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            Lernumgebung
            
        
    "Trinkwasserversorgung"
    von Anna-Lena Ehnert, Stefanie Köhler, Franziska Quaas, überarbeitet von Gesine Andersen und Henriette Krell
    
        
        
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Kurzübersicht

Fach: Sachunterricht
Klassenstufe: Klasse 4
Unterrichtsform: Plenum, Einzelarbeit, Gruppenarbeit
Zeitbedarf / Dauer: 3x 45 Min.
Technische Voraussetzungen: Interaktive Tafel (Alternative: Laptop und Beamer), Klassensatz Tablets, evtl. Kopfhörer, Internetzugang auf Endgeräten

Trinkwasserversorgung

Gewinnung - Aufbereitung - Entnahme

In der Lernumgebung „Trinkwasserversorgung“ setzen sich die Kinder mittels audiovisueller Medien und interaktiver Arbeitsblätter mit den Themen Trinkwassergewinnung, Trinkwasseraufbereitung und Trinkwasserentnahme auseinander. In drei aufeinander aufbauenden Unterrichtskonzeptionen lernen die Kinder u. a. die Funktionsweise einer Talsperre am Beispiel der Talsperre Eibenstock (Sachsen) kennen.

von:: Anna-Lena Ehnert, Stefanie Köhler, Franziska Quaas, überarbeitet von Gesine Andersen und Henriette Krell | 20.10.2023
Lizenz:: CC BY-SA 4.0 Lizenz
Lizenzangabe:: © Lernumgebung "Trinkwasserversorgung" von Anna-Lena Ehnert, Stefanie Köhler, Franziska Quaas, überarbeitet von Gesine Andersen und Henriette Krell unter der Lizenz CC BY-SA 4.0 via DigiLeG-Portal
Bild:: © Abbildung "Tropfi" von Anna-Lena Ehnert unter der Lizenz CC BY-SA 4.0 via DigiLeG-Portal

Ziele

Kinder kennen und verstehen den Aufbau und die Funktionsweise einer Talsperre
Kinder beobachten Eigenschaften von (chemischen) Stoffen und ihre Veränderung
Kinder können Verfahren exemplarisch nutzen und auf andere Verfahren übertragen → Experiment
Kinder reflektieren eigene Wassernutzung

Fachliche Auseinandersetzung

Themen im Zusammenhang mit Wasser:

Wasser als kostbares Gut
Wasser als Ursprung des Lebens, denn ohne Wasser kein Leben
Wasser als natürliche Ressource
chemische Zusammensetzung des Wassers
Aggregatzustände (fest, flüssig und gasförmig)
natürlicher Wasserkreislauf (Verdunstung, Wolkenbildung, Regen, Grundwasser, Seen, Bäche, Meere ...)
Wasserkreislauf Trinkwasser (Gewinnung – Aufbereitung – Entnahme – Klärung)
Wasser als Rohwasser, Trinkwasser (Reinwasser), Brauchwasser, Abwasser, Salz – und Süßwasser
Wasser / Technik / Entwicklung: Wasserwerk, Kläranlagen, Kanalisation, Hydranten, Wasserstellen (früher – heute)
Stellenwert in anderen Ländern
nachhaltiger Umgang mit Wasser

Wasser und seine Bedeutungen

Lebensraum (Artenvielfalt, Pflanzen- und Tierwelt)
Grundnahrungsmittel
Hygiene / Gesundheit
Transportmittel
Energiegewinnung
Erholungs-, Spiel- und Erlebnisraum
Naturgewalt
Wirtschaft / Industrie
„heiliges Wasser“ (Religion)

Wasserkreislauf Trinkwasser

Trinkwassergewinnung

Trinkwasser kann aus Grundwasser, Oberflächenwasser, Uferfiltrat, Quellwasser oder angereichertem Grundwasser gewonnen werden
Sachsen: Trinkwasser zu 49% aus Oberflächenwasser, dabei vor allem aus Talsperren gewonnen

Talsperre

Aufgaben: Trinkwassergewinnung, Hochwasserschutz, Schutz vor Austrocknung
Aufbau und Funktionsweise: Zufluss, Staumauer, Mauerkrone, Hochwasserentlastungsanlage, Tosbecken, Grundablässe, Abfluss, Entnahme, Weiterleitung zum Wasserwerk
Talsperre ist ein Trinkwasserschutzgebiet: Regeln
Talsperre Eibenstock als Beispiel: größte Trinkwassertalsperre Sachsens

© Abbildung "Schema Talsperre" von Anna-Lena Ehnert unter der Lizenz CC BY-SA 4.0 via DigiLeG-Portal

Trinkwasseraufbereitung – Wasserwerk:

Notwendigkeit (wachsendes Wohngebiet = wachsender Wasserverbrauch) / Funktion (Keime und Bakterien abtöten)
Aufbau Wasserwerk (Düsen, Becken, Filter, Behälter)
chemische Reaktionen und Verbindungen
Unterscheidung von Rohwasser und Reinwasser
Entwicklung (Gegenüberstellung früher und heute) vom Wasserturm zu Druckpumpen in den Rohrleitungen
kurze Entstehungsgeschichte des Wasserwerks mit regionalem Bezug zu Zwickau

Trinkwasserentnahme

Maßeinheiten des Trinkwassers (Wassermenge: Liter l , Kubikmeter m³ [1 m³ = 1000 l] / Wasserdruck: Bar)
Stationen der Trinkwasserversorgung ab Wasserwerk im Detail: Rohrleitungen, Bestandteile, Material, Hochdruckbehälter, Hochdruckpumpen, Hausanschluss, Hinweistafeln
Stationen der Trinkwasserversorgung im Haus: Wasseruhr, Warmwasseraufbereiter und -speicher, Wasserhahn (Mischbatterie) → technische Erfindungen zur Erleichterung der Trinkwasserentnahme
Hydranten (Arten / Hinweisschilder / Entnahme)
Wasserverbrauch / Verweis auf nachhaltigen Umgang mit Trinkwasser
Qualität des Wassers: Inhaltsstoffe / Kontrolle / Speicherung Warmwasser Grad Celsius
Kosten der Trinkwasserentnahme (Preis pro m³ Wasser)

© Abbildung "Schema Wasserwerk" von Anna-Lena Ehnert unter der Lizenz CC BY-SA 4.0 via DigiLeG-Portal

Schema Trinkwasserversorgung Haushalt — © Abbildung "Schema Trinkwasserversorgung" von Anna-Lena Ehnert unter der Lizenz CC BY-SA 4.0 via DigiLeG-Portal

Kompetenzen

Die Kinder

können ausgehend vom konkreten Beispiel den Aufbau einer Talsperre und die damit einhergehenden technischen Prozesse nachvollziehen (DAH TE 3)
führen technische Experimente durch oder entwickeln eigene Vorgehensweise zum Stauen von Wasser, um die Funktionsweise einer Talsperre oder des Wasserdrucks nachvollziehen zu können (DAH TE 3; TB TE 2)
erfahren (grundschulgerecht) die Funktionsweise von verschiedenen technischen Geräten wie z.B. die Wasseruhr (TB TE 2)
können einfache Konstruktionen nachbauen und deren Wirkungsweise verstehen und erläutern → Filtersystem (TB TE 2)
reflektieren ausgehend von gewonnenen Erkenntnissen eigene Verhaltensweisen im Umgang mit der Ressource Wasser → Verhaltensweisen für verantwortlichen Umgang werden abgeleitet und umgesetzt (TB TE 4)

KMK Kompetenzrahmen

Problemlösen und Handeln
- Werkzeuge bedarfsgerecht einsetzen
- Digitale Werkzeuge und Medien zum Lernen, Arbeiten, Problemlösen nutzen

Perspektivrahmen Sachunterricht

Technische Perspektive

DAH TE 3: „Technik nutzen“ (Gesellschaft für Didaktik des Sachunterrichts (GDSU), 2013, S. 66)
- Kinder entdecken anhand von Alltagsbeispielen "die Bedienung komplexer technischer Geräte und Prozesse“ (ebd.) sowie „als technisch Wirkende“ (ebd.) die eigene Person in ihrer Lebenswelt
TB TE 2: „Werkzeuge, Geräte und Maschinen“ (ebd., S. 70)
- Kinder lernen die "Funktionsprinzipien sowie die Entwicklung von […] Maschinen“ (ebd.) kennen
TB TE 4: „Umwandlung und Nutzung von Energie“ (ebd., S. 71)
- Kinder erfahren eine „umweltgerechte Versorgung“ (ebd.) und den bewussten „Umgang mit Energie“ (ebd.) als eine zentrale Zukunftsaufgabe

Lernvoraussetzungen

Fachliches / Inhaltliches Vorwissen

in einer vorausgegangenen Stunde wurde die häufigste Art der Trinkwassergewinnung herausgearbeitet (= Gewinnung aus Oberflächenwasser, dabei vorrangig aus Talsperren)
Kinder kennen allgemeine Arten der Trinkwassergewinnung

Vorwissen zu bereitgestellten Medien

Die Kinder können mit interaktiven PDF arbeiten

Materialien

Downloads

pdf-Datei: Arbeitsblatt Trinkwassergewinnung (interaktiv)Arbeitsblatt Trinkwassergewinnung (interaktiv)(pdf, 1 MB, Datei ist barrierefrei/barrierearm)
pdf-Datei: Arbeitsblatt Trinkwasseraufbereitung (interaktiv)Arbeitsblatt Trinkwasserentnahme (interaktiv)(pdf, 722 KB, Datei ist barrierefrei/barrierearm)
pdf-Datei: Arbeitsblatt Trinkwasserentnahme (interaktiv)Arbeitsblatt Trinkwasserentnahme (interaktiv)(pdf, 769 KB, Datei ist barrierefrei/barrierearm)
mp4-Datei: Video Trinkwasserversorgung (Teil 1): TrinkwassergewinnungVideo Trinkwasserversorgung (Teil 1): Trinkwassergewinnung(mp4, 132 MB, Datei ist barrierefrei/barrierearm)
srt-Datei: Untertitel Video 1Untertitel Video 1(srt, 6 KB, Datei ist barrierefrei/barrierearm)
mp4-Datei: Video Trinkwasserversorgung (Teil 2): TrinkwasseraufbereitungVideo Trinkwasserversorgung (Teil 2): Trinkwasseraufbereitung(mp4, 46 MB, Datei ist barrierefrei/barrierearm)
srt-Datei: Untertitel Video 2Untertitel Video 2(srt, 5 KB, Datei ist barrierefrei/barrierearm)
mp4-Datei: Video Trinkwasserversorgung (Teil 3): TrinkwasserentnahmeVideo Trinkwasserversorgung (Teil 3): Trinkwasserentnahme(mp4, 102 MB, Datei ist barrierefrei/barrierearm)
srt-Datei: Untertitel Video 3Untertitel Video 3(srt, 6 KB, Datei ist barrierefrei/barrierearm)

Vorbereitungen

Materialien zum Bau eines Talsperren-Modells bereitstellen

Ablauf

Rahmenbedingungen:

Die vorliegenden Unterrichtsstunden können in dieser Ausführung in einer vierten Klasse an einer Grundschule im Raum Erzgebirge / Zwickau / Chemnitz durchgeführt werden. Der Aufbau der Unterrichtsstunden kann auch in andere Regionen übertragen werden, jedoch muss der Bezug zu einer anderen Talsperre hergestellt werden.

Einstieg

Begrüßung

Lehrperson klappt die Tafel auf: zu sehen ist ein Bild von Tropfi mit einem Glas Wasser

Lehrperson stellt den Kindern die Frage, was zuletzt als Thema behandelt wurde → Kinder geben die Antwort (Bezug zum Vorwissen Trinkwassergewinnung)

Sozialform:

Plenum

Medien:

Tafel
Bild von Tropfi mit Wasserglas

Erarbeitung

Bildung von Kleingruppen

Arbeitsaufträge:

Kinder erhalten einen kleinen Text, in dem einige Informationen über Trinkwassertalsperren enthalten sind (Entstehung, Aufgaben, Trinkwasserschutzgebiet); Kinder lesen in der Gruppe den Text und erstellen eine kleine Mindmap mit den wichtigsten Informationen
Gruppen sollen versuchen, ein Modell von einer Trinkwassertalsperre zu erstellen und verschiedene Funktionsweisen testen (Materialien erhalten sie von der Lehrperson; Beschreibungen von Aufbau und Funktionsweisen finden sich im Text)

Kinder werden gefragt, ob sie eine Talsperre kennen und/oder schon einmal an einer gewesen sind; Lehrperson fragt außerdem, ob die Kinder wissen, woher das Trinkwasser kommt, das sie trinken; Antwort (von Kindern oder ggf. der Lehrperson): Talsperre Eibenstock

Lehrperson erzählt einige wenige Dinge über Talsperre Eibenstock

Sozialform:

Gruppenarbeit
Plenum

Medien:

für jedes Kind: kleines Blatt (A5) mit Text
für jede Gruppe: weißes Blatt für Mindmap
für jede Gruppe: Materialien zum Erstellen eines Modells

Ergebnissicherung

Die Lehrperson zeigt den Kindern ein Video, in dem der Aufbau und die Funktionsweise von Talsperren anschaulich und modellhaft dargestellt wird; Aufnahmen von der Talsperre Eibenstock sollen die anschauliche Wirkung stärken und den Lebensweltbezug erhöhen

Die Kinder erhalten den Auftrag, bis zur nächsten Sachunterrichtsstunde zu Hause ein interaktives PDFzu bearbeiten

Verabschiedung

Sozialform:

Plenum

Medien:

Videodatei
Interaktive Tafel, alternativ Laptop und Beamer
Arbeitsblatt Trinkwassergewinnung (interaktives PDF Dokument)

🎦 Trinkwassergewinnung (Teil 1)

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2. Unterrichtsstunde: Trinkwasseraufbereitung

Einstieg

Begrüßung

Das Thema aus der vorhergehenden Stunde (Trinkwassergewinnung) wird kurz zusammengefasst

Lehrperson fragt die Kinder, was sie denken, seit wann es Wasserwerke gibt und wie das früher mit der Wasseraufbereitung funktioniert hat → die Antworten/ Ideen der Kinder werden auf großen Moderationskarten an der Tafel zusammengetragen

Sozialform/Organisationsform:

Gesprächskreis

Medien:

Tafel
Moderationskarten

Erarbeitung

Lehrperson fragt die Kinder, ob sie eine Idee haben, wie ein Wasserwerk funktioniert → die Antworten werden ebenfalls auf Moderationskarten an der Tafel festgehalten

Lehrperson spielt Video zur "Wasseraufbereitung" ab; darin werden Funktionsweisen, Bestandteile und Abläufe eines Wasserwerks thematisiert und modellhaft veranschaulicht

Nach Abspielen des Videos werden die drei Becher und der Filter auf einem Tisch vor der Tafel platziert

ein Kind wird aufgefordert in richtiger Reihenfolge aufzubauen
die Materialien/ Schichten werden besprochen
es werden Begriffe wie "Pore" geklärt
unterschiedliche Härtegrade, die daraus entstehen können, werden erklärt
das Modell aus dem Experiment sowie das erlangte Wissen wird auf die Realität übertragen

Sozialform:

Plenum

Medien:

Tafel
Moderationskarten
Videodatei
Interaktive Tafel, alternativ Laptop und Beamer
Materialien für Bau des Modells (3 Becher, Filter)

🎦 Trinkwasseraufbereitung (Teil 2)

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Ergebnissicherung

Reihenfolge der Trinkwasseraufbereitung wird auf der ersten Seite der interaktiven PDF festgehalten

Zweite Seite der interaktiven PDF wird als Hausaufgabe aufgegeben

Frage 1: dient der Festigung
Frage 2: stellt Lebensweltbezug her
Frage 3: unterstützt dabei Notwendigkeit und Tragweite von sauberem Wasser zu erkennen

Verabschiedung

Sozialform:

Einzelarbeit

Medien:

Arbeitsblatt Trinkwasseraufbereitung (interaktives PDF Dokument)
Tablets

3. Unterrichtsstunde: Trinkwasserentnahme

Einstieg

Begrüßung

Wiederholung der Inhalte aus der letzten Unterrichtsstunde (Trinkwasseraufbereitung) durch kurze Fragen der Lehrperson

Sozialform/Organisationsform:

Sitzkreis

Erarbeitung

1.) Lehrendenvortrag zur gewählten Methode der Kartenabfrage (Anleitung der Kinder) und anschließendes Austeilen der Karten mit den Oberbegriffen:

Rohrleitungen
technische Geräte (in Verbindung mit der Trinkwasserentnahme)
Hydranten
Wasserverbrauch
Wasserentnahme zu Hause

Kinder machen sich Gedanken zum Thema auf den Karten und notieren spontane Einfälle dazu

2.) In Gruppenarbeit: Zuordnen der Karten zu Fragen, die an der Tafel bereits angeschrieben sind:

Wo entlang fließt das Wasser vom Wasserwerk ins Haus?
Durch was fließt das Wasser vom Wasserwerk ins Haus?
Welche technischen Geräte verbindet ihr mit dem Trinkwasser?
Wie benutzt die Feuerwehr das Trinkwasser?
Wie misst man die Wassermenge?
Was kostet das Trinkwasser?
Wie funktioniert ein Wasserhahn?

3.) Erstellen von weiteren Kärtchen oder Skizzen zu gestellten Fragen (mit Hilfe einer Recherche im Internet)

4.) Lehrperson händigt Arbeitsblatt aus, auf dem alle Informationen nochmals (zum Nachlesen) vermerkt sind

Sozialform/Organisationsform:

Sitzkreis
Gruppenarbeit

Medien:

Karten
Tafel/Planwand
Tablets

Ergebnissicherung

Anbringen der Kärtchen an Tafel oder Pinnwand
Lehrperson spielt als Zusammenfassung Lernvideo ab
Lehrkraft erklärt interaktives Arbeitsblatt, welches als Hausaufgabe ausgefüllt werden soll

Verabschiedung

Sozialform:

Plenum

Medien:

Interaktive Tafel/ Beamer
Videodatei
Arbeitsblatt Trinkwasserentnahme (interaktives PDF Dokument)

🎦 Trinkwasserentnahme (Teil 3)

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Links & Literatur

Literatur

Berliner Wasserbetriebe (Hrsg.). Wasserschutzgebiete [Web-Dokument]. Zugriff am 15.05.2021. Verfügbar unter https://klassewasser.de/content/language1/html/884.php

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB). (2017). Wasser ist Leben. Arbeitsheft für Schülerinnen und Schüler – Grundschule [PDF – Dokument]. Zugriff am 19.05.21. Verfügbar unter https://www.bmu.de/fileadmin/Daten_BMU/Pools/Bildungsmaterialien/gs_wasser_schueler_bf.pdf

Gesellschaft für Didaktik des Sachunterrichts (GDSU) (Hrsg.) (2013). Perspektivrahmen Sachunterricht. Bad Heilbrunn: Verlag Julius Klinkhardt.

Häusermann, D., Hentschel, W., Kistemann, T., Rudat, K. & Schulte, W. (2017). Gebäudetechnik für Trinkwasser. Fachgerecht planen - Rechtssicher ausschreiben - Nachhaltig sanieren (2.Aufl.). Berlin: Springer Verlag.

Hoffmann, F. & Karger, R. (2013). Wasserversorgung (14. Aufl.). Wiesbaden: Springer Fachmedien.

Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen (LTV) (Hrsg.) (2010). Wie funktioniert eine Talsperre? [PDF-Dokument]. Zugriff am 09.05.2021. Verfügbar unter https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/15605

Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen (LTV) (Hrsg.) (2016). Trinkwasser aus Sachsen [PDF-Dokument]. Zugriff am 09.05.2021. Verfügbar unter https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/26409

Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen (LTV) (Hrsg.) (2018). Die Talsperre Eibenstock [PDF-Dokument]. Zugriff am 09.05.2021. Verfügbar unter https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/20254

Sandmann, Rainer (2002). Der Wasserkreislauf – Arbeitsblätter zum selbstständigen Lernen. Best.-Nr.1399. Dorsten: Spectra-Verlag.

Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.) (2020). Wasserschutzgebiete [Web-Dokument]. Zugriff am 27.05.2021. Verfügbar unter https://luis.sachsen.de/fachbereich-wasser-wasserschutzgebiete.html

Sächsisches Staatsministerium für Kultus (SMK) (Hrsg.) (2019). Lehrplan Grundschule Sachunterricht [PDF-Dokument]. Zugriff am 30.05.2021. Verfügbar unter https://www.schulportal.sachsen.de/lplandb/index.php?lplanid=80&lplansc=2DYw4je6s74vCaxRHqx6&token=f146265678df55e016b37b980d58d892

Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (SMUL) (Hrsg.) (2018). Trinkwasserschutzgebiete [PDF-Dokument]. Zugriff am 16.05.2021. Verfügbar unter https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/22315

Umweltbundesamt (2016). Rund um das Trinkwasser [PDF-Dokument]. Letzter Zugriff am 10.05.2021. Verfügbar unter https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/479/publikationen/uba_rund_um_das_trinkwasser_ratgeber_web_0.pdf

Umweltbundesamt (2020). Trinkwasser aus dem Hahn [PDF-Dokument]. Letzter Zugriff am 10.05.2021. Verfügbar unter https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/421/publikationen/uba_trinkwas-ratgeber_2020-04-07_web_barrierefrei.pdf

Wasserwerke Zwickau GmbH (Hrsg.). (2011). Wasserwerke und Wasserversorgung für Zwickau. Seit Ende 19. Jahrhundert bis zur Gegenwart. Zwickau.

Wasserwerke Zwickau GmbH (Hrsg.). (2021). Preisblatt der Wasserwerke Zwickau GmbH [PDF-Dokument]. Letzter Zugriff am 30.06.2023. Verfügbar unter https://www.wasserwerke-zwickau.de/fileadmin//redaktion-wwz/00_allgemeines/03_downloads/Preisblatt_ab01012023.pdf