Beschreibung und Ziele:

Die einzügige Grundschule Lavesum in Haltern am See wurde bereits mehrfach durch das Land Nordrhein-Westfalen als "MINT-freundliche Schule" ausgezeichnet. Sie begeistert seit Jahren viele Schüler*innen u.a. mit schulischen und außerschulischen Aktivitäten im Bereich der Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik. Mit dem hier vorgestellten Projekt möchten wir als Förderverein die für Haltern am See besonders bedeutsamen Themen "Wasser" und "Römische Antike" in besonderer Weise mit Blick auf Fähigkeiten im MINT-Bereich miteinander verbinden. Wasser prägt die Stadt Haltern am See über viele Elemente wie den Stausee Trinkwassergewinnungsanlage, Silbersee Abbau der Quarzsande, Lippe Naturschutzraum oder auch den Wesel-Datteln-Kanal. Gleichzeitig ist die Stadt bekannt über ihre römische Vergangenheit. So marschierten vor etwa 2.000 Jahren römische Truppen die Lippe aufwärts. Am Ufer der Lippe befindet sich in Haltern am See einer der wichtigsten Stützpunkte der Römer. Von hier versucht der berühmte römische Feldherr Varus, das Gebiet rechts des Rheins zu erobern. Die Wasserversorgung im Römischen Reich mit ihren Wasserleitungen über Aquädukte gilt als typischer Bestandteil der römischen Kultur und versorgte größere Städte des römischen Reiches über bis zu 100 km Entfernung. Heute versorgt der Haltener Stausee über ein modernes Leitungssystem mehr als eine Million Menschen im westlichen Münsterland und Ruhrgebiet. Während die Themen "WASSER", "MINT" und "RÖMER" in der ersten bis zweiten Klasse über die Forscherkiste, die Wasser-Erlebnis-Kiste sowie "Wasser- und Murmel-Aquädukt" eingeführt wird, liegt die Besonderheit des Forschens in der dritten und vierten Klasse in der Möglichkeit der Verzahnung dieser drei Bereiche zusätzlich mit dem Einsatz digitialer Instrumente. Weitere Aktivitäten des Fördervereins und der Schule, die nicht Gegenstand des Antrages sind, begleiten die Auseinandersetzung mit den Themen. Hierzu zählen u.a. die Besuche des hiesigen Wasserwerks, des Römermuseums sowie des blauen Klassenzimmers. -- Erlebniskiste: Zielgruppe: 1. Klasse Wasser-Erlebnis-Kiste - Außen: Sie ist für all jene geeignet, die am Wasser vor Ort in Haltern, an Fließgewässern oder Teichen, forschen wollen. Eine stabile, landgängige Box auf Rollen soll alle Materialien enthalten, die für eine Gewässeruntersuchung in 10-facher Stückzahl notwendig ist. Neben Keschern, Sieben, Lupen, Pinzetten, Pinseln und Weißschalen muss in dieser Forscherkiste auch einen für Kinder geeigneten Bestimmungsschlüssel auf festen Klemmbrettern, um die gefundenen Tiere bestimmen zu können. Eine "Becherlupenkartei", die auf 40 Karteikarten die wichtigsten Informationen zur Erforschung des Lebensraums Wasser zusammenträgt und 20 Steckbriefe der wichtigsten Gewässertiere enthält, ergänzten die Kiste. Zusätzlich werden ein großen und lange Teich-Kescher benötigt. Für diese Kiste wird eine stabile Transportbox, z.T. mit Rollen benötigt. Gerade Kinder der ersten Klasse müssen Wasser und die Örtlichkeiten erleben und aktiv sein. -- -- Forscherkiste "Wasser- und Murmel-Aquädukt" für die 2. Klasse: Mit Hilfe von offenen und endlos weiter verbaubaren Steckröhren können die Schüler*innen ihre eigenen Aquädukte Wasserstraßen und Murmelstraßen bauen. Die Kunststoffröhren können in unterschiedlichen Höhen zusammengesteckt werden. Natürlich kann hier außer Wasser auch alles weitere durchkullern was fährt und rollt. So können Kinder nicht nur im Sommer draußen mit Wasserstraßen experimentieren. Jederzeit können sie auch Indoor mit Murmeln oder Bällen und vielem mehr endlose Erfahrungen mit physikalischen Gesetzmäßigkeiten sammeln. Kinder können selbständig Beobachtungen und Experimente mit Steigung, Neigung, Reibung, Geschwindigkeit und Masse erforschen. Zudem entsteht für viele Kinder auch durch die Gestaltungstätigkeit im Spiel beim Bauen und Konstruieren ein nachhaltiges Interesse, sich neue Gestaltungs- und Ausdrucksformen zu suchen. -- Forscherkiste "Wasserreinigung" für die 3. Klasse: Mit dieser Experimentier-Kiste lernen Schüler*innen zwei Wasserreinigungs-Methoden kennen. Anhand eigener Versuche finden sie heraus, wie Wasser gefiltert und gereinigt wird. Sie sehen die Filtereigenschaften verschiedener Stoffe, wie z. B. Sand oder Aktivkohle. Die Kiste ermöglicht Versuchsaufbauten für zwei verschiedene Möglichkeiten der Wasser-Reinigung: -- Filtrierungs-Turm: Hierbei lassen sich bis zu vier Sieb-Behälter übereinandersetzen. Jeder Behälter wird mit einem Filtrierungsmittel Kies, Sand, Aktivkohle und Filterpapier befüllt. Ziel ist es auch zu verstehen, dass bestimmte Materialien wie bspw. zu steiniger Boden im römischen Herculaneum verhinderten, dass Urin und Fäkalien versickern konnten. Mittels dieser Forscherkiste wird das verunreinigte Wasser in den Turm gekippt und in jedem Sieb-Behälter schrittweise gereinigt, bis es im Auffangbehälter ankommt. Die Sieb-Behälter können selbständig von dne Schüler*innen ausgetauscht und auch entnommen werden. So prüfen Ihre Schüler*innen die Funktion der verschiedenen Filterstufen. Die Sieb-Behälter lassen sich auch mit alternativen Materialien befüllen, so wird erforscht, ob Wasser z. B. auch mit Watte oder Stoffresten gefiltert werden kann. -- Destillations-Schale: Hier findet die Wassereinigung durch die Verdunstung von schmutzigem Wasser und der anschließenden Kondensation statt. Dieses "thermische Trennverfahren" lässt beim Verdampfen die schmutzigen Partikel zurück, die kondensierenden Wassertropfen werden in einem eigenen Behälter aufgefangen. Eine umfassende Anleitung begleitet die Schüler*innen durch alle Versuchsschritte. Sie erklärt auch, wie die jeweiligen Reinigungsmethoden funktionieren und liefert spannende Hintergrundinformationen. Die Kiste beinhaltet Material für 10 Arbeitsgruppen mit jeweils zwei bis drei Schülern. -- Forscherkiste "Wasserkraft" für die 4. Klasse: Die Wasserkraft ist eine unserer ältesten Energiequellen, die auch die Römer bereits nutzen. So waren im Römischen Reich fünf verschiedene Energiequellen verfügbar: menschliche und tierische Muskelkraft, Windenerrgie, Holz und Holzkohle als Brennstoffe sowie die Wasserkraft. Die Schüler*innen sollen insbesondere die Wasserkraft als regnerative Antriebsressource und die Technik der Wasserkraft durch eigenes Entwerfen, eine händische einfache Konstruktion und 3D-Nachbauen kennenlernen und nachempfinden. -- Projekte mit 3D-Drucker Einsatz - Mini-Kläranlage: Die mittels 3D-Drucker entworfene, einfache Mini-Kläranlage soll die Kenntnisse und Bedingungen zur Zeit der Römer abbilden. Gleichzeitig sollen die Schüler*innen durch bebilderte Hintergrundinformationen über die Abwasser- und Hygienebedienungen im Römischen Reich informiert werden. So spielte Hygiene bereits im Römischen Reich ab der späten Republik eine große Rolle. Ruinen von Aquädukten, Thermen, Kanalisation und Latrinen selbst in den abgelegensten Winkeln des Reichs legen noch heute Zeugnis davon ab. Flüsse und Seen in der Nähe von Städten waren durch die Einleitung von Abwässern und die Angewohnheit, an den Ufern Müllkippen anzulegen, so stark in Mitleidenschaft gezogen, dass schon Plinius der Ältere erkannte: "Wir vergiften unsere Flüsse und die Grundelemente der Natur, und dasselbe, von dem wir leben, verwandeln wir in Sargnägel". Der Tiber war so verdreckt, dass keine oder zumindest keine gesunden Fische mehr in ihm lebten. Römische Ärzte warnten vor dem Verzehr und Kriegsstrategen rieten, Legionslager regelmäßig zu verlegen, weil das verschmutzte Wasser die Gesundheit schädige. Auch bedeutende Bauwerke wie die Cloaca Maxima sind Zeitzeugen der römischen Stadt. Sie diente dem Abtransport des Regenwassers und der Abwässer in den Tiber. - 3D-Modellbau Mit Hilfe der Möglichkeit zur 3D-Konstruktion und 3D-Druck kann der MINT-Bereich fächerbezogen als wirkliche Bereicherung in außerschulischen AGs oder auch im Unterricht eingesetzt werden. Mithilfe von 3D-Druckern kann man Schüler*innen auf eine vereinfachte Art und Weise schwer greifbare, theoretische Konzepte darstellen und sie zudem noch interaktiv mit einbeziehen. Demnach profitieren die Schüler*innen von der Anwendung von 3D-Druckern auf zwei unterschiedliche Arten. Zum einen lernen sie die innovative 3D-Druck-Technologie kennen. Zum anderen können komplexe Theorien dank 3D-Druckern verständlicher und vereinfacht dargestellt werden. Dabei werden die Schüler*innen stärker mit einbezogen, was sie dazu bringt selbst nachzudenken und eigenständig auf die Problemlösung zu kommen. Davon profitieren besonders Schüler*innen in MINT-Fächern, wo auch die größten Verständnisprobleme anwesend sind. Die 3D-Drucker können aber auch in der Erdkunde oder Technik gute Dienste leisten, denn im Fokus der Nutzung von 3D-Druckern steht der komplette Entstehungsprozess. Dabei erforschen die Schüler*innen verschiedene Themenbereiche und wandeln die eigenen Ideen in 3D-gedruckte Modelle um. In außerschulischen Aktivitäten des Fördervereins können mit Hilfe des 3D Druckers Projekte initiiert werden, Bauwerke modellhaft nachzustellen. Die Schüler*innen entwerfen am PC mit Hilfe eines 3D-CAD-Programms 3D-Objekte, können historische Elemente oder innovative und zukunftsorientierte Technologien nutzen. Sie lernen, die erhaltenen Ergebnisse direkt zu korrigieren und zu bewerten.

Das Projekt ergänzt im Kern die Aktivitäten unserer Grundschule im MINT-Bereich. Es sticht aus diesen aber auch heraus, weil es diese Aktivitäten in besonderer Weise mit anderen Bildungsbereichen verzahnt und den Grundschüler*innen die lokal besonders bedeutsamen Themen "Wasser" und "Römische Antike" nahebringt. Zugleich soll das Projekt die Grundschüler*innen spielerisch an den Umgang mit digitalen Werkzeugen heranführen. Nicht zuletzt überwindet das gemeinsame Forschen und Experimentieren Kultur- und Sprachbarrieren und fördert damit den sozialen Zusammenhalt und die Integration geflüchteter Schüler*innen.

Wie wurden die Kinder in das Projekt eingebunden?

Wie sich im Einzelnen aus der Projektbeschreibung ergibt, sind durch die Nutzung der Forscherkisten die Kinder die Akteure: Sie forschen, experimentierung und bauen, mit Hilfe der Lehrerschaft und der MINT-Beauftragten des Fördervereins. Sie sollen auch die beantragten digitalen Instrumente nutzen und unter Anleitung selbst die in nder Projektbeschreibung genannten Modelle entwerfen und durch den 3D-Drucker bauen.

Rückblick:

Der Förderverein der kleinen, einzügigen Grundschule in Haltern-Lavesum ist sehr dankbar und auch stolz, dass mit der Unterstützung des Bildungsprojektes "von klein auf" der erste 3D-Drucker an einer Halterner Grundschule angeschafft und eingesetzt werden konnte. Durch die Kooperation mit einem Recklinghäuser Berufskolleg setzten sich Lehrer:innen und Mitglieder des Fördervereins mit verschiedenen Druckermodellen und Anwendungssoftware im Hinblick auf die Bedarfe an einer Grundschule auseinander. Mitglieder des Fördervereins wurden im Umgang mit open source-Anwendungen geschult, um den Kindern an den Projekttagen zur Seite zu stehen. Die IT der Stadt hat den Drucker ins Schulnetz integriert und die schuleigenen Ipads wurde mit entsprechender kostenloser Software zum Programmieren und Bauen bespielt.
Anhand der ebenfalls durch die Gelsenwasser Stiftung geförderten Erweiterungen unserer Forscherkisten im Bereich von Wasser und Bauwerken kamen inbesondere die Schüler:innen der 1. und 2. Klasse mit den lokalbedeutsamen Themen "Wasser" und "Römer" in Kontakt. Beispielsweise werden ein römisches Aquädukt oder auch römische Brücken mit Hilfe von Holzmodellen nachgebaut. Insbesondere das Bauen und Konstruieren am Modell und für die älteren Kinder mithilfe von digital erzeugten Bausteinen fasziniert die Kinder. Weitere Projekttage wie der gemeinsam Bau einer römischen Siedlung im Playmobilformat folgen in diesem Jahr.
Sowohl im Schulunterricht als auch während der Projekttage arbeiteten die Kinder in Kleingruppen zusammen. Durch das Zusammendenken von Naturwissenschaften, Informatik und ingenieurwissenschaftlichen Fragestellungen setzten sich die Kinder gemeinsam mit komplexen Aufgaben aus dem MINT-Kontext unabhängig von ihrer Sprachkompetenz auseinander und lernten spielerisch.