Lichtwege

Je nach Entwicklungsstand und Alter, haben Kinder in ihrem Alltag viele Möglichkeiten, Licht und seine Eigenschaften zu erleben und zu erkunden.

•  Ein häufig zu beobachtendes Kinderspiel ist es, das Kinderzimmer abzudunkeln oder dunkle Höhlen zu bauen und mit Taschenlampen und anderen Lichtquellen Erfahrungen zu sammeln.
• Beim Autofahren im Dunkeln sieht man die Bereiche, die vom Licht beleuchtet werden, klar abgegrenzt von der Dunkelheit. Manchmal wird das Licht auch reflektiert, z. B. von Fensterscheiben.
• Wenn draußen die Sonne scheint und die Rollläden noch unten sind, kommen durch die Ritzen einzelne Lichtstrahlen oder Lichtbündel hinein, die beleuchtete Flächen auf der Wand erzeugen.
• Im Sommer ziehen Kinder sich eine Schirmmütze auf, die die Augen vor den Sonnenstrahlen schützt.
• Beim Laternenbasteln im Herbst wird häufig Transparentpapier benutzt, das das Licht hindurch lässt.
• Die Sonne scheint in ein Zimmer und man sieht durch den Staub, der sich in der Luft befindet, einzelne Lichtstrahlen.

Das Verständnis von Licht ist bei Kindern stark durch die Alltagssprache geprägt. Hier wird das Wort „Licht“ allerdings für Verschiedenes verwendet:

• Beleuchtete Flächen („Du stehst im Licht“)
• Helligkeit allgemein („Vom Schatten ins Licht gehen“)
•  Lichtquellen („Mach mal das Licht an“)

Ursache und Wirkung werden hier miteinander vermischt. Physikalisch gesehen sind dies nur die sichtbaren Effekte des Lichts, diese sind viel offensichtlicher und daher auch leichter zugänglich. Licht als physikalische Größe, als elektromagnetische Strahlung, ist aber nicht sichtbar. Eine sehr weit verbreitete Vorstellung ist, dass Licht, das von einer Lichtquelle ausgeht, in einem Lichtkegel sichtbar wird. Diese Vorstellung wird unterstützt von zahlreichen Darstellungen in Comics und Bildern. Die Lernumgebung kann hier zur Konzeptentwicklung beitragen, indem sie die Möglichkeit gibt, „Licht“ als etwas Unsichtbares, Strömendes und „Licht“ als sichtbare Effekte zu unterscheiden.

Die Vorstellung von Licht als etwas Strömendes, das sich in Bewegung befindet, ist schon bei kleinen Kindern vorhanden. Sie malen die Sonne als runde Scheibe, die gerade Lichtstrahlen aussendet. Genau diese kindliche Vorstellung entspricht bereits weitgehend dem physikalischen Konzept von Licht. Befragt man Schülerinnen und Schüler genauer dazu, ergibt sich ein widersprüchliches Bild. Viele haben gleichzeitig die Vorstellung eines sogenannten Lichtsees oder Lichtbads: Licht geht von einer Lichtquelle aus und erfüllt den ganzen Raum mit allen Ecken, so als würde der Raum mit Wasser geflutet werden. Aus der Alltagserfahrung der Kinder kann man diese Vorstellung leicht herleiten: Macht ein Kind in seinem Zimmer das Licht an, so wird das ganze Zimmer hell erleuchtet. Die Vorstellung der geradlinigen Ausbreitung des Lichts ist also vorhanden, bei vielen aber gleichzeitig mit der Vorstellung des Lichtsees. Dies ist ein Beispiel dafür, dass sich Schülervorstellungen durchaus widersprechen, aber nebeneinander existieren können. Denn hat man die Vorstellung, dass Licht einen Raum ausfüllt wie Wasser, muss man auch gleichzeitig davon ausgehen, dass es auch um die Kurve gehen kann, um jeden Winkel des Raums zu erreichen.

Das Loch im Karton kann jede beliebige Form haben. Wählt man als Form ein bestimmtes Motiv, wird sehr schnell deutlich, dass die Form des Lochs und die Form der beleuchteten Fläche übereinstimmen, womit die Aufmerksamkeit unmittelbar bei der Ausbreitung des Lichts ist.

•  In der sprachlichen Begleitung kann der Austausch über die verschiedenen Verwendungen des Begriffs „Licht“ zur Konzeptentwicklung beitragen. Für Grundschulkinder ist hier die Erkenntnis interessant, dass es unsichtbares, strömendes „Licht“ gibt und beleuchtete Flächen oder helle Bereiche die Auswirkungen davon sind.
• In dieser Lernumgebung liegt der Fokus auf Lichtphänomenen. Das Verständnis für die geradlinige Ausbreitung des Lichts ist eine wichtige Voraussetzung, um die Entstehung von Schatten zu verstehen. Im Anschluss an die Beschäftigung mit Licht erfolgt also sehr wahrscheinlich eine Beschäftigung mit Schatten. Da Schatten aber die Aufmerksamkeit auf sich ziehen, ist es deutlich einfacher, sich zunächst nur mit Lichtphänomenen zu beschäftigen und anschließend mit der Entstehung von Schatten durch das Aufhalten des Lichts (vgl. Murmann, Lydia (2004): Phänomene erschließen kann Physiklernen bedeuten. In: Widerstreit Sachunterricht Nr. 3).

• Eine weitere Möglichkeit, die Geradlinigkeit der Lichtausbreitung zu verdeutlichen ist, von der Lichtquelle ausgehend jeweils zu den Eckpunkten der Löcher im Karton bis zu den Eckpunkten der beleuchteten Fläche Fäden zu spannen.
• Den Zusammenhang zwischen beleuchteten Flächen, einer Lichtquelle und dem ausgesendeten Licht können Kinder in einem abgedunkelten Raum erkunden, in dem Gegenstände versteckt werden, die sie mit dem Lichtschein suchen.
• Das Umleiten von Licht können Kinder in einem abgedunkelten Raum sehr einfach mit einem Spiegel, einer Taschenlampe und einem zu beleuchtenden Gegenstand/Bild erkunden.
• Anschließen könnte man außerdem eine Lernumgebung zum Erkunden von Materialien, die Licht absorbieren (z. B. Figuren, die Schatten, an die Wand werfen), Licht durchlassen (z. B. Fensterbilder mit Transparentpapier) oder Licht reflektieren (z. B. mit Reflektoren).

Licht breitet sich geradlinig aus und ändert nicht selbstständig die Richtung. Hält man zwischen sein Auge und eine Lichtquelle einen lichtundurchlässigen Gegenstand, kann man die Lichtquelle nicht mehr erkennen. Das bedeutet, das Lichtstrahlen sich nicht in einem Bogen um den Gegenstand herumbewegen können, sondern sich geradlinig bewegen. Dort, wo das Licht durch Hindernisse aufgehalten wird, entstehen hinter dem Hindernis dunkle Räume - Schatten. Für die Lernumgebung bedeutet das: Nur die Lichtstrahlen, die nicht durch den Gegenstand blockiert werden, kommen weiter bis zur Projektionsfläche. Genau diese Lichtstrahlen werden an der Projektionsfläche reflektiert und fallen in unser Auge. Dadurch können wir den beleuchteten Teil der Projektionsfläche sehen, der dem Ausschnitt des Kartons entspricht. Sichtbar machen kann man das, wenn man kleine Partikel (Mehl/Staub) in der Luft über dem Lichtstrahl ausschüttet.