schicht Pfeffer gleichmäßig auf die Wasseroberfläche.
3. Beobachtung: Bitten Sie die Kinder zu beschreiben, wie der Pfeffer auf dem Wasser schwimmt.
4. Hypothese bilden: Fragen Sie: „Was passiert, wenn wir Seife auf das Wasser bringen?“
5. Seife einsetzen: Tauchen Sie nun vorsichtig ein Wattestäbchen in Spülseife und berühren Sie damit die Mitte der Wasseroberfläche.
6. Ergebnis beobachten: Der Pfeffer schießt blitzartig zum Tellerrand – Grund ist die lokale Absenkung der Oberflächenspannung durch Seifenmoleküle.
7. Protokollieren: Lassen Sie die Kinder Zeichnungen und Stichpunkte zum Ablauf und Ergebnis anfertigen.
Pädagogische Hinweise
Erklären Sie in einfachen Worten: Wassermoleküle halten sich an der Oberfläche besonders fest zusammen (Oberflächenspannung). Seife stört dieses Zusammenspiel.
Differenzierung: Schnellere Gruppen dürfen die Wirkung mit verschiedenen Flüssigkeiten (Speiseöl, Handcreme) vergleichen.
Ausblick & Vertiefung
Experimentieren mit Insekten: Warum können Wasserläufer auf Wasser laufen?
Kunst mit Oberflächenspannung: Bunte Tintenkleckse auf Wasser erzeugen, dann per Seife-Sequenz marmorierte Papiere herstellen.
Experiment 2: Luftdruck sichtbar machen – Ballon im Glas
Lernziele• Luftdruck als physikalische Größe begreifen
• Zusammenhang von Temperatur, Volumen und Druck kennenlernen (erste Annäherung)
• Praktische Anwendung: Sichtbarmachung unsichtbarer Kräfte
Material
• Schmales Leerkochglas oder großes Einmachglas mit Deckel, in das ein Teelicht passt
• Kerze (Teelicht)
• Ballon
• Streichhölzer oder Feuerzeug
Anleitung
1. Vorbereitung: Setzen Sie zuerst die Kerze in das Glas und zünden Sie diese an.
2. Ballon vorbereiten: Dehnen Sie den Ballon leicht vor, um ihn geschmeidiger zu machen.
3. Versuchsaufbau: Stülpen Sie den Ballondeckel über das Glas, sodass die Kerze weiter brennt.
4. Ausbrennen beobachten: Warten Sie, bis die Flamme ausgeht, also der Sauerstoff im Glas verbraucht ist.
5. Effekt beobachten: Der Ballon zieht sich langsam in das Glas hinein, da der abgekühlte, jetzt niedrigere Luftdruck im Glas dem äußeren Luftdruck nachgibt und so ein Unterdruck entsteht.
Pädagogische Hinweise
Erklären Sie: Erwärmte Luft dehnt sich aus (brennt, benötigt Sauerstoff). Nach dem Erlöschen kühlt die Luft ab und zieht sich zusammen – es entsteht Unterdruck.
Differenzierung: Fortgeschrittene Gruppenkönnen das Experiment mit heißem Wasser statt Kerze wiederholen.
Ausblick & Vertiefung
Barometer bauen: Mit Plastikflasche, Luftballon und Strohhalm das Prinzip eines Barometers demonstrieren.
Experiment 3: Magnetische Schwebebahn – Physik mal anders
Lernziele• Magnetismus begreifen: gleichnamige Pole stoßen sich ab
• Erste Arbeit mit Magneten und deren Anziehung/Abstoßung
• Kreatives Konstruieren und Experimentieren
Material
• Starke Neodym-Scheibenmagnete (Ø 20 mm, Platte)
• Kartonstreifen oder leichte Holzleisten
• Schere, Klebeband
• Lineal und Stift zum Markieren
Anleitung
1. Schiene vorbereiten: Schneiden Sie einen Kartonstreifen (ca. 5 cm breit, 60 cm lang).
2. Magnete befestigen (Schiene): Kleben Sie entlang einer mittigen Linie auf dem Kartonstreifen gleichmäßig verteilt Magnete ausgerichtet mit dem Nordpol nach oben.
3. Magnetischer Wagen: Befestigen Sie am Ende eines zweiten Kartonstreifens einen Magneten so, dass sein Nordpol der Schiene entgegensteht.
4. Aufbau: Legen Sie die Schiene auf einen Tisch.
5. Schwebefahrt starten: Halten Sie den Wagen über die Schiene und lassen Sie ihn langsam auftauchen – er beginnt zu schweben und lässt sich (mit leichtem Kontakt) entlangschieben.
6. Beobachten & Variieren: Experimentieren Sie mit Abstand und Pol-Ausrichtung.
Pädagogische Hinweise
Verdeutlichen Sie: Gleichnamige Pole stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an.
Differenzierung: Fortgeschrittene bauen eine Kurve oder Rampe und untersuchen, wie sich der Abstand ändert.
Ausblick & Vertiefung
Elektromagneten vs. Permanentmagneten vergleichen.
Experiment 4: Licht und Schatten – Mobiles Schattentheater
Lernziele• Lichtquellen, Schattenwurf und Lichtwege kennenlernen
• Zusammenspiel von Position, Abstand und Schärfe des Schattens verstehen
• Kreatives Geschichtenerzählen fördern
Material
• Starke Taschenlampe oder Schreibtischlampe
• Weißes Leintuch oder Papier als Projektionsfläche
• Kartonstücke, Scheren, Stifte
• Holzspieße oder Eisstiele zum Befestigen
Anleitung
1. Theater aufbauen: Spannen Sie das Leintuch zwischen zwei Stühle oder hängen Sie es an einer Wand auf.
2. Figuren basteln: Schneiden Sie aus Karton Umrisse von Tieren, Formen oder Figuren aus und befestigen Sie sie an Stielen.
3. Lichtquelle positionieren: Stellen Sie die Lampe so hinter den Figuren auf, dass sie senkrecht auf das Tuch zeigt.
4. Schatten untersuchen: Schieben Sie Figuren näher an die Lichtquelle – die Schatten werden größer und unschärfer und umgekehrt.
5. Theaterstück gestalten: Die Kinder erfinden eine kurze Geschichte, die sie als Schattenspiel vorführen.
Pädagogische Hinweise
Erklären Sie: Lichtstrahlen breiten sich geradlinig aus. Der Schatten entsteht, weil das Objekt die Lichtstrahlen blockiert.
Differenzierung: Fortgeschrittene Gruppen können einen drehbaren Lampenarm bauen, um dynamische Schatten zu erzeugen.
Ausblick & Vertiefung
Farbenlehre: Mit farbigen Folien Schatten in verschiedenen Tönen experimentieren.
Experiment 5: Pflanzenwachstum beobachten – Mini-Gewächshaus im Eierkarton
Lernziele• Pflanzenentwicklung von der Aussaat bis zur Keimung beobachten
• Grundlagen der Botanik: Wasserbedarf, Licht, Keimprozesse
• Verantwortung und Geduld durch Langzeitbeobachtung fördern
Material
• Eierkarton (Pappe)
• Blumenerde oder Anzuchterde
• Samen (Bohnen, Kresse, Sonnenblumen)
• Sprühflasche mit Wasser
• Etiketten und Stifte
Anleitung
1. Vorbereiten: Schneiden Sie den Eierkarton in einzelne Mulden mit Deckel.
2. Befüllen: Füllen Sie jede Mulde mit Erde, setzen Sie je 1–2 Samen hinein und bedecken Sie sie leicht mit Erde.
3. Etikettieren: Schreiben Sie auf kleine Etiketten, welche Samen wo sitzen (z. B. „Bohne“, „Kresse“).
4. Pflege: Stellen Sie den Mini-Gewächskasten an einen hellen Standort, besprühen Sie täglich vorsichtig Wasser.
5. Beobachten: Die Kinder messen Höhe, zählen keimende Pflanzen und dokumentieren Fortschritte in einem Pflanzen-Tagebuch.
Pädagogische Hinweise
Erklären Sie: Samen brauchen Wasser, Luft und Licht, um zu keimen; die Fotosynthese beginnt mit dem ersten Blattpaar. Im Samen ist alles wichtige gespeichert, um zu einer Pflanze heranzuwachsen.
Differenzierung: Ältere Kinder berechnen das Wachstum pro Tag (Messdaten und einfache Diagramme).
Ausblick & Vertiefung
Vergleichsexperiment: Ein Karton bleibt abgedeckt (Lichtmangel) – welcher Samen wächst langsamer?
Integration in den Unterrichtsalltag
1. Forscherheft führen: Sammeln Sie Beobachtungen, Hypothesen und Ergebnisse für jedes Experiment in einem Forscherheft.2. Themenwochen gestalten: Bündeln Sie verwandte Experimente (z. B. Magnetismus + Luftdruck) zu einer „Physik-Woche“.
3. Eltern einbeziehen: Präsentieren Sie im Elterncafé kleine Schattentheater oder Pflanz-Ausstellungen.
4. Fächerübergreifend arbeiten: Verknüpfen Sie Experimente mit Kunst (Schattenzeichnungen), Mathematik (Wachstumsdiagramme) und Deutsch (Erzähltexte).
Tipps zur Materialbeschaffung und Budgetkontrolle
Wiederverwendung: Alltagsmaterialien aus Küche und Haushalt sparen Kosten.
Eltern-Spendenaufruf: Häufig finden sich in jedem Haushalt ausgemusterte Eierkartons oder leere Gläser.
Kooperation mit Schule: Teilen Sie Experimentier-Sets über Fachschaften oder MINT-AGs.
Sicherheitshinweise
Beaufsichtigung ist bei allen Versuchen Pflicht.
Scharfe Scheren, starke Magnete und Feuer (Kerze bei Luftdruck-Experiment) nur unter Anleitung einsetzen.
Allergie-Check vor Experimenten mit Lebensmitteln (z. B. beim Pfeffer-Versuch).
Fazit
Naturwissenschaftliches Lernen in der Grundschule kann ganz einfach sein. Mit simplen, zuverlässigen Experimenten lassen sich zentrale Phänomene aus Physik, Biologie und Technik anschaulich demonstrieren. Dafür müssen in den von uns vorgestellten Experimenten keine gefährlichen Chemikalien eingesetzt werden. Die vorgestellten Experimente fördern dazu noch Forschergeist, Methodentraining und Teamarbeit. Gleichzeitig sind sie budgetschonend und flexibel in jeder Gruppe umsetzbar.Probieren Sie einen oder alle fünf Versuche aus, passen Sie sie an Ihre Klassengröße und Zeitvorgaben an und lassen Sie die Kinder staunen. Nichts weckt die Neugier der Kinder im Bezug auf naturwissenschaftliche Themen so sehr, wie selbst erlebte Naturwissenschaft.
Helena H., 13.06.2025