Mineralogischer Lehrkoffer der DMG

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Die Deutsche Mineralogische Gesellschaft (DMG) bietet eine Auswahl von Lehrkoffern zu verschiedenen Themen an. Jeder Koffer enthält eine Auswahl an Mineralen und Gesteinen, mit denen im Unterricht Experimente durchgeführt werden können. Ziel ist es, "naturwissenschaftliche Konzepte und Phänomene nicht nur sichtbar, sondern erlebbar" (DMG 2021) zu machen.
Beispielhafte Fragestellungen:

  • Was ist der Unterschied zwischen Glas, Kristall, Mineral und Gestein?
  • Wie sehen die Minerale aus, aus denen Handyladekabel, Halbleiter-Chips oder die einfache Kaffeetasse hergestellt werden?
  • Wie funktioniert Doppelbrechung?
  • Warum ist der Mars rot?

Arten und Einsatzmöglichkeiten der Koffer

Die Lehrkoffer können in verschiedenen Schulfächer eingesetzt werden, darunter Geographie, Physik, Chemie und Mathematik. Darüber hinaus können umfangreiche Begleitmaterialien zu den Koffern heruntergeladen werden. Diese reichen von Beschreibungen der verfügbaren Module über thematische Infoblätter, allgemeine und thematische Glossare bis hin zu Arbeitsblättern und deren Lösungen. Für den Download ist ein Benutzerkonto einzurichten.


Welche Themen stehen zur Auswahl?

Die Lehrkoffer werden nach sogenannten Modulen unterschieden. Ihr Inhalt ist in einen Kernbereich und eine Erweiterung unterteilt.

Modul 1 - Basismodul: Mineralogie zum Anfassen - Die spannende Welt unter unseren Füßen

Inhalt des Lehrkoffers „Basismodul: Mineralogie zum Anfassen“ (Quelle: DMG 2021)
Inhalt "Kernbereich - Sehen-Staunen-Anfassen"
  • Granit, Granat-Glimmerschiefer, Marmor, Basalt, Kalkstein mit Fossilieninhalt, Bims, Feuerstein, Obsidian, Sand, Ton
  • Feldspat, Quarz, Lepidolith, Calcit, Fluorit, Steinsalz, Korund
  • Buntkupferkies, Magnetit, Pyrit


Inhalt "Erweiterung"

Keramik, Stahlschraube, Kupferkabel, PC-Chip, Silizium, Magnete, Industrieglas, facettierte Glasperlen, Porenbeton, Lupen (2*)

"Das Basismodul eignet sich wunderbar für einen ersten Einstieg in das spannende Thema der Mineralogie. Unter dem Motto „Sehen-Staunen-Anfassen“ wird dabei schon optisch eine große Vielfalt an unterschiedlichen Handstücken präsentiert. Welche Gesteine gibt es, aus welchen Mineralen sind sie aufgebaut? Der Rundumschlag aus Mineralen, Gesteinen, Erzen und Industrieprodukten zeigt neben der großen Formen- und Farbenvielfalt vor allem die enge Verknüpfung von mineralischen Ausgangsprodukten mit vielen Alltagsgegenständen auf.

Immer wieder sind die Schülerinnen und Schüler erstaunt darüber, welche und wie viele Naturmaterialien uns im alltäglichen Gebrauch begleiten, ohne dass wir es direkt wahrnehmen. Eine Auswahl an Mineralen sowie deren Alltagseinsatz soll da einen kleinen Einblick verschaffen.

Weitere Handstücke bieten unterschiedlichste Anstoßpunkte für die fortführende Beschäftigung im Unterricht: Ein Handstück Kalkstein mit Fossilieninhalt kann zu einem Exkurs in Erdgeschichte und der Entstehung von Fossilien mit thematischem Bezug zu Dinosauriern herangezogen werden.

Feuerstein und Obsidianglas stehen beispielhaft für erste Werkzeuge und Feuererzeugung in der Steinzeit. Eine geschliffene Glasperle, Industrieglas, ein Gesteinsglas sowie ein Korundkristall sollen als Anknüpfungspunkt den Unterschied zwischen Kristall, Mineral und Glas natürlichen und industriellen Ursprungs verdeutlichen. Haushaltsmagnete laden zum Experimentieren ein.

Welche der Minerale sind wohl magnetisch und warum? Erze wie z.B. Buntkupferkies und Handstücke, die aus Gesteinen bzw. Mineralen gefertigt wurden, schlagen die Brücke zwischen natürlichen Rohstoffen und daraus entstandenen Alltagsprodukten." (DMG 2021)

Modul 2 - Vielfalt der Gesteine: Fenster zur Erde - Aus dem Leben eines Steins

Inhalt des Lehrkoffers „Vielfalt der Gesteine“ (Quelle: DMG 2021)
Inhalt "Kernbereich - Gesteinskreislauf für tonig-sandiges Ausgangsmaterial"
  • Ton im Gläschen
  • Sand im Gläschen
  • Tonschiefer
  • Granat-Glimmerschiefer
  • Granit
  • Sandstein


Inhalt "Erweiterung"
  • Kalkstein
  • Basalt
  • Bims
  • Eklogit
  • Suevit
  • HCl verdünnt


"Das Modul „Vielfalt der Gesteine“ enthält im Kernbereich 3 Übungssets von Handstücken, die den Gesteinskreislauf für ein tonig-sandiges Ausgangsmaterial nachzeichnen. Der Weg vom Sediment zum Sedimentgestein, das anschließend in größere Erdtiefen verlagert wird und sich so über Verdichtung und Mineralumwandlungen zu einem Glimmerschiefer entwickelt, wird gezeigt und für die Schülerinnen und Schüler durch eigenständiges Untersuchen der Handstücke nachvollziehbar gemacht. Teilaufschmelzungs- und Kristallisationsprozesse lassen einen Granit entstehen, der durch Herausheben und Verwitterungsprozesse wieder zu unserem Ausgangsmaterial führt. Vielen Schülerinnen und Schülern ist die Temperatur als entscheidender Parameter in der Umwandlung von Stoffen gut bekannt (Wasserdampf-Wasser-Eis). Über den Zusammenhang zwischen Erdtiefe und der damit verbundenen Umwandlung von Gesteinen, wird hier neben der Temperatur noch der Druck als Faktor in den Mittelpunkt gerückt.

Die große Vielfalt an Gesteinen zeigt sich durch die Ergänzung der 3 Übungssets durch Handstücke vulkanischen Gesteins (Basalt und Bims), Kalkstein, Eklogit und Suevit - einem seltenen Gestein, welches beim Einschlag von Meteoriten entsteht.

So können neben dem Gesteinskreislauf noch weitere Themenfelder erschlossen werden, z.B. Vulkanismus, Verwitterung, Silikat-Karbonat-Kreislauf, Gesteine als Baumaterialien, Meteoriten."(DMG 2021)

Einsatzmöglichkeiten im Unterricht

  • Geographie / Sachkunde: Gesteinskreislauf, Gestein als Baumaterial, Erkennen und Zuordnen der unterschiedlichen Gesteine, Vulkanismus, Verwitterung
  • Biologie: Entstehung von Fossilien, Evolution
  • Chemie: Kohlenstoff und Karbonate (Kalkkreislauf), Silikat-Karbonat-Kreislauf, Verwitterung, Altersbestimmung von Gesteinen
  • Geschichte: Gestein als Baumaterial
  • MNT / NWT: Gestein als Baumaterial
  • Physik: Dichteversuche mit Zuordnung zur Erdtiefe

Modul 3 - Granit in Einzelteilen: Trennung von heterogenen Gemischen - Vom Gestein zum Mineral und zurück

Inhalt des Lehrkoffers „Granit in Einzelteilen“ (Quelle: DMG 2021)
Inhalt "Kernbereich - Granitseparation"
  • Granit
  • Gläschen mit Granitsplitter
  • Quarz
  • Alkalifeldspat
  • Plagioklas
  • Biotit
  • Lupen
  • Holzstäbchen


Inhalt "Erweiterung"

2 Gläschen unterschiedlichen Sandes

"Das Modul Granitseparation ist gezielt entwickelt worden, um Schülerinnen und Schülern anhand eines natürlichen Gesteins den Begriff des heterogenen Gemisches zu verdeutlichen. In 6 Sets kann der Granit dabei zunächst als ganzes Gestein mit Hilfe der beigelegten Lupen untersucht werden. Im nächsten Schritt stehen Gläschen mit aufgemahlenem Granit zur Verfügung. Die bereits im Gestein erkundeten unterschiedlichen Minerale können nun tatsächlich sortiert werden. Im Koffer befinden sich zudem alle 4 Granitminerale Alkalifeldspat, Plagioklas, Quarz und Glimmer als große Einzelstücke, die zugeordnet werden können.

Weiterhin sind zwei Gläschen unterschiedlichen Sandes enthalten. Diese zeigen eindrucksvoll die Vielfältigkeit des Gesteins Sand und verdeutlichen nach dem gemahlenen Granit den nächsten Schritt im Verwitterungskreislauf. Mit den beigelegten Lupen können dann auch diese heterogenen Gemische von den Schülerinnen und Schülern eingehend untersucht bzw. sortiert werden.

Zusätzlich schärfen fächerübergreifend Aufgaben aus dem mathematischen Bereich unterschiedlichste Fertigkeiten wie beispielsweise das Schätzen, Prozentrechnung und Dreisatz." (DMG 2021)

Einsatzmöglichkeiten im Unterricht

  • Geographie / Sachunterricht / MNT / NWT: Gesteinskunde, Aufbau der Erde, Verwitterung
  • Chemie: Stoffe und ihre Eigenschaften, Stofftrennung

Modul 4 - Rohstoffe: Vom Erz zum Metall - Redoxreaktionen zum Selbermachen

Inhalt des Lehrkoffers „Rohstoffe“ (Quelle: DMG 2021)
Inhalt "Kernbereich - Kupfergewinnung"
  • Schraubdeckelgläser Malachit zerkleinert
  • Reagenzgläser
  • Reagenzglasklammern
  • Uhrglasschalen
  • Holzstäbchen (Bündel)


Inhalt "Erweiterung"
  • Quarzsand – Silicium - Bergkristall
  • Feuerstein
  • Magnetit, Pyrit
  • Stahlwolle
  • Stahlschraube, Kupferkabel


"Das Modul Kupfergewinnung enthält alle benötigten Utensilien, um im Schülerexperiment metallisches Kupfer aus dem Erz Malachit herzustellen. Mit 6 Experimentiersets und einer detaillierten Schritt-für-Schritt-Anleitung können die Schülerinnen und Schüler nachvollziehen wie aus dem grünen Erz tatsächlich das rötlich schimmernde Metall gemacht wird. Das Reduktionsexperiment lässt sich dabei hervorragend in den Themenschwerpunkt Redoxreaktionen im Chemieunterricht integrieren. Die beigelegte Übung “Vom Malachit zum Stromkabel” vertieft einerseits die Fertigkeiten zum chemischen Rechnen, andererseits kann so auch eine fächerübergreifende Diskussion über den Wert von Rohstoffen im Wandel der Zeit angestoßen werden. Ein geschichtlicher Exkurs zu “Ötzis Kupferbeil” liefert dazu den entsprechenden Startpunkt.

Zusätzlich enthält der Koffer ein weiteres Experiment zur Oxidation (Rosten) von Eisen, welches auch für jüngere Schülerinnen und Schüler durchführbar ist, und über viele weitere Handstücke zahlreiche Anknüpfungspunkte zum Themengebiet “Rohstoffe - damals und heute”." (DMG 2021)

Einsatzmöglichkeiten im Unterricht

  • Geographie: Rohstoffe und ihre Bedeutung damals und heute, Rohstoffpolitik
  • Chemie: Metalle und Nichtmetalle, Redoxreaktionen, Stoffumwandlung (Stoffe und ihre Eigenschaften)
  • Geschichte: Ötzis Kupferbeil - Werkzeuge in der Steinzeit
  • MNT / NWT: Aufbau und Umwandlung von Stoffen, Vom Rohstoff zum Endprodukt

Modul 5 - Symmetrie: Farben und Formen der Natur - Minerale zum Drehen und Wenden

Inhalt des Lehrkoffers „Symmetrie“ (Quelle: DMG 2021)
Inhalt "Kernbereich - Symmetrie"
  • Alkalifeldspat (Amazonit)
  • Calcit
  • Apatit
  • Quarz
  • Korund
  • Fluorit
  • Magnetit
  • Pyrit
  • Steinsalz


Inhalt "Erweiterung"
  • Speckstein
  • Kalialaun (Pulver)
  • facettierte Schmucksteine aus Glas
  • 3 Spiegel


"Das Modul Symmetrie: Formen und Farben der Natur beinhaltet in dreifacher Ausführung 9 verschiedene Minerale. Dabei können die Schülerinnen und Schüler die Formen und Farben, welche die Natur hervorbringt kennenlernen und bestaunen, gleichzeitig aber auch durch die beigelegten Spiegel experimentieren, Spiegelebenen finden, weitere Symmetrieelemente wie Drehachsen bestimmen, geometrische Körper erkennen und vergleichen. Wo gibt es noch Spiegelebenen in unserer Umgebung?

Drei Bruchstücke von Talk in Form von Speckstein vervollständigen (bis auf Diamant und Topas) die Minerale der Mohsschen Härteskala. Wie hart sind die einzelnen Handstücke im Vergleich zueinander? Können wir daraus Rückschlüsse auf eine mögliche Verwendung der Minerale ziehen?

Facettierte Glasschmucksteine verdeutlichen im Vergleich mit den Mineralen den Unterschied zwischen Glas und Kristall - Technik und Natur - amorphen und kristallinen Festkörpern anschaulich.

Weiterhin bietet ein Tütchen Kalialaunpulver im Koffer die Möglichkeit für die Schülerinnen und Schüler, selbst eigenständige Kristallzüchtungsexperimente durchzuführen." (DMG 2021)

Einsatzmöglichkeiten im Unterricht

  • Chemie: Salze (Kristallgitter, Eigenschaften von Salzen), Kristalle züchten
  • Mathematik: Geometrische Körper erkennen und beschreiben
  • MNT: Aufbau von Stoffen
  • Physik: Doppelbrechungsexperimente mit Calcit, Interferenzfarben

Wie kann ich einen Koffer erhalten?

Die Lehrkoffer werden von der Alexander Tutsek-Stiftung gefördert. Die verschiedenen Module sind einzeln gegen eine Versandkostenpauschale bestellbar. Diesbezügliche Anfragen sind an Dr. Maria Mrosko (Projektkoordination Mineralogischer Lehrkoffer, E-Mail: mileko@dmg-home.org) zu richten.


Referenzen

Deutsche Mineralogische Gesellschaft 2021: Der Mineralogische Lehrkoffer


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Dieser Artikel wurde erstellt von:
Katrin Mühlberg, Magdalena Plitz