Leben im Kosmos - Ein Thema für den Sachunterricht?

Inhaltsverzeichnis

Kapitel

Einführung: Leben im Kosmos: Ein Thema für den Sachunterricht?

1. Wissenschaftliche Untersuchung des Phänomens „Leben“?
1.1 „Leben“ – ein multiperspektivischer Definitionsansatz
1.2 „Leben“ – ein multiperspektivischer Definitionsansatz
1.3 Die Entstehung von Leben auf der Erde

2. Didaktische Analyse des Unterrichtsthemas „Leben im Kosmos“
2.1 Theoretische Fundierung für erfolgreiches Lernen
2.2 Die didaktischen Fragen nach Klafki
2.3 Die Bedeutung des Themas als Bildungsinhalt
2.4 Die Rolle des Experiments im Sachunterricht

3. Unterrichtsentwurf „Leben im Weltall“
3.1 Benennung des Lernverbands
3.2 Gliederung des Lektionsentwurfs
3.3 Grobes Einteilungsraster samt realer Ergebnisse
3.4 Sachdarstellung des Themas auf Abstraktionsniveau
3.5 Lehr- und Lernziele

4. Abschlussreflexion: Pro Astronomie im Sachunterricht

Literaturverzeichnis

Anhänge

0. Leben im Kosmos: Ein Thema für den Sachunterricht?

Astronomie als Thema des Schulunterrichts, insbesondere des Sachunterrichts in der Grundschule, ist in der Schulpraxis eher eine Ausnahmeerscheinung. Auch in den Richtlinien findet man unter der Überschrift „Bereiche des Faches“^[1] keine Notation, die als Unterrichtsgegenstand die Astronomie, das Weltall samt seiner diversen Unterthemen, widerspiegelt. Der Bereich „Raum und Umwelt“ ist fix auf das Leben auf der Erde hin konzipiert und lässt dabei den Raum außerhalb dieser Sphäre außer acht.

Dies stellt jedoch einen deutlichen Widerspruch zu dem Faktum dar, dass der Sachunterricht „von der Lebenswirklichkeit der Schülerinnen und Schüler“ ausgeht und sich an ihren „Fragen und Erfahrungen“ sowie „für sie interessanten Phänomenen und bedeutsamen Beziehungen“^[2] orientiert und zugleich fächerübergreifend gestaltet ist. Denn de facto gehört das Sich-Befassen mit den unendlichen Weiten, mit den Gestirnen und Planeten, zum Leben eines Grundschulkindes. Wissenschaftliches, aber auch philosophisches Fragen nach der Welt außerhalb unserer Welt, ist mit dem Menschsein an sich untrennbar und entwickelt sich schon sehr früh.

Nicht nur auf Grund des großen Science-Fiction-Angebots in diversen Medienbereichen, auch wegen der Frage des Kindes nach seinem Ich, seiner Umgebung, der Welt, in der es lebt, entwickelt sich ein natürliches Interesse nach dem „Leben im Kosmos“. Gibt es Leben auf anderen Planeten? Wie könnte dieses aussehen? „Gibt es etwa Aliens, UFOs oder Alfs?“, „Ist die Erde der einzige Planet, auf dem es Leben gibt?“ sind Fragestellungen, mit denen sich das Kind unter Umständen schon im Vorschulalter auseinandersetzt. Dabei stößt es möglicherweise auf die Fakten, was das Leben im Hier, auf der Erde charakterisiert, dass dieser Planet der bisher einzig entdeckte darstellt, der Existenzen beheimatet. Wissenschaftliches Interesse an der Erforschung des Kosmos’ teilt das Kind mit der Astronomie, so dass die bemannte Raumfahrt und besonders das Leben von Menschen im Weltall ebenso zu den Dingen gehören, die auf Kinder eine enorme Faszination ausüben. Wie ist ein Leben auf einer Raumstation möglich? Was unterscheidet es zu dem Leben auf der Erde, das die SchülerInnen führen?

Auf all diese Aspekte wird in dieser Hausarbeit eingegangen werden. In Bezug auf den Sachunterricht, der sich in der Institution Grundschule im Speziellen mit der Realität, der Welt, der realen Existenz auseinandersetzt, wird der fachdidaktische Aspekt des Themas „Leben im Kosmos“ analysiert werden, bevor ganz gezielt auf die Schulpraxis eingegangen werden wird: Ein Unterrichtsvorschlag für die Realisierung der Thematik in der Grundschule, der besonders auf die Aspekte der menschlichen Erforschung des Alls hin konzipiert ist und jenes besondere Existieren in die Wirklichkeit der Kinder projiziert und damit vergleicht.

Letztendlich wird in der Retrospektive das Für und Wider der Thematik als Integral des Grundschul-Sachunterrichts kritisch hinterfragt und reflektiert werden.

1. Wissenschaftliche Untersuchung des Phänomens „Leben“?

1.4 „Leben“ – ein multiperspektivischer Definitionsansatz

Laut der multimedialen Ausgabe des Brockhaus’ versteht man unter dem Begriff Leben die „Daseinsweise der Organismen (Pflanzen, Tiere, Menschen) im Ggs. zum anorgan. Sein. Die wichtigsten Merkmale des L. sind Stoffwechsel, Wachstum und Fortpflanzung. Alles L. ist an die Zelle als äußere Form und an Protoplasma geknüpft. Die Wiss. vom L. sind Biologie und Physiologie.“^[3] In einer virtuellen Enzyklopädie Wikipedia wird der themenübergreifende Charakter des Abstraktums Leben offensichtlich: „Als Leben bezeichnet man eine metaphysische Entität, die dann gegeben ist, wenn die charakteristischen Eigenschaften eines Lebewesens beobachtbar sind, etwa Selbstregulierung, Reproduktion und bei komplexeren Formen auch Zweckverfolgung. Eine allgemeinverbindliche Definition des Begriffes existiert nicht. Was Leben ist, was sein Wesen ausmacht, ist eine offene Frage, die sowohl in den Geistes- wie in den Naturwissenschaften diskutiert wird.“^[4]

Das Leben ist also schwerlich beschreibbar. Vielleicht wirkt es genau daher so faszinierend auf den Menschen, der denkt, fühlt und erlebt. „Was Leben ist, was sein Wesen ausmacht, ist eine offene Frage, die sowohl in den Geistes- wie in den Naturwissenschaften diskutiert wird.“^[5]

Vielerlei Wissenschaftler beschäftigten sich mit dem faszinierendem und interdisziplinären Thema und tun dies auch heutzutage noch. Der Begründer der Pathologie, den Arzt und Politiker Rudolf Virchow^[6], möchte ich an dieser Stelle stellvertretend für den naturwissenschaftlichen Charakter zitieren: „Rücken wir bis an die letzten Grenzen vor, an denen es noch Elemente mit dem Charakter der Totalität oder wenn man will, der Einheit gibt, so bleiben wir bei den Zellen stehen. ... Ich kann nicht anders sagen, als dass sie die vitalen Elemente sind, aus denen sich die Gewebe, die Organe, die Systeme, das ganze Individuum zusammensetzen“^[7]

Diese Äußerung sei als kleiner Input in die Thematik unrezensiert zitiert.

1.5 Das Leben auf der Erde: Eine Bedingungsanalyse

Derzeit ist die Erde der einzig bekannte Planet, der Leben beheimatet. Wo auch immer wir auf unserem Planeten hinschauen, haben sich Bakterien, Mikroorganismen und andere einfache Lebensformen angesiedelt. Trotz dieses Faktes wäre es aber vermessen, zu behaupten, die Menschen seien die Krönung der Schöpfung und demnach die einzigen Lebewesen im Universum. Wahrhaftig repräsentieren einige Sterne der Galaxis Eigenschaften, die Leben auf diesen theoretisch möglich machen.

Zunächst einmal muss der Planet eine Temperatur vorweisen können, die als lebensverträglich zu bezeichnen ist. Dies ist in einem Spektrum von ca. -25 bis etwa +60°C der Fall, da in diesem Bereich „komplexe organische Moleküle wie Proteine oder Nukleinsäuren, lebenswichtige Substanzen, ohne Zersetzung bestehen können.“^[8] Wenigstens partiell muss der Temperaturbereich über dem Gefrierpunkt liegen, damit Wasser auch in flüssiger Form vorliegen kann. Es wird davon ausgegangen, dass ein hochentwickeltes Leben lediglich in dieser Spanne genesen kann.

Um eine Sonne existiert die sogenannte Ökosphäre, d.h. hier kann auf flüssiges Wasser (H2O) gestoßen werden. In unserem Sonnensystem gehören zur Ökosphäre der Sonne die drei Planeten Venus, Erde und Mars. Sie haben zumeist 0,5 bis 1,5 Sonnenmassen und verbrauchen ihren Kraftstoff recht langsam.

Bekanntlich ist H2O die Grundvoraussetzung für Leben. Es dient dem Organismus sowohl als Transportmittel für unterschiedlichste Substanzen, als auch zum Abbau von gefährlichen Stoffen und ist darüber hinaus für die Antitranspiration des Körpers zuständig.

Der Existenz beheimatende Planet selber muss eine gewisse Masse haben. Er darf nicht zu arm an dessen sein, so dass er die Atmosphäre halten kann, andererseits allerdings auch nicht zu mächtig, da die Schwerkraft auf ihm ansonsten zu hoch wäre. Für das Leben auf der Erde ist zudem der die Existenz des Mondes maßgeblich. Der Trabant stabilisiert die Erdachse und unterbindet damit extreme und existenzbedrohliche Klimaschwankungen. „Außerdem verlangsamt er die Erdrotation; ohne Mond würde sich die Erde sehr viel schneller drehen und durch die daraus entstehenden heftigen Stürme die Entwicklung von Leben erschweren oder ganz unmöglich machen.“^[9]

Ohne eine geeignete gasförmige Atmosphäre könnte wahrscheinlich auch kein Leben bestehen. Die vorhandenen Gase dürfen dabei aber nicht zu große Teile an schädlichen Stoffen beinhalten, wie Kohlenmonoxid (CO) oder Ammoniak (NH3). Ein bestimmter Anteil von CO2 ist allerdings fundamental, da dieses über die Photosynthese in organische Verbindungen, wie Glucose oder Stärke, umgewandelt und zugleich das Gas Sauerstoff freigesetzt wird. Dieses dient Lebewesen bekanntermaßen zur Energiefreisetzung per Oxidation.

Hinzu kommt das Vorhandensein von Nahrung, das ein Leben erst ermöglicht. Ein Wesen muss Energie aufnehmen, um Bewegungen zu vollführen, um zu denken und die Körpertemperatur aufrecht zu erhalten. Hierzu werden tierische oder pflanzliche Nahrungsmittel benötigt, da diese im Gegensatz zu Mineralien oxidierbar sind. Mineralien selbst sind aber ebenso wichtig für das Vorhandensein bzw. die Entstehung von Leben, da z.B. Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Eisen (Fe) oder Natrium (Na) maßgeblich am Aufbau von Organismen beteiligt sind.

„Ein Mischungsverhältnis, wie es auf der Erde besteht, wäre sicherlich ideal. Viele dieser Substanzen sind in komplizierter Weise in die Funktionen der Lebewesen eingebunden. Als Beispiel soll hier nur das Eisen erwähnt sein, welches in den roten Blutzellen den Sauerstofftransport besorgt.“^[10]

1.2.1 Die Greenbank-Formel

Die Voraussetzungen für Leben sind demnach nicht nur auf der Erde gegeben. In unserem unendlich weiten All ist die Möglichkeit dafür prinzipiell überall real. Eine grobe Schätzung besagt, dass allein in unserer Galaxie ein bis zwei Millionen Planeten die oben genannten Voraussetzungen erfüllen und somit unter Umständen entwickeltes Leben beheimaten. Das Weltall selbst besitzt allerdings unzählige Galaxien.

Dr. Frank Drake^[11], ein amerikanischer Wissenschaftler, konzipierte in den 60er Jahren eine Formel, die eine Einschätzung über die Anzahl von Zivilisationen einer Galaxie liefern soll. Sie lautet wie folgt:

[...]

^[1] Ministerium für Schule, Jugend und Kinder des Landes Nordrhein-Westfalen: Richtlinien und Lehrpläne zur Erprobung. Düsseldorf 2003, S. 59 ff.

^[2] Vgl. Ministerium für Schule, Jugend und Kinder des Landes Nordrhein-Westfalen. Düsseldorf 2003, S. 55 ff.

^[3] 2004 Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus.

^[4] http://de.wikipedia.org/wiki/Leben.

^[5] http://de.wikipedia.org/wiki/Leben.

^[6] *13. Oktober 1821 in Schivelbein, Pommern; † 5. September 1902 in Berlin.

^[7] http://de.wikipedia.org/wiki/Leben.

^[8] http://abenteuer-universum.vol4u.de/koschem.html.

^[9] http://www.mpifr-bonn.mpg.de/public/life/ritter.htm.

^[10] http://abenteuer-universum.vol4u.de/koschem.html.

^[11] * 28. Mai 1930 in Chicago/USA.