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Kinder-Popsongs selber machen

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit erstellen Schülerinnen und Schüler der Klassen 5 und 6 einen Popsong mithilfe der Notations-Software Cubasis Go! Sie schreiben die Texte selbst, erarbeiten den Rhythmus und nehmen ihr eigenes Lied auf. Für 10- bis 12-Jährige gibt es keine Kinderlieder mehr, die SchülerInnen hören meist Popmusik, die für ältere Teenies gedacht ist. Viele Anlässe geben Ihnen und Ihrer Klasse Gelegenheit, eigene Songs herzustellen: Wettbewerbe, Jubiläen, Einschulung, Projekte oder der Wunsch nach einer "Schulhymne?. Die Unterrichtseinheit baut darauf auf, dass SchülerInnen sich motiviert mit der Gestaltung von Musik auseinander setzen, wenn sie damit ein konkretes Ziel verfolgen können. Sie erstellen einen eigenen Popsong in Gruppen- und Klassenarbeit, singen allein und gemeinsam im Chor und arbeiten gemeinsam an den nötigen Begleitmaterialien. Chronologie Die Chronologie des Ablaufs wird am Beispiel des Songs "Fair ist stark!" der Klasse 5d der Gesamtschule Horn Hamburg verdeutlicht. Die Schülerinnen und Schüler sollen Produktionsprozesse am Beispiel eines selbst hergestellten Kinder-Popsongs kennen lernen. eigene Ideen (Text und Melodie) entwickeln und zusammenfügen. einfache Möglichkeiten von Notations-Software (Cubasis Go!) kennen lernen. eine CD mit Chor-/Sologesang (Audio) zum Playback (MIDI) herstellen. Thema Kinder-Popsongs selber machen Autoren Arend Schmidt-Landmeier, Christoph Biehl Fach Musik; Zusammenarbeit mit Deutsch (Text), Kunst (Mappe, Fotos, Kostüme), Darstellendes Spiel (Choreographie, Spielhandlung), Arbeitslehre (Instrumentenbau, Geräuscherzeuger) Zielgruppe Klassen 5 und 6 Zeitraum 6 bis 8 Doppelstunden Medien Sequencer-Software Cubasis Go! Technische Voraussetzungen Tonstudio mit PC(s) im Musikbereich oder eine entsprechende Ausstattung im Musikraum, MIDI-Keyboards; Keyboards mit Kopfhörern Christoph Biehl ist Student der Schulmusik an der Musikhochschule Lübeck. Vor Beginn der Unterrichtseinheit sollten in der Klasse einige Vorgehensweisen bekannt sein. Über bestimmte Fakten rund um das Projekt sollte bereits abgestimmt worden sein. Übungen am PC: Eingeben von Melodien über ein MIDI-Keyboard Erarbeitung eines Rhythmus mit Latin Percussion Hören von Kinderliedern und Kinder-Popsongs Festlegen einer "Stilrichtung", einer "Grundstimmung" Festlegung des Inhalts (hier gegeben durch das Motto des Wettbewerbs der Hamburger Polizeiverkehrslehrer: Fair ist stark!) 1. Einstieg Was heißt "Fair ist stark?" Möglich ist hier ein Besuch des Polizeiverkehrslehrers der Schule. Wichtig sind die Eingrenzung des Themas und die Diskussion zum Bereich "Fairness im Straßenverkehr". 2. Refrain-Text Der Text des Refrain wird anhand der Hausaufgaben gemeinsam an der Tafel erarbeitet. In diesem Beispiel: Fair ist stark, fair ist gut, denn zum fair Sein braucht man Mut. Setz dich auch für andre ein, lass auch mal die anderen die ersten sein! Die SchülerInnen begeben sich an die Keyboards (Kopfhörer!), um Melodien zu finden. Vorschläge werden im Beisein der Lehrperson über ein MIDI-Keyboard zum Klick eingespielt und ausgedruckt. (Melodie-Prinzip: Frage/Antwort) Die Fragmente werden gemeinsam gesungen, zusammengestellt, von spannungslosen Elementen befreit und mit melodischen Höhepunkten versehen. 3. Strophen-Texte Der Text für die erste Strophe wird anhand der Hausaufgabe gemeinsam an der Tafel erarbeitet. Beim gemeinsamen Sprechen des Textes erfolgt die Festlegung des Sprechrhythmus. In Gruppen erarbeiten die SchülerInnen die Texte für die Strophen 2 und 3. 4. Rhythmus Auf dem Latin-Instrumentarium probieren die SchülerInnen einfache Patterns auf wenigen Instrumenten aus, um den Sprechtext nicht zu verwischen. Es folgt Eingabe der ausgesuchten Patterns per MIDI-Keyboard durch einzelne SchülerInnen vor der Klasse. Zusätzliche Vorschläge für einen eingängigen Refrain-Rhythmus werden auf Instrumenten ausprobiert, eingespielt, kritisiert und gegebenenfalls verworfen. Nur ein "Clap" wird eingefügt, welches später auch im doppelten Tempo im Intro Verwendung findet. Die Klasse empfindet die bisher ausschließlich gesprochenen Strophen als zu langweilig. Die ersten vier Zeilen sollen weiterhin "gerappt" werden, die Folgezeilen aber gesungen. Aus Zeitmangel werden verschiedene Gesangsversuche unter Beibehaltung des Sprechrhythmus zum Klavier (Lehrperson) ausprobiert, am Ende der Doppelstunde einigt man sich. Hausaufgabe: Mögliche SolistInnen sollen die Strophentexte auswendig sprechen und singen können, die Klasse den Refrain mit Clap und Rhythmus-Patterns. Gegebener Anlass Die Hamburger Polizeiverkehrslehrer organisieren seit Jahrzehnten Plakat- und Liederwettbewerbe zu einem jährlich wechselnden Motto, das zwingend Bestandteil des Songs/des Plakates sein muss. Die Siegertitel werden live vor großem Publikum in der großen Musikhalle präsentiert und nachfolgend im Rahmen öffentlicher Veranstaltungen, Messen, Vernissagen usw. aufgeführt. Zusätzlich gibt es natürlich einen Beitrag für die Klassenkasse. Erfinden Sie einen Anlass! Aber auch, wenn ein äußerer Anlass an Ihrem Schulort fehlt: Es lohnt sich, einen zu erfinden, zu gründen, zu initiieren. Kreieren Sie ein einleuchtendes Motto und schreiben Sie einen Liederwettbewerb der Schulen aus; arbeiten Sie mit Kirchen, Sportvereinen, sozialen Einrichtungen zusammen. Bitten Sie den Bürgermeister um seine Schirmherrschaft, beziehen Sie die Presse in Ihr Projekt mit ein. Sie werden bemerken, dass viel mehr Menschen ihre Idee unterstützen wollen, als Sie zuvor für möglich hielten! Arbeitsaufträge Die Arbeitsaufträge und Hausaufgaben ergeben sich bei der ergebnisorientierten Vorgehensweise hauptsächlich aus den Notwendigkeiten, das Projekt durch Übungen, Arbeiten, Tätigkeiten und Hilfestellungen zielgerichtet voranzutreiben. Sie sind deshalb nur als Initialzündung planbar und ergeben sich im Folgenden aus der laufenden Unterrichtsarbeit. Meine SchülerInnen erhielten nur 2 Blätter, um die Textarbeit anzukurbeln. Print-Literatur Wir empfehlen Ihnen diese zwei Bücher zu Arrangement-Techniken in der Pop- und Jazzmusik. Runswick, Daryl : Arrangieren, Schott, ISBN 3-7957-5104-1 Lonardoni, Markus : Popularmusiklehre, Reclam, ISBN 3-15-009604-9 Rhythmus Entwickeln Sie einen eingängigen, in den Einzelpatterns und Bewegungsabläufen schlüssigen Komplementärrhythmus, der dem Wesen des Songs (Inhalt, Melodie, Tempo, Atmosphäre) entspricht. Faustregeln (Klischees): a) Vermeidung von Marschrhythmen im Kinderlied b) Schlichte Beats zu klaren Inhalten c) Südamerikanische Rhythmen vermitteln Lebensfreude d) Afrikanische Rhythmen wirken suggestiv-hypnotisch e) Gesprochene Texte lieben Hip-Hop-Grooves f) Witzige, verschrobene Songs mögen Reggae-Rhythmen g) Swing-Elemente fordern zum Mitschnippen/-grooven auf. Gesang Lassen Sie Ihre SchülerInnen möglichst häufig solistische Einlagen am Mikro ausprobieren (auch in Springstunden und nachmittags). a) Die typische Gliederung eines (Kinder-)Popsongs wird durch die Aufteilung in Chor (Refrain) und Solo (Strophe) erreicht, vor dem letzten Refrain erklingt oft ein Refraindurchgang a cappella oder der gesamte Song erfährt eine Rückung nach oben. b) Eine Zerlegung der Strophen in einzelne Solo-Blöcke ( Junge/Mädchen, Sprechen/Singen, zart/kräftig), in Call&Response (Vor-/NachsängerIn) oder mehr- bis eintaktige Wechsel der SängerInnen ist sehr reizvoll. c) Rap-Texte erlauben den Einsatz kleiner Vokalgruppen zum Hervorheben von Textpassagen ("Dopplung") Effekte Vermeiden Sie, immer dann Effekte erklingen zu lassen, wenn Ihnen nichts Besseres einfällt (Effekthascherei). Nicht jede Textaussage muss durch ein Geräusch verdeutlicht werden. a) Unterscheiden Sie im Arrangement zwischen solistischen Auftritten eines Effekts und Klangereignissen im Hintergrund. b) Nutzen Sie neben selbst hergestellten Geräuscherzeugern (in Klasse 5 noch sehr beliebt) auch die Sample-Sounds der Keyboards. c) Weniger ist auch hier mehr (Ausnahme: ironisierende Materialbehandlung). Jeder Effekt wird zur Qual, wenn er während des gleichen Songs stets an gleicher Stelle ertönt. Das Songbuch "Fair ist stark" des Autors mit dem vorliegenden Beispiel und weiteren neun Songs aus dem Alltagsleben unserer SchülerInnen ist 2002 in der kunterBUNDedition im Verlag Schott Musik International erschienen. Bezugsquellen Verlag Schott Musik International, Mainz, ISBN 3-7957-5523-9 in Kooperation mit Bergmoser+Höller Verlag AG, Aachen, ISBN 3-88997-156-3 5. Der fertige Song Im Laufe der Gesangsübungen zum Klavier und dem Rhythmus vom PC "mogelten" sich schon harmonische Wendungen ins Klavier-Spiel, die die Lehrperson den SchülerInnen nun vorstellt. Dem Karibik-Stil entsprechend werden hauptsächlich Hauptfunktionen benutzt (Parallelen nur als Durchgangsfunktionen), lediglich in der Strophe - als Hervorhebung des Gesangteils - wird die Doppeldominante benutzt. Refrain G / C / D / G G / C A- / G/D D / G Strophe: G / C / D / G G / C / D / G A / D / A / D C / G / A / D Es folgen ein gemeinsames Üben zu Rhythmus-Track (PC) und Klavier von Refrain und Clap, Strophen-Rap und gesungenen Strophenteilen (einzelne SchülerInnen am Mikrophon), die Festlegung des Formablaufs, das Einfügen eines "a cappella"-Chorelements zur Intensitätssteigerung (in der Popmusik üblich, etwa statt harmonischer Rückung) und die Auswahl der SolistInnen (Abstimmung der Klasse in Abwesenheit der SchülerInnen). Hausaufgabe: je nach Aufgabe die entsprechenden Form-Teile üben Hausaufgabe für die Lehrperson: das Arrangement fertig stellen 6. Die Aufnahme Das größte Problem, einen Klassenchor zum Playback aufzunehmen, entsteht durch das Fehlen eines Kopfhörerverteilers oder einer entsprechenden Menge an Kopfhörern an den meisten Schulen. Alternative 1: nur wenige SchülerInnen singen nacheinander den Chorpart auf die Audiospuren. Nachteil: für den Großteil der Klasse unbefriedigend, zu wenig Audiospuren. Alternative 2: Die Lehrperson lässt bei der Playback-Produktion die Klavierspur fort. Bei der Aufnahme des Chores hört die Lehrperson als einziger über Kopfhörer das Playback und spielt dazu live den Klavierpart, zu dem die SchülerInnen singen. Nachteil: auf den Chorspuren ist das Klavier zu hören (ein großer Abstand zu den Chormikros löst dieses Problem fast von selbst). Vorteil: Alle können mitsingen, genügend Audiospuren für die SolistInnen sind frei. 7. Der Wettbewerbsbeitrag Das Herstellen der Wettbewerbsmappe, des Deckblatts und des CD-Covers in Gruppenarbeit schließen die Arbeit ab. Das Bearbeiten und Ausdrucken der Textbeiträge und Notenbeispiele am PC (Einzel- und Gruppenarbeit) erfolgt durch die Lehrperson. Ein gemeinsames Hören der CD und das Einüben kleinerer Choreographieelemente zum Vortrag (Clap oben/unten/r/l, Wechselschritt und mehr beim Singen, gemeinsames Verbeugen auf dem letzten Rhythmus-Event und so weiter) komplettieren die Arbeit am gemeinsamen Projekt.

  • Musik
  • Sekundarstufe I

Fritz Haber: Genie oder Völkermörder?

Unterrichtseinheit

Dieser WebQuest thematisiert die historische Persönlichkeit Fritz Haber (1868-1943) und bettet die Ammoniaksynthese sowie ihren Mitentwickler in einen historischen Kontext ein. Neben Habers Beteiligung an der Giftgasforschung werden auch dessen unbekannte und teils spektakuläre Forschungen sowie die Rolle seiner Frau Clara Immerwahr betrachtet. Der WebQuest ist als Teil einer Semesterarbeit Studierender des Lehramtes Chemie für Gymnasien im Rahmen eines Seminars an der Universität Frankfurt entstanden und wurde bisher aber noch nicht im Unterricht eingesetzt. Wenn Sie die Materialien im Unterricht einsetzen, wären die Autoren für Ihre Erfahrungen und Rückmeldungen dankbar (Informationen und Kontakt zu den Autoren). Damit erhalten die Studenten (David Fischer, Sándor Bekö) auch eine Rückmeldung zu ihrer Arbeit. Die Schülerinnen und Schüler schlüpfen in die Rolle von Studierenden (wahlweise aus einem Institut für Physikalische Chemie, Geschichte, Soziologie oder Chemie), die sich innerhalb von Arbeitsgruppen über Leben und Werk Fritz Habers aus verschiedenen Blickwinkeln informieren. Die Ergebnisse der Arbeitsgruppen werden durch Plakate gesichert, die den Mitschülerinnen und Mitschülern vorgestellt werden. Die vier Poster werden aufgehängt und im Rahmen einer "Poster-Session" gemeinsam betrachtet. Eine Podiumsdiskussion ("Kongress"), in der das Wirken von Fritz Haber kritisch reflektiert und auch der historische Versuch der Ammoniaksynthese demonstriert wird, schließt die Unterrichtseinheit ab. Zielgruppe, Themen, Anbindung an den Lehrplan Hier finden Sie Informationen zu den Voraussetzungen der Unterrichtseinheit, den Themen und ihrer Anbindung an den Lehrplan sowie einen Überblick zum Unterrichtsverlauf. Durchführung des WebQuest In arbeitsteiliger Gruppenarbeit recherchieren die Schülerinnen und Schüler eigenständig und selbst gesteuert Informationen zu Leben und Werk von Fritz Haber. Präsentation der Arbeitsergebnisse Nach einer Poster-Session werden in einem Rollenspiel die Person und die wissenschaftlichen Leistungen Fritz Habers aus verschiedenen Perspektiven betrachtet. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen die Forschungsschwerpunkte Fritz Habers benennen können. die Reaktionsgleichung der Ammoniaksynthese nach Haber und Bosch formulieren können. unterschiedliche (historische) Methoden der Ammoniaksynthese benennen können. mindestens drei Giftgase nennen und die Beteiligung Fritz Habers am Gaskrieg beschreiben können. die Gründe für den Suizid von Clara Immerwahr (Fritz Habers Ehefrau) kennen lernen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen relevante Inhalte aus Online-Dokumenten exzerpieren, ordnen und aufarbeiten. den Rechner zur Informationssuche verwenden können. ein Plakat erstellen, das die Ergebnisse der Gruppenarbeit strukturiert zusammenfasst. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen in der Gruppenarbeitsphase konstruktiv mit den Vorschlägen anderer Schülerinnen und Schüler umgehen. auf der Basis des angeeigneten Wissens einen Sachverhalt gemeinsam diskutieren, argumentieren und überprüfen. in der Gruppenarbeit eigenverantwortlich Inhalte erarbeiten, auswählen und gemeinsam präsentieren. sich bei der Podiumsdiskussion frei und selbstsicher äußern. Thema Fritz Haber: Genie oder Völkermörder? Autoren David Fischer, Silke Weiß Fach Chemie; fächerübergreifend Aspekte: Politikwissenschaft, Religion/Ethik, Geschichte (Krieg und Frieden, Verantwortung des Wissenschaftlers) Zielgruppe Jahrgangsstufe 13 (G9) beziehungsweise 12 (G8), bevorzugt Leistungskurs Zeitraum 5-6 Stunden Technische Voraussetzungen ein Computer pro Arbeitsgruppe Silke Weiß studierte an der Universität zu Heidelberg und Frankfurt die Fächer Biologie, Chemie, Spanisch und Deutsch auf Lehramt (Sek II) und arbeitet am Alten Kurfürstlichen Gymnasium in Bensheim (Hessen). Sie ist zur Zeit im Projekt "Lehr@mt: Medienkompetenz als Phasenübergreifender Qualitätsstandard" abgeordnet an das Institut für Didaktik der Chemie der Universität Frankfurt und betreut dort den Bereich "Kompetent Chemie unterrichten mit Neuen Medien". Vorwissen der Schülerinnen und Schüler Die Schülerinnen und Schüler sollten das chemische Gleichgewicht und Massenwirkungsgesetz bereits kennen gelernt haben. Technische Voraussetzungen Die WebQuest-Materialien dieser Unterrichtseinheit sind HTML-Seiten, die mit jedem gängigen Browser betrachtet werden können. Die Schülerinnen und Schüler sollten Zugang zu einem Drucker haben, um zum Beispiel das Anmeldeformular für den Kongress ausdrucken zu können, aus dem sich dann die Gruppeneinteilung ergibt (siehe Aufgabenseite im WebQuest; "Internetadresse" oder "Download" auf der Startseite der Unterrichtseinheit). Chemie Der WebQuest soll von Schülerinnen und Schülern der Oberstufe (vorzugsweise Leistungskurs) bearbeitet werden. Inhaltlich greift er das verbindliche Unterrichtsthema "Ammoniaksynthese" auf und leitet auch zu einem Demonstrationsversuch an. Die Thematisierung des Haber-Bosch-Verfahrens als Beispiel für das "Prinzip des kleinsten Zwangs" ist im G9-Lehrplan für die Jahrgangsstufe 13 vorgesehen. Zukünftige G8-Oberstufen behandeln dieses Prinzip entsprechend in Jahrgangsstufe 12. Politikwissenschaft, Religion/Ethik Das Haber-Bosch-Verfahren ist als technisches Verfahren über den Chemieunterricht hinaus als fakultativer Unterrichtsinhalt mit Querverweisen zu dem Themengebiet "Krieg und Frieden" (zum Beispiel Politikwissenschaft, Religion/Ethik) möglich. Die Unterrichtseinheit reiht diese Leistung Fritz Habers neben anderen Forschungen ein und erweitert das Wirken Habers um den Aspekt der Verantwortung eines Chemikers. Somit kann der im Lehrplan geforderten Entwicklung eines Wertebewusstseins und der Berücksichtigung der Würde des Menschen Rechnung getragen und die im Lehrplan vorgeschlagene Fächervernetzung hergestellt werden (Politikwissenschaft, Geschichte, Ethik oder der Religion). Einstieg Eine fiktive "Einladung" mit dem provozierenden Untertitel stellt den Einstieg in den WebQuest dar. Ein Professor lädt Studentinnen und Studenten verschiedener Universitäten - darunter auch solche der Universität zu Berlin, an der Fritz Haber selber lehrte - ein, die Fragestellung "Genie oder Völkermörder" kontrovers auf einem "Jungwissenschaftler-Kongress" zu diskutieren. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten zunächst in Expertengruppen ("Arbeitsgruppen") individuelle Antworten auf die zentrale Fragestellung, ob Haber ein Genie oder "Völkermörder" sei. Dabei informieren sie sich anhand vorgegebener Links gemäß der Rollen, in die sie schlüpfen. Dies sind Studierende folgender Fächer oder Fachbereiche: Chemie Physikalische Chemie Geschichte Soziologie "Postersession" und "Kongress" Die Gruppen präsentieren ihre Ergebnisse in Form von Plakaten - ähnlich, wie es auch auf echten wissenschaftlichen Versammlungen der Fall ist ("Poster-Session"). Daraus ergibt sich eine abschließende Podiumsdiskussion, die von den nicht direkt teilnehmenden Schülerinnen und Schülern schriftlich zusammengefasst wird. Demonstrationsexperiment Im Rahmen des WebQuest ist ein Versuch zur Darstellung von Ammoniak nach dem Haber-Bosch-Verfahren vorgesehen. (Nur die Gruppe der Chemikerinnen und Chemiker wird das Experiment vorführen.) Ausgehend von einem zentralen WebQuest-Dokument erarbeiten Schülerinnen und Schüler mithilfe des Internets ein Wissensgebiet und präsentieren anschließend ihre Ergebnisse. Die Arbeit mit dem WebQuest erfolgt in den Schülergruppen eigenständig und selbst gesteuert. Der Lehrkraft kommt die Rolle eines Lernbeobachters zu. Allgemeine Informationen zum Thema WebQuest im naturwissenschaftlichen Unterricht finden Sie hier: WebQuests in den Naturwissenschaften Informationen zu den internetbasierten "Lernabenteuern" Expertengruppen In der ersten Phase der Bearbeitung des WebQuest werden vier Arbeits- oder "Expertengruppen" gebildet, die sich mit den folgenden Schwerpunkten beschäftigen. Die Zuordnung der Schülerinnen und Schüler zu den Arbeitsgruppen kann eigenständig erfolgen. Zu beachten ist hierbei, dass nur die Gruppe der Chemikerinnen und Chemiker den Versuch zur Darstellung von Ammoniak durchführt. Studierende der Physikalischen Chemie (Universität zu Berlin) Aufgabe dieser Arbeitsgruppe ist es, den anderen Gruppen die Leistungen und vielseitigen Forschungen Fritz Habers vorzustellen. (Haber studierte und lehrte unter anderem auch an der Universität zu Berlin.) So versuchte Haber zum Beispiel im Jahr 1921 aus Meerwasser Gold zu gewinnen, um so Deutschlands Reparationszahlungen an die Alliierten zu unterstützen. Die Forschungen zur Schädlingsbekämpfung und den Flammenreaktionen gehören ebenfalls zu den weniger bekannten Aktivitäten Habers, die in der Arbeitsgruppe "Physikalische Chemie" gelesen und den anderen Gruppen vorgestellt werden sollen. Studierende der Geschichte (Universität zu Tübingen) Diese Arbeitsgruppe untersucht die Verwicklungen Habers in den ersten Weltkrieg und deckt historische Zusammenhänge auf. Am 22. April 1915 in Belgien (Ypern) wurden zum Beispiel auf Anraten Habers erstmals 150 Tonnen Chlorgas als "moderne Massenvernichtungswaffe" eingesetzt. Studierende der Soziologie (Universität zu Darmstadt) Die Arbeitsgruppe der Soziologen untersucht die Rolle der Frau in der Wissenschaft zur damaligen Zeit und erweitert so das Hauptthema um einen wichtigen Aspekt. Im Mittelpunkt dieser Gruppenrecherche steht Habers Ehefrau Clara Immerwahr, ihr Standpunkt zu den umstrittenen Aktivitäten Habers und ihr tragisches Schicksal. Studierende der Chemie (Universität zu Frankfurt) Die Arbeitsgruppe der Chemikerinnen und Chemiker konzentriert sich auf die Forschungen Habers rund um die Ammoniak-Hochdrucksynthese. Zu den Aufgaben dieser Arbeitsgruppe gehört neben einer vergleichenden Literaturrecherche auch die Durchführung eines Modellversuches zur Haber-Bosch-Ammoniaksynthese im kleinen Maßstab. Zeitaufwand Für die Arbeitsphase mit dem WebQuest sind in dieser Unterrichtseinheit etwa zwei bis drei Stunden zu veranschlagen. Für ihre jeweiligen Forschungsgebiete steht den Schülerinnen und Schülern im Quellenbereich der WebQuest-Seite eine Liste mit mehr aus dreißig ausgewählten Links zur Verfügung. Ein Teil der Literatur liegt auch als PDF-Dokument vor, von dem bei Bedarf je ein Exemplar pro Gruppe ausgedruckt werden kann. Darüber hinaus ist es hilfreich, wenn sich die Lernenden selbstständig in der Schul- oder Stadtbibliothek weitere Materialien beschaffen. Poster-Session Mithilfe der verschiedenen Quellen wird von jeder der vier Arbeitsgruppen ein Plakat erstellt, das die wichtigsten Informationen und Erkenntnisse zu den jeweiligen Schwerpunktthemen der Gruppe enthält. Diese Plakate - die im Ansatz den Kriterien eines wissenschaftlichen Plakates genügen sollen - werden zum "Kongress" mitgebracht und dort im Rahmen einer "Poster-Session" ausgestellt. Auf diese Weise werden die sich gegenseitig ergänzenden Informationen und Facetten zu Fritz Habers Leben und Werk allen Schülerinnen und Schülern schon transparent, bevor die Diskussion beginnt. Es ist daher darauf zu achten, dass der Inhalt der Plakate von einem unwissenden Betrachter in fünf bis zehn Minuten erfasst werden kann! Fritz Habers Forschungen werden in der Diskussion nicht allein auf die Ammoniak-Hochdrucksynthese reduziert, sondern in den historischen Kontext eingebettet und kritisch beleuchtet. Zeitaufwand Für die Erstellung der Plakate wird eine Schulstunde benötigt. Die Ausstellung der Plakate dauert etwa eine halbe Stunde. Dies sollte optimalerweise zu Beginn einer Doppelstunde geschehen, da die restliche Zeit dann für den Kongress verwendet werden kann. Podiumsdiskussion Nach der Recherche und Sicherungsphase (Erstellung der Plakate) werden in einer Podiumsdiskussion ("Jungwissenschaftler-Kongress") Vertreterinnen und Vertreter jeder Arbeitsgruppe zu Wort kommen (insgesamt acht Personen) und Habers Aktivitäten kritisch kommentieren. Zentral ist hierbei die Ausgangsfrage, ob Haber ein Genie oder ein Völkermörder sei. Planung Für den Jungwissenschaftler-Kongress ist in dieser Unterrichtseinheit eine Unterrichtsstunde zu veranschlagen. Darin ist die Nachbesprechung nicht enthalten. Schülerinnen und Schüler, die nicht aktiv am Kongress beteiligt sind, erstellen eine stichpunktartige Zusammenfassung des Disputes, in der die unterschiedlichen Sichtweisen der Arbeitsgruppen und ihr Bezug zu der Ausgangsfrage dargestellt werden. Die Zusammenfassungen sollen mit einer persönlichen Stellungnahme enden. Silke Weiß studierte an der Universität zu Heidelberg und Frankfurt die Fächer Biologie, Chemie, Spanisch und Deutsch auf Lehramt (Sek II) und arbeitet am Alten Kurfürstlichen Gymnasium in Bensheim (Hessen). Sie ist zur Zeit abgeordnet im Projekt "Lehr@mt: Medienkompetenz als Phasenübergreifender Qualitätsstandard" an das Institut für Didaktik der Chemie der Universität Frankfurt und betreut dort den Bereich "Kompetent Chemie unterrichten mit Neuen Medien".

  • Chemie / Natur & Umwelt
  • Sekundarstufe II

CNC II: Kreisprogrammierung und Bahnkorrektur

Unterrichtseinheit

Diese Unterrichtsreihe führt in die Erstellung und Simulation von Programmen mit kreisförmigen Konturen und in die Verwendung der Bahnkorrektur ein. Alle Programme können mithilfe einer Simulationssoftware am PC simuliert werden. Eine Vorführung des konkreten Programmablaufs an einer „echten“ Maschine kann die Arbeit mit Simulationssoftware dann sinnvoll ergänzen. In der industriellen Fertigung kommen heute vor allem computergesteuerte Maschinen zum Einsatz. CNC bedeutet Computerized Numerical Control und steht für die computerunterstützte Steuerung von Werkzeugmaschinen mithilfe von Zahlenausdrücken. CNC-Programme werden an zahlreichen Maschinen zum spanenden Bearbeiten von Werkstücken oder auch zur Programmierung von Laserschneidgeräten eingesetzt und begegnen vielen Schülern in ihrem späteren Berufsleben. Bei der Erstellung von CNC-Programmen können auch erste Grundlagen zum Einsatz anderer Programmiersprachen gelegt werden. Diese Unterrichtsreihe baut auf den Inhalten der Unterrichtsreihe "Einführung in die CNC-Technik" auf und umfasst die Themenbereiche Kreisprogrammierung und Bahnkorrektur mit zahlreichen Anwendungen und Übungen. Unterrichtsablauf Diese Unterrichtsreihe baut auf den Inhalten der Unterrichtsreihe ?Einführung in die CNC-Technik? auf und umfasst die Themenbereiche Kreisprogrammierung und Bahnkorrektur mit zahlreichen Anwendungen und Übungen. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Kreisprogrammierung mit G2/G3 erklären. Programme mit Kreisbögen erstellen. die Vorteile der Verwendung der Bahnkorrektur erkennen. Programme mit Bahnkorrektur erstellen. Spaß am Arbeiten mit der Simulationssoftware haben. Thema Kreisprogrammierung und Bahnkorrektur in der CNC-Technik Autor Stefan Staiger Fach Computertechnik, Technik Zielgruppe Berufsschule Grundstufe, Technisches Gymnasium Klasse 11 Zeitumfang 6-10 Unterrichtsstunden Technische Voraussetzungen CNC-Simulationssoftware EXSL-Win, Computer Einstieg Zur Einführung wird die Skizze eines einfachen Werkstück mit bogenförmigen Konturen per Beamer gezeigt. An diesem Beispiel wird thematisiert, welche Probleme beim Fräsen dieses Werkstücks auftreten: bislang sind keine Befehle zum Fräsen von Kreisbögen bekannt. Mithilfe eines Informationsblatts werden die Grundlagen der Kreisinterpolation besprochen. Dazu gibt es eine Übung, bei der drei Kreisbefehle erstellt werden müssen. Diese Aufgabe kann in Einzel- oder Gruppenarbeit der Schülerinnen und Schüler oder im Plenum gelöst werden. Das Beispielprogramm sollte anschließend von den Schülerinnen und Schülern mithilfe einer Simulationssoftware erprobt werden. Simulation Nun lernen die Schülerinnen und Schüler, ihre bereits erstellten Programme mithilfe einer Simulationssoftware zu simulieren. Hier sind zahlreiche Programme auf dem Markt. Deren Einsatz wird am besten zunächst am Beamer vorgeführt und anhand eines einfachen Werkstücks mit den Schülerinnen und Schülern Schritt für Schritt erarbeitet. Hier wird zum Beispiel die Simulationssoftware EXSL der Firma SL-Automatisierungstechnik verwendet. Die Unterrichtsreihe kann natürlich auch mit der Simulationssoftware anderer Firmen durchgeführt werden. 1. Übung zur Kreisinterpolation Zur Übung erstellen die Schülerinnen und Schüler mithilfe dieses Aufgabenblattes ein CNC-Programm mit zwei Nuten und zwei Bohrungen. Die Lösungen liegen bei. 2. Übung zur Kreisinterpolation In der zweiten Übung erstellen die Schülerinnen und Schüler ein CNC-Programm mit mehreren Nuten. 3. Übung zur Kreisinterpolation Im Laufe dieser Übung erstellen die Schülerinnen und Schüler wie in Übung 2 ein CNC-Programm mit mehreren Nuten. Jetzt wird jedoch eine maximal mögliche Frästiefe für die Werkzeuge berücksichtigt. Einführung in die Bahnkorrektur Per Beamer wird wiederum die Skizze eines einfachen Werkstücks projiziert. Ein 1-Cent-Stück kann als "Fräser" auf die Folie gelegt werden. Dann wird kurz mit der Klasse besprochen, welche Probleme beim Fräsen des Werkstücks auftreten: Je nach Durchmesser des Fräsers müssen alle Koordinaten umgerechnet werden, wobei leicht Fehler auftreten. Diese Berechnungen kann die CNC-Steuerung übernehmen, wenn die so genannte Bahnkorrektur verwendet wird. Mithilfe eines Informationsblatts (Blatt 2 der Datei) werden Grundlagen besprochen. Das Beispielprogramm soll anschließend mit einer Simulationssoftware erprobt werden. 1. Übung zur Bahnkorrektur Die Schülerinnen und Schüler erstellen mithilfe dieses Aufgabenblattes ein CNC-Programm mit Bahnkorrektur. Es geht um das Fräsen einer Außenkontur, wobei alle Koordinaten vorgegeben sind. Die Lösungen liegen bei. 2. Übung zur Bahnkorrektur Zur Übung erstellen die Schülerinnen und Schüler ein weiteres CNC-Programm mit Bahnkorrektur: Fräsen einer Außenkontur mit zu berechnenden fehlenden Koordinaten.

  • Metalltechnik
  • Sekundarstufe II

Wie lange reichen die Erdölreserven?

Unterrichtseinheit

Auf der Basis einer (quellen-)kritischen Internetrecherche entwickeln die Lernenden eine eigene Einschätzung zur Reichweite der Ölvorräte. Ihre Stellungnahmen werden zunächst in Kleingruppen zusammengeführt und dann mit der Klasse diskutiert. Im Rahmen eines WebQuests - beziehungsweise BlogQuest - setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Frage auseinander, wie lange die Erdölreserven noch reichen. Im Verlauf der Unterrichtseinheit sollen sie in Einzel- oder Partnerarbeit verschiedene Internetquellen kritisch auswerten und eine schriftliche Stellungnahme zum Thema verfassen. Zum Abschluss der Unterrichtseinheit sollen sie ihre Standpunkte in einer Diskussionsrunde besprechen. Der WebQuest wurde im Projekt "Lehr@mt: Medienkompetenz als Phasenübergreifender Qualitätsstandard" entwickelt. Thematisch gehört die Beschäftigung mit der "Reichweite der Erdölreserven" zu dem Bereich der fossilen Energieträger und baut auf Vorkenntnissen zu den einfachen Kohlenwasserstoffen auf. Die Lernenden arbeiten, wenn möglich (bei ausreichender Anzahl an Computerarbeitsplätzen), in Einzel-, ansonsten in Partnerarbeit. Vor der Auswertung der vorgegebenen Internetquellen sollen sich die Schülerinnen und Schüler Gedanken über den quellenkritischen Umgang mit Informationen aus dem Internet machen und dafür einen Kriterienkatalog erstellen. Hierzu befinden sich auf der Materialien-Seite des WebQuest-Dokuments drei Links zu Texten, die sich mit dem Thema Quellenkritik auseinandersetzen. Danach soll die Fragestellung, wie lange die Erdölreserven noch reichen, unter Zuhilfenahme von fünf Quellen bearbeitet und eine schriftliche Stellungnahme verfasst werden. Die Schülerinnen und Schüler sollen ihre Ergebnisse zunächst in Kleingruppen (je vier bis fünf Lernende) vorstellen und diskutieren. Jede Gruppe entscheidet sich für eine Stellungnahme, die dann der gesamten Klasse präsentiert wird. Anschließend sollen in einer Diskussionsrunde die Ergebnisse der Gruppen besprochen werden. Lehrplanbezug und Voraussetzungen Die Einordnung des WebQuests in die Lehrpläne von Hauptschule, Realschule und Gymnasium sowie in die Typologie des WebQuest-Erfinders Bernie Dodge wird dargestellt. Hinweis zum Unterrichtsverlauf Zeiteinteilung und Ablauf der Unterrichtseinheit werden skizziert. Selbstgesteuertes, problemlösendes und (quellen-)kritisches Arbeiten stehen dabei im Mittelpunkt. Die Schülerinnen und Schüler sollen gemäß der Bildungsstandards im Fach Chemie für den Mittleren Schulabschluss angeben, dass Erdöl einen Energiegehalt besitzt, der mithilfe chemischer Reaktionen in Arbeit umgewandelt werden kann. (F4.1, F4.2) Formen der Informationsbeschaffung und -verarbeitung nutzen, um die Endlichkeit der Erdölreserven zu erschließen. (B3) zum Thema Erdölreserven unterschiedliche Internetquellen für ihre Recherchen nutzen. (K1) Darstellungen auf ausgewählten Internetseiten hinsichtlich ihrer fachlichen Richtigkeit prüfen. (K3) im Rahmen einer Internetrecherche Trends, Strukturen und Beziehungen zur Endlichkeit der Erdölreserven finden, erklären und Schlussfolgerungen ziehen. (E6) auf die Fragestellung bezogene und aussagekräftige Informationen anhand festgelegter Beurteilungskriterien auswählen. (K2) die Endlichkeit der Erdölreserven aus unterschiedlichen Perspektiven diskutieren und bewerten. (B5) den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Internetrecherche situationsgerecht und adressatenbezogen dokumentieren und präsentieren. (K7) fachlich korrekt und folgerichtig argumentieren. (K8) ihre Arbeit als Team planen, strukturieren, reflektieren und präsentieren. (K10) Verknüpfungen zwischen Chemie und anderen Unterrichtsfächern, wie zum Beispiel Biologie, Geographie, Wirtschafts- und Politikwissenschaften, erkennen und diese Bezüge an konkreten Beispielen aufzeigen. (B2) Thema Reichweite der Erdölreserven, Quellenkritik Autoren Stephen Amman, Sven-Heiko Bubel, Rolf Goldstein, Lars Jakob Fach Chemie Zielgruppe Hauptschule: Klasse 9; Realschule: Klasse 10; Gymnasium: Klasse 9 Zeitraum 4 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang in ausreichender Anzahl (idealerweise für Einzel- oder Partnerarbeit) 9.6 Abbau organischer Substanz, Unterpunkt 3: Suche und Förderung von Erdöl 9.7 Verwendung von Erdölfraktionen Für die Informationsbeschaffung wird unter anderem das Internet empfohlen. 10.3 Fossile Rohstoffe - wie lange noch? Entstehung und Gewinnung von Erdöl Die Nutzung des Internets wird bei den Arbeitsmethoden ausdrücklich genannt. 9G.3 Nr. 3.1 Erdöl und Erdgas als Energieträger und Rohstoffe Als Arbeitsmethode wird explizit die Informationsbeschaffung aus dem Internet zu dem Thema Erdöl empfohlen. Hessisches Kultusministerium (Herausgeber): Lehrplan Chemie. Gymnasialer Bildungsgang Jahrgangsstufen 7G bis 12G. 2008. Hessisches Kultusministerium (Herausgeber): Lehrplan Chemie. Bildungsgang Realschule Jahrgangsstufen 5 bis 10. 2002 Hessisches Kultusministerium (Herausgeber): Lehrplan Chemie. Bildungsgang Hauptschule Jahrgangsstufen 5 bis 9/10. 2002 Sekretariat der Ständigen Konferenz der Länder in der Bundesrepublik Deutschland (Herausgeber): Beschlüsse der Kultusministerkonferenz. Bildungsstandards im Fach Chemie für den Mittleren Schulabschluss. München/Neuwied: Luchterhand, 2005 Technische Voraussetzungen Die WebQuest-Materialien dieser Unterrichtseinheit sind HTML-Seiten, die mit jedem gängigen Browser genutzt werden können. Um eingebettete Videos abspielen zu können, muss der Adobe Flash Player installiert sein. Fachliche Voraussetzungen Die einfachen Kohlenwasserstoffe, wie Alkane, Alkene und Alkine, werden direkt vorher im Unterricht behandelt. Aufgabentyp "Entscheidungen treffen" WebQuests können nach ihrem "Erfinder" Bernie Dodge unterschiedlichen Aufgabentypen zugeteilt werden (WebQuest: A Taxonomy of Tasks, 2002). Der hier vorgestellte WebQuest lässt sich dem Aufgabentyp "Entscheidungen treffen" (Judgement Tasks) zuordnen. Dieser Aufgabentyp beinhaltet Kompetenzen aus anderen Aufgabentypen wie "Informationen zusammenstellen" (Compilation Tasks) und "Sachverhalte analysieren" (Analytical Tasks). Darüber hinaus ist aber eine Entscheidung zu treffen, die nachvollziehbar begründet werden muss. Hierbei wird nicht nur reproduziert, sondern problemlösend und (quellen-)kritisch gearbeitet. Gerade dieser Aufgabentyp ist sehr praxisnah und bereitet die Schülerinnen und Schüler auf das spätere Berufsleben oder Studium vor. BlogQuests: Erstellen von WebQuest mit Blogs Der hier vorgestellte WebQuest wurde mit einem Blog erstellt (daher auch die Bezeichnung BlogQuest). Ursprünglich handelt es sich bei Blogs um internetbasierte Tagebücher, in denen man Artikel verfassen und Seiten gestalten kann. Es gibt zahlreiche Provider, wie zum Beispiel Blogger, blog.de oder overblog. Der vorliegende BlogQuest wurde mithilfe von Wordpress erstellt. Die Arbeit mit dieser Online-Plattform ist nach einer kurzen Einarbeitungsphase sehr einfach, da man hier als Autorin oder Autor viele Optionen vorfindet, die von konventioneller Bürosoftware bekannt sind. Die Arbeitsoberfläche von Wordpress ist übersichtlich strukturiert, man benötigt für die Nutzung keine Programmierkenntnisse in HTML oder PHP. Und weil man den BlogQuest ohnehin online erstellt, entfällt auch der Schritt des Hochladens. Blogs ermöglichen somit eine schnelle und komfortable Erstellung von WeqQuests. Dies ist auch mit kostenfrei nutzbaren WebQuest-Generatoren möglich. Die mit diesen Werkzeugen erstellten HTML-Seiten muss man jedoch noch in einen verfügbaren Webspace hochladen. Für die Internetrecherchen sind zwei Unterrichtsstunden einzuplanen. Die Erarbeitung der Stellungnahmen (Einzel- oder Partnerarbeit sowie Gruppenarbeit) sowie die Präsentation und Diskussion im Klassenplenum nehmen je eine Unterrichtsstunde in Anspruch. Arbeitsgleiche Einzel- oder Partnerarbeit In der ersten Unterrichtsphase erfolgt in Einzel- beziehungsweise Partnerarbeit die Erstellung eines Kriterienkatalogs zum quellenkritischen Arbeiten. Dieser Katalog dient als "strategische" Grundlage für die Bewertung von Informationen und damit für die Erarbeitung der eigenen Stellungnahme. Die Schülerinnen und Schüler entwickeln ihren Standpunkt zur Reichweite der Erdölreserven nach der Recherche auf den fünf vorgegebenen Internetseiten. Die Beantwortung der Fragestellung, also die eigene Entscheidung, ist schriftlich zu begründen. Selbstgesteuertes Arbeiten Die Arbeit mit dem WebQuest erfolgt eigenständig und selbstgesteuert. Problemlösendes und (quellen-)kritisches Arbeiten soll dabei im Mittelpunkt stehen. Die Lehrkraft wird zum Lernbeobachter. Ergänzende Materialien Für ihre Internetrecherche stehen den Schülerinnen und Schülern im Quellenbereich des WebQuests ausgewählte Links zur Verfügung. Darüber hinaus ist es wünschenswert, wenn die Lernenden selbstständig in der Schul- oder Stadtbibliothek auf Printmedien zurückgreifen. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die methodische und inhaltliche Qualität gedruckter Medien der Qualität von Online-Publikationen gegenüberzustellen. Die Arbeitsergebnisse der Schülerinnen und Schüler sind der von ihnen erstellte Kriterienkatalog und die Formulierung ihrer Position. Letztere stellen sie sich gegenseitig in Kleingruppen vor. Jede Gruppe entwickelt daraus eine eigene Stellungnahme, die dann der gesamten Klasse präsentiert wird. Abschließend sollen die Stellungnahmen der Gruppen in einer Diskussionsrunde besprochen werden. Dabei sollen konstruktive Kritik geübt und auch Verbesserungsvorschläge diskutiert werden.

  • Chemie / Natur & Umwelt
  • Sekundarstufe I

Gibt es "die" erneuerbare Energie?

Unterrichtseinheit

Im Rahmen eines BlogQuests - ein WebQuest, der mit einem Blog erstellt wurde - informieren sich Schülerinnen und Schüler über verschiedene erneuerbare Energien und diskutieren über Handlungsperspektiven für die Zukunft. Als Rahmenhandlung dient eine fiktive UN-Umweltkonferenz im Jahr 2010. Die schwindenden fossilen Energieressourcen der Erde sowie die damit verbundene Umweltbelastung und der daraus resultierende Klimawandel zeigen, dass Handlungsbedarf besteht. Zum Thema "Energie und Zukunft" gibt es viele Ansätze, doch es steht außer Frage, dass der Klimawandel zumindest aufgehalten werden muss. Ein möglicher Ausweg könnte der vermehrte Einsatz erneuerbarer Energien sein, wie zum Beispiel Photovoltaik, Geothermie oder Gezeiten- und Osmosekraftwerke. Natürlich stellt sich hierbei die Frage nach der Umsetzbarkeit, Effektivität und Nachhaltigkeit derartiger Technologien. Vor dem Hintergrund einer UN-Umweltkonferenz sollen sich die Schülerinnen und Schüler in die Rolle von UN-Experten versetzen und verschiedene Möglichkeiten erneuerbarer Energien auf globaler Ebene diskutieren. Dabei sammeln sie durch Recherche auf vorgegebenen Webseiten Fachwissen, mit dem sie bei der Konferenz die eigenen Argumente begründen beziehungsweise untermauern. Geht es nicht auch ohne Energie? Energie geht alle etwas an - nicht zuletzt aus dem Grund, da jede und jeder im Alltag darauf angewiesen ist. Im 21. Jahrhundert funktioniert nahezu nichts ohne den "Stoff" aus der Steckdose oder dem Tiger im Tank. Das Problem besteht lediglich darin, dass die fossilen Energieträger, wie beispielsweise Erdöl und Braunkohle mittelfristig zu Neige gehen werden. Zudem sorgen diese für nicht unerhebliche CO2-Emissionen, welche das Erdklima nachweislich beeinflussen. Sicherlich findet man hier und da technologische Optimierungen. So werden Automotoren entwickelt, die bei geringem Treibstoffverbrauch und CO2-Ausstoß sehr effizient arbeiten. Auch wurde die Glühbirne bereits verdrängt, und neueste, energiesparende LED-Technik setzt sich auf dem Markt durch. Doch irgendwann ist Schluss mit den Energieeinsparungen, spätestens dann, wenn im Kohlekraftwerk keine Kohle mehr bereitsteht! Auf der Suche nach Alternativen Erneuerbare und CO2-neutrale Energien sind in Zukunft mehr als gefragt. Doch welche Alternativen gibt es überhaupt? Wie ist der derzeitige Entwicklungsstand? Wo sind die Vor- und Nachteile? Der hier vorgestellte BlogQuest lässt sich gut in den Regelunterricht der Klasse 9 oder 10 einbauen. Es bieten sich hier viele Möglichkeiten (siehe dazu auch Einordnung in den Lehrplan). Der BlogQuest kann auch im Rahmen eines fächerübergreifenden Projekt- oder Methodentages zum Einsatz kommen. Einsatz des BlogQuest im Unterricht Die Unterrichtseinheit richtet sich an Schülerinnen und Schülern der Realschule und des Gymnasiums. Die Arbeit mit dem BlogQuest gestaltet sich für die Lernenden recht einfach, da sie sich von Seite zu Seite vorarbeiten. Lehrplanbezug und Voraussetzungen Die Einordnung des WebQuests in die Lehrpläne von Realschule und Gymnasium sowie in die Typologie des WebQuest-Erfinders Bernie Dodge wird dargestellt. Hinweise zum Unterrichtsverlauf Zeiteinteilung und Ablauf der Unterrichtseinheit werden skizziert. Selbst gesteuertes, problemlösendes und (quellen-)kritisches Arbeiten stehen dabei im Mittelpunkt. Quellen für die Recherche Die aufgelisteten Internetseiten dienen den Arbeitsgruppen als Informationsquellen für den BlogQuest. Die Schülerinnen und Schüler sollen gemäß der Bildungsstandards im Fach Chemie für den Mittleren Schulabschluss in der Lage sein unterschiedliche Internetquellen für ihre Recherchen zu nutzen und themenbezogene und aussagekräftige Informationen für eine Diskussion auszuwählen. (K1/K2) die Ergebnisse ihrer Internetrecherche im Rahmen einer fiktiven Umweltkonferenz zu präsentieren. (K7) im Rahmen einer Diskussion fachlich korrekt und folgerichtig zu argumentieren. (K8) ihre Arbeit als Team zu planen, zu strukturieren, zu reflektieren und zu präsentieren. (K10) erneuerbare Energien aus unterschiedlichen Perspektiven zu diskutieren und zu bewerten. (B5) Thema Gibt es "die" erneuerbare Energie? - Diskussion im Rahmen einer fiktiven UN-Umweltkonferenz Autor Kristina Gojkovic, Thorsten Möller, überarbeitet von Rolf Goldstein Fach Biologie/Chemie, fächerübergreifend Zielgruppe Klasse 9-10, Realschule/Gymnasium Zeitraum 6 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang in ausreichender Anzahl (idealerweise für Partnerarbeit) Chemie: 9G.3 - "Fossile Brennstoffe" Politik und Wirtschaft: 9G.5 - "Ökonomische Bildung: Internationale Wirtschaftsbeziehungen" Chemie: 10.4 - "Brennstoffe" Politik und Wirtschaft: 10.3 "Ökonomische Bildung / Internationale Wirtschaftsbeziehungen" Chemie 10.2 - "Elektrische Energie und chemische Prozesse" Chemie 10.3 - "Fossile Rohstoffe - wie lange noch?" Biologie 9.4 Globale Umweltfragen Politik und Wirtschaft: 10.5 - "Verkehr und Umwelt" Hessisches Kultusministerium (Herausgeber): Lehrplan Chemie. Gymnasialer Bildungsgang, Jahrgangsstufen 8 bis 13. Hessisches Kultusministerium (Herausgeber): Lehrplan Chemie. Gymnasialer Bildungsgang, Jahrgangsstufen 7G bis 9G und gymnasiale Oberstufe.2010 Hessisches Kultusministerium (Herausgeber): Lehrplan Chemie. Bildungsgang Realschule, Jahrgangsstufen 5 bis 10. 2002 Sekretariat der Ständigen Konferenz der Länder in der Bundesrepublik Deutschland (Herausgeber): Beschlüsse der Kultusministerkonferenz. Bildungsstandards im Fach Chemie für den Mittleren Schulabschluss. München/Neuwied: Luchterhand, 2005 Technische Voraussetzungen Die BlogQuest-Materialien dieser Unterrichtseinheit sind HTML-Seiten, die mit jedem gängigen Browser betrachtet werden können. Pro Kleingruppe sollte mindestens ein PC mit Internetzugang vorhanden sein. Um ein erhöhtes Maß an Frustration seitens der Lernenden zu vermeiden sollten folgende Voraussetzungen gegeben sein: Die Schülerinnen und Schüler … wissen aus dem Alltag, was Strom und elektrische Energie sind. … können einschätzen, dass Energie umwandelbar ist ("Energieerhaltungssatz"). … kennen Kraftwerke zur Strom- und Energieerzeugung (zumindest aus den Medien). … sind sich der Gefahren durch Kernenergie und fossiler Energiegewinnung bewusst. … sind im Umgang mit unbekannten Texten und Inhalten geübt. … können mit dem Internet (Suchanfragen, Suchergebnissen, Wikipedia) umgehen. Aufgabentyp "Entscheidungen treffen" WebQuests können nach ihrem Erfinder Bernie Dodge unterschiedlichen Aufgabentypen zugeteilt werden (WebQuest: A Taxonomy of Tasks, 2002). Der hier vorgestellte WebQuest lässt sich dem Aufgabentyp "Entscheidungen treffen" (Judgement Tasks) zuordnen. Dieser Aufgabentyp beinhaltet Kompetenzen aus anderen Aufgabentypen wie "Informationen zusammenstellen" (Compilation Tasks) und "Sachverhalte analysieren" (Analytical Tasks). Darüber hinaus ist aber eine Entscheidung zu treffen, die nachvollziehbar begründet werden muss. Hierbei wird nicht nur reproduziert, sondern problemlösend und (quellen-)kritisch gearbeitet. Gerade dieser Aufgabentyp ist sehr praxisnah und bereitet die Schülerinnen und Schüler auf das spätere Berufsleben oder Studium vor. BlogQuests: Erstellen von WebQuest mit Blogs Der hier vorgestellte WebQuest wurde mit einem Blog erstellt (daher auch die Bezeichnung BlogQuest). Ursprünglich handelt es sich bei Blogs um internetbasierte Tagebücher, in denen man Artikel verfassen und Seiten gestalten kann. Es gibt zahlreiche Provider, wie zum Beispiel Blogger, blog.de oder overblog. Der vorliegende BlogQuest wurde mithilfe von Wordpress erstellt. Die Arbeit mit dieser Online-Plattform ist nach einer kurzen Einarbeitungsphase sehr einfach, da man hier als Autorin oder Autor viele Optionen vorfindet, die von konventioneller Bürosoftware bekannt sind. Die Arbeitsoberfläche von Wordpress ist übersichtlich strukturiert, man benötigt für die Nutzung keine Programmierkenntnisse in HTML oder PHP. Und weil man den BlogQuest ohnehin online erstellt, entfällt auch der Schritt des Hochladens. Blogs ermöglichen somit eine schnelle und komfortable Erstellung von WebQuests. Motivierend einsteigen und Transparenz schaffen In der Einführungsphase soll seitens der Lehrkraft auf das Thema eingestimmt werden. Dies kann beispielsweise in Form eines stummen Impulses geschehen (ein Zeitungsbericht zum Thema, ein kurzes Video oder ein Podcast). Mögliche Impulse sind hier aufgeführt: YouTube-Video: ERENE - Eine Europäische Gemeinschaft für Erneuerbare Energien (Abspielen bis 1:26) YouTube-Video: Energy, let's save it! (Abspielen bis 1:00) faz.net: „Das Zeitalter der erneuerbaren Energien beginnt“ Artikel über die Konferenz "Renewables 2004" Die Schülerinnen und Schüler äußern sich, wobei sich die Lehrkraft zunächst zurückhält. Es kann durchaus passieren, dass eine rege Diskussion entsteht, die man zunächst nicht unterbinden sollte. Es wird sich schnell herausstellen, dass aufgrund vieler Fehlvorstellungen und Halbwissen auf Schülerseite keine fundierte Argumentationsgrundlage vorhanden ist. Nun kann eine Verknüpfung zur Unterrichtseinheit hergestellt werden. Die Lehrkraft erklärt grob die Planung der kommenden Stunden. Ist die Arbeit mit BlogQuests nicht bekannt, sollte hier eine kurze Erläuterung zur Bedienung erfolgen. Wichtig dabei erscheint der Hinweis, dass die Schülerinnen und Schüler selbstständig und eigenverantwortlich ihr Ziel erreichen. Arbeit mit dem BlogQuest Anschließend werden die sechs Arbeitsgruppen gebildet. Die Lernenden können selbst entscheiden, ob sie innerhalb eines Teams arbeitsteilig (empfohlen) oder arbeitsgleich arbeiten. Die Zuordnung der Schülerinnen und Schüler zu den Gruppen erfolgt per Los oder durch eine andere geeignete Methode. Die Arbeit mit dem BlogQuest gestaltet sich für die Lernenden recht einfach, da sie sich von Seite zu Seite vorarbeiten, beginnend mit der Willkommensseite. Die Lernenden arbeiten zunächst innerhalb der Kleingruppen und informieren sich gemäß der von ihnen übernommenen Expertenrolle mithilfe der vorgegebenen Webseiten über Geothermie, Photovoltaik, Solarthermie, Osmosekraftwerk, Gezeitenkraft und Windenergie. Die Ergebnisse ihrer Recherchen werden zunächst in der Kleingruppe zusammengetragen und diskutiert. Dabei kann die Table-Set-Methode gute Dienste leisten, um einen regen Austausch zu fördern. Die Ergebnisse aus den Kleingruppen werden anschließend auf der UN-Umweltkonferenz vorgestellt und diskutiert. Table-Set-Methode Die Schülerinnen und Schüler sollen sich in den Kleingruppen die Quellen gleichmäßig aufteilen und erarbeiten. Im Anschluss daran erfolgt eine Synopse mit Hilfe der Table-Set-Methode. Jede Schülerin/ jeder Schüler notiert zunächst in Stichpunkten die erarbeiteten Argumente auf ihrem/ seinem Abschnitt. Danach lesen die Gruppenmitglieder die Beiträge der anderen durch mehrfaches Drehen. In der folgenden Gruppenarbeitsphase soll sich dann über Gemeinsamkeiten und Unterschiede ausgetauscht werden. Schließlich muss sich die Gruppe auf eine Form der Ergebnispräsentation einigen, welche in der Postermitte dargestellt wird. Selbst gesteuert arbeiten Die Arbeit mit dem BlogQuest erfolgt in den Schülergruppen eigenständig und überwiegend selbst gesteuert. Die Lehrkraft zieht sich weitestgehend zurück. Sie ist jederzeit als beratende Ansprechperson erreichbar und sorgt für ein angemessenes Arbeitsklima. Sie überwacht gegebenenfalls das Vorankommen der einzelnen Gruppen. Der Lehrkraft kommt somit die Rolle eines Lerncoaches zu. Ergänzende Materialien Für ihre jeweiligen Themengebiete stehen den Schülerinnen und Schülern im Quellenbereich des BlogQuests ausgewählte Links zur Verfügung. Darüber hinaus ist es wünschenswert, wenn die Lernenden selbstständig in der Schul- oder Stadtbibliothek weitere Materialien beschaffen. Die Lehrkraft eröffnet als Vorsitz die Umweltkonferenz zum Thema "Die Energie der Zukunft". Die einzelnen Experten präsentieren die ausgearbeiteten Punkte ihrer erneuerbaren Energie. Dabei übernimmt ein Gruppenmitglied die Gesamtmoderation, und alle anderen stellen jeweils einen Themenschwerpunkt vor. Anschließend wird in die Diskussionsphase übergeleitet, bei der es darum geht, die einzelnen Expertenvorschläge gegeneinander abzuwägen und eine Lösung zu finden. Schließlich werden Anträge formuliert, die anschließend zur Abstimmung gebracht werden.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt / Chemie / Natur & Umwelt
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Bestimmung der Erdbeschleunigung mit dem Mobiltelefon

Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit stellt eine computergestützte Bestimmung der Erdbeschleunigung vor, für die ausschließlich Gegenstände aus dem Alltag benötigt werden: Zum Einsatz kommen neben einem Smartphone ein Mikrofon beziehungsweise ein Headset, ein weiches Kissen, ein Computer mit Soundkarte sowie kostenfreie Tonanalysesoftware.Bewegt sich eine Schallquelle relativ zu einem Beobachter, so nimmt dieser eine Frequenzverschiebung wahr. Der nach dem österreichischen Forscher Christian Andreas Doppler (1803-1853) benannte Effekt kann unter Verwendung von Alltagsgegenständen dazu genutzt werden, um die Erdbeschleunigung g mit guter Genauigkeit zu bestimmen. Hierzu lässt man ein Handy, welches einen Ton konstanter Frequenz emittiert, frei fallen und registriert den Frequenzverlauf mithilfe eines Mikrofons. Die beobachtbare Frequenzverschiebung nimmt mit der Fallgeschwindigkeit des Handys zu. Dieser Effekt lässt sich mit Freeware-Programmen auswerten und ermöglicht unter Berücksichtigung des Geschwindigkeit-Zeit-Gesetzes für gleichförmig beschleunigte Bewegungen die Berechnung der Erdbeschleunigung. Ein Stück Lebenswelt im Physikunterricht - das Smartphone Die Physik wird vonseiten der Schülerinnen und Schüler oftmals als eine Wissenschaft angesehen, die ausschließlich im Physiksaal wirkt und mit dem täglichen Leben nichts zu tun hat. Ursache hierfür ist eine zu geringe Anbindung der Lerninhalte an der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler. Für sie ist der traditionelle Unterricht geprägt von Handlungen, die im Alltag keine Rolle spielen sowie von Begriffen und Experimentiergeräten, die im täglichen Leben nicht benötigt werden. Um der beschriebenen Situation ein Stück weit entgegenzuwirken, wird durch das hier vorgeschlagene Experiment versucht, ein bei den Lernenden im Allgemeinen sehr beliebtes Medium sinnvoll in den Physikunterricht zu integrieren. Verknüpfung von Lerninhalten Dadurch, dass die Bestimmung der Erdbeschleunigung wie auch die Untersuchung des Dopplereffekts (optisch wie akustisch) völlig zu Recht schon seit langer Zeit den ihnen gebührenden Platz im Physikunterricht der gymnasialen Oberstufe gefunden haben, ermöglicht der hier beschriebene Versuch darüber hinaus eine vertikale Verknüpfung von Lerninhalten im Sinne eines spiralartig aufgebauten Curriculums: Der freie Fall und somit die Erdbeschleunigung werden in der Regel zu Beginn des Oberstufenunterrichts im Zuge der Kinematik behandelt, der Dopplereffekt dagegen erst am Ende des Mechanikunterrichts bei der Erarbeitung des Themas " Schwingungen und Wellen ". Aufbau und theoretischer Hintergrund des Experiments Der Versuchsaufbau und die mathematischen Zusammenhänge werden dargestellt. Ein Messbeispiel wird vorgestellt und die Nutzung der Software beschrieben. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen wissen, dass die bei einer Relativbewegung von einer tonaussendenden Quelle und einem Empfänger wahrnehmbare Frequenzverschiebung von der Ausgangsfrequenz f0 und der Relativgeschwindigkeit v abhängt. wissen, dass zwischen der Dopplerverschiebung ?f und der Ausgangsfrequenz f0 beziehungsweise der Relativgeschwindigkeit v ein proportionaler Zusammenhang besteht. Kenntnis darüber haben, dass die Dopplerverschiebung ?f - unabhängig davon, ob sich der Sender oder der Empfänger bewegt - näherungsweise mit der Gleichung ?f = f0 v/c beschrieben werden kann. ein Experiment zur Bestimmung der Erdbeschleunigung beschreiben und durchführen können. das Geschwindigkeits-Zeit-Gesetz für gleichförmig beschleunigte Bewegungen ohne Anfangsgeschwindigkeit wiedergeben können. den Literaturwert der Erdbeschleunigung (g ? 9,81 ms-2) kennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen unter Nutzung einer geeigneten Tongeneratorsoftware Töne konstanter Frequenz erzeugen und als WAV-Datei speichern können. WAV-Dateien mittels Bluetooth oder USB-Kabel von einem Computer auf ein Smartphone übertragen können. mit der Tonanalysesoftware SPEAR erzeugte Spektrogramme (dynamische Spektren) interpretieren können. einen speziellen Frequenzverlauf mithilfe der Software SPEAR selektieren und als TXT-File exportieren können. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen in Kleingruppen zielgerichtet arbeiten können. Thema Bestimmung der Erdbeschleunigung mit dem Mobiltelefon Autoren Dr. Patrik Vogt , Dr. habil. Jochen Kuhn, Sebastian Müller Fach Physik Zielgruppe Qualifikationsphase Zeitraum 1 Stunde Technische Voraussetzungen Computer/Laptop mit Soundkarte, Handy mit MP3-Funktion, Software zur Tongenerierung (zum Beispiel Audacity , kostenfreier Download) und zur Tonanalyse (zum Beispiel SPEAR , kostenfreier Download) Dengler, R. (2003) Mobile Kommunikation - Experimente rund um eine weit verbreitete Hochfrequenztechnik. In: V. Nordmeier (2003), Didaktik der Physik. Beiträge zur Frühjahrstagung der DPG - Augsburg 2003. Berlin: Lehmanns. Falcão, A. E. G. Jr.; Gomes, R. A.; Pereira, J. M.; Coelho, L. F. S.; Santos, A. C. F. (2009) Cellular Phones Helping To Get a Clearer Picture of Kinematics. The Physics Teacher, 47, Seite 167-168 Hammond, E. C.; Assefa, M. (2007) Cell Phones in the Classroom. The Physics Teacher, 45, Seite 312 Müller, S., Vogt, P. & Kuhn, J. (zur Veröffentlichung eingereicht) Das Handy im Physikunterricht: Anwendungsmöglichkeiten eines bisher wenig beachteten Mediums. In: PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung, Hannover 2010 Villa, C. (2009) Bell-Jar Demonstration Using Cell Phones. The Physics Teacher, 47, Seite 59 PD Dr. habil. Jochen Kuhn ist als akademischer Oberrat in der Lehreinheit Physik der Universität Koblenz-Landau/Campus Landau tätig und habilitierte im Fachgebiet Didaktik der Physik. Seine Arbeitsgebiete in der Physikdidaktik sind die Entwicklung einer neuen Aufgabenkultur und fächerübergreifender Unterrichtskonzeptionen zum Physikunterricht sowie die theoriegeleitete empirische Lehr-Lern-Forschung in Schule und Hochschule. In jüngster Zeit beschäftigt er sich darüber hinaus mit der theoriegeleiteten Entwicklung neuer Schulversuche für die Sekundarstufe I und II. Sebastian Müller studiert die Fächer Physik und Mathematik für das Lehramt an Realschulen. Im Rahmen seiner Staatsexamensarbeit hat er sich mit Einsatzmöglichkeiten des Mobiltelefons im Physikunterricht beschäftigt und dabei insbesondere eine Reihe von Handyexperimenten entwickelt. Handy, Kissen, Computer und Freeware Emittiert ein frei fallendes Mobiltelefon einen Ton konstanter Frequenz f 0 , so lässt sich über die auftretende und mit der Fallgeschwindigkeit zunehmende Dopplerverschiebung die Erdbeschleunigung g recht genau bestimmen. Der Ton lässt sich mit einer geeigneten Software generieren - zum Beispiel mit Audacity oder Test-Tone-Generator (siehe "Internetadressen") - und via Bluetooth oder USB-Kabel auf das Handy übertragen. Das Mikrofon kann durch ein Headset oder ein weiteres Handy mit Diktierfunktion ersetzt werden. Zu beachten ist, dass das Mikrofon unmittelbar neben dem Auftreffpunkt des Handys positioniert sein muss und der freie Fall - um eine Schädigung des Geräts zu vermeiden - durch ein weiches Kissen abgefangen wird. Mathematischer Hintergrund Für die auftretende und mit dem Computer zu messende Dopplerverschiebung ? f gilt in guter Näherung ( v Fallgeschwindigkeit des Handys, c Schallgeschwindigkeit in Luft) und mit v = g ? t (? t Fallzeit). Ist die ausgesandte Frequenz konstant, so ist nach Gleichung (2) ? f näherungsweise proportional zu ? t und der Quotient kann als Steigung m einer Geraden angesehen werden. Nach Aufnahme der Messwerte und Bestimmung der Geradengleichung mittels linearer Regression kann die ermittelte Steigung zur Berechnung der Erdbeschleunigung herangezogen werden. Es gilt: Lineare Regression Im Einklang mit der Theorie ist die Frequenzänderung ? f offenkundig proportional zur Fallzeit ? t . Anwenden der linearen Regression führt auf die Geradengleichung mit einem adjustierten Bestimmtheitsmaß von 0,98 und einem Steigungsfehler von ±2 s -2 . Einsetzen der Zahlenwerte in die Berechnungsgleichung (4) ergibt mit einer Schallgeschwindigkeit in Luft von 344 Metern pro Sekunde (bei 20 Grad Celsius) die Fallbeschleunigung zu Es zeigt sich, dass mit dem beschriebenen Vorgehen die Erdbeschleunigung mit einer für den Schulunterricht ausreichenden Genauigkeit bestimmt werden kann. Der Literaturwert von 9,81 ms -2 liegt im Fehlerbereich der Messung. Auswertung ohne lineare Regression Die Durchführung einer linearen Regression bietet sich zur Auswertung des Datensatzes zwar an, allerdings wird dieses Verfahren nicht in allen Grund- und Leistungskursen eingeführt. Aufgrund der Proportionalität von Frequenzänderung und Zeit besteht jedoch die Möglichkeit, die Geradensteigung ganz elementar unter Nutzung zweier Messpunkte zu bestimmen, welche zur Verringerung des Fehlers natürlich eine möglichst große Zeitdifferenz zueinander aufweisen sollten. Im dargestellten Messbeispiel ergibt sich mit ? f 1 = 1,2 Hertz, ? f 2 = 57,9 Hertz, ? t 1 = 0,0125 Sekunden und ? t 2 = 0,5125 Sekunden die Steigung m zu woraus sich mit der zu ? f 1 gehörenden Ausgangsfrequenz von 4.014,6 Hertz die Erdbeschleunigung zu 9,7 ms -2 errechnet. Da die Dopplerverschiebung mit der Ausgangsfrequenz zunimmt (? f ~ f 0 ), sind zur Verringerung der Anforderungen an die Auswertesoftware sowie des relativen Fehlers möglichst hohe Frequenzen zu verwenden. Die Sendefrequenz wird jedoch vom Frequenzgang des Handylautsprechers und des verwendeten Mikrofons nach oben begrenzt, weshalb man sich - sofern keine Datenblätter vorliegen - experimentell an die für die Versuchsanordnung ideale Ausgangsfrequenz herantasten muss. Weitere ansprechende und für den Schulunterricht aufbereitete Handyexperimente werden von Müller, Vogt und Kuhn wie auch im Rahmen einer Serie unregelmäßig erscheinender Beiträge der amerikanischen Physikdidaktikzeitschrift "The Physics Teacher" beschrieben (siehe "Literatur"). PD Dr. habil. Jochen Kuhn ist als akademischer Oberrat in der Lehreinheit Physik der Universität Koblenz-Landau/Campus Landau tätig und habilitierte im Fachgebiet Didaktik der Physik. Seine Arbeitsgebiete in der Physikdidaktik sind die Entwicklung einer neuen Aufgabenkultur und fächerübergreifender Unterrichtskonzeptionen zum Physikunterricht sowie die theoriegeleitete empirische Lehr-Lern-Forschung in Schule und Hochschule. In jüngster Zeit beschäftigt er sich darüber hinaus mit der theoriegeleiteten Entwicklung neuer Schulversuche für die Sekundarstufe I und II. Sebastian Müller studiert die Fächer Physik und Mathematik für das Lehramt an Realschulen. Im Rahmen seiner Staatsexamensarbeit hat er sich mit Einsatzmöglichkeiten des Mobiltelefons im Physikunterricht beschäftigt und dabei insbesondere eine Reihe von Handyexperimenten entwickelt.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe II

Angebote vergleichen

Unterrichtseinheit

"Augen auf beim Autokauf ..." In dieser Unterrichtseinheit geht es zwar nur um Modellautos, aber Angebotsvergleiche ähneln sich doch sehr – egal bei welchem Produkt. Vor einem Kauf ist es wichtig, Angebote einzuholen und diese zu vergleichen, um eine adäquate Kaufentscheidung treffen zu können. Dies ist auch für die Schülerinnen und Schüler im privaten Kontext von Bedeutung, zum Beispiel beim Kauf von Handys oder Kleidung. Als Auszubildende in einem kaufmännischen Beruf benötigen sie zudem im Bereich der Beschaffung und im Verkauf Kenntnisse über Angebotsvergleiche, wobei mehrere Faktoren berücksichtigt werden müssen. Der Angebotsvergleich ist dem Themenkreis Geschäftsprozesse im Rahmen der Beschaffung zuzuordnen. Die Unterrichtsstunde beschränkt sich auf den quantitativen Angebotsvergleich mit drei Angeboten. Dieser Vergleich wird am konkreten Beispiel der Beschaffung eines Artikels in der RAND OHG durchgeführt. Eine Binnendifferenzierung erfolgt über den Einsatz der leistungsstarken Schülerinnen und Schüler als Helfer gegenüber schwächeren Lernenden. Unterrichtsablauf Der Ablauf der Unterrichtsstunde wird detailliert erläutert und die Einbindung der Arbeitsmaterialien beschrieben. Die Schülerinnen und Schüler sollen kriteriengeleitet eine Entscheidung treffen und einen Lieferer auswählen. Grundkenntnisse der Betriebswirtschaftslehre und der Wirtschaftsinformatik zur Bewältigung eines Beschaffungsprozesses miteinander verbinden. mittels einer Kartenabfrage ihr Vorwissen aktivieren und Arbeitsaufträge gemeinsam und zielgerichtet bearbeiten. sich gegenseitig unterstützen und ihr gemeinsames Vorgehen abstimmen. Thema Angebote vergleichen - rechnergestützte Durchführung Autor Anja Zielitzki Fach Bürowirtschaft, Informationswirtschaft Zielgruppe kaufmännische Berufsschule, Höhere Handelsschule Zeitraum 1 Unterrichtsstunde Technische Voraussetzungen je Schülerpaar ein Computer; Beamer Planung Angebotsvergleich Eckardt et al. 2005: Arbeitsheft Informationswirtschaft, Band 1, 2. durchgesehene Auflage, Bildungshaus Schulbuchverlage Westermann Schroedel Diesterweg Schönigh Winklers GmbH, Darmstadt Nolden, R.-G. et al. (2004): Betriebswirtschaftslehre mit Rechnungswesen. Band 1, 7. Auflage, Bildungsverlag EINS, Troisdorf In der Mitte des Computerraumes befinden sich Tische, die Computerarbeitsplätze sind außen. Im Eingangsbereich des Computerraumes finden die Schülerinnen und Schüler eine Übersicht mit der Partnereinteilung und welcher der jeweiligen Partner sich am Rechner anmeldet. Zum Einstieg werden Modellautos (Artikel der RAND OHG) von der Lehrkraft hochgehalten oder alternativ auf die mittigen Tische gestellt, um die sich die Schülerinnen und Schüler versammelt haben. Die Lernenden sollen einen Bezug zu den Artikeln der RAND OHG herstellen. Die Lehrkraft informiert über den weiteren Verlauf. Um einen Angebotsvergleich durchführen zu können, ist das Vergleichsschema nötig. Die Schülerinnen und Schüler sollen mittels Kartenabfrage Kriterien notieren, welche für einen quantitativen Vergleich von Angeboten von Interesse sind. Es versammeln sich alle Lernenden vor der Tafel. Die Karten werden von den Schülerinnen und Schülern an die Tafel geklebt und anschließend entsprechend dem Vergleichsschema sortiert. Fehlende Kriterien können von den Schülerinnen und Schülern im mitgebrachten Buch nachgeschlagen und mit entsprechenden Karten ergänzt werden. Das Beispiel zum Angebotsvergleich ist aus dem Buch von "Eckardt et al." (Lehrerhandbuch und Arbeitsheft Band 1) entnommen. Die Lernenden werden aktiv gefordert. Die Sozialform der Partnerarbeit ermöglicht eine selbstständige und kooperative Durchführung des Arbeitsauftrags. Die Schülerinnen und Schüler nutzen die vorgefertigte Tabelle und tragen dort das gemeinsam erarbeitete Vergleichsschema ein (angebotsvergleich_vorlage.xls). Anschließend führen sie selbstständig den Angebotsvergleich mithilfe des Computers und der Tabellenkalkulation in MS-Excel durch. Die Lehrkraft bereitet inzwischen den Beamer vor. Die Präsentation der Ergebnisse erfolgt über den zentralen Computer der Lehrkraft und über den Beamer. Ein Paar stellt ihren Angebotsvergleich vor. Diese Datei wird auf den zentralen Rechner übertragen. Einer der Partner erklärt die Vorgehensweise, die von dem anderen Partner schrittweise am Computer gezeigt wird (einschließlich der Formeln). Das Paar nennt und begründet ihre Auswahlentscheidung für einen Anbieter. Für die übrigen Paare besteht die Möglichkeit ihre eigene Erarbeitung zu ergänzen. Anschließend ist der Angebotsvergleich zu speichern und für die Unterlagen auszudrucken. Die Kartenabfrage wird mithilfe eines Stimmungsbarometers reflektiert. Die Schülerinnen und Schüler müssen sich erneut bewegen und können ihre Meinung äußern. Die Schülerinnen und Schüler nennen und erläutern, welche qualitativen Kriterien zur Unterstützung einer Entscheidung für einen Anbieter wichtig sind.

  • Orga / Bürowirtschaft
  • Sekundarstufe II

Marsschleifen – die Entdeckung der Himmelsmechanik

Unterrichtseinheit

Das Computeralgebrasystem MuPAD dient im Rahmen einer fächerübergreifenden Projektarbeit als Werkzeug zur Veranschaulichung der Entstehung von Marsschleifen. Kenntnisse über den Aufbau des Sonnensystems gehören zum Allgemeinwissen. Jedoch: "Das Bekannte überhaupt ist darum, weil es be kannt ist, nicht er kannt" (G.W.F. Hegel). Mit dem Wissen über den Aufbau des Sonnensystems sollte auch ein Einblick in die Geschichte der Erkenntnis seines Aufbaus verbunden sein und der Weg zu dieser Erkenntnis nachvollzogen werden. Die hier angebotenen Unterrichtsmaterialien sind als mögliche Zusammenfassung der Ergebnisse eines entsprechenden fächerverbindenden Projekts (Mathematik, Astronomie, Geschichte) zu betrachten. Vorbemerkungen zum Thema In der Entdeckungsgeschichte des Aufbaus unseres Sonnensystems mussten die Fakten der Beobachtung astronomischer Abläufe verbunden werden mit der Beurteilung der Bedingtheiten der Beobachtung. Das heißt, mit der Beobachtung selbst musste der Beobachter in den Blick genommen werden. In den Worten des Nikolaus Kopernikus: "Alles, was am Fixsternhimmel an Bewegung erscheint, geht nicht von diesem selber, sondern von der Erde aus". Die Beobachtungsdaten der Planeten sind verwirrend: Mal bewegen sie sich auf Kreisbögen, mal wird ihre Bewegung langsamer oder schneller, mal kommen sie für kurze Zeit scheinbar ganz zum Stillstand, mal erscheinen sie weniger lichtstark, mal mehr - was auf starke Unterschiede in der Entfernung von der Erde hindeutet. Vor allem beim Mars, dem Nachbarplaneten der Erde, beschreiben die beobachteten Positionen einen deutlichen "Looping" (Marsschleife) am Firmament. Fächerübergreifende Aspekte Die Thematik verknüpft Bereiche aus den Fächern Mathematik, Physik und Geschichte. Sie hat darüber hinaus auch philosophische Bezüge und bietet sich daher für ein fächerübergreifendes projektorientiertes Vorgehen an. Allein aus den unterschiedlichen mit der Entwicklung des astronomischen Weltbilds verbundenen Biografien und modellhaften Vorstellungen ergibt sich eine Vielzahl von Referats- oder Facharbeitsthemen. Die Möglichkeiten eines vertieften Eindringens in die Thematik sind enorm - deswegen sind auch die Angaben zum Zeitbedarf der Unterrichtseinheit lediglich als vage Vorgabe zu verstehen. Voraussetzungen und Hinweise zum Einsatz der Materialien Informationen zu den Materialien zum Thema Planetenschleifen Die Schülerinnen und Schüler sollen Epizykloiden als Verkettung zweier Drehungen beschreiben und zur Simulation des Planetenmodells von Tycho Brahe einsetzen können (Mathematik). die Peilung des Mars von der Erde aus betrachtet mathematisch als Gleichung einer Gerade im Raum beschreiben können (Mathematik). die Kräfte erkennen, die die Bewegung der Planeten beeinflussen und die Auswirkung des Fehlens dieser Erkenntnis auf die astronomischen Vorstellungen vor Kepler und Newton beurteilen können (Physik). wesentliche Entwicklungen in der Ausformung unseres astronomischen Weltbilds kennen und zusammenfassend beschreiben können (Geschichte). Thema Marsschleifen - die Entdeckung der Himmelsmechanik Autor Rolf Monnerjahn Fächer Mathematik, Astronomie, Geschichte Zielgruppe je nach mathematischem "Tiefgang" Klasse 10 oder Jahrgangsstufe 11/12 Zeitraum etwa 6 Stunden, fächerübergreifende Projektarbeit Technische Voraussetzung Verfügbarkeit von MuPAD/MathWorks Zur vertiefenden Beschäftigung mit der Thematik sei vor allem verwiesen auf: David L. Goodstein, Judith R. Goodstein, "Feynmans verschollene Vorlesung, Die Bewegung der Planeten um die Sonne", München 1998 Jürgen Teichmann, "Wandel des Weltbildes", München 1983 Für die Durchführung der hier angeregten Projektarbeit müssen für den mathematischen Teil Grundkenntnisse im Umgang mit MuPAD vorhanden sein (Prozeduren, Vektoren, Sequenzgenerator beziehungsweise Zählschleife). Tipps und Anregungen zum Einsatz des CAS bietet das vom Autor dieser Unterrichtseinheit verfasste Buch "MuPAD im Mathematikunterricht" (Cornelsen, ISBN: 978-3-06-000089-0). Die drei in dem MuPAD-Notebook "marsschleifen.mn" aufgelisteten Programme/Befehlsabschnitte stellen für die wichtigsten Modelle der Astronomiegeschichte Simulationen zur Verfügung, die je nach unterrichtlichem Einsatz passiv aufgenommen oder (zum Beispiel in einem Mathematik-Leistungskurs im Rahmen der Analytischen Geometrie) von den Schülerinnen und Schülern selbst gestaltet werden können. Bei einer Durchführung der Unterrichtseinheit in Klasse 10 kann nicht auf den mathematischen Hintergrund der zweiten Simulation eingegangen werden, da für diese Methoden aus der Analytischen Geometrie benötigt werden. In jedem Fall leisten die Visualisierungen einen erheblichen Beitrag zur Steigerung des Vorstellungsvermögens. Sie zeigen, wie sich die Aufbereitung von Daten zur Grafik schrittweise aufbaut. wie astronomische Beobachtungen in der räumlichen Situation zu interpretieren sind. wie die Ableitung mathematisch unterschiedlicher Modelle aus Beobachtungsdaten in der grafischen Darstellung auf kleinem Maßstab zu kaum wahrnehmbaren Unterschieden führt, im astronomischen Maßstab aber überaus relevante Konsequenzen hat. Der in dem MuPAD-Notebook "marsschleifen.mn" dargestellte sachlogische und historische Abriss ist auf die elementaren Fakten reduziert - zum Beispiel wurde auf die Erwähnung des dritten Keplerschen Gesetzes völlig verzichtet. Damit wird der Priorität der Erkenntnis vor dem bloßen Kennen, der Priorität prozeduralen Wissens vor dem Faktenwissen Rechnung getragen. Die mathematischen Grundlagen und die Umsetzung mathematischer Beschreibungen in MuPAD-Kommandostrukturen werden in dem separaten Dokument "marsschleifen_mupad_befehle.pdf" dargestellt. Die Animation "animation_marszykloide.avi" veranschaulicht die Entstehung von Zykloiden des Mars nach dem Planetenmodell Tycho-Brahes. Für das Verständnis der Simulation sei verwiesen auf die Lehrer-Online-Unterrichtseinheit Bewegte Drehungen ? Zykloiden . Mehr als zwei Jahrtausende lang wurde versucht, die gelegentliche Schleifenform der Marsbahn durch ein Modell zu deuten, das auch in der Aufsicht - also nicht nur in der Bahnebene - die Schleife als Bewegungsspur direkt erklärt: als Zykloide, also als Spur der Verkettung zweier Rotationen (siehe Unterrichtseinheit Bewegte Drehungen ? Zykloiden ). Erst die Verwendung hochexakt vermessener Bahndaten und die Frage nach den die Planeten bewegenden Kräfte brachten den Durchbruch zu heutigen Modell unseres Sonnensystems.

  • Mathematik / Rechnen & Logik / Physik / Astronomie / Geschichte / Früher & Heute
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Einführung in das Schulrecht: Urheberrecht für Schulen

Fachartikel
5,99 €

In diesem Fachartikel geht es um das Thema "Urheberrecht für Schulen". Dr. Florian Schröder, Jurist und Experte für Schulrechtsfragen, erläutert die verschiedenen Besonderheiten des Urheberrechts und behandelt dabei verschiedene Geltungsbereiche. In diesem Zusammenhang geht er auf die Vervielfältigung urheberrechtlich geschützter Werke, Audio- und Videowiedergabe, Musik-Noten/Partituren sowie Musik-, Theater- und Musical-Aufführungen ein. Außerdem werden die Open Educational Resources (OER) aufgegriffen. Der vorliegende Beitrag ist Teil einer systematischen Einführung in das Schulrecht und in schulrelevante weitere Rechtsgebiete. Bereits erschienen sind Verfassungs- und grundrechtliches Fundament von Schule Einführung in das allgemeine Verwaltungsrecht für Schule Rechte und Pflichten der Schulleitung Rechte und Pflichten der Lehrkräfte Einführung in das Schulrecht: der rechtliche Rahmen der Konferenzarbeit Schulische Sanktionen gegenüber Schülerinnen und Schülern: Erziehungs- und Ordnungsmaßnahmen Einführung in das Schulrecht: Aufsicht und Haftung Das Urheberrecht ist durch Bundes- und Europarecht geprägt, deswegen bedarf es in diesem Teil der Serie ausnahmsweise keiner landesrechtlichen Differenzierungen. Urheberrecht Grundlage des Urheberrechts, das literarische, musikalische und sonstige künstlerische und wissenschaftliche Werke schützt, ist im Wesentlichen das Gesetz über Urheberrecht und verwandte Schutzrechte (UrhG). Es enthält in den zuletzt zum 1. März 2018 novellierten §§ 60a, 60b, 60h und 62 Provilegien für die Nutzung urheberrechtlich geschützter Werke im Schulunterricht, sowohl durch die Lehrkräfte als auch die Schülerinnen und Schüler. Unterricht meint hier wirklich Unterricht, inklusive der Vor- und Nachbereitung und der Prüfungen. Sonstige schulische Aktivitäten (Arbeitsgemeinschaften, Projektwochen, Schulkonzerte) sind von den privilegierenden Regelungen grundsätzlich nicht erfasst, sodass in diesem Kontext zum Erwerb einer ausreichenden Zahl von Werken (Partituren, Textausgaben des Theaterstücks) zu raten ist. Neben dem UrhG ergeben sich die Regelungen auch aus Verträgen, die die Bundesländer und kommunalen Spitzenverbände mit verschiedenen Organisationen (Verwertungsgesellschaften oder Verlagen) geschlossen haben und in denen Pauschalvergütungen für die schulische Nutzung geregelt werden. Vervielfältigung urheberrechtlich geschützter Werke Lehrkräfte dürfen 15 %, höchstens 20 Seiten (beziehungsweise Werke von bis zu 25 Seiten Gesamtumfang komplett) eines Druckwerks pro Schuljahr und Lerngruppe für den eigenen Unterricht, dessen Vor- und Nachbereitung und die Prüfungen fotokopieren, einscannen und elektronisch den Schülerinnen und Schülern zur Verfügung stellen. Es muss die Quelle angeben werden (§ 63 UrhG), also insbesondere Autorin oder Autor, Titel, gegebenenfalls Verlag, Jahr und Seite/Fundstelle. Soll mehr als die genannte Höchstmenge verwendet werden, so muss entweder die entsprechende Zahl an Werken für beziehungsweise durch die Schülerinnen und Schüler gekauft werden oder es muss mit dem Verlag oder der Urheberin beziehungsweise dem Urheber eine Vergütungsvereinbarung getroffen werden. Die Scan-Dateien dürfen auf verschiedenen Endgeräten der Lehrkraft gespeichert werden, ein Zugriff dritter Personen auf die Dateien der Scans muss aber ausgeschlossen sein, zum Beispiel durch Verschlüsselung oder Passwortschutz. Audio- und Videowiedergabe Die Vorführung von Spielfilmen, die auf handelsüblichen DVDs oder Blue Rays erworben wurden, in der Lerngruppe erfüllt noch nicht den Tatbestand der öffentlichen Wiedergabe aus § 15 Abs. 2 Satz 1 UrhG. Denn gemäß § 15 Abs. 3 UrhG ist eine Vorführung dann nicht öffentlich, wenn die Zuschauerinnen und Zuschauer durch eine persönliche Beziehung miteinander verbunden sind. Für Lerngruppen (Schulklassen oder Kurse) wird dies überwiegend bejaht (zum Beispiel Landgericht München I, Beschluss vom 30. März 2004, Aktenzeichen 21 O 4799/04). Anders ist dies bei größeren Schulveranstaltungen (Schulfest, Präsentationen der Projektwoche oder ähnlichen). Hierbei geht der potentielle Rezipientenkreis so weit, dass die lizenzrechtliche Beschränkung auf private Nutzung überschritten würde. Im Zweifel sollte daher auf das Angebot der kommunalen beziehungsweise Landes-Medienzentren zurückgegriffen werden. Die dort zur Verfügung stehenden Datenträger sind mit den notwendigen Lizenzen versehen, um sie vor größeren Gruppen nutzen zu dürfen. Musik-Noten/Partituren Aus einem Notensatz dürfen maximal sechs Seiten für den Unterricht vervielfältig werden. Im Übrigen gilt gemäß eines zwischen den Kommunalen Spitzenverbänden/Bundesländern und den Verwertungsgesellschaften (zum Beispiel GEMA) geschlossenen Vertrages, dass Noten im Umfang (nur) eines kompletten Satzes pro Klasse vervielfältig und genutzt werden dürfen. Musik-Aufführungen Auch Musik-Aufführungen, sei es in Form der Live-Aufführung zum Beispiel durch das Schulorchester oder eine Band, sei es durch Wiedergabe von Tonträgern oder gestreamter Musik während eines Schulfestes, können in Schulen urheberrechtlich relevant, also lizenzpflichtig, sein. Aufgrund des im Dezember 1987 geschlossenen und bis heute gültigen Gesamt- beziehungsweise Pauschalvertrags, den die GEMA als zentrale Verwertungsgesellschaft für Musikstücke mit den kommunalen Spitzenverbänden beziehungsweise Bundesländern abgeschlossen hat, gilt dabei Folgendes: Der Schulträger entrichtet eine pauschale Vergütung für das Wiedergaberecht für diejenigen Fälle, die nicht ohnehin gemäß § 52 Abs. 1 Satz 3 UrhG oder §§ 60a Abs. 1 Nr. 3, 60h Abs. 2 Nr. 1 UrhG vergütungsfrei sind. Die Höhe beläuft sich pro Schülerin beziehungsweise Schüler auf derzeit 0,1023 Euro zuzüglich Mehrwertsteuer jährlich. Nicht erfasst sind Veranstaltungen, für die ein Eintrittsgeld von mehr als 2,60 Euro erhoben wird und Veranstaltungen, bei denen die Schule Geld von kommerziellen Bewirtungsbetrieben erhält. Für diese Veranstaltungen ist in jedem Einzelfall vorab eine Anmeldung bei der GEMA vonnöten. Zwingend erforderlich ist es bei Live-Veranstaltungen, eine Liste der gespielten Werke (sogenannte Programm- oder Musikfolge) zu übermitteln (§ 42 Abs. 2 VGG). Durch diese Programmfolge ist es der GEMA möglich, die Urheberinnen und Urheber der Werke später auch im Rahmen der Tantiemen-Ausschüttung zu berücksichtigen. Theater- und Musical-Aufführungen Bei der sogenannten "bühnenmäßigen Darstellung" von Stücken ist unbeschadet der diversen urheberrechtlichen Privilegien für Schulen stets die Zustimmung der Urheberin oder des Urhebers einzuholen (§ 52 Abs. 3 UrhG). Open Educational Resources (OER) Als "Open Educational Resources" werden Werke bezeichnet, die für unterrichtliche Zwecke frei lizenziert sind. Eine Lizenz ist eine Form von Allgemeinen Geschäftsbedingungen, also Verträgen, mit denen eine Urheberin beziehungsweise ein Urheber oder zum Beispiel ein Verlag festlegt, in welchem Umfang das Werk von wem genutzt werden darf. Am bekanntesten und am weitesten verbreitet sind die Creative Commons-Lizenzen, die die Organisation Creative Commons entwickelt hat. Sind Lehr-/Lernmaterialien mit einer Creative Commons-Lizenz versehen, so ist die Nutzung so weit kostenfrei zulässig, wie die jeweilige Lizenz es vorsieht. Die verschiedenen Creative Commons-Lizenzen erlauben dabei Folgendes, sofern Werktitel, Urheberin oder Urheber und die jeweilige Lizenz inklusive Verlinkung zum Inhalt der Lizenz benannt werden: Lizenz "CC-BY": Mit dem Werk darf alles gemacht werden. Lizenz "CC-BY-SA": Mit dem Werk darf alles gemacht werden, solange die Ergebnisse etwaiger Verwendung/Bearbeitung die gleiche Lizenzierung erhalten. Lizenz "CC-BY-ND": Das Werk darf genutzt, nicht aber verändert werden. Lizenz "CC-BY-NC": Mit dem Werk darf alles gemacht werden, was nicht gewinnorientiert ist. Lizenz "CC-BY-NC-SA": Mit dem Werk darf alles nicht Gewinnorientierte gemacht werden, solange die Ergebnisse etwaiger Verwendung/Bearbeitung die gleiche Lizenzierung erhalten. Lizenz "CC-BY-NC-ND": Das Werk darf nicht-gewinnorientiert genutzt, nicht aber verändert werden. Lizenz bzw. Freigabeerklärung "CC0" (auch "CC Zero"): Mit dem Werk darf alles gemacht werden und Angaben zur Urheberschaft sind nicht notwendig. Ein gut gepflegtes Verzeichnis von frei nutzbaren Materialien kann zum Beispiel über die Homepage der Informationsstelle OERInfo , einer Einrichtung des Leibniz-Instituts für Bildungsforschung und Bildungsinformation, genutzt werden. Weiterführende Literatur Schröder, Florian (2019). Handbuch Schulrecht Niedersachsen. Köln: Carl Link Verlag.

  • Fächerübergreifend

À la découverte de la France

Kopiervorlage

Mit dem Unterrichtsmaterial "À la découverte de la France" begeben sich die Lernenden zur Landeskunde nach Frankreich: Sie erarbeiten sich die Politik, die Geografie, die Wirtschaft sowie die Kultur des Landes, erschließen sich den Wortschatz und schulen zugleich ihre Lese-, Hör- und Sprechfertigkeiten. Der Text steht zusätzlich als Audio-Datei zur Verfügung. Im Französischunterricht der Sekundarstufe geht es neben dem Fremdspracherwerb auch darum, das Land beziehungsweise die Länder der Zielsprache näher kennenzulernen. Mit diesem Unterrichtsmaterial nähern sich deshalb der Politik (P), der Geografie (G), der Wirtschaft (économie) (E) und der Kultur (C) Frankreichs. Dazu erhalten alle Lernenden zunächst ein Arbeitsblatt mit Fragen sowie ein Kärtchen. Im Anschluss lesen oder hören die Schülerinnen und Schüler dann einen Informationstext und erschließen sich das entsprechende Vokabular. Die Schülerinnen und Schüler mit der gleichen Zahl auf dem Kärtchen finden sich dann zu einem Team zusammen. Jeweils ein Lernender übernimmt die Rolle des Spezialisten (!) und beantwortet vier Fragen zu einem Thema, die die Partnerin oder der Partner (?) ihm stellt. Bei verbleibender Zeit können die Schülerinnen und Schüler noch einmal ihre Karten tauschen. Abschließend werden alle Fragen im Plenum beantwortet und diskutiert. Je nach Lerngruppe, Lernstand und Lernziel entscheiden Sie als Lehrkraft, ob Sie den Quelltext zum Beispiel vorlesen, die Audio-Datei nutzen und/oder Sie den Text verteilen, sodass die Schülerinnen und Schüler den Text selbst leise lesen. Die Arbeit mit dem Hörtext, gelesen vom muttersprachlichen Autor dieses Materials, kann leistungsstarke Schülerinnen und Schüler zusätzlich motivieren und den Grad der Authentizität erhöhen. Je nach Schwerpunktsetzung fördern Sie dann entsprechend die Lesekompetenz oder das Hörverstehen. Durch die Austauschphase in Partnerarbeit erhöhen Sie den Redeanteil der Schülerinnen und Schüler, dadurch, dass die Lernenden selbst in geschütztem Raum miteinander kommunizieren. Der Hinweis, die Gespräche in der Fremdsprache zu führen, dient dazu, die kommunikative Handlungskompetenz in Französisch zu schulen.

  • Französisch
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Flächeninhalte - die Monte-Carlo-Methode

Unterrichtseinheit

Mit einer interaktiven Lernumgebung auf der Basis der Tabellenkalkulation Excel erkunden Schülerinnen und Schüler die Monte-Carlo-Methode zur Bestimmung von Flächeninhalten. Ein integriertes Hilfesystem unterstützt die Lernenden beim selbstständigen und kooperativen Arbeiten. Die Monte-Carlo-Methode ist in den vierziger Jahren des 20. Jahrhunderts im Rahmen des Manhattan-Projekts entstanden, um die zufällige Diffusion von Neutronen in spaltbarem Material zu simulieren. Bei der Namensgebung der Methode stand tatsächlich das weltberühmte Casino in Monte-Carlo Pate, denn die ersten Tabellen von Zufallszahlen hat man aus den Ergebnissen der Roulettspiele, die in diesem Casino regelmäßig ausgehängt wurden, gewonnen. Bei der Monte-Carlo-Methode handelt es sich um numerische Verfahren, die mithilfe von Zufallszahlen mathematische Probleme lösen beziehungsweise simulieren. So können Probleme, die deterministischer Art sind, zum Beispiel Berechnungen von Integralen, Berechnung von Summen, im Rahmen einer stochastischen Genauigkeit (Gesetz der großen Zahlen) näherungsweise gelöst werden. Problemstellungen, die probabilistischer Natur sind, zum Beispiel Warteschlangenprobleme, Lagerhaltungskosten, Versicherungsprobleme, können dagegen nur simuliert werden. Im Folgenden wird die Monte-Carlo-Methode genutzt, um Problemstellungen zum Thema Flächeninhalt näherungsweise zu lösen. Voraussetzungen, Ablauf der Unterrichtseinheit, Materialien Die vorliegende Lerneinheit ist zum selbstständigen Arbeiten am Computer konzipiert. Das individuelle Lernen wird durch verschiedene interaktive Elemente unterstützt. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Monte-Carlo-Methode erläutern können. den Flächeninhalt eines Kreises mit der Monte-Carlo-Methode näherungsweise berechnen können. erkennen, dass durch die Erhöhung der Anzahl der Zufallspunkte die Wahrscheinlichkeit für das Abweichen des approximativ berechneten Ergebnisses vom algebraisch berechneten Ergebnis abnimmt. mithilfe der Monte-Carlo-Methode den Flächeninhalt unter einer Parabel approximieren können. mithilfe einer Tabellenkalkulation Monte-Carlo-Methoden rechnerisch durchführen können. Thema Bestimmung von Flächeninhalten mit der Monte-Carlo-Methode Autor Thomas Borys Fach Mathematik Zielgruppe ab Klasse 9, begabte Schülerinnen und Schüler, Mathematik-AG Zeitraum 2-3 Unterrichtsstunden Technische Voraussetzungen Computer in ausreichender Anzahl (Einzelarbeit) Software Microsoft Excel Damit alle eingebauten Funktionen genutzt werden können, müssen bei Excel die Makros aktiviert werden. Vor dem Öffnen der Datei muss dazu im Menu "Extras/Optionen", auf der Registerkarte die Makrosicherheit mindestens auf "mittel" gestellt werden. Als Lernvoraussetzungen sind grundlegende Kenntnisse im Umgang mit einer Tabellenkalkulation notwendig, wie zum Beispiel die Eingabe von Rechenoperationen. Weiterführende Kenntnisse, wie das Erzeugen von Zufallszahlen, werden nicht vorausgesetzt. Diese können selbstständig erarbeitet werden. Erarbeitung der notwendigen Kenntnisse im Umgang mit EXCEL Auf der Start-Seite der interaktiven Lerneinheit werden die Schülerinnen und Schüler nach ihren Excel-Kenntnissen gefragt. Je nach Antwort werden sie mit Hyperlinks weiter geleitet. Nach entsprechender Auswahl können die Schülerinnen und Schüler die Eingabe von Zufallszahlen und die Eingabe von Wenn-Funktionen erlernen beziehungsweise bereits Bekanntes vertiefen. Auch steht eine weitere zielorientierte Übung zur Verfügung Zentrale Problemstellung Die Einführung in die Monte-Carlo-Methode erfolgt an Hand der näherungsweisen Bestimmung des Flächeninhalts eines Kreises mit einem Radius Eins. Dazu steht den Schülerinnen und Schülern ein ausführliches Aufgabenblatt zur Verfügung. Unterstützt werden sie unter anderem durch ein interaktives Schaubild, nach dem Erzeugen der Zufallspunkte erscheinen diese auch im Schaubild. Aufgaben zum selbstständigen Arbeiten Zur weiteren Vertiefung der Monte-Carlo-Methode stehen noch sechs weitere Aufgabenblätter zur Verfügung. Die ersten beiden Aufgabenblätter vertiefen die näherungsweise Bestimmung des Flächeninhalts eines Kreises. Des Weiteren wird der Vergleich mit dem algebraischen Ergebnis thematisiert. Die beiden folgenden Arbeitsblätter behandeln die Thematik "Flächeninhalt unter einer Geraden", wobei auch hier der Vergleich mit dem algebraischen Ergebnis möglich ist. Die letzten beiden Aufgabenblätter geben schon einen kleinen Einblick in die Integralrechnung, denn die Schülerinnen und Schüler sollen den Flächeninhalt unter einer Parabel bestimmen (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken). An dieser Stelle wird die Notwendigkeit der Monte-Carlo-Methode richtig plastisch: Die Lernenden sind durch diese Methode in der Lage, einen Flächeninhalt näherungsweise zu bestimmen, den sie algebraischen noch nicht berechnen können. Makros aktivieren Damit alle eingebauten Funktionen genutzt werden können, müssen bei Excel die Makros aktiviert werden. Vor dem Öffnen der Datei muss dazu im Menü "Extras/Optionen", auf der Registerkarte die Makrosicherheit mindestens auf "mittel" gestellt werden. Dateien mit und ohne Blattschutz Die erste Tabelle (monte_carlo.xls) ist so angelegt, dass die Lehrperson diese komplett ändern kann. Allerdings können auch die Lernenden Dinge verändern, die sie eigentlich nicht ändern sollten. Die zweite Tabelle (monte_carlo_schutz.xls) ist mit dem für Excel üblichen Blattschutz teilweise geschützt, das heißt die Schülerinnen und Schüler können nur auf gewissen Feldern Eintragungen vornehmen, die nicht geschützt sind. Dopfer, G., Reimer, R. Tabellenkalkulation im Mathematikunterricht, Klett Verlag, Stuttgart 1995 Engel, A. Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik, Band 1, Klett Studienbücher, Stuttgart 1973 Hermann, D. Monte-Carlo-Integration, in: Stochastik in der Schule, 12 (1), 1992, Seite 18-27

  • Mathematik / Rechnen & Logik
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

August 2007: Der Staat überwacht seine Bürger

Unterrichtseinheit

Nach den Anschlägen vom 11. September 2001 rückte der von den USA angestoßene "Kampf gegen den Terror" in den Mittelpunkt der politischen Debatten. Viele Länder haben seitdem die Überwachungsmaßnahmen verstärkt oder verschärft.Nicht nur in Deutschland befürchten Kritiker und Datenschützer, dass die Schreckensvisionen eines totalitären Überwachungs- und Präventionsstaates, wie sie George Orwell schon 1949 in seinem Zukunftsroman "1984" aufgezeigt hat, immer mehr zur Realität werden könnten. Dort hält ein fiktiver Staatschef, der "Große Bruder" ("Big Brother"), die Bevölkerung in ständiger Angst und schränkt deswegen die Bürgerrechte rigoros ein. Die permanente Überwachung der Menschen durch die Gedankenpolizei und eine weit entwickelte Informationstechnik sichern seine Macht. Einige dieser Maßnahmen, wie die Kameraüberwachung von öffentlichen Plätzen, sind inzwischen auch bei uns Realität geworden. Noch beschränken die Gesetze die grenzenlose Überwachung aller Bürger oder die uneingeschränkte Nutzung von Daten, die bei genehmigten Überwachungsmaßnahmen gewonnenen wurden.Die Schülerinnen und Schüler sollen die Entwicklung und ihre Tendenzen, insbesondere die Themen Datenspeicherung und Online-Durchsuchung, nachvollziehen und die zentralen Positionen vergleichen können. die Rechts- und Gesetzeslage zum Thema bearbeiten und diskutieren. das Verhältnis von persönlicher Freiheit und staatlichem Sicherheitsdenken reflektieren, um einen eigenen Standpunkt zur Diskussion zu gewinnen. Aktionen im Internet zum Thema bewerten. das Internet als Informations- und Recherchemedium nutzen. Thema Der Staat überwacht seine Bürger. Wird Orwells Vision Realität? Autor Michael Bornkessel Fach Politik, Sozialwissenschaften Zielgruppe Sek I und II, ab Klasse 9 Zeitaufwand je nach Intensität und Schwerpunktsetzung 2-4 Stunden Medien je ein Computer mit Internetnutzung für zwei Schülerinnen und Schüler Die technischen Möglichkeiten der Überwachung wurden weiterentwickelt und es sind andere Kommunikationsformen in das Visier der staatlichen Sicherheitsbehörden geraten. Derzeit diskutiert die Öffentlichkeit vor allem über zwei Vorhaben: Die Umsetzung der EU-Richtlinie zur sogenannten Vorratsdatenspeicherung in Deutschland und die Pläne von Innenminister Wolfgang Schäuble, die heimliche Online-Durchsuchung von Computern zu erlauben. Die folgenden Seiten informieren über die Rechtslage, blicken kurz zurück und nehmen dann die aktuellen Diskussionen auf. Das Grundgesetz und der "Große Lauschangriff" Hier finden sie Hintergrundinformationen zur Rechtslage und einen Rückblick auf den "Großen Lauschangriff". Die Vorratsdatenspeicherung Die umstrittene Richtlinie über die Vorratsdatenspeicherung soll die Speicherung von personenbezogenen Daten für eine spätere Verarbeitung erweitern. Die Online-Durchsuchung Der heimliche staatliche Zugriff auf Daten, die auf einem Computer gespeichert sind, steht zur Diskussion. Das Brief-, Post- und Fernmeldegeheimnis In Deutschland garantiert das Grundgesetz in Artikel 10, Absatz 1, dass das Briefgeheimnis sowie das Post- und Fernmeldegeheimnis "unverletzlich" sind. Das heißt, der Staat darf sich eigentlich nicht dafür interessieren, was sich seine Bürger am Telefon erzählen oder in Briefen schreiben. Allerdings schränkt Absatz 2 diese Freiheit wieder ein, denn durch Gesetze können entsprechende "Beschränkungen" angeordnet werden. Zudem müssen die Betroffenen, wenn "die Beschränkung dem Schutze der freiheitlichen demokratischen Grundordnung oder des Bestandes oder der Sicherung des Bundes oder eines Landes" dient, nicht darüber informiert werden, dass die staatlichen Behörden sie überwachen. Das informelle Selbstbestimmungsrecht im "Volkszählungsurteil" Über das Grundgesetz hinaus hat sich das Recht auf informationelle Selbstbestimmung entwickelt: Im Jahr 1983 hat das Bundesverfassungsgericht (BVerfG) im sogenannten Volkszählungsurteil das informationelle Selbstbestimmungsrecht als Grundrecht anerkannt. Das heißt, jeder Bürger hat das Recht, grundsätzlich selbst über die Preisgabe und Verwendung seiner personenbezogenen Daten zu bestimmen. Einschränkungen dieses Rechts sind nur im überwiegenden Allgemeininteresse zulässig. Sie bedürfen einer verfassungsgemäßen gesetzlichen Grundlage, bei der der Gesetzgeber ferner den Grundsatz der Verhältnismäßigkeit zu beachten habe. Das „Volkszählungsurteil“ Das Urteil des Ersten Senats des Bundesverfassungsgerichts vom 15. Dezember 1983. Die politische Debatte und die Gesetzesänderung Bereits Mitte der 1990-er Jahre begann die politische Debatte um den "Großen Lauschangriff", das heißt um das staatliche Abhören von Gesprächen und die Beobachtung einer Wohnung zu Zwecken der Strafverfolgung, insbesondere um Straftäter aus dem Bereich der organisierten Kriminalität besser verfolgen zu können. Dazu hatte die damalige Bundesregierung aus CDU/CSU und FDP ein "Gesetz zur Verbesserung der Bekämpfung der Organisierten Kriminalität" erarbeitet, das den Artikel 13 des Grundgesetzes und die Strafprozessordnung (StPO) maßgeblich veränderte. Die Beanstandung durch das Bundesverfassungsgericht Am 3. März 2004 entschied das Bundesverfassungsgericht, dass große Teile des Gesetzes gegen die Menschenwürde verstoßen und deshalb verfassungswidrig sind. Während das BVerfG die Grundgesetzänderung nicht beanstande, erklärten die Richter zahlreiche Ausführungsbestimmungen der Strafprozessordnung für nicht verfassungskonform: Beispielsweise dürfe die Überwachung nur noch bei dem Verdacht auf besonders schwere Straftaten angeordnet oder Gespräche zwischen engen Angehörigen nur noch dann abgehört werden, wenn alle Beteiligten verdächtig sind und das Gespräch strafrechtlich relevanten Inhalt hat. Die Europäische Richtlinie Sinn der EU-Richtlinie über die Vorratsdatenspeicherung ist, dass die unterschiedlichen nationalen Vorschriften in den 27 EU-Mitgliedstaaten zur Speicherung von Telekommunikationsdaten vereinheitlicht werden sollen. Damit will man sicherstellen, dass die Daten für einen bestimmten Zeitraum zum Zweck der Ermittlung und Verfolgung von schweren Straftaten aufbewahrt werden. Die 27 EU-Staaten müssen die von den EU-Organen verabschiedete Richtlinie nun in nationales Recht umsetzen. Die Umsetzung in Deutschland Die deutsche Bundesregierung hat dazu im April 2007 den Entwurf eines "Gesetzes zur Neuregelung der Telekommunikationsüberwachung und anderer verdeckter Ermittlungsmethoden" auf den Weg gebracht, in dem auch die Regelungen zur Umsetzung der Vorratsdatenspeicherungs-Richtlinie enthalten sind. Der Bundestag soll das Gesetz spätestens im Herbst 2007 verabschieden, so dass es zum 1. Januar 2008 in Kraft treten kann. Was wird gespeichert? Der Gesetzentwurf sieht vor, dass Anbieter von Telefondiensten (einschließlich Mobilfunk- und Internet-Telefondiensten) unter anderem die Rufnummer des anrufenden und des angerufenen Anschlusses sowie den Beginn und das Ende der Verbindung speichern müssen. Anbieter von eMail-Diensten müssen beispielsweise die Kennung des elektronischen Postfachs und die Internetprotokoll-Adresse (IP-Adresse) des Absenders sowie die Kennung des elektronischen Postfachs jedes Empfängers der Nachricht speichern. Die Anbieter von Internetzugangsdiensten müssen unter anderem die dem Teilnehmer für eine Internetnutzung zugewiesene Internetprotokoll-Adresse sichern. Auf diese Daten sollen die Sicherheitsbehörden, insbesondere Polizei und Staatsanwaltschaft, nach dem neuen Artikel 113b des Telekommunikationsgesetzes zugreifen dürfen, aber nur zur Verfolgung von Straftaten, zur Abwehr von erheblichen Gefahren für die öffentliche Sicherheit oder zur Erfüllung der gesetzlichen Aufgaben der Verfassungsschutzbehörden des Bundes und der Länder, des Bundesnachrichtendienstes und des Militärischen Abschirmdienstes. Am 6. Juli 2007 beriet der Bundestag in erster Lesung über das "Gesetz zur Neuregelung der Telekommunikationsüberwachung und anderer verdeckter Ermittlungsmethoden". Alfred Hartenbach (SPD), Parlamentarischer Staatssekretär im Justizministerium, stellte in seiner Rede heraus, dass die Telekommunikationsunternehmen schon heute Verbindungsdaten speichern, da sie nachweisen müssen, dass sie die Leistungen, die sie in Rechnung stellen, auch erbracht haben. "Seit jeher können die Strafverfolgungsbehörden diese Verbindungsdaten abfragen. Die neue Speicherpflicht brauchen wir, weil viele TK-Unternehmen immer mehr zu Flatrates übergehen und deshalb immer weniger Verbindungsdaten speichern." Anfragen der Strafverfolgungsbehörden liefen daher ins Leere. Zudem machte er deutlich, dass Verbindungsdaten keine Inhaltsdaten seien. Gesprächsinhalte würden zu keinem Zeitpunkt gespeichert, auch keine Angaben über besuchte Websites. "Wir können auf die Telekommunikationsüberwachung und auf andere verdeckte Ermittlungsmaßnahmen nicht verzichten", betonte Hartenbach. Aus den Reihen der Opposition kommt heftige Kritik an den Plänen der Bundesregierung. Malte Spitz, Mitglied im Bundesvorstand von Bündnis 90/Die Grünen, betont in einer Pressemitteilung, dass dies ein "Gesetz zum Abbau von Bürgerrechten im digitalen Zeitalter" sei. Die Vorratsdatenspeicherung, die strenger als notwendig nach der europäischen Richtlinie mit in dem Gesetz umgesetzt werden solle, sei verfassungsrechtlich nicht tragbar. "Jegliche Kommunikationsdaten, die beim surfen, mailen, telefonieren mit dem Festnetzapparat oder dem Handy erhoben werden, müssen jetzt gespeichert und bei Anfragen schnell zur Verfügung gestellt werden." Die Speicherung erfolge ohne Verdacht bei allen 82 Millionen Menschen in Deutschland, geschützte Berufe wie Ärzte, Seelsorger oder Journalisten würden nicht ausgenommen. Die Daten sollen nicht nur zur Verfolgung von schweren Straftaten benutzt werden, sondern auch zur Gefahrenabwehr. "Jede und jeder, die dann zum falschen Zeitpunkt aus einer bestimmten Straße einen Handyanruf tätigen oder SMS verschicken, werden dann ganz schnell zu potentiellen Terror-Verdächtigen", befürchtet Spitz. Arbeitskreis Vorratsdatenspeicherung: Stoppt die Vorratsdatenspeicherung Die Webseite des "AK Vorrat" bietet umfassende Informationen und koordiniert den Protest gegen die geplante Vollprotokollierung der Telekommunikation. Ob man die sogenannte "Online-Durchsuchung" von Computern mit Überwachungsmaßnahmen wie dem "Großen Lauschangriff" oder dem Abhören von Telefongesprächen vergleichen kann, darüber debattieren nicht nur Juristen. Nach Presseberichten sollen erste Online-Durchsuchungen bereits seit 2005 aufgrund einer geheimen Dienstanweisung des damaligen Innenministers Otto Schily (SPD) durchgeführt worden sein, allerdings als geheimdienstliche Maßnahme. Ein verändertes Verfassungsschutzgesetz in NRW In Nordrhein-Westfalen hat das Landesparlament Ende Dezember 2006 eine Änderung des Verfassungsschutzgesetzes beschlossen. Seitdem darf der NRW-Verfassungsschutz zur Terrorbekämpfung, ohne richterliche Zustimmung und nachträgliche Überprüfung oder Information des Betroffenen, verdeckt auf "Festplatten" und andere "informationstechnische Systeme" im Internet zugreifen, also heimliche Online-Durchsuchungen durchführen. Allerdings haben verschiedene Personen, unter anderem der ehemalige Bundesinnenminister Gerhart Baum (FDP), das Bundesverfassungsgericht angerufen. Nun wird das BVerfG im Oktober 2007 darüber entscheiden, ob die nordrhein-westfälische Regelung verfassungswidrig ist. Verdeckter Zugriff nach Strafprozessordnung ungültig Für den Bereich der Strafverfolgung hat bereits der Bundesgerichtshof durch ein Urteil vom 31. Januar 2007 entschieden, dass die heimliche Durchsuchung der im Computer eines Beschuldigten gespeicherten Dateien mit Hilfe eines Programms, das ohne Wissen des Betroffenen aufgespielt wurde - also eine verdeckte Online-Durchsuchung - nach der derzeit geltenden Strafprozessordnung unzulässig sei. Es fehle an der für einen solchen Eingriff erforderlichen "Ermächtigungsgrundlage". Innenminister Wolfgang Schäuble (CDU) drängt darauf, diese Rechtsgrundlage zu schaffen und so Online-Durchsuchungen zu ermöglichen. Dazu will er eine entsprechende Passage in die Neufassung des sogenannten BKA-Gesetzes ("Gesetz über das Bundeskriminalamt und die Zusammenarbeit des Bundes und der Länder in kriminalpolizeilichen Angelegenheiten"), in dem unter anderem die Aufgaben und Kompetenzen des Bundeskriminalamtes definiert sind, einarbeiten. Allerdings ist sein Vorhaben heftig umstritten, selbst innerhalb der Regierungskoalition. Das Innenministerium veröffentlichte nach dem Urteil des Bundesgerichtshof eine Pressemitteilung, in der Wolfgang Schäuble hervorhob, dass es aus ermittlungstaktischen Gründen unerlässlich sei, "dass die Strafverfolgungsbehörden die Möglichkeit haben, eine Online-Durchsuchung nach entsprechender richterlicher Anordnung verdeckt durchführen können." Hierdurch könne regelmäßig wichtige weitere Ermittlungsansätze gewonnen werden. Durch eine zeitnahe Anpassung der Strafprozessordnung müsse eine Rechtsgrundlage für solche Ermittlungsmöglichkeiten geschaffen werden, forderte Schäuble. In einem Interview mit der Berliner Zeitung betonte Justizministerin Brigitte Zypries, dass heimliche Online-Durchsuchungen ein extremer Eingriff in die Privatsphäre seien. "Bevor dieses Ermittlungsinstrument eingeführt wird, müssen die technischen Möglichkeiten, deren Folgen und die verfassungsrechtlichen Voraussetzungen geklärt werden", sagte Zypries. Es müsse auch geprüft werden, wie Dritte geschützt werden können. "Was geschieht beispielsweise, wenn das Bundeskriminalamt einen Trojaner in einem Computer platziert, der mit einem Krankenhaus verbunden ist? Kann die Polizei dann sämtliche Krankenakten einsehen?" Der politische Gegner macht ebenfalls mobil: Bündnis 90/Die Grünen haben eine Webseite eingerichtet, auf der man eine Animation herunterladen kann. Nach dem Start "schnüffelt" der Kopf von Innenminister Schäuble an den verschiedenen Elementen auf dem Desktop des heimischen Computers. Damit wollen sie vor seinen Plänen zur Online-Überwachung warnen und darauf aufmerksam machen, was es für jeden Einzelnen bedeuten kann, wenn der Innenminister seine Pläne zu Online-Durchsuchungen umsetzen kann: Private Festplatten werden dann zum Freiraum der Sicherheitsbehörden, da sie diese unbemerkt durchforsten können. Es drohe der "gläserne Bürger", in dessen Privatsphäre der Staat leicht eindringen und unbemerkt persönliche Informationen abrufen könne.

  • Politik / WiSo / SoWi
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
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