Mehr Licht!

In der ersten Stunde werden die Schüler gebeten, ihre Taschen am Eingang liegen zu lassen und mit ihren Stühlen einen Halbkreis um den vorbereiteten (aber noch verdeckten) Tisch zu bilden. Das Licht im Klassenraum wird ausgeschaltet. Es muss darauf geachtet werden, dass der Raum auch wirklich komplett verdunkelt ist (z.B. kann selbst ein behelfsmäßig abgeklebte Statuslampe eines Transformators die spätere Beobachtung beträchtlich stören).
Nachdem die zu erwartende aufkommende Unruhe unter den Schülern etwas abgeklungen ist, wird über ihre Empfindungen gesprochen und darüber, wie wichtig das Licht ist, um uns in unserer Umwelt zurechtzufinden. Als Stichwort kann das "Café Unsichtbar" fallen, in dem man sich in absoluter Dunkelheit befindet und von Blinden bedient wird. Wie erkennt man einen freien Platz (Fühlen, Hören)? Woher weiß man, ob man auch die richtige Bestellung bekommen hat (Schmecken, Riechen)? Wie bezahlt man in einem solchen Café (Fühlen)? etc. Im Zuge dessen bietet es sich an, Mnzen oder ähnliches herumzugeben.
Aber reicht Licht zum räumlichen Sehen aus? Langsam wirde die vorbereitete Szenerie beleuchtet. Bei sehr geringer Lichtintensität erkennen die Schüler nicht, dass es sich teilweise um dreidimensionale Gegenstände handelt. Erst bei stärkerer Beleuchtung sind sie als solches zu beobachten. Die Schüler entdecken, dass Licht alleine noch nicht ausreicht: Kontraste, wie sie z.B. Schatten liefern, sorgen dafür, dass wir eine räumliche Welt sehen können.
Leider l�st sich dieser Effekt aufgrund der geringen Lichtstärke nicht sehr gut mit einer Kamera einfangen. Alternativ wurde die Szenerie für dieses Foto mit intensivem Licht frontal ausgeleuchtet, so dass der Einfluss des Schattens auch an dieser Stelle deutlich wird:

Helle Szenerie

Welche der ausgestellten Objekte sind dreidimensional und welche nicht? Um dies erkennen zu können, benötigen wir einen etwas anderen Lichteinfall. Es offenbart sich folgendes Bild:

Seitlich beleuchtete Szenerie

Die dreidimensionalen Objekte heben sich nun relativ gut von den simplen Pappscheiben ab, die an der rückwärtigen Wand aufgehängt sind. Bei selbstleuchtenden Objekten können wir uns darauf nicht verlassen, was bei einer Kugellampe, die langsam an Helligkeit zunimmt, besonders offenkundig wird. (Man erkennt nun auch, dass es sich auch bei dem Konus im Vordergrund der Bilder 3 und 4 um ein 3D-Objekt handelt!)

Kugelleuchte dunkel Kugelleuchte halbdunkel Kugelleuchte heller Kegelleuchte hell
Szenerie mit Kugelleuchte Szenerie ohne Kugelleuchte

Anschließend wird ein  Arbeitsblatt ausgeteilt, in dem die Schüler ihre Beobachtungen festhalten. Am Ende der ersten Unterrichtsstunde wird eine  Hausaufgabe aufgegeben, die für die Unterrichtseinheiten zum Mond aufgegriffen wird.

Bei Besprechung des  Arbeitsblatt können sich obige Bilder, auf Folie per OH-Projektor an die Wand geworfen, als besonders nützlich erweisen. Besonders Bilder 3 und 4 gaben in unseren Klassen Anlass zur Diskussion. In diesen Bildern befindet sich ein stilisierter Würfel an der rückwärtigen Wand. Ein Schüler wunderte sich, dass dieses Objekt keinen Schatten wirft. Gemeinsam wurde dieses Rätsel gelöst.
Optische Täschungen stehen bei den Schülern hoch im Kurs. Diese werden ebenfalls mit dem Projektor präsentiert. Das erste Bild ist ein sogenanntes Kippbild, von denen es im Internet einige zu finden gibt. Dieses ist fr unsere Zwecke besonders gut geeignet, da es sich den Schatten zu Hilfe nimmt, um die Illusion hervorzurufen, es einerseits mit einer lesenden Frau oder einem Mann mit Ziegenbart zu tun zu haben.

Optische Täschung

Das zweite Beispiel ist eines aus der Wissenschaft bzw. der Astronomie. Das linke Bild zeigt eine Aufnahme einer Region des Mars aus den 70er Jahren. Auf Fragen hin wirde vermutet, dass ein Gesicht vorliegt (ganz übereinstimmend mit damaligen Befürwortern der Theorie, dass sich auf dem Mars intelligente Lebewesen befanden, die uns dieses Gesicht als Zeichen hinterlassen haben). Das besser aufgelöste Bild einer späteren Marsmission entlarvt das vermeintliche Gesicht jedoch als eine simple Anhöhe, die uns aufgrund passender Lichtverhältnisse ein Gesicht vorgaukelt.

Marsgesicht Marsgesicht

Dass uns der Schatten mitunter aber auch auf der Erde ganz gehörig übers Ohr hauen kann, zeigen die letzten beiden Bilder:
Auf dem linken scheint es sich um ein schmales Mäuerchen zu handeln, das einen leichten Abhang hinunter führt. Dreht man dieses Bild jedoch um, so offenbart sich eine ganz andere Situation: Die Mauer ist in Wirklichkeit ein Bach!

Mauer Bachlauf

Ansichten eines Monds

Nachdem die Schüler nun einiges über Licht und Schatten erfahren haben, steht das Thema "Mond" auf der Tagesordnung. Wieder einmal wird der Klassenraum abgedunkelt und eine Experimentierleuchte auf eine inmitten des Raumes hängende Styroporkugel gerichtet. Idealerweise sollten sich die Schüler kreisförmig um diese Kugel verteilen, so dass jeder eine etwas andere Ansicht hat.
Ein  Arbeitsblatt wird ausgeteilt, auf dem jeder seine Position bezüglich Lichtquelle und Kugel und das Erscheinungsbild unseres künstlichen Mondes einzeichnen soll:

abnehmender Vollmond abnehmender Halbmond abnehmender Sichelmond Neumond zunehmender Sichelmond zunehmender Halbmond zunehmender Vollmond

Die Arbeitsbögen werden gegen den Uhrzeigersinn eingesammelt (die Reihenfolge der Arbeitsbögen entspricht dann genau einem Mondzyklus) und für alle sichtbar an die Tafel gehängt und besprochen. Der Begriff "abnehmender Mond" sollte z.B. ist nicht als Volumenabnahme zu sehen sein, sondern für einen Beobachter nur scheinbare Mondform.

Tafelbild Mondphasen

Der Lauf des Monds

Zu Beginn der Stunde werden zwei Schüler an die Tafel gebeten mit der Aufgabe, einen kompletten Mondzyklus anhand einiger ausgewählter vorbereiteter Bilder der Styroporkugel kreisförmig nachzustellen. Dies sollte relativ problemlos über die Bühne gehen, so dass man sich mit der Frage beschäftigen kann, zu welcher Tageszeit welcher Mond zu sehen ist.
Dazu wird die Erde-Mond-Sonne-Situation im Gegensatz zum klassichen Schulexperiment mit einem Modell der Sonne, Erde und Mond, mit den Schüern nachgespielt. Ein Schüler stellt die (feststehende aber drehbare) Erde dar und ein anderer den (beweglichen) Mond, der sich gegen den Uhrzeigersinn um den Erdenschüler bewegt. Dabei versucht der Erdenschüler, die für ihn sichtbaren "Mondphasen" zu erkennen und zu benennen.

Es fällt auf, dass der (für den Erdenschüler) abnehmende Mond "morgens" zu sehen ist, der Neumond nur "tagsüber" bzw. gar nicht, der zunehmende "abends" und der Vollmond nur "nachts".
Dass dies nicht nur im nachgespielten Fall, sondern auch in Wirklichkeit stimmt, bestätigt die  Hausaufgabe, die in einer der ersten Stunde aufgegeben wurde. Der Vergleich mit einem Mondkalender kann weitere Zweifel ausrämen.

Zum Abschluss werden Bilder von Monden gezeigt und gefragt, was bei welchen Bildern wohl falsch sei. Eine gemeinsame Diskussion weckt das investigative Talent der Schüler.

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