Diese Unterrichtseinheit möchte Schülerinnen und Schülern verdeutlichen, dass es sich bei sauberem Wasser um eine endliche und kostbare Ressource handelt, mit der die heutige und alle nachfolgenden Generationen besonders sparsam umgehen müssen.Der weltweite Wasserverbrauch steigt rasant an. Das UN-Millenniumsziel, bis 2015 eine Halbierung des Anteils der Menschen ohne dauerhaft gesicherten Zugang zu hygienisch einwandfreiem Trinkwasser zu erreichen, ist in Gefahr. Schon heute ist Trinkwasser knapp, schon heute sind eine Milliarde Menschen auf Grundwasserreserven angewiesen, Tendenz steigend. Bei weiterer Klimaerwärmung drohen die Gletscher zu schmelzen, die für viele Menschen und Regionen eine Trinkwasserreserve darstellen. Die zunehmende Wasserverschmutzung durch uns stellt eine zusätzliche Gefahr dar. Heute schon zählt der WWF in einem vor Kurzem veröffentlichten Bericht mehr als 50 bewaffnete Konflikte, ausgelöst durch den Kampf um Wasser. Expertinnen und Experten gehen davon aus, dass zunehmend Kriege um Wasser beziehungsweise Trinkwasserreserven geführt werden. Das "blaue Gold" wird immer mehr zu einem Objekt der Begierde.Die Thematik "Wasser und Wasserverbrauch" auf nationaler und globaler Ebene wird in dieser Unterrichtseinheit dargestellt. Sie umfasst vier bis fünf Unterrichtsstunden und soll anhand dreier Arbeitsblätter erarbeitet werden. Die Sequenz kann an fast jeder Stelle in der Abfolge der curricular vorgesehenen Themen für die Jahrgangsstufen 9 und 10 durchgeführt werden. Besondere Vorkenntnisse sind nicht erforderlich, da die Schülerinnen und Schüler bereits mit den meisten Begriffen rund ums Wasser vertraut sind - auch aufgrund der Vorarbeiten in anderen Fächern. Die Bearbeitung der Arbeitsblätter kann in Einzel- oder Partnerarbeit erfolgen. Ablauf der Unterrichtseinheit "Globaler Wasserverbrauch" Die Lernenden setzen sich intensiv mit den Themen Wasserverbrauch, Wasserknappheit und Wasserverschwendung im nationalen und globalen Kontext auseinander. Die Schülerinnen und Schüler sollen erkennen, dass die Erde als Ganzes ein geschlossener Wasserkreislauf ist, die Ressource Wasser aber ungleich verteilt und ungleich genutzt/verschwendet wird. den Begriff des "virtuellen Wassers" kennen und anwenden können. die größten Wasserverschwender in Form des Wasser-Fußabdrucks begründet benennen können. lernen, dass nur "nachhaltige" Wassernutzung zur Bekämpfung des Problems der (zukünftigen) Trinkwasserknappheit führt. anhand des Beispiels der baden-württembergischen Stadt Knittlingen eine mögliche Form der Wassernutzung kennenlernen und das hier vorgestellte Konzept erklären können. die Vor- und Nachteile des Landgewinnungsprojektes nahe der Stadt Turbajal benennen und dessen Nutzen kritisch reflektieren können. die Aussage, dass das Wassersparen in Deutschland nichts bringt außer Rohrverstopfungen, erörtern können. Diese Unterrichtseinheit entstand im Rahmen von MS Wissenschaft 2012 - Zukunftsprojekt ERDE. Im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) schickt Wissenschaft im Dialog (WiD) das schwimmende Science Center auf Tour durch Deutschland und Österreich. Die interaktive Ausstellung an Bord des Schiffes steht im Wissenschaftsjahr 2012 ganz im Zeichen der Nachhaltigkeitsforschung. Die Ausstellung zum Ausprobieren, Mitmachen und Mitforschen wendet sich an Besucherinnen und Besucher ab zehn Jahren. Unter www.ms-wissenschaft.de steht der Tourplan zur Verfügung und Schulklassen und größere Gruppen können Termine für einen Besuch auf dem Ausstellungsschiff buchen. Zum Einstieg in die Thematik bietet sich das Gespräch über verschiedene Schlagzeilen an, wie zum Beispiel: Auf die Energiekrise folgt die Wasserkrise Die Welt ist hungrig, weil sie durstig ist Zukünftig wird es nicht mehr Kriege um Öl geben, sondern Kriege ums "blaue Gold" Die Schülerinnen und Schüler können zu diesen Schlagzeilen in einem Brainstorming ihre Vermutungen äußern und Hypothesen aufstellen, die am Ende der Unterrichtseinheit widerlegt oder aber verifiziert werden. Mithilfe von Arbeitsblatt 1 lernen die Schülerinnen und Schüler den Wasserkreislauf auf Basis ihres Vorwissens detaillierter kennen und erkennen zudem, dass nur ein geringer Teil des Wassers für den Menschen nutzbar ist. Im Zusammenhang mit dem Wasserkreislauf sollen die Begriffe Niederschlag, Verdunstung und Grundwasserbildung fallen. Des Weiteren sollen die Lernenden erfahren, dass Wasser in den Ländern Europas und in den Industrieländern ganz unterschiedlich verwendet und zuweilen verschwendet wird. Video zum Weltwassertag Zur Bearbeitung von Arbeitsblatt 2 können die Schülerinnen und Schüler ein Video auf YouTube nutzen, das anlässlich des Weltwassertages am 22. März 2012 von der Food and Agriculture Organization (FAO) veröffentlicht wurde. Hier soll im Wesentlichen deutlich werden, dass die Landwirtschaft den höchsten Wasserverbrauch aufweist. Woran dies liegt, zeigt dann wiederum der sogenannte Wasser-Fußabdruck. Virtuelles Wasser und Wasser-Fußabdruck In diesem Zusammenhang sollte der Begriff des "virtuellen Wassers" fallen, der wahrscheinlich einigen Schülerinnen und Schülern bekannt vorkommt. Wenn wir beispielsweise heute in den Supermarkt gehen und Produkte aus südlichen Ländern oder beispielsweise eine Jeans kaufen, ist uns vielfach nicht klar, dass für die Produktion dieser Güter Unmengen an Wasser verwendet werden. An dieser Stelle ist es besonders wichtig, bei der Besprechung des Arbeitsblatts den Focus darauf zu lenken, dass gerade die Produktionsländer (vor allem Billiglohnländer) hier ihr äußerst knappes Wasser verschwenden. Den Schülerinnen und Schülern fällt es erfahrungsgemäß nicht schwer, Lösungsstrategien zur Senkung des Wasserverbrauchs anzugeben. Konflikte aufgrund von Wassermangel Das Konfliktpotenzial des "blauen Goldes" in den trockenen Regionen der Erde soll ebenfalls verdeutlicht werden. Hier kann auf Konflikte im Nahen Osten oder aber als ein konkretes Beispiel auf den Grenzfluss Lauca in Südamerika eingegangen werden. Sinnvoll ist bei der Präsentation der Ergebnisse natürlich auch eine kurze Darstellung des Konflikts und der dazugehörigen Konfliktparteien. Das Projekt DEUS 21 in Deutschland Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt DEUS 21 ist ein beispielhaft nachhaltiges Konzept zur kommunalen Wasserwirtschaft. Derzeit wird das Projekt in einem Neubaugebiet in der baden-württembergischen Stadt Knittlingen realisiert. Die Schülerinnen und Schüler informieren sich im Internet über das Projekt. Anschließend sollen sie die Funktionsweise von DEUS 21 darstellen und erkennen, dass es sich dabei um eine Art "Wasserkreislaufwirtschaft" handelt. Das Pilotprojekt DEUS 21 ist zudem auf Effizienz und allgemeine Durchsetzungsfähigkeit innerhalb Deutschlands uns Europa zu prüfen. Moderne Landgewinnung in der Wüste Syriens Ein krasses Gegenbeispiel zu DEUS 21 stellt ein Bewässerungskonzept in der syrischen Wüste dar. Hier wird der Erde quasi der letzte Tropfen Wasser abgerungen, um erfolgreich Landwirtschaft zu betreiben. Bei der Benennung der Vor- und Nachteile dieser Form der Wassernutzung (siehe Arbeitsblatt 3) können die Schülerinnen und Schüler ihr gesamtes (Vor-)Wissen einbringen. Es sollte beim Vergleich der Lösungen aber auch darauf geachtet werden, dass in dem Zusammenhang Begriffe wie Versalzung, Überdüngung, Verdunstung, Tröpfchenbewässerung und Absenken des Grundwasserspiegels fallen. Auch ist es möglich, noch einmal auf die bereits bekannten Formen der Wasserförderung in der Wüste einzugehen, wie beispielsweise Oasen mit artesischem Brunnen , Flussoasen und Grundwasseroasen. Am Schluss der Sequenz steht eine Aussage zum Thema Wassersparen des Leiters des Hannoveraner Umwelt-Instituts Ecolog, Hans-Jürgen Leist, im krassen Gegensatz zu allem vorweg behandelten. Im Artikel " Schluss mit dem Wassersparen! " (ZEIT ONLINE vom April 2012) sagte Leist, dass Wassersparen in Deutschland gar nichts bringe und den Menschen in den wasserarmen Regionen der Erde damit nicht geholfen werde. Die Schülerinnen und Schüler sollen sich kritisch mit dieser Aussage auseinandersetzen und sinnvoll Stellung dazu beziehen (siehe Arbeitsbaltt 3). Dabei ist es sinnvoll, die Lernenden diese Aufgabe in Einzelarbeit erledigen zu lassen, da die Argumentation jeder einzelnen Schülerin und jedes einzelnen Schülers zugleich auch eine Möglichkeit ist, den Lernzuwachs zu prüfen. Die Stellungnahmen der Schülerinnen und Schüler werden abschließend kurz diskutiert.

In dieser Unterrichtseinheit versuchen Schülerinnen und Schüler herauszufinden, wie Gleichaltrige zum Kauf fair gehandelter Produkte motiviert werden können. Sie gründen einen "fairen Schulkiosk" und werben gezielt für die Produkte. Fair-Trade-Produkte sind teurer als konventionell gehandelte Waren, deshalb werden sie von Jugendlichen in der Regel nur selten gekauft. Dies liegt zum einen daran, dass Jugendliche über weniger Kaufkraft verfügen als Erwachsene, und zum anderen daran, dass Heranwachsende stärker als Erwachsene das Ziel von Markenwerbung sind. Mit Jugendlichen darüber zu reden, was sie kaufen, bedeutet aufzuzeigen, dass sie sich in ihren Kaufentscheidungen vorrangig am Preis und am Markenlogo orientieren. Es gilt, ihnen bewusst zu machen, dass sich hinter dem Preis und dem Markenlogo Produktionsbedingungen und Handelsstrukturen verbergen, die die Welt ärmer, schmutziger und ungerechter machen. Ablauf der Unterrichtseinheit In Gruppenarbeit erstellen die Lernenden Werbeprospekt-Seiten für verschiedene fair gehandelte Produkte, die in einem fiktiven Schulkiosk verkauft werden sollen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können fair gehandelte Produkte recherchieren, die jugendliche Konsumenten interessieren könnten. begründen, wieso es sinnvoll sein kann, mehr als nur den günstigsten Marktpreis für ein Produkt zu bezahlen. ethische Kaufentscheidungen begründen. eine eigene Konzeption nach Rückmeldung systematisch überarbeiten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können aus Internetquellen für ihr Projekt relevante Informationen entnehmen und weiter verarbeiten. Diese Unterrichtseinheit entstand im Rahmen von MS Wissenschaft 2012 - Zukunftsprojekt ERDE. Im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) schickt Wissenschaft im Dialog (WiD) das schwimmende Science Center auf Tour durch Deutschland und Österreich. Die interaktive Ausstellung an Bord des Schiffes steht im Wissenschaftsjahr 2012 ganz im Zeichen der Nachhaltigkeitsforschung. Die Ausstellung zum Ausprobieren, Mitmachen und Mitforschen wendet sich an Besucherinnen und Besucher ab zehn Jahren. Unter www.ms-wissenschaft.de steht der Tourplan zur Verfügung und Schulklassen und größere Gruppen können Termine für einen Besuch auf dem Ausstellungsschiff buchen. Indem sie herausfinden, wie Gleichaltrige dazu motiviert werden können, fair gehandelte Produkte zu kaufen, nähern sich die Schülerinnen und Schüler dem Thema "Gerechtigkeit im Welthandel" unmittelbar und konkret an. Sie erfahren, dass die Vorgänge auf dem Weltmarkt auch von Alltagsentscheidungen Jugendlicher in den Industrieländern beeinflusst werden. Nur wenn die hinter dem Preis verborgenen Produktionsbedingungen öffentlich kritisiert werden und wenn alternative Konsummöglichkeiten bekannt sind, wird ein gerechterer Welthandel realisierbar. Bei den Lernenden Konsumenten-Bewusstsein entwickeln In der Einstiegsphase sollen die Schülerinnen und Schüler mit gezielten Fragen (siehe M1) dort abgeholt werden, wo sie sich vor der Unterrichtseinheit befinden: Sie konsumieren relativ unbewusst und treffen Kaufentscheidungen zumeist nach dem Kriterium "günstiger Preis". Einige Fragen können die Lernenden zu diesem Zeitpunkt sicher nicht beantworten, und das ist so auch gewollt, denn die fehlenden Antworten sollen im Infotext M5 (Was ist "Fair Traide"?) gefunden werden. Selbstständige Erschließung der Lernaufgabe Die Schülerinnen und Schüler sollen für einen fiktiven Schul-Kiosk, in dem nur "fair" gehandelte Produkte verkauft werden sollen, verschiedene Werbeprospekt-Seiten entwerfen. Die Aufgabenstellung ist als Lernaufgabe gestaltet, die sich die Schülerinnen und Schüler so selbstständig wie möglich erschließen. Dazu lesen sie zunächst M2 und M3 und tauschen sich dann in einer Murmelphase über den Arbeitsauftrag und den Arbeitsplan aus. Auch für große Klassen geeignet Die Phase endet mit der Einteilung der Lernenden in Gruppen. Wenn alle sechs Warengruppen gewählt und doppelt besetzt werden, dann können bei zwölf Gruppen à zwei bis drei Schülerinnen und Schüler selbst große Klassen mit einer Schülerzahl bis 34 an der Lernaufgabe arbeiten. Grundkenntnisse Zunächst erarbeiten die Schülerinnen und Schüler anhand von M4 Grundkenntnisse über Probleme des Welthandels und Lösungsversuche durch den fairen Handel. Probleme und Lösungsversuche können strukturiert als Tafelbild gesichert werden: Probleme Lösungsversuch Weltmarktpreise schwanken und sind sehr niedrig. Durch Verträge mit Handelspartnern werden feste Preise vereinbart. Bauern und Handwerker können ihre Produktion nicht planen und verdienen nicht genug. Bauern und Handwerker können ihre Produktion verlässlich planen. Arbeits- und Lebensbedinungen verschlechtern sich. Arbeits- und Lebensbedinungen verbessern sich. Vorbereitende Internetrecherche In der zweiten Erarbeitungsphase werden zunächst Internetquellen gesichtet und präsentiert. Zu Beginn sollte in einem Plenumsgespräch gesammelt werden, welche wichtigen Informationen für das Projekt benötigt werden: fair gehandelte, für Jugendliche interessante Produkte (und ihre Preise) Informationen über Vorteile des Fair Trade Informationen über die Nachteile frei auf dem Weltmarkt gehandelter Produkte Zentrale Problemstellungen Ziel dieser Phase, die in einer Einzelstunde, besser aber in einer Doppelstunde abgeschlossen werden kann, ist es, dass alle Gruppen wissen, wo sie die für sie wichtigen Informationen finden können. Dies ist wichtig, denn die Schülerinnen und Schüler müssen in der nächsten Phase die für die Lernaufgabe zentralen Probleme lösen: Welche fair gehandelten Produkte gibt es, die in einem Schulkiosk an Jugendliche verkauft werden könnten? Wie können die Käuferinnen und Käufer davon überzeugt werden, für ein Produkt, das man billiger woanders bekommen kann, im Kiosk deutlich mehr zu bezahlen? In der dritten Erarbeitungsphase einigen sich die Kleingruppen auf Produkte, auf eine Argumentation und auf eine Form der Gestaltung der Werbeprospekt-Seite(n), die sie gestalten sollen. Hierzu verwenden die Schülerinnen und Schüler die mithilfe der ausgewählten Internetseiten recherchierten Informationen und Bildquellen. Auch die konkreten Preise sollen recherchiert und genannt werden. Qualitätsverbesserung und Selbsteinschätzung Um die Qualität der Gruppenarbeitsergebnisse zu verbessern und die Selbst(einschätzungs)kompetenz der Lernenden zu erweitern, folgen auf die dritte Erarbeitungsphase zwei "diagnostische" Testphasen. Die Schülerinnen und Schüler geben und holen sich Orientierung, um beurteilen zu lernen, wie gut sie den Arbeitsauftrag erfüllt haben. Test 1 In der ersten Testphase präsentieren die Lernenden ihren ersten Entwurf der Parallelgruppe, die an dem gleichen Thema (zum Beispiel Mode) gearbeitet hat. Am Ende dieser Phase sollten beide Gruppen ihre Entwürfe überarbeiten und in einer verbesserten Version vorliegen haben. Denkbar ist auch, dass sich die beiden Gruppen auf ein Ergebnis einigen und hierfür aus den besten Einzelergebnissen ein optimiertes Großgruppenergebnis entsteht. Test 2 In einer zweiten Testphase testen die Lernenden die Wirkung ihrer Werbeprospekt-Seite auf die zukünftigen Konsumentinnen und Konsumenten. Sie interviewen dazu in der Pause möglichst viele Schülerinnen, Schüler und auch Lehrkräfte, indem sie ihnen zunächst die Werbung für die fair gehandelten Produkte zeigen und ihnen dann Fragen stellen. Für die Befragung nutzen sie einen Interviewbogen, indem sie M6 übernehmen oder anpassen. Überarbeitung Die Antworten werden anschließend ausgewertet und so zur Grundlage einer zweiten und abschließenden Überarbeitung der Produktwerbung. Präsentation In der Präsentationsphase werden die Ergebnisse der arbeitsteiligen Gruppenarbeit zusammengeführt. Dies kann zum Beispiel in Form einer Wandzeitung, einer PowerPoint-Präsentation oder eines digital gestalteten Buches mit Book Creator erfolgen. Nachdem die Lerngruppe nun schon einige Stunden am Thema "bewusstes faires Konsumieren" gearbeitet hat, kann bereits am dieser Stelle eine abschließende Evaluation nicht nur des Unterrichts, sondern auch der Wirkungen des Unterrichts auf die Einstellungen und Konsumweisen erfolgen. Mithilfe der Leitfragen von M7 erfolgt die Evaluation zunächst in Partnerarbeit und dann in der Klasse. Am Ende des Unterrichtsprojekts hat die ganze Schule mehr über Fair Trade erfahren: über die teilnehmenden Schülerinnen und Schüler, die Interviewten und die Leserinnen und Leser des zunächst fiktiv bleibenden Werbeprojekts, das als Wandzeitung oder Projekt-Website präsentiert werden kann. Ziele der Unterrichtseinheit Wenn aus dem fiktiven Projekt die Frage erwächst, wo man die Produkte denn nun in Wirklichkeit kaufen kann (ein Schulkiosk soll ja nicht unbedingt wirklich gegründet werden), wäre das zentrale Anliegen der Unterrichtseinheit erreicht: Es besteht darin, zu erkennen "wie unser Leben mit anderen Menschen überall auf der Welt verknüpft ist. warum Handel oft unfair ist und wie sich das auf das Leben von anderen Menschen auswirkt. inwieweit die Entscheidungen, die wir als Konsumenten treffen (was wir einkaufen, essen, anziehen und womit wir spielen), einen großen Unterschied machen können. wie einige der ärmsten Bauern und Produzenten von Fairtrade profitieren können." (Quelle: fairtrade-deutschland.de ; weitere Informationen auch unter fairtrade-schools.de )

Am Beispiel einer Signalkette erkennen Schülerinnen und Schüler, wie molekularbiologische Grundlagenforschung die Entwicklung neuer und innovativer Medikamente ermöglichen kann.Mehr als 200.000 Menschen sterben in Deutschland pro Jahr an Krebserkrankungen. Bei der Behandlung kommen neben Bestrahlungen Chemotherapien zum Einsatz. Die dabei verwendeten Wirkstoffe schädigen insbesondere die sich schnell teilenden Tumorzellen. Aber auch gesunde Zellen werden angegriffen. Schwere Nebenwirkungen sind die Folge. Wissenschaftler und Mediziner arbeiten an der Entwicklung von Wirkstoffen für eine zielgenauere Krebstherapie. Die soll nicht nur weniger belastende Behandlungsmethoden, sondern zukünftig auch die Bekämpfung heute noch schwer therapierbarer Tumore ermöglichen. Ziele der Unterrichtseinheit Die zentrale Botschaft dieser Unterrichtseinheit ist: Krebs entsteht durch den Verlust negativer Kontrollen, die Wachstum und Teilung von Zellen in gesunden Geweben streng überwachen. Die Vielfalt der daran beteiligten zellulären Nachrichtensysteme ist unglaublich komplex und zurzeit nur ansatzweise durchschaubar. Zudem variieren die vielen miteinander vernetzten Signalketten und ihre Störungen von Zelltyp zu Zelltyp, von Tumor zu Tumor. Dies macht den Kampf gegen Krebszellen so schwierig. In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler einen zentralen Mechanismus der Signaltransduktion und die vereinfachte Darstellung eines Signalwegs kennen. Dabei begegnen ihnen "Schalter", die in vielen molekularbiologischen Bereichen von zentraler Bedeutung sind (GTP-bindende Proteine, Konformationsänderungen, Phosphorylierungen). MS Wissenschaft 2011 Im Rahmen des Wissenschaftsjahres 2011 "Forschung für unsere Gesundheit" zeigt die Mitmachausstellung an Bord der MS Wissenschaft "Neue Wege in der Medizin" unter anderem Exponate zum Thema "Im Kampf gegen Krebs - von der Grundlagenforschung zum Medikament". Zu sehen sind dabei auch Animationen von Prof. Dr. Axel Ullrich vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried. Die Filme visualisieren die zellulären Signalsysteme, die Thema dieser Unterrichtseinheit sind. Zudem zeigen sie, wie neuartige Krebsmedikamente wirken und Tumore durch eine Hemmung der Angiogenese - die Neubildung von Blutgefäßen - "aushungern" sollen. Die Darstellungen sind sehr vereinfacht. Anschaulichkeit steht im Vordergrund und nicht die wissenschaftliche Korrektheit im Detail. (Die hier verwendeten Grafiken stammen aus den Animationen.) Vom 19. Mai bis zum 29. September ist das umgebaute Binnenfrachtschiff unterwegs und macht in 35 Städten Halt. Ein Besuch der Ausstellung bietet eine ideale Ergänzung zur Behandlung des Themas im Unterricht. Informationen zum Tourplan und zur Gruppenanmeldung finden Sie auf der Webseite von Wissenschaft im Dialog (siehe Zusatzinformationen). Molekularbiologische Grundlagen Wachstumsfaktor-Rezeptoren werden von vielen Krebszellen überproduziert. Sie setzen eine fatale Signalkette in Gang, die Ansatzpunkte für neuartige Krebsmedikamente bietet. Materialien Schülerinnen und Schüler lernen allgemeine Eigenschaften biologischer Signalsysteme kennen und identifizieren strategische Ziele für die Entwicklung von Wirkstoffen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Einblick in Regulationsmechanismen auf molekulare Ebene gewinnen. Mechanismen der Krebsentstehung und -entwicklung kennenlernen. allgemeine Eigenschaften biologischer Signalkaskaden am Beispiel der Rezeptor-Tyrosinkinasen kennenlernen. Wirkungsmechanismen neuartiger Krebsmedikamente verstehen. Die Unterrichtseinheit kann in das Wahlmodul "Krebs: Auslösende Faktoren, molekulare Mechanismen der Entstehung, Aspekte der Gesundheitserziehung, Zellzyklus und Apoptose" integriert werden. Eigenschaften von Krebszellen sollten bereits bekannt sein. Die Bedeutung der Bildung von Blutgefäßen (Angiogenese) für das schnelle Wachstum von Tumoren kann - falls nicht schon geschehen - im Rahmen dieser Unterrichtseinheit behandelt werden. Kenntnisse zur Apoptose sind hilfreich, aber nicht erforderlich. Fehlfunktionen verursachen Krankheiten Molekulare Regulationsmechanismen sind die Voraussetzung für Differenzierung und Organbildung und erhalten die Lebensfähigkeit eines Organismus. Wichtige Stellschrauben dieser molekularen Nachrichtensysteme sind Botenstoffe, die über das Blut oder die Gewebsflüssigkeit transportiert werden oder diffundieren. Sie binden nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an spezifische Rezeptoren auf der Oberfläche der Zielzellen und aktivieren komplexe Signalketten im Zellinneren. Diese steuern die Genaktivität und beeinflussen Eigenschaften und Verhalten der Zelle. Fehlfunktionen dieser Nachrichtensysteme haben fatale Folgen. Sie sind die Ursache aller Krebserkrankungen und vieler anderer Krankheiten. Wachstumsfaktoren binden an Rezeptor-Tyrosinkinasen Der Epidermale Wachstumsfaktor (epidermal growth factor, EGF) ist ein wichtiger Botenstoff. Die Bindung des Polypeptids an seinen Rezeptor stimuliert die Ausbildung verschiedener Zelltypen sowie Wachstum und Teilung der Zellen (Proliferation). Der EGF-Rezeptor (epidermal growth factor receptor, EGFR) gehört zur Familie der Rezeptor-Tyrosinkinasen. Diese einander sehr ähnlichen Transmembranmoleküle kommen beim Menschen auf allen Zellarten vor. Sie bestehen aus einem extrazellulären Bereich, der den Botenstoff bindet, einem die Membran durchquerenden Abschnitt und einem intrazellulären Bereich. Der intrazelluläre Bereich besitzt eine Kinase-Domäne mit ATP-Bindungsstelle. Kinasen sind Enzyme, die Phosphatgruppen von ATP auf die Hydroxylgruppen (-OH) anderer Moleküle übertragen. Tyrosinkinasen phosphorylieren Proteine und verändern dadurch deren Aktivität. Sie übertragen die Phosphatgruppe dabei auf die Hydroxylgruppe der Aminosäure Tyrosin. Aktivierung des Wachstumsfaktor-Rezeptors Die Bindung des Wachstumsfaktors an seinen Rezeptor bewirkt eine Änderung der Proteinstruktur. Aufgrund dieser Konformationsänderung lagern sich die Rezeptoren paarweise zusammen (Dimerisierung). Die intrazellulären Bereiche der Rezeptor-Dimere können sich dann über ihre Kinase-Aktivität gegenseitig phosphorylieren. Danach sind die Rezeptoren "scharf" und initiieren komplexe intrazelluläre Signalketten. Dies erfolgt sehr schnell: Bereits eine Sekunde nach der Bindung des Botenstoffs ist die intrazelluläre Signalkette aktiviert. Abb. 1 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt ein Rezeptor-Dimer (rot und gelb) mit gebundenem Botenstoff (hellblau) in der Zellmembran. Im Fall des EGF-Rezeptors wird ein Wachstumsfaktormolekül von zwei Rezeptoren gebunden. Andere Rezeptor-Tyrosinkinasen binden je ein Botenstoffmolekül pro Rezeptor (dieser Fall ist auf dem Arbeitsblatt der Unterrichtseinheit dargestellt, "ab_2_signalkette_bauelemente.pdf"). Das intrazelluläre Nachrichtensystem wird in Abb. 1 durch das Netzwerk unter der Zellmembran angedeutet. Die Grafik ist - wie alle Abbildungen in dieser Unterrichtseinheit - ein Screenshot aus einer Animation Prof. Dr. Axel Ullrich vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried, die auch auf der MS Wissenschaft "Neue Wege in der Medizin" zu sehen ist. Überproduktion von Wachstumsfaktor-Rezeptoren in Krebszellen Bereits in den 1990er Jahren des vergangenen Jahrhunderts entdeckte man, dass Krebszellen vieler Tumore auf ihrer Oberfläche wesentlich mehr EGF-Rezeptoren als gesunde Zellen tragen. Zudem wiesen Tumore höhere EGF-Konzentrationen als gesunde Gewebe auf. Patienten, die zugleich Rezeptor und Wachstumsfaktor vermehrt bilden, haben besonders schlechte Heilungschancen (schnelles Tumorwachstum, verstärkte Bildung von Metastasen). Wissenschaftler erforschen die Nachrichtensysteme, mit denen Signale von der Zelloberfläche in das Zellinnere und in den Zellkern übermittelt werden. Das Verständnis dieser Signalketten und ihrer Fehlfunktionen ist der Schlüssel für die gezielte Entwicklung neuartiger Krebsmedikamente. Rezeptor-Tyrosinkinasen wie der EGF-Rezeptor spielen bei der Krebsentstehung eine wichtige Rolle und stehen im Fokus der Molekularbiologen und Mediziner. Rezeptor-Tyrosinkinasen stimulieren Wachstum und Teilung der Zellen. In gesundem Gewebe wird ihre Aktivität von hemmenden Kontrollmechanismen streng reglementiert. In Krebszellen haben diese negativen Kontrollinstanzen ihre Wirkung verloren. Die Rezeptor-Tyrosinkinasen sind immer aktiv und verursachen die unkontrollierte Vermehrung von Krebszellen (Proliferation). die Bildung von Blutgefäßen, die den Tumor mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgen (Angiogenese). die Hemmung des programmierten Zelltods (Apoptose), einem "Notfallprogramm", mit dem sich entartete Zellen selbst zerstören. die Wanderung von Zellen und somit die Bildung von Tochtergeschwülsten (Metastasen). Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried bei München haben den ersten zielspezifischen Anti-Krebs-Wirkstoff entwickelt, der in die zelluläre Signalkette eingreift: Trastuzumab oder Herceptin (Handelsname). Die Substanz, ein monoklonaler Antikörper, wurde im Jahr 2000 in der Europäischen Union zugelassen. Er bindet an der Zellaußenseite an eine Rezeptor-Tyrosinkinase, die als Wachstumsfaktor-Rezeptor fungiert und in Krebszellen überproduziert wird. Durch die Bindung des Antikörpers wird die Bindung des Botenstoffs und so die Übertragung des Signals in die Zelle unterbunden (Abb. 2). Dies führt dazu, dass sich die Tumorzellen sich durch Apoptose - einem Notfallprogramm für die Selbstzerstörung entarteter Zellen - selbst zerstören können. Zudem führt die Antikörperbindung zur Rekrutierung von Immunzellen, die die Tumorzellen angreifen (Abb. 3). Ein weiterer Effekt von Herceptin ist auch die Hemmung der Angiogenese, also der Bildung von Blutgefäßen, die den Tumor mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgen. Für das schnelle Tumorwachstum ist der Anschluss an die Versorgungssysteme des Organismus eine wichtige Voraussetzung. Von den Krebszellen ausgesendete Botenstoffe stimulieren die Blutversorgung des Tumors. Der Einfluss von Herceptin auf das Nachrichtensystem der Krebszellen wirkt dem entgegen - der Tumor muss "hungern". Wirkstoffe mit einem geringen Molekulargewicht können in das Zellinnere gelangen und dort Zielmoleküle des zellulären Signalsystems angreifen. Eine solche Substanz wurde ebenfalls am Max-Planck-Institut für Biochemie entwickelt: Das Medikament Sunitinib (Handelsname Sutent, Zulassung in der Europäischen Union im Jahr 2006) verhindert die Bindung von ATP an die Kinase-Domäne der Rezeptor-Tyrosinkinasen (kompetitive Hemmung). In Abb. 4 ist Sutent orange, ATP grün dargestellt. Der Wirkstoff verhindert die für die Signalübertragung entscheidende Autophosphorylierung des Rezeptors. Wie Herceptin soll auch Sutent sowohl das Wachstum der Krebszellen, anti-apoptotische Mechanismen und auch die Neubildung von Blutgefäßen hemmen, die das schnelle Wachstum des Tumors ermöglichen (Abb. 5). Während der monoklonale Antikörper Herceptin per Infusion verabreicht werden muss, können Patienten den niedermolekularen Wirkstoff Sutent in Tablettenform zu sich nehmen. Die Kombination verschiedener Wirkstoffe ist ein wichtiger Schritt, um das Wettrennen gegen die schnelle Wandlungsfähigkeit von Krebszellen gewinnen zu können. Nachdem Rezeptor-Tyrosinkinasen als strategische Ziele für die Krebstherapie identifiziert waren, suchte man nach Substanzen, die an die ATP-Bindungsstelle der Kinasen binden und so die Enzymaktivität kompetitiv hemmen. In einem ersten Schritt wurden aus zehntausenden Molekülen diejenigen ausgewählt, deren Struktur (theoretisch) die Kriterien für eine Affinität zu der ATP-Bindungsstelle erfüllten. Die Vorauswahl wurde einem Wirkstoffscreening unterzogen. Die Strukturen der erfolgreichsten Substanzen wurden mithilfe der medizinischen Chemie weiter optimiert. Das Ergebnis, Sutent, bindet jedoch nicht nur an eine Rezeptor-Tyrosinkinase, sondern an die ATP-Bindungsstelle von mehr als 150 Kinasen! Die Substanz wirkt also als "Breitband-Kinase-Hemmer". Wissenschaftler versuchen heute, unter diesen Kinasen diejenige(n) zu identifizieren, auf die die anti-Krebs-Wirkung von Sutent zurückzuführen ist. In dem darauf folgenden Schritt gilt es dann, die Struktur des Wirkstoffs so zu verändern, dass er nur noch die für die Krebsbekämpfung relevanten Kinasen hemmt. Durch die Erhöhung der Spezifität können die Dosierung des Wirkstoffs und so auch die Nebenwirkungen reduziert werden. Herceptin und Sutent sowie viele andere Medikamente helfen heute, die Lebensqualität und die Überlebenschancen von Krebspatienten zu erhöhen. Wie weit die oben so klar beschriebenen Wirkungen und Zusammenhänge tatsächlich den zellulären Abläufen entsprechen, ist jedoch noch nicht vollständig erforscht. Ein Sieg über den Krebs ist noch nicht greifbar. Dies liegt an der Diversität der Krebszellen, ihrer Wandlungsfähigkeit und der Vielfalt der in ihnen außer Kontrolle geratenen Regulationsmechanismen. Ansatzpunkte für eine gezielte Krebstherapie Das erste Arbeitsblatt (ab_1_therapie_ansatzpunkte.pdf) weist auf den Zusammenhang zwischen der Überproduktion von Wachstumsfaktoren sowie ihrer Rezeptoren und der Bösartigkeit von Tumoren hin. Die Lernenden gliedern die Ereigniskette (Signal, Signalübertragung, Signalwirkung) und identifizieren strategische Angriffspunkte für eine gezielte Krebstherapie. Sie erkennen, dass für die Umsetzung die molekularen Grundlagen des zellulären Nachrichtensystems erforscht werden müssen. Die Signalkette "downstream" des Rezeptors Mit dem zweiten Arbeitsblatt lernen Schülerinnen und Schülern Details der Signalkette kennen, die von einer Rezeptor-Tyrosinkinase angestoßen wird. Sie sollen die im Arbeitsblatttext (ab_2_1_signalkette.pdf) beschriebene Abfolge der Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Proteinen bildlich umsetzen (Partner- oder Kleingruppenarbeit). Die Vorgabe grafischer Elemente (ab_2_2_signalkette_bauelemente.pdf) sorgt dabei für einen "gemeinsamen Nenner" innerhalb des Kurses. Methodisch kann hier - je nach Gegebenheiten und Lerngruppe - ganz unterschiedlich vorgegangen werden. Schülerinnen und Schüler können die vorgegeben Bausteine der Signalkette zum Beispiel ausschneiden und "zusammenpuzzeln". Ergebnisse können dann mit entsprechenden Folienfragmenten am Tageslichtprojektor vorgestellt und im Plenum diskutiert werden. Schließlich kann die Lehrkraft eine Folie mit dem vollständigen Signalweg auflegen (ab_2_2_signalkette_bauelemente_loesung.pdf). Bei entsprechender technischer Ausstattung kann die Signalkette von den Lernenden von auch digital visualisiert werden - zum Beispiel als PowerPoint-Animation. Ähnlich wie in der Unterrichtseinheit Waffen im Kampf gegen AIDS können, aufbauend auf die Textarbeit, die fachlichen Inhalte mit der Kreativtechnik "Storyboard" intensiv reflektiert werden. Allgemeine Eigenschaften biologischer Nachrichtensysteme Bei der Übung kommt es natürlich nicht darauf an, Details der Signalkette zu vermitteln (von der die Darstellung ohnehin nur einen Ausschnitt zeigt). Vielmehr sollen Schülerinnen und Schüler ein Gefühl für die Natur komplexer biologischer Nachrichtensysteme entwickeln. Sie sollen erkennen, wie das Signal innerhalb der Zelle kaskadenartig vervielfältigt wird, indem ein aktiviertes Protein viele weitere Proteine aktiviert - wie bei einer Telefonkette (so zumindest stellt man sich das vor - experimentell belegt ist dies zurzeit noch nicht). Zudem sollen sie prinzipielle und in vielen biologischen Prozessen wiederkehrende "Schalter" für die Aktivität von Proteinen kennen lernen. Ein G-Protein und seine Zusammenarbeit mit einem membranständigen Rezeptor begegnet den Lernenden zum Beispiel auch bei der Signaltransduktion in den Sehzellen der Netzhaut. So lernen sie ein wichtiges Prinzip der Biologie kennen: Die Mehrfachverwertung bewährter molekularer Module und Konzepte in ganz verschiedenen Kontexten. Schließlich sollen die Schülerinnen und Schüler auf der Basis des von ihnen erstellten "Signal-Organigramms" argumentieren, warum es sinnvoll ist Wirkstoffe gegen Krebs zu entwickeln, die die Aktivierung der Rezeptor-Tyrosinkinase unterbinden und die nicht weiter "downstream" ansetzen.

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.

Hier finden Sie Informationen und Anregungen für den Unterricht im Themenkomplex Ökologie und Umwelt, Klimawandel, Umweltschutz und Klimapolitik. Oft kommen Kinder mit Fragen, die in den Medien diskutiert werden, in die Schule und erwarten Erklärungen. "Umwelt im Unterricht" greift jede Woche ein aktuelles Thema mit Umweltbezug auf und bietet dazu Hintergrundinformationen, Medien und Materialien sowie Unterrichtsideen. Sie können flexibel an verschiedene Lernniveaus und Altersstufen angepasst werden. Flexible Nutzung Die Inhalte sind darauf ausgerichtet, Themen auch bei knappem Zeitbudget kurzfristig in den Unterricht aufnehmen zu können. Daher erfordern die Unterrichtsideen wenig Zeit, sind aber leicht erweiterbar. Die Informationen werden verständlich und kompakt aufbereitet und erleichtern die Vorbereitung. Die Textinhalte stehen unter einer Creative Commons-Lizenz und dürfen bei Bedarf bearbeitet werden. Medien können heruntergeladen werden, um sie in der gewünschten Form im Unterricht zu verwenden. Aktuelle Anlässe Die Materialien greifen Anlässe auf, die in den Medien präsent oder aus anderen Gründen für Schülerinnen und Schüler aktuell sind. Dazu gehören auch Themen, die erst auf den zweiten Blick Umweltthemen sind - auch Events wie Olympia oder die Fußball-WM haben mittlerweile Nachhaltigkeitskonzepte. Und es gibt die "leisen" Themen, die im Leben von Schülerinnen und Schülern immer wieder wichtig sind. Im Sommer zum Beispiel die Qualität von Badegewässern. Langfristig relevant Über welche Ereignisse wird im Fernsehen berichtet? Was ist zurzeit Gesprächsthema bei Schülerinnen und Schülern? Die Redaktion der Website beobachtet kontinuierlich Medien und atuelle Themen und wählt besonders präsente Anlässe aus. Aufbereitet werden nur Themen, die auch langfristig relevante Fragen aufwerfen. Weit gefächertes Archiv Die Hintergrundinformationen und Vorschläge für den Einstieg im Unterricht schlagen die Brücke vom aktuellen Anlass zu grundlegenden Fragestellungen. Die Materialien sind jedoch auch anlassunabhängig verwendbar. So entsteht auf der Website ein wachsendes Archiv, das nach Themen und Stichworten bequem durchsucht werden kann. Lebenswirklichkeit im Fokus Für die Aufbereitung der Materialien wurden redaktionelle Standards entwickelt, die sich an den Maßstäben der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) orientieren. Die Unterrichtsinhalte sollen an die Lebenswirklichkeit von Kindern und Jugendlichen anknüpfen. Neben ökologischen Aspekten eines Themas sollen auch ökonomische und soziale Aspekte einbezogen werden. Der Unterricht zielt darauf, Gestaltungskompetenz zu erwerben - die Fähigkeit, gemeinsam mit anderen Lösungen zu entwickeln. Darum werden partizipative Unterrichtsformen berücksichtigt. Rückmeldung erwünscht! Die Idee zum Konzept von "Umwelt im Unterricht" basiert auf der Rückmeldung von Lehrkräften. In Evaluationsworkshops zu umfangreichen Unterrichtseinheiten des Bundesumweltministeriums im Print-Format wurde das Bedürfnis an Hintergrundinformationen zu aktuellen Themen und flexibel einsetzbaren Materialien deutlich. Kontinuierliche Weiterentwicklung "Umwelt im Unterricht" soll auch weiterhin an die Bedürfnisse der Nutzerinnen und Nutzer angepasst und kontinuierlich weiterentwickelt werden. Auch die Redaktion von "Umwelt im Unterricht" möchte lernen und lädt im Blog zum Austausch ein. Darüber hinaus bietet sie dort Einblicke in die Werkstatt: Geplant ist, dort ergänzende hilfreiche Informationen zu veröffentlichen, die während der Arbeit am Projekt gesammelt werden - zum Beispiel kommentierte Informationsquellen, Links zu Foto-Archiven oder Tipps zum Umgang mit digitalen Medien. "Umwelt im Unterricht" wird im Auftrag des Bundesumweltministeriums von einem Team von Fachleuten für Online-Bildungsmedien in Zusammenarbeit mit Autorinnen und Autoren für Unterrichtsmaterialien erstellt. Koalitionswechsel per Vertrauensfrage Allerdings verweist Schröder auf historische Vorbilder. Seinen Amtsvorgänger Helmut Kohl (CDU) hatte der Bundestag 1982 zum Bundeskanzler gewählt. Zuvor hatte die FDP, die unter Bundeskanzler Helmut Schmidt eine Koalition mit der SPD eingegangen war, ihren Koalitionspartner gewechselt. CDU und FDP konnten das konstruktive Misstrauensvotum für sich entscheiden und Helmut Schmidt musste Helmut Kohl weichen. Ein Nationalpark dient dem Schutz der Natur. Sie wird dort möglichst sich selbst überlassen, der Mensch hat nur in Randbereichen Zugang. Im Gegensatz dazu schützen Biosphärenreservate gerade das Miteinander von Mensch und Natur. Es handelt sich dabei um Gebiete, in denen sich durch die nachhaltige Bewirtschaftung eine einzigartige Kulturlandschaft entwickelt und erhalten hat. Die hier beschriebene interaktive Lernumgebung vermittelt anhand des Rhönschafs Hintergründe und Zusammenhänge, warum beispielsweise die Kulturlandschaft der Rhön schützenswert ist. Eine weitere Aufgabenstellung befasst sich mit der Planung eines fiktiven Naturschutzgebietes und dem Konflikt, einerseits Besuchern Zugang zu gewähren, andererseits die Natur möglichst unbeeinflusst zu belassen. Die Schülerinnen und Schüler sollen den Unterschied zwischen Biosphärenreservat und Nationalpark kennenlernen. die Bedeutung des Rhönschafs für die gleichnamige Kulturlandschaft erfahren. sich mit den Ansprüchen der verschiedenen Interessensgruppen auseinandersetzen. wirtschaftliche, ökologische und soziale Aspekte des Rhönschafs kennenlernen. ein fiktives Naturschutzgebiet planen und dabei eine Reihe von Vorgaben berücksichtigen. Die Schülerinnen und Schüler sollen eine interaktive Lernumgebung bedienen. Informationen zur Thematik aus einem Text entnehmen, wesentliche Aussagen verstehen und in eigenen Texten wiedergeben können. das Internet als Informationsquelle kennen- und anwenden lernen. Die Schülerinnen und Schüler sollen durch die fachübergreifende und interaktive Aneignung der Thematik mithilfe einer Lernsoftware interdisziplinär Erkenntnisse gewinnen und handeln können. Thema Biosphärenreservate und Nationalparks Autor Uwe Rotter Fächer Biologie, Geographie, Politik Zielgruppe Klasse 8 bis 10 Zeitraum circa 2 bis 4 Unterrichtsstunden, abhängig von der Verteilung der Arbeitsaufträge Technische Voraussetzungen Betriebssystem Windows ab Version 98, Internet-Explorer ab Version 6, Flash-Player, Installation der kostenlosen Software "bildungsservice-digital" (siehe "Download"), Beamer für die Einführung, Internetzugang Selbstgesteuertes Lernen Das didaktische Konzept fokussiert eine weitgehend selbstständige Erarbeitung der Inhalte. Der hohe Grad an Interaktivität und die multimediale Aufbereitung der Themen regen zum Nachforschen an. Grafische Elemente können per Drag & Drop so positioniert werden, dass dadurch inhaltliche Aussagen entstehen, zum Beispiel durch das Verschieben eines Wanderweges auf einer interaktiven Karte. Arbeitsergebnisse können in einem virtuellen Rucksack verstaut und später an geeigneter Stelle wieder ausgepackt werden. So werden Inhalte wiederholt und vertieft. Bei Bedarf können eigene Inhalte (Texte und Bilder) einfach eingefügt werden. Anpassung an individuelle Anforderungen Beim Beenden der Lerneinheit bietet das Modul die Möglichkeit, die Arbeitsergebnisse zu speichern. So kann zu einem späteren Zeitpunkt die Beschäftigung an der gleichen Stelle wieder aufgenommen werden. Dies ist nicht nur für Lernende, sondern auch für Lehrkräfte interessant: Die Option, eigene Aufgabentexte und andere digitale Materialien einzufügen, abzuspeichern und den Lernenden zur Verfügung zu stellen, ermöglicht die Erstellung individualisierter Lernmodule. Hinweise zur Nutzung Hier finden Sie Hinweise und Vorschläge, wie Sie das Lernmodul im Unterricht einsetzen können. Screenshots geben Ihnen einen Eindruck davon. Kostenlose Client-Software Um dieses Lernmodul zu nutzen, benötigen Sie eine spezielle Client-Software. Diese Software können Sie nach dem Herunterladen der Datei "bildungsservice-digital.exe" (siehe Startseite dieser Unterrichtseinheit) kostenlos installieren. Bei der Installation wird ein neues Icon auf Ihrem Desktop angelegt: Bildungsservice digital. Durch Doppelklick auf dieses Icon erscheint eine Auswahl mehrerer Lernmodule. Zum Starten des entsprechenden Lernmoduls klicken Sie bitte auf die zugehörige Grafik. Internetzugang notwendig Die installierte Client-Software bietet Ihnen den Zugang zu verschiedenen Lernmodulen. Zum Starten eines Lernmoduls benötigt diese Software allerdings Daten aus dem Internet. Das Programm "kennt" die Adresse, Sie müssen nur sicherstellen, dass Ihr Computer Internetzugang hat. Vorteil dieser Methode ist einerseits, dass Sie immer auf die aktuellste Version des Lernmoduls zugreifen und andererseits, dass Sie automatisch Zugang zu weiteren Kursen haben, sobald diese von uns freigeschaltet werden. Überblick verschaffen Zunächst sollten Sie sich selbst mit dem Lernmodul vertraut machen. Dazu bietet Ihnen das Lernmodul eine integrierte Hilfe-Funktion. Ein so genannter "Schnelleinstieg" zeigt alle zur Verfügung stehenden Funktionen. Da alle Lernmaterialien und Aufgabenstellungen in dem Lernmodul integriert sind, wird Ihr Einstieg voraussichtlich nicht viel Zeit benötigen. Mögliche Individualisierung Bitte beachten Sie, dass Sie eigene Texte und Bilder einbinden können. Damit bietet Ihnen das Lernmodul die Möglichkeit, individuelle Aufgabenstellungen zu integrieren. Wenn Sie diese Option nutzen wollen, sollten Sie sich etwas intensiver mit der Funktion "Eigenes Medienelement einfügen" beschäftigen. Wichtig ist in diesem Zusammenhang auch die Möglichkeit, die individualisierte Version der Lernumgebung abzuspeichern. Über die Funktion "Öffnen" können Ihre Schülerinnen und Schülern dann Ihre spezielle Version der Lernumgebung nutzen. Gruppenbildung Im Rahmen des Lernmoduls werden schwerpunktmäßig folgende Themenbereiche behandelt: "Wie plane ich ein Schutzgebiet?", "Das Rhönschaf" und "Möglichkeiten, selbst aktiv zu werden". Dadurch ist die Bearbeitung des Lernmoduls sehr gut für die Aufteilung in Gruppen geeignet. Jede Gruppe könnte sich mit "ihrem" Thema beschäftigen und die im Lernmodul integrierten Aufgaben bearbeiten. Schließlich können sich alle Gruppen wieder zusammenfinden und ihre Arbeitsergebnisse präsentieren und diskutieren. Präsentieren oder Entdecken Natürlich sollten Sie Ihren Schülerinnen und Schülern zunächst die Möglichkeit geben, sich mit der Bedienung der Plattform vertraut zu machen. Es bietet sich an, anhand einer Beamer-Präsentation die wichtigsten Funktionen zu erläutern. Sie können aber auch Ihren Schülerinnen und Schülern den Auftrag geben, sich mit dem "Schnelleinstieg" zu beschäftigen und ihnen etwas Zeit geben, sich mit der Umgebung vertraut zu machen. Zahlreiche Hilfestellungen Bei der Erarbeitung neuer Inhalte tauchen immer wieder Begriffe auf, die für viele Schülerinnen und Schüler erklärungsbedürftig sind. Daher sind viele Begriffe mit Zusatzinformationen hinterlegt, die beim Anklicken erscheinen. Anhand der Lernmodul-Seite "Nationalparks und Biosphärenreservate - Infoblatt" können sich die Schülerinnen und Schüler mit der Bedeutung solcher Schutzgebiete beschäftigen. Auf zwei Übersichtskarten sind alle deutschen Nationalparks und Biosphärenreservate eingetragen. Anhand von Internetlinks können weitere Informationen darüber aufgerufen werden. Hohe Interaktivität Zu jedem der angebotenen Themenbereiche ("Wie plane ich ein Schutzgebiet?", "Das Rhönschaf" und "Möglichkeiten, selbst aktiv zu werden") gibt es kleine Online-Aktivitäten und zugehörige Aufgaben. Schülerinnen und Schüler, die Unterstützung benötigen, können sich in der Regel einen Tipp in der Lernumgebung aufrufen. Um Ihnen einen Eindruck von der Lernumgebung zu geben, werden nachfolgend exemplarisch drei Seiten vorgestellt. Beim Anklicken der Grafiken öffnet sich jeweils der zugehörige Screenshot der kompletten Seite des Lernmoduls. Planung eines Schutzgebiets Auf dieser Seite steht eine Karte eines fiktiven Schutzgebietes zur Verfügung, auf der ein Wanderweg, ein Mountainbikekurs und ein asphaltierter, behindertengerechter Zugang visualisiert werden. Die zugehörigen Elemente können interaktiv verschoben werden, wobei eine Reihe von Vorgaben (zum Beispiel, dass Wildtiere nicht gestört werden dürfen, dass eine Aussichtsplattform gut zugänglich sein soll...) zu berücksichtigen sind. Das Rhönschaf Das Rhönschaf ist ein Beispiel für eine Nutztierrasse, die in ihrem Verbreitungsgebiet das Landschaftsbild prägt. Durch das Weiden der Tiere haben Bäume und Sträucher keine Chance zu wachsen, die Landschaft bleibt offen. Auf dieser Seite des Lernmoduls sollen sich die Lernenden mit den Wechselwirkungen der Schafhaltung mit ihrer Umgebung beschäftigen. Welche wirtschaftlichen, ökologischen und sozialen Aspekte gibt es? Wo kann ich mich engagieren? Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, selbst im Natur- und Artenschutz aktiv zu werden. Hier sollen sich die Schülerinnen und Schüler über ausgewählte Organisationen informieren. Ergänzt werden soll die Auflistung um örtliche Vereine oder sonstige Organisationen, bei denen sich Jugendliche engagieren können. Abspeichern Das bearbeitete Lernmodul kann jederzeit gespeichert werden. Dabei bietet es sich an, dass die Schülerinnen und Schüler eine für sie oder ihre Gruppe individuelle Datei-Bezeichnung auswählen, zum Beispiel "michael_schmidt_schutzgebiet.nebs". Dadurch wird einerseits gewährleistet, dass nicht durch versehentliches Vertauschen von Dateien Inhalte verloren gehen. Andererseits haben Sie dadurch die Möglichkeit, detaillierte Einsicht in die Arbeitsergebnisse zu erhalten. Präsentieren Insbesondere wenn das Lernmodul in Gruppen bearbeitet wurde, bietet es sich an, dass jede Gruppe ihre Arbeitsergebnisse vorstellt. Dazu kann entweder per Beamer die relevante Seite projiziert werden; die Lernumgebung bietet aber auch die Möglichkeit, den Bildschirminhalt auszudrucken. Die Lösung (siehe Abb. 5) müssen folgende Aspekte berücksichtigen: Schwarzstörche sind Waldbrüter und sehr scheu. Um die Schwarzstörche zu schützen, muss rund um die zwei Brutplätze jeweils ein 500-Meter-Umkreis zur absoluten Ruhezone erklärt werden. Die Besucherplattform sollte durch einen Weg von Süden erreichbar sein, um die absolute Ruhezone nicht zu kreuzen und um möglichst wenig Fläche zu versiegeln. Die Parkplätze sollten möglichst weit außerhalb geplant werden, gegebenenfalls in der Nähe der Straße, dafür kann der asphaltierte Weg länger sein. Der Wanderweg kann zunächst rechtsseitig entlang des Baches geführt werden, sollte danach abknicken und am westlichen Waldrand entlangführen (Schatten!). Eine Brückenlösung zum Überqueren des Baches wäre zwar denkbar, ist aber ein verhältnismäßig großer Eingriff. Die Heidefläche wird im südlichen Teil durchkreuzt, der Weg führt dann entlang der Ostseite des Waldes zurück zum Ausgangspunkt. Die Mountainbike-Strecke kann parallel zum Besucherweg geführt werden, sollte ihn aber nicht kreuzen. Der Parcours beginnt sinnvollerweise am linken, steileren Hang. Die Schülerinnen und Schüler entdecken, dass das Rhönschaf im Mittelpunkt eines Beziehungsgeflechts steht (Auswahl): Das Schaf liefert dem Menschen Nahrung (Fleisch), die zum Beispiel der Metzger beziehungsweise der Landwirt verarbeitet und verkauft, unter anderem auch an die örtliche Gastronomie. Das Schaf frisst auch junge Baumtriebe und hält damit die Landschaft offen (Beweidung), dadurch bleibt der Erlebniswert für Wanderer erhalten. Davon wiederum lebt die örtliche Gastronomie. Das Schaf liefert Mist, der zur Düngung der Felder genutzt wird, dazu Fleisch und Wolle. Die Produkte werden entweder direkt verarbeitet und dann vermarktet oder vom Landwirt weitergegeben. Wirtschaftliche Aspekte Das Schaf liefert Fleisch und Wolle, die verarbeitet und vermarktet werden. Ökologische Aspekte Die extensive Schafbeweidung erhält die typische Offenlandschaft des Mittelgebirges Rhön, ohne durch zu hohen Fraßdruck eine Schädigung der lokalen Vegetation zu verursachen. Durch die Offenhaltung der Landschaft können sich zahlreiche Tiere und Pflanzen dort ansiedeln beziehungsweise erhalten, für die eine offene Feldflur notwendig ist. Soziale Aspekte Die Schafhaltung ermöglicht Arbeitsplätze und Wirtschaftsbetriebe, die direkt vom Haustier abhängen: Schäfer, Landwirte, Metzger, Gastwirte, Tierärzte. Indirekt ist auch der Fremdenverkehr betroffen (Gastronomie, Dienstleister im Tourismus allgemein). Was können die Schülerinnen und Schüler mit ihrem neu erworbenen Wissen anfangen? Insbesondere die Biosphärenreservate in Deutschland bieten eine Fülle von Angeboten zur Mitarbeit für Jugendliche aller Altersstufen. Sie können hier zum Beispiel bei der Gestaltung von Lehrpfaden mitwirken, am Junior-Ranger-Programm teilnehmen oder ein Praktikum ableisten. Weitere Informationen finden Sie auf den Internetseiten der einzelnen Biosphärenreservate. Schauen Sie bei der Dachorganisation EUROPARC vorbei, dort finden Sie die einzelnen Internetlinks. Biosphärenreservate und Nationalparks Über diesen Link gelangen Sie zurück zur Startseite der Unterrichtseinheit. Der Einstieg erfolgt über aktuelle Medienberichte zu Klimakonferenzen und ein Video, das das Zwei-Grad-Ziel erläutert. Ein Arbeitsblatt aktiviert das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler zum Ökosystem Wald und beleuchtet die Bedeutung des Waldes für die Kohlenstoff-Speicherung. Der (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitpopup:1097849) beinhaltet die Formulierung der Leitfrage der Unterrichtseinheit und der Arbeitsaufträge für das Gruppenpuzzle und die Sicherung, in der ein Brief formuliert werden soll. Thema Das Ökosystem Wald und seine Funktion als Kohlenstoff-Speicher Autorin Anne Thiel-Klein Fach Biologie Zielgruppe Sekundarstufe I Zeitraum 2 Schulstunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang Planung (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitpopup:1097849) Einstieg Ein Video der ZDF-Kindersendung logo! und aktuelle Medienberichte auf tagesschau.de verdeutlichten die Wichtigkeit des Themas und sollen die Schülerinnen und Schüler für die Erarbeitung motivieren. Erarbeitung I Das Arbeitsblatt (siehe Download-Bereich) aktiviert das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler zum Ökosystem Wald und betont die Bedeutung des Waldes als Kohlenstoff-Speicher. Die Bearbeitung erfolgt in Einzel-oder Partnerarbeit oder gemeinsam im Unterrichtsgespräch. Mitunter sind Hilfsmaterialien bereitzustellen. Erarbeitung II Als Vorentlastung erläutert die Lehrkraft das Portal Klimafolgenonline.com und den Arbeitsauftrag. Die Arbeit sollte in heterogenen Gruppen von bis zu sechs Schülerinnen und Schülern erfolgen. Die Lehrkraft steuert Zeitmanagement und Phasenwechsel. Sicherung Innerhalb der Stammgruppen werden Kleingruppen gebildet, die sich auf einen Adressaten einigen und entsprechend einen Brief formulieren. Die Ergebnisse werden entweder exemplarisch vorgelesen oder von der Lehrkraft eingesammelt. Auf Basis des Portals KlimafolgenOnline.com werden im PIKee-Projekt, dem aktuellen Umweltbildungsprojekt am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, interdisziplinäre Unterrichtseinheiten und Handreichungen für Lehrkräfte entwickelt. Dadurch können Schülerinnen, Schüler und Lehrkräfte die mögliche Entwicklung des Klimas in Deutschland anhand selbst gewählter Szenarien nachvollziehen. Das Portal liefert bis auf Landkreisebene aufgelöste Daten für verschiedene Sektoren wie Klima, Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Energie. Mehr Informationen finden Sie hier . Die Schülerinnen und Schüler nutzen den Computer zur Darstellung und Auswertung von Messreihen oder zur Simulation biologischer Abläufe. diskutieren Handlungsoptionen im Sinne der Nachhaltigkeit. bestimmen einheimische Pflanzen und erläutern ihre Umweltansprüche. Die Schülerinnen und Schüler nutzen Computer mit Internetzugang zur Bearbeitung einer konkreten Aufgabenstellung. nutzen das Internet zur individuellen Recherche. verfassen einen formalen Brief mit korrekter Formatierung und adressatengerechter Sprache. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in verschiedenen Gruppen mit variierender Gruppengröße von zwei bis sechs Lernenden zusammen. unterstützen sich gegenseitig beim Prozess des Erkenntnisgewinns. diskutieren unterschiedliche Ansichten und halten unvereinbare Meinungen aus. versuchen sich auf einen gemeinsamen Standpunkt zu einigen. Mit steigender Population wächst auch der Fleischkonsum, der langfristig nicht mehr gedeckt werden kann. Die Haltung großer landwirtschaftlicher Nutztiere geht zudem mit einer Belastung der Umwelt einher. Um diesem Problem entgegenzuwirken, schlagen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vor, stattdessen Insekten zu konsumieren. Die Lernenden planen ein Menü für die Schulkantine, das sowohl Insektengerichte als auch bekannte Gerichte enthalten soll. Sie wenden dabei überzeugende Kommunikationsmethoden und Wissen über natürliche Ressourcen an, um andere von der Alternative, Insekten zu essen, überzeugen zu können. Thema Esst Insekten! Anbieter ENGAGE Fach Fächerverbindend: Biologie, Chemie, Politik/SoWi, Deutsch Zielgruppe Klasse 8-10 Zeitraum 1-2 Schulstunden Technische Voraussetzungen Computer mit Beamer Tabellarischer Verlaufsplan Verlaufsplan "Esst Insekten!" Wissenschaftliches Arbeiten Wissenschaftliches Vokabular, Mengen, Einheiten, Symbole und Fachausdrücke: Anwendung wissenschaftlichen Vokabulars, wissenschaftlicher Terminologie und Definitionen. Chemie Erde und Atmosphäre: Die Erde als Quelle begrenzter Ressourcen; die Produktion von Kohlendioxid durch menschliche Aktivität. Chemie Kohlendioxid und Methan als Treibhausgase: Evaluation zusätzlicher durch den Menschen verursachte Gründe für den Klimawandel; Wasservorkommen auf der Erde. Die Schülerinnen und Schüler lernen, ihre Meinung mithilfe von Beweisen überzeugend darzustellen. wenden wissenschaftlichen Erkenntnisse über die natürlichen Ressourcen der Erde an. Über das Projekt Das Projekt ENGAGE ist Teil der EU Agenda "Wissenschaft in der Gesellschaft zur Förderung verantwortungsbewusster Forschung und Innovation" (Responsible Research and Innovation, RRI). ENGAGE Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben. Ambrosia oder Ambrosia artemisiifolia ist eine invasive Pflanze, die sich in ganz Europa ausbreitet. Aufgrund von Krankheiten durch ihre allergenen Pollen und dem Konkurrenzkampf mit Nutzpflanzen, entstehen für Europa jedes Jahr Kosten in Höhe von ungefähr 4,5 Milliarden Euro. Die Einführung nicht-heimischer Käfer könnte hierfür die Lösung sein. Bei dieser Unterrichtseinheit bewerten die Schülerinnen und Schüler Vor- und Nachteile der Anwendung biologischer Schädlingsbekämpfung, um die Invasion dieser standortfremden Pflanze einzudämmen. Thema Ambrosia-Invasion Anbieter ENGAGE Fach Biologie Zielgruppe Sekundarstufe I Zeitraum 1-2 Schulstunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang, Beamer Planung Verlaufsplan: "Ambrosia-Invasion" Biologie Beziehungen im Ökosystem: Gegenseitige Beeinflussung von Organismen und Umwelt; Darstellung der Bedeutung von Wechselbeziehung und Wettbewerb in einer Pflanzengemeinschaft. Wissenschaftliches Arbeiten Entwicklung wissenschaftlichen Denkens: Erklärung alltäglicher und technologischer Anwendung von Wissenschaft; Evaluation von persönlichen, gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und umweltbedingten Auswirkungen; Entscheidungen auf Grundlage der Evaluation der Beweise und Argumente treffen. Analyse und Evaluation: Interpretation von Beobachtungen und Daten, einschließlich Identifizierung von Mustern und Anwendung von Beobachtungen, um Rückschlüsse zu ziehen und Konsequenzen aufzuzeigen. Die Schülerinnen und Schüler, lernen die gegenseitige Beeinflussung von Organismen in Bezug auf das Ökosystem kennen. bewerten die Lösung für ein Problem. Über das Projekt Das Projekt ENGAGE ist Teil der EU Agenda "Wissenschaft in der Gesellschaft zur Förderung verantwortungsbewusster Forschung und Innovation" (Responsible Research and Innovation, RRI). ENGAGE Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben. Europäer lieben Schokolade - sie verschlingen mehr als die Hälfte des weltweiten Bedarfs! Die schlechte Nachricht ist, dass mehr Kakao gegessen wird, als produziert werden kann. Somit könnte Schokolade bald ein seltenes und kostbares Gut werden, da die Bauern Probleme haben, den Bedarf zu decken. Die Schülerinnen und Schüler nutzen ihr vorhandenes Wissen über Bestäubung, um über die Gründe des Rückgangs der Kakaoerträge auf einer Plantage zu diskutieren. In einem Rollenspiel, in dem ein Treffen zur Aufbringung finanzieller Mittel nachgestellt wird, lernen sie anschließend, warum wissenschaftliche Forschung so teuer ist. Thema Schokolade adé Anbieter ENGAGE Fach Biologie Zielgruppe Sekundarstufe I Zeitraum Eine Schulstunde Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang Planung (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitpopup:1079478) Biologie Beziehungen im Ökosystem: Die Bedeutung der Pflanzenreproduktion durch Insektenbestäubung für die Ernährungssicherheit der Menschen Chemie Erde und Atmosphäre: Die Erde als Quelle begrenzter Ressourcen; die Produktion von Kohlendioxid durch menschliche Aktivität Wissenschaftliches Arbeiten Gesprochene Sprache: Klare und präzise Artikulation wissenschaftlicher Konzepte Die Schülerinnen und Schüler erkennen, warum die Bestäubung durch Insekten so wichtig für unsere Lebensmittelproduktion ist. verstehen, warum wissenschaftliche Forschung so teuer ist. Über das Projekt Das Projekt ENGAGE ist Teil der EU Agenda "Wissenschaft in der Gesellschaft zur Förderung verantwortungsbewusster Forschung und Innovation" (Responsible Research and Innovation, RRI). ENGAGE Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben. Die fast 1.400 Kilometer lange ehemalige innerdeutsche Grenze steht in der didaktischen Aufarbeitung der deutschen Teilung bislang eher im Schatten der Berliner Mauer. Ihre Auswirkungen auf Tiere und Pflanzen bieten aber einen guten Anknüpfungspunkt, um bereits Lernende in der Grundschule an das Thema heranzuführen. Der fächerübergreifende Ansatz dieser Unterrichtseinheit verknüpft Geschichte mit Ökologie und verdeutlicht die Folgen politischen Handelns für Mensch und Umwelt. Diese lassen sich mit einem Besuch des Grenzlandmuseums Eichsfeld am Grünen Band auch direkt erfahrbar machen. Die Schülerinnen und Schüler sollen von der historischen Teilung Deutschlands in zwei Staaten erfahren. Wissen über die geografische Lage der deutschen Bundesländer erwerben (Grundschule) beziehungsweise wiederholen (Sekundarstufe 1). den ehemaligen Grenzverlauf und die Besonderheit der ehemaligen innerdeutschen Grenze erkennen. die Auswirkungen des Grenzstreifens auf Menschen, Tiere und Pflanzen verstehen. natürliche Lebensräume, Pflanzen und Tiere im Grünen Band kennenlernen. ihr Wissen zur ehemaligen deutschen Teilung und zum Grünen Band mit dem Besuch des außerschulischen Lernortes Grenzlandmuseum Eichsfeld vertiefen. Die Schülerinnen und Schüler sollen das Internet und Bücher als Informationsträger anwenden. vorgegebene Internetseiten online und offline aufrufen und Sachinformationen daraus entnehmen. die Bedeutung des Internets als "Erinnerungsort" erkennen. sich in der Erstellung von PowerPoint-Präsentationen üben (Sekundarstufe 1). eine historische Textquelle analysieren (Sekundarstufe 1). interaktiv einen Lückentext bearbeiten. Die Schülerinnen und Schüler sollen Regelungen für die Nutzung der Computer-Arbeitsplätze treffen und einhalten. einander bei der Arbeit helfen. gemeinsam ein Plakat gestalten. in einem Rollenspiel lernen, sich sachlich mit Gegenpositionen auseinanderzusetzen (Sekundarstufe 1). Thema Das Grüne Band: Natürliches Mahnmal der Teilung Deutschlands Autor Birgit Pieplow Fächer Fächerübergreifend: Sachunterricht, Deutsch (Grundschule); Politik/Sowi, Geschichte, Biologie, Geographie (Sekundarstufe 1) Zielgruppe Klasse 4, Sekundarstufe 1 Zeitraum 6 bis 8 Unterrichtsstunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss oder offline zur Verfügung gestellte Internetseiten, Sound-Karte, RealPlayer oder Windows Media Player, Download eines Google Earth-Web-Plugins (kostenfrei), Microsoft PowerPoint oder OpenOffice, Beamer, Lautsprecherboxen, (Drucker) Erforderliche Vorkenntnisse Allgemeiner Umgang mit dem Computer; vorgegebene Internetseiten online und offline aufrufen und darin navigieren; Bedienung der Zoom-Funktion in Google Earth Technische Voraussetzungen Internetzugang (am besten für je 2 Personen), Beamer Planung (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitpopup:933634) Modularer Aufbau Die Unterrichtseinheit ist modular aufgebaut und eignet sich für ein fächerübergreifendes Projekt. Die Materialien sind so konzipiert, dass sie zur Vorbereitung eines Besuchs des außerschulischen Lernorts Grenzlandmuseum Eichsfeld, aber auch unabhängig davon genutzt werden können. Ein Besuch des Grenzlandmuseums Eichsfeld bietet sich an, um das im Unterricht erworbene Wissen zu vertiefen und durch praktische Anschauung der Grenzanlagen sowie der im ehemaligen Grenzstreifen entstandenen Biotope erlebbar zu machen. Teamarbeit erwünscht Die Schülerinnen und Schüler arbeiten überwiegend in Teams zusammen. Eine Vielzahl multimedialer und interaktiver Angebote im Internet kann in den Unterricht eingebunden werden, vom virtuellen Rundflug auf Google Earth bis zu Zeitzeugenberichten. Die Internetseiten können den Lernenden online, teilweise auch offline, zur Verfügung gestellt werden. Arbeitsergebnisse werden auf Arbeitsblättern, aber auch Plakaten oder Stellwänden, von Schülerinnen und Schülern der Sekundarstufe 1 auch in einer kleinen PowerPoint-Präsentation vorgestellt. Ein Rollenspiel für die Sekundarstufe 1 ermöglicht eine intensive Auseinandersetzung mit Argumenten konkurrierender Interessensgruppen am Grünen Band und fördert die kommunikativen Kompetenzen sowie die Urteilsfähigkeit der Schülerinnen und Schüler. Folgende Vorbereitungen sollten Sie vor Start der Unterrichtseinheit treffen: Bereitstellen eines Lehrkraft-Computers mit Soundkarte, RealPlayer oder Windows Media Player, Microsoft Powerpoint sowie optimalerweise mehrerer Computer mit Internetanschluss für die Schülerinnen und Schüler; Beamer, Lautsprecherboxen, gegebenenfalls Drucker. Download von Google Earth sowie eines Plugins für den virtuellen Flug entlang des Grünen Bandes (kostenlos). Auswahl von Bildmaterial zur Einführung in das Thema. Bereitstellen von Atlanten (vor 1990) oder alten Karten der Bundesrepublik Deutschland (BRD) und der Deutschen Demokratischen Republik (DDR). Aufziehen einer Abbildung der DDR-Grenzsperranlagen auf ein Plakat. Beschriften von Rollenkarten (nur für die Sekundarstufe 1). Es ist zwar nicht kurz vor zwölf, dennoch müssen wir uns intensiv damit auseinandersetzen, welche Energien außer den fossilen als Alternativen für eine sichere Zukunft zur Verfügung stehen. Bei diesen Überlegungen darf natürlich auch nicht die globale Klimaproblematik außer Acht gelassen werden. Ein Lösungsvorschlag ist Bioethanol. Bereits heute ist in Deutschland gesetzlich geregelt, dass dieser aus Pflanzen hergestellte Kraftstoff dem herkömmlichen Benzin beigemischt werden muss. Doch wer ist eigentlich auf die Idee gekommen, ausgerechnet Alkohol als Kraftstoff zu verwenden? Woraus und wie erfolgt die Herstellung in Deutschland? Ist das Ganze ökonomisch sowie ökologisch tragbar? Welches Potenzial steckt in Bioethanol? In dieser Unterrichtsreihe erarbeiten die Schülerinnen und Schüler in einem Lernzirkel viel Interessantes rund um das Thema Bioethanol. Die Schülerinnen und Schüler sollen wichtige Stationen in der Geschichte des Bioethanols in einem Zeitstrahl einordnen. die Herstellung von Bioethanol erklären. Haupt- und Nebenprodukte der Bioethanolproduktion nennen. experimentelle Untersuchungen zur Fermentation durchführen. in selbst erhobenen oder recherchierten Daten Trends, Strukturen und Beziehungen erklären und geeignete Schlussfolgerungen ziehen. Die Schülerinnen und Schüler sollen unterschiedliche Textquellen für die Recherchen zum Thema Bioethanol nutzen. fachlich korrekt und folgerichtig argumentieren. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Arbeit im Team strukturieren und planen. Thema Bioethanol - Herstellung und Anwendungen Autor Rolf Goldstein Fächer Biologie, Chemie, Geographie, Politik/SoWi Zielgruppe Klasse 9 oder 10 Schulformen Hauptschule, Realschule, Gymnasium Zeitraum 4 Schulstunden Technische Voraussetzungen ein Computer mit Internetzugang pro Kleingruppe Relevanz des Themas im Unterricht Nachhaltiges Handeln wird in Bezug auf die uns zur Verfügung stehenden Energieressourcen immer wichtiger. Fossile Lagerstätten von Energieträgern sind nicht unbegrenzt vorhanden, zudem erwächst aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe eine zunehmende Klimaproblematik. Daher bedarf es neuer Wege, Kraftstoffe bereitzustellen, und das möglichst umweltfreundlich. Eine Möglichkeit kann hier das Bioethanol sein. Was in den USA und Brasilien begonnen hat, wird seit Beginn des 21. Jahrhunderts im großen Stil betrieben: die Herstellung des klimaneutralen Kraftstoffs aus nachwachsenden Rohstoffen wie zum Beispiel Getreide und Zuckerrüben. Bei der Herstellung von Bioethanol entstehen in großem Umfang zahlreiche Nebenprodukte (auch Kuppel- oder Koppelprodukte genannt), wie Futter- und Düngemittel. Wirtschaftlich und politisch aktuell und lebensnah Mehrere wissenschaftliche Arbeitsgruppen arbeiten zudem an Optimierungsmöglichkeiten im Herstellungsprozess sowie an der Nutzung anderer Ausgangsstoffe, wie zum Beispiel Lebensmittelabfälle. Dies zeigt, dass "Biosprit" in den Augen vieler Wissenschaftler eine Zukunft hat. Auch politisch ist das Thema Bioethanol aktuell, da zum Beispiel die obligatorische Beimischung zu fossilem Ottokraftstoff gesetzlich geregelt ist. Die wirtschaftliche und politische Aktualität wie auch die Verknüpfung zum Alltag der Schülerinnen und Schüler (die eigene Mobilität) können die Motivation steigern. Lehrplanbezug und Voraussetzungen Die Einordnung des Themas in die Lehrpläne der verschiedenen Schulformen wird dargestellt. Außerdem erhalten Sie wertvolle Tipps zur technischen Umsetzung. Hinweise zum Unterrichtsverlauf Die Unterrichtseinheit ist in Form eines Lernzirkels aufgebaut, den die Schülerinnen und Schüler in Kleingruppen durchlaufen. 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) 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. Der weltweite Wasserverbrauch steigt rasant an. Das UN-Millenniumsziel, bis 2015 eine Halbierung des Anteils der Menschen ohne dauerhaft gesicherten Zugang zu hygienisch einwandfreiem Trinkwasser zu erreichen, ist in Gefahr. Schon heute ist Trinkwasser knapp, schon heute sind eine Milliarde Menschen auf Grundwasserreserven angewiesen, Tendenz steigend. Bei weiterer Klimaerwärmung drohen die Gletscher zu schmelzen, die für viele Menschen und Regionen eine Trinkwasserreserve darstellen. Die zunehmende Wasserverschmutzung durch uns stellt eine zusätzliche Gefahr dar. Heute schon zählt der WWF in einem vor Kurzem veröffentlichten Bericht mehr als 50 bewaffnete Konflikte, ausgelöst durch den Kampf um Wasser. Expertinnen und Experten gehen davon aus, dass zunehmend Kriege um Wasser beziehungsweise Trinkwasserreserven geführt werden. Das "blaue Gold" wird immer mehr zu einem Objekt der Begierde. Die Schülerinnen und Schüler sollen erkennen, dass die Erde als Ganzes ein geschlossener Wasserkreislauf ist, die Ressource Wasser aber ungleich verteilt und ungleich genutzt/verschwendet wird. den Begriff des "virtuellen Wassers" kennen und anwenden können. die größten Wasserverschwender in Form des Wasser-Fußabdrucks begründet benennen können. lernen, dass nur "nachhaltige" Wassernutzung zur Bekämpfung des Problems der (zukünftigen) Trinkwasserknappheit führt. anhand des Beispiels der baden-württembergischen Stadt Knittlingen eine mögliche Form der Wassernutzung kennenlernen und das hier vorgestellte Konzept erklären können. die Vor- und Nachteile des Landgewinnungsprojektes nahe der Stadt Turbajal benennen und dessen Nutzen kritisch reflektieren können. die Aussage, dass das Wassersparen in Deutschland nichts bringt außer Rohrverstopfungen, erörtern können. Thema Globaler Wasserverbrauch: Der Kampf ums "blaue Gold" Autorin Sandra Schmidtpott Fächer Biologie, Chemie, Geographie Zielgruppe Klasse 9 bis 10 Zeitraum 4 bis 5 Unterrichtsstunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in ausreichender Zahl, Beamer oder interaktives Whiteboard Die Thematik "Wasser und Wasserverbrauch" auf nationaler und globaler Ebene wird in dieser Unterrichtseinheit dargestellt. Sie umfasst vier bis fünf Unterrichtsstunden und soll anhand dreier Arbeitsblätter erarbeitet werden. Die Sequenz kann an fast jeder Stelle in der Abfolge der curricular vorgesehenen Themen für die Jahrgangsstufen 9 und 10 durchgeführt werden. Besondere Vorkenntnisse sind nicht erforderlich, da die Schülerinnen und Schüler bereits mit den meisten Begriffen rund ums Wasser vertraut sind - auch aufgrund der Vorarbeiten in anderen Fächern. Die Bearbeitung der Arbeitsblätter kann in Einzel- oder Partnerarbeit erfolgen. Ablauf der Unterrichtseinheit "Globaler Wasserverbrauch" Die Lernenden setzen sich intensiv mit den Themen Wasserverbrauch, Wasserknappheit und Wasserverschwendung im nationalen und globalen Kontext auseinander. Diese Unterrichtseinheit entstand im Rahmen von MS Wissenschaft 2012 - Zukunftsprojekt ERDE. Im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) schickt Wissenschaft im Dialog (WiD) das schwimmende Science Center auf Tour durch Deutschland und Österreich. Die interaktive Ausstellung an Bord des Schiffes steht im Wissenschaftsjahr 2012 ganz im Zeichen der Nachhaltigkeitsforschung. Die Ausstellung zum Ausprobieren, Mitmachen und Mitforschen wendet sich an Besucherinnen und Besucher ab zehn Jahren. Unter www.ms-wissenschaft.de steht der Tourplan zur Verfügung und Schulklassen und größere Gruppen können Termine für einen Besuch auf dem Ausstellungsschiff buchen. Die Schülerinnen und Schüler sollen für die Bedeutung sauberen Wassers sensibilisiert werden. den Stellenwert der Filtration von Wasser für die menschliche Zivilisation einschätzen lernen. die Verschmutzung von Wasser untersuchen. verschiedene Techniken zur Filtrierung von Wasser sowie deren jeweilige Wirksamkeit kennenlernen. die Details moderner Techniken (Querstromfilterung, Wafer-Membran) verstehen lernen (ab Klasse 7). Thema Das Wasser - Filtration und Reinhaltung Autor Martin Wetz Fach Biologie, Naturwissenschaften, fächerverbindender Unterricht, Sachkunde Zielgruppe Klassen 3 bis 9 Zeitraum 2-4 Unterrichtsstunden Wasser ist, zumal bei jüngeren Schülerinnen und Schülern, ein dankbares Unterrichtsthema, das sich ohne Weiteres an alltäglichen Erfahrungen anknüpfen lässt. Diese Erfahrungen lassen sich aber auch recht leicht mit dem Stichwort "sauberes Wasser" problematisieren. Im Zentrum dieser Unterrichtseinheit steht das technische Problem, Wasser durch Filter zu reinigen. Damit lässt sie sich in den naturwissenschaftlichen Unterricht in der Sekundarstufe I - in reduzierter Form auch im Sachunterricht im Primarbereich - einbauen. Hat man Zeit und organisatorische Möglichkeiten, lassen sich insbesondere im Technik-Unterricht eigene Filtersysteme erproben. Darüber hinaus kann man sich dem Thema fächerübergreifend kulturgeschichtlich nähern und betrachten, wie die Entwicklung technischer Möglichkeiten Hand in Hand ging mit der Entwicklung der Zivilisation. Bedeutung sauberen Wassers Die Bedeutung von Wasser für die Menschheit und das Erkennen nicht sichtbarer Inhaltstoffe im Wasser führt die Schülerinnen und Schüler in die Thematik ein. Wie wird das Wasser sauber? In Übungen sammeln die Schülerinnen und Schüler erste Erfahrungen mit der Wasserfiltration. Was können Filter leisten? Der Aufbau eines starken Filters sowie der Blick auf moderne Filtertechniken und weiterführende Aspekte können die Unterrichtseinheit abschließen. Das interaktive Lernmodul zur Artenvielfalt soll es Schülerinnen und Schülern ermöglichen, mithilfe einer innovativen Lernform Zugang zum Thema Biologische Vielfalt zu finden. Anhand von naturwissenschaftlichen Frage- und Problemstellungen zeigt das Modul auf, welchen Nutzen die Natur in ihrer Vielfalt für den Menschen hat und was er von der Natur lernen kann. Das Lernmodul weckt zudem Verständnis dafür, warum diese Vielfalt geschützt werden muss und wie sie geschützt werden kann. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen sogenannte "Hotspots" der Artenvielfalt auf einer Weltkarte identifizieren können. geographische und natürliche Gemeinsamkeiten dieser Länder beschreiben können. die gesellschaftlichen Problemkreise und deren Verflechtung dieser Länder erkennen und verstehen: Hohe Bevölkerungszahl, Armut, Ausbeutung der Ressourcen (Umweltzerstörung). Probleme nicht-nachhaltiger Entwicklung verstehen. wesentliche Gründe für das heutige Artensterben kennenlernen. Informationen zur Thematik aus einem Text entnehmen und wesentliche Aussagen verstehen können. Kausalkategorien zu den unterschiedlichen Texten identifizieren und zuordnen können. Argumente für die Erhaltung der Artenvielfalt kennenlernen. differente Standpunkte für die Erhaltung der Artenvielfalt und deren Hintergründe verstehen. einzelne Gründe/Argumente bewerten und gewichten und in diesem Zusammenhang Kontroversen demokratisch austragen. Thema Artenvielfalt weltweit Autorin Sabine Preußer Fächer Biologie, Geographie, Politik, Ethik, Religion Zielgruppe 8. bis 10. Schuljahr Zeitraum variabel, je nach Vertiefungsgrad Technische Voraussetzungen Betriebssystem Windows ab Version 98, Internet-Explorer ab Version 6, Flash-Player, Installation der kostenlosen Software "artenvielfalt-weltweit" (siehe "Download"), Beamer für die Einführung Selbstgesteuertes Lernen Die Aufbereitung des Lernstoffes in Form einer Lernsoftware bietet den Lernenden genau die Handlungsfreiheiten, die zur Gestaltung individueller selbstgesteuerter Lernprozesse benötigt werden. Durch die kursorientierte Aufbereitung des Lernstoffes erhalten die Lernenden die Möglichkeit, sich dem Thema kleinschrittig zu nähern. Gleichzeitig ermöglicht die Lernsoftware durch den offenen und freien Ansatz auch das selbstständige Erarbeiten der wichtigsten Themenkreise. Eine Erweiterung der Aufgabenstellungen ist dadurch jederzeit gegeben. Einstieg und individuelle Vertiefung Die Lernsoftware stellt einen motivierenden ersten Einstieg in die Thematik dar und kann an vielen Stellen beliebig vertieft und erweitert werden. Zusätzliche Lernmöglichkeiten zu dem Thema bieten die jeweiligen Verlinkungen und sind, je nach Zusammensetzung der Lerngruppe, auch durch weiterführende Arbeitsaufträge möglich. Die Lehrkraft kann hier selbst entscheiden, wie umfangreich der Lernstoff für die Schülerinnen und Schüler werden soll beziehungsweise kann den Schwierigkeitsgrad differenzieren. Unterrichtsverlauf "Artenvielfalt weltweit" Hier finden Sie Hinweise und Vorschläge, wie Sie das Lernmodul im Unterricht einsetzen können. Screenshots geben Ihnen einen Eindruck von dem Lernmodul. Biopiraterie Im Zusammenhang mit der Diskussion über den Wert der Artenvielfalt kann auch das Thema Biopiraterie behandelt werden. Waldbrände kommen in vielen Regionen der Welt als natürlicher Teil eines Kreislaufes vor, durch den die Voraussetzungen für die Nährstoffversorgung der folgenden Baumgenerationen geschaffen werden. Ihre Auswirkungen können jedoch auch verheerend sein. Anhand von Satellitenbildern können die Schülerinnen und Schüler mithilfe eines interaktiven Computer-Moduls die Folgen nachvollziehen und sichtbar machen. Materialien und Anwendungen stammen aus dem Projekt "Fernerkundung in Schulen" (FIS) des Geographischen Institutes der Universität Bonn. FIS beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Die Unterrichtseinheit gibt es mit einem eigenen Computermodul auch für den Geographieunterricht: Feuerspuren im Satellitenbild - Eingriffe in Landschaften . Die Schülerinnen und Schüler sollen Satellitenbilder interpretieren und zur Analyse von Stabilität und Dynamik von Ökosystemen nutzen können. das elektromagnetische Spektrum und unterschiedliche Wellenlängenbereiche beschreiben können. Reflexionseigenschaften von Pflanzen vergleichen und zuordnen können. Vegetationsindizes für die Veränderungsanalyse anwenden können. Thema Feuerspuren im Satellitenbild Autor Dr. Kerstin Voß, Dr. Roland Goetzke, Henryk Hodam Fach Biologie Zielgruppe Jahrgangsstufe 12 Zeitraum 3 Stunden Technische Voraussetzungen Adobe Flash-Player oder Apple Quick Time Player (kostenloser Download) Die vorliegende Unterrichtseinheit hat zum Ziel, den Schülerinnen und Schülern den Themenkomplex "Stabilität und Dynamik von Ökosystemen" näher zu bringen. Die Lernenden sollen am Ende diese Sequenz in der Lage sein, Zusammenhänge zwischen dem elektromagnetischem Spektrum, der Aufnahme und der Entstehung von Satellitenbildern sowie der Erfassung von Veränderungen innerhalb von Ökosystemen aufzuzeigen und zu verstehen. Anhand von zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommenen Satellitenbildern können die Jugendlichen Veränderungen der entsprechenden Region in Griechenland feststellen. Dabei lernen sie, wie die Pflanzen das Licht für die Photosynthese verwenden und welche Wellenlängenbereiche von Pflanzen reflektiert werden. Als wissenschaftliche Grundlage dient dabei die Einführung in die Methodik der Fernerkundung. Aufbau des Computermoduls Interaktive Aufgaben führen die Lernenden durch verschiedene thematische Bereiche, Quizfragen dienen zur Sicherung der Ergebnisse. Inhalte des Computermoduls Die Lernenden analysieren anhand von Satellitenbildern die Situation einer Region vor und nach den Waldbränden. Dr. Roland Goetzke ist promovierter Geograph und arbeitet als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Geographischen Institut der Universität Bonn im Projekt "Fernerkundung in Schulen". Seine Schwerpunkte liegen in den Bereichen GIS und Fernerkundung. Henryk Hodam studierte Geographie an der Universität Göttingen. In seiner Diplomarbeit setzte er sich bereits mit der didaktischen Vermittlung räumlicher Prozesse auseinander. Zurzeit arbeitet Herr Hodam als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt "Fernerkundung in Schulen". Die Schülerinnen und Schüler sollen eine Auswahl der in der Hecke lebenden Tiere angeben. die Art der Nutzung einer Hecke durch die verschiedenen Tiere nennen. den Rückgang unterschiedlicher Tierarten auf unseren Feldern begründen. eigene Beobachtungen (aus dem Spiel) formulieren können. Hypothesen (über den Spielausgang) aufstellen können. durch eine spielerische Auseinandersetzung für reale Vorgänge sensibilisiert werden. Die Schülerinnen und Schüler sollen eigene Beobachtungen beschreiben können und das Formulieren ihrer Erkenntnisse üben. die animierte Entwicklung einer Hasen- und Fuchspopulation grafisch adäquat darstellen können. die Bedeutung des biologischen Gleichgewichtes wiedergeben können. die Animation kritisch betrachten und unberücksichtigte Faktoren benennen können. Thema Das biologische Gleichgewicht Autorin Ulrike Frenzel Fach Biologie Zielgruppe Klassen 5 und 6; auch Jahrgangsstufen 12 und 13 Technische Voraussetzungen Computer in ausreichender Zahl (Partner-/Gruppenarbeit), Macromedia Shockwave Player (kostenloser Download) Unterrichtsplanung Verlaufsplan "Biologisches Gleichgewicht" (Klassen 5 und 6) für die Erarbeitung des biologischen Gleichgewichtes Je nach Rechneranzahl arbeiten die Schülerinnen und Schüler zu zweit oder in Kleingruppen zusammen. In Abhängigkeit der Anzahl der Hasen vermehrt oder verringert sich die Anzahl der Füchse. Die eingesetzte Animation zeigt einen nicht endenden Kreislauf: Je mehr Hasen, desto mehr Füchse; je mehr Füchse, desto weniger Hasen; je weniger Hasen, desto weniger Füchse; je weniger Füchse, desto mehr Hasen ... In Abhängigkeit der Altersstufe arbeiten die Schülerinnen und Schüler entweder vorwiegend gelenkt oder eher frei mit den Materialien. Hinweise zum Einsatz der Materialien Alle Animationen und Arbeitsblätter können Sie hier einzeln herunterladen. Grafische Auswertung der Ergebnisse und Diskussion Blockdiagramme und Mittelwertbildung sind bei der Interpretation der Daten sinnnvoll. Die Schülerinnen und Schüler sollen: Nachwachsende Rohstoffe als alternative Energiequellen kennen lernen. einen typischen Pflanzenvertreter der Gruppe Nachwachsender Rohstoffe kennen lernen. die Charakteristika von C4-Pflanzen kennen lernen. Thema Anbau Nachwachsender Rohstoffe in Deutschland Autorin Jana Haberstroh Fächer Biologie; fächerübergreifend Geographie und Politik Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum 3-4 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang (Recherche, Präsentation von Animationen per Beamer) Ziel der Unterrichtseinheit ist es, eine allgemeine Übersicht über Nachwachsende Rohstoffe zu geben und anhand des ausgewählten Beispiels von Miscanthus auf einen speziellen Vertreter dieser Pflanzenklasse einzugehen. Forscherinnen und Forscher entwickeln zurzeit immer neue Ideen, wie nachwachsende Rohstoffe im Alltag genutzt werden können. Dank der raschen Entwicklung und der zukünftigen Bedeutung Nachwachsender Rohstoffe kann die Unterrichtseinheit beispielsweise im Fach Biologe im Kontext C3-und C4-Pflanzen eingebettet werden. Zu den Kernaufgaben der Landwirtschaft gehört neben der Nahrungsmittelproduktion der Anbau nachwachsender Rohstoffe. Bevor die Menschenheit beispielsweise Kohle, Erdöl oder Erdgas als Energielieferanten entdeckt hatten, wurden Pflanzen zur Energiegewinnung und Materialherstellung genutzt. Brennholz, Bauholz, Wolle, Faser-und Färberpflanzen für Textilien, Futtermittel für Zugtiere oder Arzneipflanzen sind nur einige Anwendungsbeispiele. Falls die gesamte globale Bevölkerung auf diese Methoden und Pflanzen wieder ausweichen müsste, stehen uns jedoch heutzutage innovative technische Verfahren zur Verfügung, die viele neue Produkte und Anwendungen bei wesentlich effizienterer Umwandlung ermöglichen. Miscanthus dient als Häckselgut oder in gepresster Form der Strom- und Hochtemperaturwärmerzeugung, der Kraftstofferzeugung, der Biogaserzeugung und der Niedertemperaturwärmeerzeugung. Hierunter wird die Erzeugung von Warmwasser bis 100 Grad Celsius verstanden. Eine C4-Pflanze erobert den Energiemarkt Das Chinagras, dessen botanischer Name Miscanthus lautet, ist eine C4-Pflanze mit hoher Biomasseleistung. Miscanthus ist spätestens seit der Veröffentlichung des Buches "Schilfgras statt Atom" von Franz Alt als Biomasse-Lieferant in aller Munde. Viele kennen das Gras als Zierpflanze im Garten. Miscanthus ist mehrjährig und zeichnet sich durch eine sehr effektive Photosyntheserate und hohe Biomasseproduktion aus. Das Gras kann an einem einzigen Tag bis zu fünf Zentimeter wachsen. Die Pflanze ist ein ausgesprochenes Multitalent, welches einerseits hohe Erträge liefert und gleichzeitig das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid bindet. Systematik und Verbreitung Miscanthus gehört zur großen Familie der Süßgräser (Poaceae). Die Gattung umfasst rund 20 Arten, die vorrangig in China, Japan, Nepal und Tibet beheimatet sind. Der anthropogen erzeugte Klimawandel ist ein viel diskutiertes Thema. In dieser Unterrichtseinheit sollen sich die Lernenden jedoch nicht mit seinen Folgen auseinandersetzen, sondern mit der Kohlenstoffdioxid bindenden Funktion des Waldes und dem damit verbundenen positiven Einfluss auf die Folgen des Klimawandels. Mithilfe von Satellitenbildern messen sie Flächen in Deutschland aus und erhalten erste Einblicke in die Methodik der Fernerkundung (Kartenerstellung, Klassifikation). So können sie die Größe der Waldflächen und damit deren Bedeutung vor dem Hintergrund des Klimawandels ermitteln. Die Unterrichtseinheit ist im Rahmen des Projekts "Fernerkundung in Schulen" (FIS) am Geographischen Institut der Universität Bonn entstanden. FIS beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Die Schülerinnen und Schüler sollen erklären können, wie und wofür Waldflächen mit Satellitenbildern erfasst werden können. die Bedeutung des Waldes als Kohlenstoffdioxid-Speicher bewerten können. Thema Der Wald als Klimaretter!? Autoren Dr. Hannes Feilhauer, Dr. Roland Goetzke, Henryk Hodam, Dr. Kerstin Voß Fach Biologie Zielgruppe Klasse 7-8 Zeitraum 2 Stunden Technische Voraussetzungen Adobe Flash-Player (kostenloser Download) In der Unterrichtseinheit zum Themenfeld Klimawandel soll das Verständnis grundlegender Funktionen des Waldes sowie deren Bedeutung in Bezug auf den Klimawandel und seine Folgen vermittelt werden. In diesem Zusammenhang soll geklärt werden, ob der Wald in Deutschland als Kohlenstoffsenke ausreicht, um den landesweiten Ausstoß an Kohlenstoffdioxid zu kompensieren. Als wissenschaftliche Grundlage dient eine Einführung in die Methodik der Fernerkundung, mit deren Hilfe die Schülerinnen und Schüler das Ausmaß der Waldflächen in Deutschland ermitteln und dabei einen ersten Einblick in die Erstellung von Karten gewinnen. Inhalte und Einsatz der Lernumgebung im Unterricht Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung. Screenshots veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zu dem Themenfeld "Wald, Klimawandel und Fernerkundung". (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitsubpages:702938) ist Akademische Rätin am Geographischen Institut der Universität Bonn und leitet das Projekt "Fernerkundung in Schulen". Sie studierte Geographie an der Universität Bonn und schloss ihre Dissertation 2005 im Bereich Fernerkundung ab. (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitsubpages:707451) ist promovierter Geograph und arbeitet als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Geographischen Institut der Universität Bonn im Projekt "Fernerkundung in Schulen". Seine Schwerpunkte liegen in den Bereichen GIS und Fernerkundung. (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitsubpages:702944) studierte Geographie an der Universität Göttingen. In seiner Diplomarbeit setzte er sich bereits mit der didaktischen Vermittlung räumlicher Prozesse auseinander. Zurzeit arbeitet Herr Hodam als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt "Fernerkundung in Schulen". Die Schülerinnen und Schüler erwerben Wissen über das Ökosystem Regenwald, seine Bedrohung und über den Schutz des Regenwaldes und können dieses Wissen anwenden. stellen eine Verbindung zwischen dem Regenwald und unserem Alltag in Deutschland her und hinterfragen diese kritisch. sind in der Lage, Verständnis für globale Vernetzungen und Abhängigkeiten zu entwickeln. erlangen Entscheidungs- und Bewertungsfähigkeit und entwickeln selbst Maßnahmen, die zum Schutz des Regenwaldes beitragen. Die Schülerinnen und Schüler sind in der Lage, individuelle und kulturelle Leitbilder zu reflektieren. können das eigene Handeln als kulturell bedingt und veränderbar wahrnehmen. entwickeln eigenständige Handlungsalternativen. können die eigene Meinung äußern, akzeptieren andere Standpunkte und arbeiten kooperativ im Team. Die Schülerinnen und Schüler können verschiedenartige Medien wie Texte, Tabellen und Grafiken hinsichtlich relevanter Informationen auswerten. setzen Informationen aus verschiedenen Medien miteinander in Verbindung. lernen, diese Informationen in anderen medialen Darstellungsformen wiederzugeben und zusammenzufassen. Thema Weil wir es wert sind Autorinnen Birthe Hesebeck, Vera Pfister, Elisa Rödl Fächer Biologie, Geographie, Politik, Soziales, Wirtschaft Zielgruppe Schülerinnen und Schüler an Haupt- und Förderschulen Zeitraum variabel Medien optional: Computer, Internetzugang, Beamer Der Regenwald ist sehr fern und viele Jugendliche schalten beim Thema Umwelt aus unterschiedlichen Gründen ab. Deshalb ist es wichtig, einen Einstieg zu finden, der die Emotionen der Schülerinnen und Schüler berührt und zeigt, warum das Thema auch sie betrifft. In dieser Unterrichtseinheit geht es darum, das Wissen der Jugendlichen zum Thema zu vertiefen, zu hinterfragen und mit dem bestehenden Wissen zu vernetzen. Vor allem auf den Austausch kommt es an: Diskutieren Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern so viel wie möglich, damit sie sich im Gespräch eine eigene Meinung zum Thema bilden können, denn nur so erhält das Thema Relevanz für die Jugendlichen. Im nächsten Schritt müssen Sie den Schülerinnen und Schülern Handlungsorientierung bieten. Was kann jede und jeder Einzelne tun? Zuletzt sollten die Jugendlichen ihr Wissen praktisch umsetzen können, sei es durch alltägliche Handlungen wie Einkaufen oder durch die vorgeschlagenen Praxisprojekte. Hintergrundinformationen und Vorbemerkungen Hintergrundinformationen zum Themenkomplex Regenwald sowie Bemerkungen zu zentralen Ansätzen der Unterrichtseinheit sind hier kurz zusammengefasst. Die Praxisprojekte Jedes Praxisprojekt hat einen Schwerpunkt und ein eigenes Medium, mit dem das Thema Regenwald umgesetzt wird. Materialien von OroVerde Das Materialpaket "Weil wir es wert sind" ist Lehrmaterial, das die Tropenwaldstiftung OroVerde konzipiert und herausgegeben hat. Neben den Materialien für Haupt- und Förderschulen gibt es außerdem Materialien für die Grundschule (3. und 4. Klasse, "Schokolade wächst auf Bäumen?!"), für die 5. und 6. Klasse ("Warum regnet es im Regenwald?") und für Schülerinnen und Schüler ab der 8. Klasse ("Geist ist geil!" - Werbung und Natur). Die Schülerinnen und Schüler werden für das Thema Umwelt- und Klimaschutz sensibilisiert. lernen, wie sie im Schulalltag aktiv den Umweltschutz fördern können. lernen das Thema Nachhaltigkeit und sein Bedeutung anhand konkreter Alltagsfragen kennen. Die Schülerinnen und Schüler können verschiedenartige Medien wie Texte, Tabellen, Grafiken und Bilder hinsichtlich relevanter Informationen auswerten setzen Informationen aus verschiedenen Medien miteinander in Verbindung. lernen, diese Informationen in anderen medialen Darstellungsformen wiederzugeben bzw. zusammenzufassen. Thema Grüne Schule. Ideen für mehr Umweltschutz in der Schule Autorin Anke Helle, Redaktion Focus Schule Fächer Biologie, Sachunterricht Zielgruppe Klassenstufen 3 bis 10 aller Schulformen Zeitraum etwa 8 bis 10 Unterrichtsstunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang, Beamer, Mozilla Firefox oder Internet Explorer, Flash-Player Die Aktion "Grüne Schule" bezieht sich direkt auf das Alltagsleben der Schülerinnen und Schüler. Sie haben die Möglichkeit aktiv für den Umwelt- und Klimaschutz einzutreten und lernen, dass vor allem die kleinen Veränderungen im täglichen Leben den Schutz der Umwelt vorantreiben. Dazu werden 15 konkrete Bereiche vorgestellt, in denen die Schülerinnen und Schüler einen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten können: vom Inhalt des Mäppchens über den Weg zur Schule bis zur Klassenfahrt. Sie untersuchen die häufigen Fehler und Nachlässigkeiten und entwickeln dann konkrete Verbesserungsvorschläge, die sie direkt umsetzen können. 15 Ideen zum Umweltschutz an Schulen Die Redaktion von Focus Schule hat 15 konkrete Ideen zum Umweltschutz im Schulalltag zusammengestellt. Das Bildungsmagazin Focus Schule startete die bundesweite Aktion "Grüne Schule" gemeinsam mit der Deutschen Bundesstiftung Umwelt im Schuljahr 2009/10. Die Aufklärungskampagne an Schulen zu den Alltagsaspekten des Klima- und Umweltschutzes soll Umweltbewusstsein bei Schülerinnen und Schülern, Lehrkräften und Eltern fördern und das Thema für junge Leute attraktiver machen. Anhand vier interaktiver Lernmodule ("Biokraftstoffe aus der Landwirtschaft", "Abbau von Bodenschätzen im Tagebau", "Umgang mit dem Ökosystem Wald" und "Flächennutzung") erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler die Auswirkungen einer anthropogenen Entwicklung auf die drei Nachhaltigkeitsdimensionen - Umwelt, Wirtschaft, Gesellschaft - mithilfe einer Vielzahl vorgegebener Informationsquellen. Einen Schwerpunkt bilden dabei die Analyse und Auswertung von digitalen Fernerkundungsdaten in Form von Luft- und Satellitenbildern. Das angeeignete Wissen über die ökonomischen, ökologischen und sozialen Folgen einer Entwicklung bildet die Grundlage für eine Bewertung unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit. Dabei steht auch die selbstständige Erforschung der Heimat im Fokus. Die Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene geographische Räume in Deutschland sowie weltweit kennen. lernen die Auswirkungen einer anthropogenen Entwicklung auf Mensch, Umwelt und Wirtschaft in dem betrachteten Raum kennen. können die Satellitenbildauswertung mit anderen erarbeiteten Informationen sowie die aus eigener Geländearbeit gewonnenen Informationen kombinieren und hinsichtlich einer Fragestellung beurteilen. Die Schülerinnen und Schüler können verschiedenartige Medien wie Texte, Tabellen, Grafiken, Fotos, Luft- und Satellitenbilder hinsichtlich relevanter Informationen auswerten. setzen Informationen aus verschiedenen Medien miteinander in Verbindung. lernen, diese Informationen in anderen medialen Darstellungsformen wiederzugeben bzw. zusammenzufassen. Thema Raumentwicklungen bewerten lernen Autoren Michelle Haspel, Markus Jahn, Alexander Siegmund Fächer Biologie, Geographie, EWG, GWG Zielgruppe Module "Abbau von Bodenschätzen im Tagebau" und "Umgang mit dem Ökosystem Wald" für die Klassenstufen 5 bis 7; Module "Biokraftstoffe aus der Landwirtschaft" und "Flächennutzung" für die Klassenstufen 8 bis 10 Zeitraum etwa 3 bis 5 Unterrichtsstunden für ein Raumbeispiel, abhängig von Einzelarbeit oder Gruppenarbeit Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang (am besten für je 2 Personen), Beamer, Mozilla Firefox oder Internet Explorer, Flash-Player Neben weltweit verorteten Raumbeispielen (globale Ebene) rücken in dieser Unterrichtseinheit auch in Deutschland auftretende Entwicklungen (lokale Ebene) in den Blickpunkt der Untersuchung. Den eigenen Heimatraum erkunden die Jugendlichen auf Satellitenbild-Karten der Bundesrepublik von verschiedenen Zeitpunkten und in unterschiedlichen Farbdarstellungen. Wichtige Bildinformationen können ausgedruckt oder kostenlos heruntergeladen werden, um sie bei der Untersuchung des persönlichen Umfelds unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit als Datengrundlage und zur Orientierung im Gelände einzusetzen. Die Begegnung mit der realen Umwelt wird unterstützt durch zahlreiche Anleitungen zur Durchführung von geo-/umweltwissenschaftlichen Feldmethoden sowie durch Arbeitsblätter für den praktischen Einsatz vor Ort. Hinweise zur Arbeit mit dem Portal GLOKAL Change stellt globale Bezüge zur lokalen Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler her. Die Schülerinnen und Schüler erwerben Wissen über das Ökosystem Regenwald, seine Bedrohung und über den Schutz des Regenwaldes und können dieses Wissen anwenden. stellen eine Verbindung zwischen dem Regenwald und unserem Alltag in Deutschland her und hinterfragen diese kritisch. sind in der Lage, Verständnis für globale Vernetzungen und Abhängigkeiten zu entwickeln. erlangen Entscheidungs- und Bewertungsfähigkeit und entwickeln selbst Maßnahmen, die zum Schutz des Regenwaldes beitragen. Die Schülerinnen und Schüler sind in der Lage, individuelle und kulturelle Leitbilder zu reflektieren. können das eigene Handeln als kulturell bedingt und veränderbar wahrnehmen. entwickeln eigenständige Handlungsalternativen. können die eigene Meinung äußern, akzeptieren andere Standpunkte und arbeiten kooperativ im Team. Die Schülerinnen und Schüler können verschiedenartige Medien wie Texte, Tabellen und Grafiken hinsichtlich relevanter Informationen auswerten. setzen Informationen aus verschiedenen Medien miteinander in Verbindung. lernen, diese Informationen in anderen medialen Darstellungsformen wiederzugeben und zusammenzufassen. Thema Tatort Tropenwald: Ein Mitmach-Krimi Autorinnen Birthe Hesebeck, Maike Lambrecht Fächer Biologie, Geographie, Politik, Soziales, Wirtschaft Zielgruppe Schülerinnen und Schüler ab Klasse 7 Zeitraum Krimispiel mit Auswertung: 1 Doppelstunde; Nachbereitung und Vertiefung: variabel, 1 bis 4 Unterrichtsstunden Medien optional: Computer, Internetzugang, Beamer Die Unterrichtseinheit Tatort Tropenwald führt die Schülerinnen und Schüler in der Rolle als Ermittler in einem Krimi spielend-entdeckend an die Themen Tropenwaldschutz und Erhaltung der Biodiversität heran. In Kleingruppen untersuchen sie Schritt für Schritt die komplizierte Vernetzung zwischen menschlichem Leben und der Existenz der Tropenwälder als Lebensraum für Millionen von Pflanzen- und Tierarten. Ebenso setzen sie sich mit sozialpolitisch und gesellschaftlich relevanten Bereichen auseinander. Im Fokus der Recherche stehen auch die unterschiedlich motivierten Interessensgruppen am Regenwald vor Ort - etwa Grundbesitzer, einheimische Volksstämme, Kleinbauern und die globale Großindustrie. Sie hinterfragen Produktion und Konsum in den Industrienationen und deren Auswirklungen auf den Bestand des tropischen Regenwalds. Interessant ist dabei auch, welche Rolle Journalisten in diesem "Mordfall" spielen. Hintergrundinformationen und Vorbemerkungen Hintergrundinformationen zum Themenkomplex Regenwald sowie Bemerkungen zu zentralen Ansätzen der Unterrichtseinheit sind hier kurz zusammengefasst. Inhalt und Ablauf des Krimispiels Der Mitmach-Krimi verfolgt einen handlungs- und erfahrungsorientierten Ansatz. Detailliertere Informationen zur Umsetzung im Unterricht finden Sie hier. Materialien von OroVerde Der Mitmachkrimi "Tatort Regenwald" für den Unterricht ist Lehrmaterial, das die Tropenwaldstiftung OroVerde konzipiert und herausgegeben hat. Neben dem Krimispiel gibt es außerdem Materialien für die Grundschule (3./4. Klasse, "Schokolade wächst auf Bäumen?!"), für die 5. und 6. Klasse ("Warum regnet es im Regenwald?") und für Schülerinnen und Schüler ab der 8. Klasse ("Geist ist geil!" - Werbung und Natur). Projektträger ist OroVerde, die Stiftung zur Rettung der Tropenwälder. In Addition zum Pilotprojekt "Weil wir es wert sind" entstanden die Materialien für den Unterricht.

Bei diesem Unterrichtsprojekt zum Thema "Bärengeschichten" übernimmt das Spielzeug der Kinder die Hauptrolle. Nirgends lernt es sich leichter und nachhaltiger als im Spiel. Oft wird jedoch schulischer Unterricht und kindlicher Spieltrieb als nicht miteinander vereinbar gesehen. Dabei hatte Friedrich von Schiller bereits erkannt: "Nur dort ist der Mensch ganz Mensch, wo er spielt".Immer wieder mal möchten Kinder ihre Spielsachen mit in die Schule bringen. Dadurch kommt es gelegentlich zu Streitereien in der Klasse. Die Ablenkungsbereitschaft im Unterricht nimmt zu. Meist werden dann mit der Klasse Regeln vereinbart, beispielsweise ein gemeinsamer "Spielzeugtag", um das Problem zu lösen. In einer zweiten Klasse der Berliner Klecks-Grundschule war das Thema Anlass für ein Unterrichtsprojekt, bei dem die Lieblingskuscheltiere der Schülerinnen und Schüler die Hauptrolle besetzen. An neun Lernstationen arbeiteten die Kinder handlungsorientiert zu der Thematik. Entstanden ist dabei unter anderem ein interaktives Bilderbuch, das mit dem Programm Mediator erstellt wurde. Zum Abschluss des Projektes fand eine "Bärenparty" statt.Es kommt gelegentlich zu Streitereien, aber auch zu Unaufmerksamkeiten im Unterricht, wenn Grundschulkinder Spielsachen mit in die Schule bringen. Durch dieses Unterrichtsprojekt, in der das Spielzeug einen ganz anderen Stellenwert erhält, kann den Schülerinnen und Schülern verdeutlicht werden, dass ihr eigenes Spielzeug ein wichtiger Bestandteil ihres Umfeldes ist, in der Schule aber nur zu besonderen Anlässen eine Bedeutung hat. Die Idee des Unterrichtsprojektes ist, dass alle Kinder ihr Lieblingskuscheltier zu einem umfassenden Festprogramm in die Schule einladen. Dieser Tag soll ganz unter dem Motto "Teddybären" stehen. Die Stationen An neun Stationen setzen sich die Kinder mit der Thematik handlungsorientiert auseinander. Nutzung von Computer und Internet Hinweise zu den organisatorischen Voraussetzungen, den notwendigen Vorkenntnissen, zu Arbeitsformen und zum Verlauf. Literatur Hier finden Sie Hinweise zur Literatur, die in diesem Unterrichtsprojekt verwendet wurde. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler schreiben und illustrieren Geschichten. bestimmen und beschreiben Bären aus der Tierwelt. gestalten ein Lesezeichen. erstellen ein "Fühlbuch". erstellen einen Bären-Kalender. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wenden ihre bisherigen Erfahrungen im Umgang mit dem Programmen Word und Mediator an und vertiefen diese. recherchieren zur Historie des Teddys und lernen dabei verschiedene Recherchemöglichkeiten kennen. schätzen ihre Ergebnisse ein und bewerten diese. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten zusammen an einem Gemeinschaftsprodukt. erkennen das Bedürfnis nach Zuneigung und Freundschaft und akzeptieren sich damit gegenseitig. erhalten Gelegenheit, geschlechtsspezifische Hemmnisse in der Klassengemeinschaft zu überwinden. Station 1: Rechercheaufgaben im Internet Exemplarische Rechercheaufgabe in der Schulbibliothek: Woher stammt der Begriff "Teddy" (Theodore Roosevelt, genannt Teddy, war ausschlaggebend für den Namen des Plüschtiers.) Station 2: Geschichten schreiben Diese Station kann als reine Computerstation eingerichtet werden, dann empfiehlt es sich, den Computerraum oder eine Medienecke mit mehreren Rechnern dafür freizuhalten. Schreiben und illustrieren können die Kinder alternativ auch auf klassische Weise auf Papier. Dann müssen die fertigen Bilder eingescannt und die Geschichten nachträglich abgetippt werden. Station 3: Gestalten von Bären Dazu benötigen die Kinder jeweils eine Schablone und geeignete Materialien. Entstehen können Lesezeichen in Bärenform, Girlanden für das Bärenfest... Station 4: Forschungsstation Forschungsauftrag "Bären aus der Tierwelt" - zu Braunbär, Eisbär, Grizzlibär, Koalabär, Pandabär, Waschbär - sollen Steckbriefe erstellt werden. Dazu werden Recherchemöglichkeiten in Sachbüchern, Zeitschriften und im Internet bereitgestellt. Verwendete Adressen: wissen.de wasistwas.de blinde-kuh.de Der Steckbrief war als Arbeitsblatt vorgegeben. Die Kinder suchten Informationen zum Name, Lebensraum, Aussehen, Größe, Gewicht, Aufzucht der Jungen, Verhalten im Winter, Aufzucht der Jungen und so weiter. Außerdem sollten Besonderheiten und eine Abbildung gesucht werden. Station 5: Malstation - einen Bären-Kalender erstellen Ein Fotokalender (Vorlage mit Kalendarium) zum selber Basteln wurde zu den Jahreszeiten passend mit Bildergeschichten gestaltet. Die Gestaltungstechniken (Klebearbeiten, Malen mit Tusche, Filzstift oder Buntstift, Ausmalen von Kopiervorlagen und so weiter können vorgegeben werden, die Kinder wählen eine aus. Station 6: Taststatioen - ein "Fühlbuch" erstellen Für das "Bärenfühlbuch" sollte jedes Kind Materialien mitbringen (zum Beispiel: Schleifpapier, Metallfolie, Velourspapier, Frottee, Plastikfolie, Samt, Holzfurnier, Toilettenpapier ...) Station 7: Backen von "Bärentatzen" Hier kann es hilfreich sein, Eltern zur Unterstützung in die Schule zu bitten. Das Rezept "Bärentatzen" Für den Teig braucht man: 250g Butter 175 g Zucker 2 Tüten Vanillezucker 1 Ei 350g Mehl 75g gemahlene Mandeln für die Füllung Marmelade, Pflaumenmus oder Nutella. Zubereitung: Man rührt Butter, Zucker, Vanillezucker und das Ei zu einer schaumigen Masse. Dazu gibt man vorsichtig das Mehl und die gemahlenen Mandeln. Der Teig wird in eine Spritztüte gefüllt und damit spritzt man Tatzen auf ein mit backpapier ausgelegtes Backblech. Backzeit: 15 Minuten bei 170°C Wenn die Tatzen abgekühlt sind, bestreicht man sie mit Marmelade, Nutella oder Pflaumenmus und "klebt" damit zwei Tatzen zusammen. Zum Schluss kann man sie noch mit Schokoguss braun färben. Station 8: Nähen eines eigenen Plüschbären Dazu benötigen die Kinder Material: Schablone, braunen und weißen Plüschstoff, Nähnadel, passendes Nähgarn, Schere, Filzstift, Füllwatte zum Ausstopfen, zwei Knöpfe für die Augen. Station 9: Spielstation Einüben eines Springspiels, Rollenspiel: ein gespielter Streit zwischen einem schwarzen und einem weißen Teddybären, Teddy-Würfelspiel Spielanleitung zum Hüpfspiel Suche dir einen Mitschüler oder eine Mitschülerin zum Seilspringen. Nehmt ein langes Seil, das von zwei Kindern an beiden Enden geschlagen wird. Dazu sprecht im Reim: Teddybear, teddybear, turn around, (Teddybär, Teddybär, dreh dich um) Teddybear, teddybear, touch the ground, (Teddybär, Teddybär, berühre den Boden) Teddybear, teddybear, show your shoe, (Teddybär, Teddybär, zeige deinen Schuh) Teddybear, teddybear, I love you! (Teddybär, Teddybär, ich liebe dich!) Seit Beginn der ersten Klasse lernten die Kinder wöchentlich eine Stunde am Computer und erwarben erste Grundfertigkeiten im Umgang mit Windows und Office. Für das Programm Mediator bedarf es einer Einweisung mit ersten Übungen. Dann können die Kenntnisse im Unterrichtsprojekt angewendet werden. Die Einzelarbeiten der Kinder sollen hinterher zu einem geschlossenen Ganzen (Produkt) zusammengefügt werden. Dafür ist es wichtig, sich untereinander abzusprechen und gegebenenfalls genauen Anweisungen zu folgen, damit zum Beispiel nicht gleiche Dateinamen überschrieben werden und Fehler entstehen. Organisatorische Voraussetzungen Selbstbestimmt arbeiten Die Kinder sollten möglichst selbstbestimmt ihre Arbeit an den Stationen einteilen. Dies kann zur Folge haben, dass sehr viele Kinder zur gleichen Zeit in den Computerraum möchten. In meiner Klasse hatte ich deshalb die Teilnehmerzahl für diese Station auf jeweils sechs Schülerinnnen und Schüler begrenzt. Damit hatte jedes Kind einen eigenen Computer zur Verfügung. Zusammenarbeit in Teams Die Arbeit am eigenen Computer war nicht zwingend, es konnte auch gemeinsam gearbeitet werden. Die Arbeit im Team war sehr wichtig. Hilfreich ist es, wenn die Zusammensetzung der Teams den Kenntnisstand der Kinder hinsichtlich des Umgangs mit dem Computer berücksichtigt. Auch weitere Aspekte, beispielsweise geschlechtsspezifische oder differenzierungsrelevante seien an dieser Stelle erwähnt. Von einer CD-ROM mit Cliparts wählte ich eine Reihe von Teddybärenbildern zu den unterschiedlichsten Situationen aus. Die Bilder habe ich vergrößert ausgedruckt und an die Tafel geheftet. Im Kreisgespräch ergaben sich spannende Geschichten. Die Kinder sollten nun je eine Geschichte schreiben. Da die Programme Word und Paint schon bekannt waren, waren hier nicht viele zusätzliche Hilfen und Hinweise nötig. Die Geschichten wurden am Computer den Kindern selbst geschrieben und fehlerkorrigiert. Aufgrund der bereits erworbenen Kenntnisse in der Bedienung von MS Word war hier wenig Unterstützung für die Kinder nötig. Sie konnten ihre Texte weitgehend selbstständig tippen und abspeichern. Für die Arbeit mit der Textverarbeitung und dem Malprogramm (in unserem Fall Windows-Paint) stellte ich eine kurze Arbeitsanleitung zur Verfügung. Bei der Einführung des Programms Mediator kam der Beamer zum Einsatz. Die notwendigen Teilschritte erläuterte ich vor gesamten Klasse, bevor die Kinder anhand eines Übungspfades mit dem Programm arbeiten konnten. Literatur-Werkstatt In der Literatur-Werkstatt sprechen die Kinder über Freundschaft, spielen Eifersuchtsszenen nach und überlegen, wie man am besten eine Versöhnung anfängt. Aufgaben zur Texterschließung und zahlreiche Schreibanlässe unterstützen dabei das sinnerfassende Lesen der Geschichte. Und die Kinder erfahren etwas über Koalabären, Eisbären, Gummibärchen ... Sie schreiben ein Bären-ABC, basteln Bären-Anstecker, nähen einen eigenen Wuschelbär und backen Bären-Gesichter. Kurzinformationen Titel Kreative Ideenbörse (Grundschule) Autorinnen Monika Zeidler, Marion Klinger Verlag mvg-Verlag ISBN 3-478-72070-2 Preis 98,00 EUR* (jährlich 4 Nachlieferungen mit je ca. 100 Seiten, Seitenpreis: EUR 0,23) Kreative Ideenbörse Grundschule Unterrichtseinheiten mit kopierfertigen Arbeitsmaterialien zu den Themenbereichen: Zusammenleben, Gesundheit, Heimat, Natur/Pflanzen, Natur/Tiere, Natur/Wissenschaft, Raum und Zeit, Medien und Konsum. Kam zum Einsatz beim Backen der Bärentatzen, Basteln der Girlanden und der Erstellung der Steckbriefe. Kurzinformationen Titel Literatur-Werkstatt Wuschelbär Autorin Ursula Arndt Verlag Verlag an der Ruhr ISBN 3-86072-641-2 Preis 17,90 €

Mit den klassischen Topoi des Konflikts zwischen Gut und Böse, Freiheit und Unterdrückung und dem Kampf um die wahre Liebe bietet das Schiller-Drama viele kreative Möglichkeiten der Textarbeit. Digitale Technik hilft, die Ergebnisse zu präsentieren und dauerhaft zu sichern.Zum Schillerjahr 2005 leistet eine achte Klasse ihren Beitrag, indem sie die vielfältigen Ergebnisse ihrer Projektarbeit als CD-ROM und Auszüge daraus als Webseiten präsentiert. Die Schülerinnen und Schüler lassen sich von Schillers Enthusiasmus anstecken: Sie verfolgen den Aufstand der Schweizer gegen die Unterdrückung und setzen die Verteidigung der Freiheit mit multimedialen Mitteln um. Der Schweizer Sagenstoff fesselt noch immer, wenn der Held Tell mit dem Gegenspieler Gessler zusammentrifft und die Privatrache des Protagonisten mit dem öffentlichen Aufstand der Eidgenossen in einem Happy-End zusammenfällt. Handlungs- und Schülerorientierung Vorbereitet wird das Projekt im traditionellen Literaturunterricht im Fach Deutsch. Der Unterricht ist handlungsorientiert und schülerzentriert angelegt. Hauptmethode bei der ersten Texterschließung ist das Lesetagebuch, wobei der Unterricht auch durch Leerstellen-Didaktik, einen Textvortrag oder ein Theaterspiel angereichert wird. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten ausgewählte Themen, indem sie computergestützte Präsentationen vorbereiten und anschließend auf CD-ROM publizieren. Fächer verbinden Im vorliegenden Fall war der Deutschlehrer gleichzeitig der ITG-Lehrer ("Informations-technische Grundbildung" in Baden-Württemberg), so dass ein Teil der Computerarbeit in dieses rein technisch ausgerichtete Fach verlagert werden konnte. Flankierend wurde das Fach Geschichte mit den Themen "Feudalismus", "Territorialisierung" und der "Hausmachtpolitik der Habsburger" eingebunden. "Verbundener Deutschunterricht" in Projektform Klassische Literatur und neue Medien sind kein Gegensatzpaar. Texterschließung mit dem Lesetagebuch Ziel ist eine intensive, multiperspektivische Interpretation. Die Organisation des Projekts Achtung bei der Themen- und Aufgabenverteilung sowie bei technischen Fragen. Hinweise zum Nachmachen Tipps zur Projektarbeit und zu Übertragungsmöglichkeiten auf andere Lektüren. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Inhaltsangaben und Personen-Charakteristiken verfassen. sich durch das Lesetagebuch anregen, kreative Einträge zu fertigen lassen. innere Monologe (zu Tell, Hedwig, Walter) verfassen. einen dramatischen Text verdichten, indem sie als Streitgespräch die Stichomythien auswählen. eine komplexe Personenkonstellation visualisieren und diese Visualisierungstechnik auf eine Szene ihrer Wahl anwenden. ihre Zitiertechnik festigen und mittels exakter Quellenverweise wissenschaftspropädeutisch arbeiten. sich eine rhetorische Grundqualifikation erwerben und sicher vor Publikum referieren können(Stimme, Körperhaltung, Sprechpausen). eine Szene als Spiel einstudieren. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Texte aus der Textverarbeitung (Word) in eine als Vorlage angebotene HTML-Seite via HTML-Editor (MS Frontpage) beziehungsweise in ein Präsentationsprogramm kopieren. eine persönliche Navigationsseite erstellen und ihre Arbeiten innerhalb der sich entwickelnden Navigationsstruktur rubrizieren. auf ein einheitliches Design ihrer Präsentation achten, die Animationseffekte sachgerecht einsetzen. Präsentationskriterien beachten: Textmenge, serifenlose Schrift, Schriftgröße, Kontraste, Funktion von Grafik und Sound im kommunikativen Korrekturprozess ihre Arbeiten evaluieren und optimieren. Sound und Grafik einfügen, Hyperlinks setzen. ihr Dateistrukturverständnis schärfen, indem sie alle referenzierten Ressourcen im selben Verzeichnis ablegen. Klassische Literatur und neue Medien Das Konzept des Projekts basiert auf dem "verbundenen Deutschunterricht": Ein traditioneller Stoff der deutschen Klassik wird mit modernen Medien verarbeitet. Der Literaturunterricht wird dabei angereichert durch Methoden der modernen Didaktik (Leerstellen-Didaktik), einen Textvortrag und ein Theaterspiel. Die Schülerinnen und Schüler eignen sich das Thema an, indem sie es für einen Vortrag vor Publikum computergestützt verarbeiten und anschließend als CD-ROM publizieren. Zwei unterschiedliche Projektphasen Das Projekt ist geteilt in zwei Unterrichtsphasen. Eine erste (traditionelle) sorgt dafür, dass die Klasse "im und über dem Stoff" steht, was der Abschluss mit einer Arbeit gewährleistet. Erst die zweite Phase ist die eigentliche Projektphase, in der das Lernen stark individualisiert wird, wie es stets Kennzeichen des computergestützten Unterrichts ist. Hier achtet die Lehrkraft immer wieder darauf, dass die Textnähe erhalten bleibt und der Computer sich nicht verselbstständigt. Die Rechenmaschine bleibt stets in einer dienenden Funktion, in diesem Fall leistet sie technische Unterstützung für den jeweiligen Schülerbeitrag zur CD-ROM. Dass der Unterricht trotz ambitionierter Ziele bei den digitalen Kompetenzen im Wesentlichen Deutschunterricht blieb, war den guten Lernvoraussetzungen der Klasse zu verdanken. Durch kreativen Freiraum zum Selbstläufer Ab einem gewissen Punkt wird jedes gut organisierte Unterrichtsprojekt zum "Selbstläufer": Immer mehr Schülerinnen und Schüler bringen eigene Ideen ein und verwirklichen sie. Von der Lehrkraft, die die Machbarkeit im Auge hat, werden sie beraten, angespornt oder gebremst. Besonders beliebt sind bei den Schülerinnen und Schülern fiktive Interviews oder Steckbriefe (im Zusammenhang mit den Personencharakteristika). Die Klasse produziert außerdem eigene Gedichte und Hörspiele. Ein Projekt mit ganzheitlichem Ansatz fördert jedoch auch Arbeiten, die sich ohne Computer realisieren lassen, zum Beispiel selbst gemalte Bühnenbilder. Viel Arbeit wird in die (selbstgestellte) Hausaufgabe verlagert. So kann etwa ein Hörspiel aus technischen und zeitlichen Gründen nicht im Unterricht angefertigt werden. Andere Schülerinnen und Schüler erstellen Comics und Akrosticha. Die in Baden-Württemberg im Schuljahr 2004/05 neu eingeführte GFS (gleichwertige Feststellung von Schülerleistung) bereicherte das Projekt: Eine Gruppe präsentiert ein szenisches Spiel, eine Schülerin eine Arbeit über Schillers Leben und Werk, ein Schüler eine Erörterung zur Modernität Schillers. Inhaltlich durchdringen die Schülerinnen und Schüler die verschiedenen Schichten des Dramas und seines Kontextes. Sie setzen sich auseinander mit dem Autor und der Entstehung des Dramas, dabei insbesondere mit dem Freiheits- und Spielgedanken Schillers, dem Schauplatz Schweiz, der öffentlichen Handlung: die Revolution der Eidgenossen, der privaten, intimen Handlung: Tells Familie und seine Privatrache, der adligen Nebenhandlung: Rudenz zwischen Attinghausen, Berta und Gessler, der Parallelhandlung: der Kaisermörder Parricida. Die Hauptmethode bei der ersten Texterschließung ist das Lesetagebuch, das wunderbare "Anverwandlungen" des literarischen Textes hervorbringt. Ausgehend von Leerstellen im literarischen Text erfassen die Schülerinnen und Schüler das Drama rezeptionsästhetisch. Der Reiz dieser Methode liegt im ständigen Perspektivenwechsel. Die so gestaltete multiperspektivischen Interpretation erleichtert das Literaturverständnis: Ihr vom Produzenten (in diesem Fall Schiller) eingeschriebener Sinn verschmilzt mit der Subjektivität der jugendlichen Leserinnen und Leser. Das Lesetagebuch arbeitet außerdem ganzheitlich und bringt auch bildnerische Produkte hervor, die später als Material für die elektronische Verarbeitung zur Verfügung stehen. Vorschläge Bei dieser Didaktik bringt die Lehrkraft in kurzen Sequenzen Strukturen, Deutungen, Interpretationen ein, die sich an der Schillerforschung orientieren. Dokumentiert werden diese vertiefenden Einsichten in der Regel in einem Tafelanschrieb. Interpretationskategorien können dabei sein: Idylle sowie Störung der Idylle durch Natur (Gewitter, Sturm) und Gesellschaft, öffentliche und private Konflikte, Gemeinschaft (Eidgenossen) und Einzelkämpfertum (Tell), der Held und seine Gegenspieler, Stichomythie, die Struktur des 5-Akt-Dramas mit Peripetie, der philosophische Hintergrund (Rütli). Diktat Da das Lesetagebuch sukzessive erstellt wird, wächst die Qualität der Einträge durch den so strukturierten begleitenden Unterricht. Auch ein Übungsdiktat bietet die Möglichkeit, die Interpretation in eine inhaltliche Progression zu bringen. Die für 13-Jährige schwierige Rütli-Szene wird dabei durch ein Lehrerskript umschifft, das die Aufmerksamkeit der Klasse auf das Wesentliche konzentriert und Interpretationsvorgaben macht. Die Phase des traditionellen Unterrichts schließt mit einer Klassenarbeit ab. Damit befinden sich die Schülerinnen und Schüler inhaltlich voll "im Stoff" und können anschließend selbstständig im computergestützten Projektunterricht arbeiten. Ohne Planung läuft nichts Wichtigstes Instrument des Projektmanagements ist ein Planungsplakat, das sowohl im Computerraum aushängt als auch elektronisch zur Verfügung steht (siehe Download). Auf diesem Plakat stehen anfänglich 30 Themenvorschläge der Lehrkraft. Wer ein Thema bearbeiten möchte, trägt sich ein. Schnell wächst diese Themenübersicht durch analoge oder neue kreative Ideen der Schülerinnen und Schüler. Einige Mitglieder der Klasse klärten ihre neue Idee mit dem Lehrer ab, andere arbeiteten völlig selbstständig und notierten ihren Beitrag lediglich, damit ihn die Lehrkraft zur Kenntnis nehmen konnte. Am Ende standen 350 Dateien zur CD-ROM-Verarbeitung zur Verfügung. Demo-Versionen helfen Hürden zu überwinden Bei einigen Schülerinnen und Schülern traten Kreativitätshemmungen oder ein "Arbeitsstau" auf. Um diese Probleme zu beheben, hielt der Lehrer zur Anregung immer wieder Demo-Versionen bereit. Sie bündeln für jeweils circa fünf Minuten die Aufmerksamkeit der Klasse auf das sukzessive Erlernen einzelner Programmtechniken oder -Fertigkeiten und vermitteln Anregungen. Weitere Instruktionen erfolgten individualisiert durch die Lehrkraft und die Computerfreaks der Klasse. In jedem Fall sollten alle Schülerinnen und Schüler immer mindestens 20 Minuten am Stück ungestört an ihrem Beitrag arbeiten können. Dateimanager fungieren als Assistenten Das schließlich auf 350 Beiträge angewachsene Projekt konnte von der Lehrkraft allein nicht mehr überblickt werden. Es kommt daher darauf an, schon in einem frühen Stadium ein bis zwei Personen als Dateimanager einzubinden. Eine wichtige Hilfe im Datendschungel sind Normen für die Vergabe von Dateinamen: So muss jede Person einem sinnigen Dateinamen ihre Initialen voranstellen, so dass die Dateimanager schnell die entsprechenden Schülerarbeiten über die alphabetische Sortierung verwalten können (Beispiel: "mc-int.st..htm" - Schülerin Miriam Cheniti hat ein Interview mit Stauffacher als HTM-Seite gefertigt.). Zur Steigerung der Effektivität kann man die Klasse nicht intensiv genug auf diese Speicherkultur hinweisen. Die Dateimanager haben auch die Aufgabe, immer wieder "Datenschrott" zu löschen. Offener Dateiaustausch Im Schulnetz bietet es sich an, in einem gemeinsamen Tauschverzeichnis zu arbeiten, in dem alle Mitglieder der Klasse alle Rechte haben. Das macht die wechselseitige Verlinkung und die Bezugnahme auf Dateien von Mitschülern möglich. Klassen, die diese Offenheit nicht würdigen und aus Bosheit oder Scherz Daten von Mitschülern verändern, sind nicht projektreif. Wichtig ist auch der Hinweis, dass Sounds, die in PowerPoint eingebunden werden, unbedingt im selben Verzeichnis abgespeichert werden müssen. Dieses Tauschverzeichnis - von Datenschrott bereinigt - ist später der Spiegel für die CD-ROM. Entlastung durch selbstständiges Arbeiten und Experten Ist ein Projekt gut und straff organisiert, so dass es der Klasse über die erste Aufgabe hinaus schnell Erfolgserlebnisse vermittelt, entwickelt es sich zum "Selbstläufer". Kreative Jugendliche produzieren neue Ideen, entwerfen innovative Designs und technische Lösungen und wirken auf ihre Mitschüler einfach ansteckend. So sind nur zwei Personen bei der einen Pflichtaufgabe geblieben. Sehr viele Mitglieder der Klasse haben vier bis sechs Arbeiten beigesteuert, eine Schülerin produzierte gar 20 (!) Arbeiten und hat sich dabei völlig selbstständig fächerverbindend sowohl in die Psyche der Figuren wie in den historischen Kontext eingearbeitet. Die Jugendlichen entwickelten sich also im Laufe des Projekts zu Expertinnen und Experten, die ihr Wissen anderen zur Verfügung stellen und die Lehrkraft entlasten. Experten unseres Projektes gab es für: Bildbearbeitung, das einlesen des Sounds und den Soundschnitt, Internetrecherche, Digitalkamera und Scannen, Dateiverwaltung, Verlinkung und Navigation, das Brennen der CD-ROM, die Gestaltung des Booklets und Labels. Personenkonstellationen visualisieren In seiner ganzen Komplexität ist das Projekt sicherlich nicht zu kopieren. Teilaspekte können aber sehr wohl übernommen werden. Zu fast allen Ganzschriften, die als Lektüre im Unterricht gelesen werden, bietet es sich beispielsweise an, eine Personenkonstellation zu erstellen. Die Lehrkraft gibt in diesem Zusammenhang eine kurze (keineswegs perfekte) Lehrerdemo, die Klasse erarbeitet die Konstellation der Figuren anschließend selbst. Hilfreich können in diesem Zusammenhang kurze 5-Minuten-Inputs der Lehrkraft zur Computertechnik sein. Zitieren in Sprechblasen Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Schülerinnen und Schülern elektronisch zwei Grafiken von literarischen Konfliktpersonen zu gegeben. Sie versehen die Figuren dann mit Sprech- und Denkblasen und füllen sie mit Originalzitaten aus einem Textausschnitt, der eine Eskalation beschreibt. Die entstehende Text- und Bilder-Folge wird animiert und vor der Klasse vorgetragen. Denkbar ist dieses Vorgehen zum Beispiel bei: Maria Stuart (III,4), bei Peripetien klassischer Dramen oder bei Homo Faber (Debatte über Mensch und Technik zwischen Faber und Hannah, S. 75 und S. 169f). Achtung bei Dateinamen Achten Sie bitte bei der Arbeit mit einer ganzen Klasse darauf, dass jede Person den Dateinamen mit ihren Initialen versieht und dass alle Dateien in einem einzigen Verzeichnis gespeichert werden. So gibt es beim Dateitransfer keine Pannen mit Sounds und Links. Tipps zur Bewertung Die Projektbeiträge der Schülerinnen und Schüler wurden als Klassenarbeit gewertet. Dafür mussten sie ihre besten Beiträge einreichen. Neben den inhaltlichen Aspekten wurden "digitale" Leistungen und soziale Kompetenzen bewertet. Das Raster der Benotung wird auf einem Formblatt übersichtlich dargestellt (siehe Beispiel im Download). Wie immer bei intensiv betreuten Projekten fallen solche Arbeiten besser aus als traditionelle Klassenarbeiten (im beschriebenen Projekt zu Wilhelm Tell lag der Durchschnitt bei 2,1). Schillers "Wilhelm Tell" gehört zum Literaturkanon der Klasse 8. 200 Jahre nach der Veröffentlichung des letzten Schiller-Dramas und kurz vor dem Auftakt zum Schillerjahr 2005 wollte es die Klasse nicht bei der herkömmlichen Text- und Interpretationsarbeit im Schulheft belassen. Die Begeisterung des Lehrers für produktionsorientierten Unterricht koinzidierte mit den Lerninteressen der Klasse und gemeinsam beschlossen sie, zum Schillerjahr 2005 eine multimediale Lehr- und Lern-CD-ROM zu gestalten. Kreative Texte, Präsentationen und Hintergrundinformationen Mehr als 350 Schülerarbeiten fasst die CD-ROM "Friedrich Schiller: Wilhelm Tell" zusammen. Präsentationen zu Personenkonstellationen des Dramas oder Personencharakteristiken als Ergebnisse der klassischen Textarbeit gehören ebenso dazu wie kreative Ausdrucksformen (innere Monologe, Comics oder Persiflagen). Selbstverständlich dürfen Informationen zum Schauplatz Schweiz und zu den historischen Hintergründen nicht fehlen. Die komplette CD-ROM kann in das Schulnetzwerk kopiert werden. Zwei Navigationswege sind möglich: eine themenorientierte Navigation, die detailliert alle thematischen Aspekte als Links anbietet, und eine personenorientierte (auf einem Klassenfoto klickt man auf einen Schülerkopf und kommt so zu den jeweiligen Arbeiten). Für fremde Schulklassen bietet sich selbstverständlich der thematische Zugang an, doch für die Schülerinnen und Schüler der Projektklasse war es wichtig, die eigenen Arbeiten schnell aufrufen zu können. Als Start-Oberfläche wurden HTML-Dateien gewählt, da eine Navigation über den Browser generell schneller und übersichtlicher als über PowerPoint ist. Die Schülerbeiträge (im Format .doc, .ppt, .jpg, .htm oder .mp3) erscheinen im Hauptframe. Die Navigationsleiste bleibt stets sichtbar. Recherche- und Interpretationshilfe Eine Klasse, die sich mit dem Tell-Stoff befasst, kann dann anhand der thematischen Navigation viele Rechercheaufgaben erledigen. Ihre Aufgabe ist es dabei, Funde in eigenen Dateien (mit einem Textverarbeitungsprogramm) zu speichern oder auf Papier zu protokollieren. Folgende Beispielfragen, die je nach dem Kenntnis- und Leistungsstand der Klasse variieren, sind in diesem Zusammenhang denkbar: Welche Charakterzüge zeichnen Tell, Stauffacher, Gertrud, Gessler und andere aus? Wem schlagen die Kinder in der Familie Tell nach? Welche Argumente bringen Rudenz zum Wechsel der Partei? Skizziere die Eskalation in der Apfelschussszene. Zeige im Atlas die Schauplätze der Handlung. Exzerpiere wichtige Daten aus dem Leben Schillers. Wer hat das Drama vertont? Welche Führungspersonen stehen für die drei Urkantone? Male das Wappen von Uri. Die Aufgabe könnte auch darin bestehen, sich mit einem Themenaspekt (inhaltlich und PowerPoint-technisch) so vertraut zu machen, dass mithilfe der PowerPoint-Präsentation ein Vortrag vor der Klasse gehalten werden kann. Anregungen für Lehrkräfte Aber auch für Lehrkräfte ist die CD-ROM eine Fundgrube, um Anregungen für offenen Unterricht zu erhalten. Speziell für sie gibt es auf der CD-ROM Informationen zur Projektidee und zur Didaktik.

In der Unterrichtseinheit "Die Nibelungen" visualisieren die Lernenden mit PowerPoint einzelne Kapitel sowie die Personenkonstellation des Nibelungenliedes und stellen ihre Ergebnisse auf einer CD-ROM zusammen. Denn was Daily Soaps bei Jugendlichen so beliebt macht, bietet auch das bekannteste und größte deutsche Helden-Epos des Mittelalters: Liebe, Neid, Intrigen.Das Konzept des Projekts beruht auf der Idee des "Verbundenen Deutschunterrichts". Ein klassischer Stoff der Literatur wird mit modernen Medien verarbeitet. Methoden der modernen Didaktik (Leerstellen-Didaktik) wie ein Gedichtvortrag, ein Theaterspiel oder die Beschäftigung mit dem Sprachwandel reichern den traditionellen Literaturunterricht an. Die Schülerinnen und Schüler eignen sich im Unterricht zunächst die Inhalte des Nibelungenliedes an. Ihr Wissen verarbeiten sie anschließend computergestützt für einen Vortrag vor Publikum und publizieren alle Ergebnisse als CD-ROM .Vorbereitet wurde das Projekt im traditionellen Literaturunterricht. Nach einer Klassenarbeit waren die Schülerinnen und Schüler inhaltlich "im Stoff" und konnten dann selbstständig im computergestützten Projektunterricht arbeiten. Im Vordergrund der Projektarbeit stand die Erarbeitung und Präsentation von Vorträgen zu Teilaspekten des Nibelungenstoffs. Das Präsentationsprogramm MS PowerPoint hatte dabei eine dienende Funktion. Erst die Qualität der Inhalte führte zu der Idee, das Projekt als CD-ROM zu publizieren. Die Beschreibung des Projekts konzentriert sich im Folgenden auf die Arbeit am Computer. Neben dem fächerverbindenden Aspekt sind ein gewisses "Selbstläufertum", inhaltliche und technische Ausweitungen oder die Kommunikation mit anderen Menschen und Institutionen typische Merkmale des Nibelungen-Projekts. Von der Textverarbeitung zur Computerarbeit Wie kann man Achtklässlern einen 800 Jahre alten Stoff motivierend vermitteln? Der Einsatz der Technik Der Einsatz technischer Arbeitsmittel erhöht die Motivation der Klasse. Die Projektarbeit im Unterricht Ziel der Arbeit mit PowerPoint ist es, einen Vortrag visuell zu unterstützen. Erfahrungen aus der Projektpraxis Der Zeitaufwand ist durch die Motivation und den Kenntniserwerb gerechtfertigt. Inhaltliche Ziele Die Schülerinnen und Schüler sollen die Rechte und Pflichten von Lehnsherren und Lehnsleuten und die Bedeutung des Lehnswesens im Mittelalter kennen lernen. Inhaltsangaben, Personen-Beschreibungen und innere Monologe verfassen. einen epischen Stoff dramatisieren, indem sie die Stichomythie verwenden und den "Streit der Königinnen" simultan zur PowerPoint-Präsentation theatralisch spielen. komplexe Personenkonstellationen und ein Kapitel ihrer Wahl visualisieren. rhetorische Grundqualifikationen für das Referieren erwerben. mittels exakter Quellenverweise wissenschaftspropädeutisch arbeiten. das erworbene Wissen inhaltlich und technisch anderen Personen vermitteln. Ziele aus dem Bereich Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Texte aus Word in ein Präsentationsprogramm kopieren. auf ein einheitliches Design ihrer Präsentation, auf sachgerechte Animationseffekte und die Berücksichtigung vorgegebener Präsentationskriterien achten. im kommunikativen Korrekturprozess die einzelnen Arbeiten evaluieren, Sounds und Grafiken einfügen, Hyperlinks legen. ihr Dateienstrukturverständnis schärfen. weitgehend selbstständig ihre Kenntnisse im Umgang mit PowerPoint festigen und erweitern. Zur fächerverbindenden Arbeit An dem Projekt waren die Fächer Deutsch, Informationstechnische Grundbildung (ITG) und Geschichte beteiligt. Der Autor ist gleichzeitig Deutsch- und ITG-Lehrer, so dass ein Teil der Computerarbeit in das rein technisch ausgerichtete Fach ITG verlagert wurde. Flankierend wurde das Fach Geschichte mit dem Thema Rittertum eingebunden. Arbeiten wie PowerPoint-Präsentationen zu den Themen Burg, Lehenswesen oder Ritter auf der CD transzendieren das Thema. Der Geschichtsunterricht wird in der Summe der Stunden nicht mitgezählt. Er hätte sowieso stattgefunden, wurde für das Projekt lediglich zeitlich koordiniert. Auch inhaltlich geht die Projektbeschreibung im Folgenden nicht weiter auf die Inhalte und Arbeitsformen des Geschichtsunterrichts ein. Klassische Textarbeit als Grundlage Vorbereitet wurde das Projekt im traditionellen Literaturunterricht im Fach Deutsch. Textgrundlage war das Schul-Taschenbuch "Das Nibelungenlied. Mit Materialien (Lernmaterialien)", herausgegeben im Klett-Verlag von Franz Fühmann und Isolde Schnabel. Den Abschluss bildete eine Klassenarbeit mit dem Unterrichtsschwerpunkt Inhaltsangabe. Darin gab es neben der Inhaltsangabe Aufgaben zum inneren Monolog, zur Kreativarbeit und zur literarischen Erörterung. So war die Klasse inhaltlich "im Stoff" und konnte in den folgenden Stunden selbstständig im computergestützten Projektunterricht arbeiten. Der Computer als dienendes Medium An die Phase der klassischen Textarbeit schloss sich die eigentliche Projektphase an. Diese Phase war bestimmt durch stark individualisiertes Lernen, was stets Kennzeichen des computergestützten Unterrichts ist. In der zweiten Projektphase achtete der Lehrer immer wieder darauf, dass die Textnähe erhalten blieb und der Computer sich nicht verselbstständigte. Die Rechenmaschine hatte in dem Projekt stets eine dienenden Funktion für den intendierten Zweck: Sie sollte eine technische Unterstützung für den zu haltenden Vortrag bleiben. Dass der Unterricht trotz ambitionierter Ziele im Bereich der digitalen Kompetenzen im Wesentlichen ein Deutschunterricht blieb, ist den hervorragenden Lern-Voraussetzungen der Schülerinnen und Schüler zuzuschreiben. Gute Vorkenntnisse vorhanden Wer sich über die CD-ROM als Ergebnis des Projekts wundert, muss wissen, dass die Lerngruppe besondere Voraussetzungen hatte. Alle Schülerinnen und Schüler hatten zu Hause einen Computer. Die Klasse wurde vom Fachlehrer bereits in der 7. Jahrgangsstufe unterrichtet. Sie nahm damals an einem Pilotversuch des Kultusministeriums Baden-Württemberg zur Neustrukturierung des ITG/IuK-Unterrichts teil. So verfügte die Klasse erstens über eine technisch moderne Medienecke und zweitens über fortgeschrittene Kenntnisse in Textverarbeitung, Grafikimport und Internet-Recherche. Stationenlernen, Teamarbeit, selbsttätiges Lernen, Projektunterricht, alles das hatte sie bereits ausgiebig trainiert. Die Möglichkeit, elektronisch arbeiten zu können, stieß bei der gesamten Klasse auf großes Interesse und erzeugte eine hohe Motivation. Visualisierung von Literatur und Denkstrukturen Beim Einsatz von Präsentationsprogrammen geht es um die technische Unterstützung des Auftretens, um Hilfen zur Überwindung von Redehemmungen, um die Visualisierung der Rede, also um Rhetorik schlechthin. Die Präsentation eines Themas via PowerPoint ermöglicht es, über die Visualisierung tiefere Schichten des Sinngehaltes zu erschließen und sie publikumswirksam zu vermitteln. Die Standardaufgabe für alle Schülerinnen und Schüler lautete: "Erstelle eine sinnig strukturierte Personenkonstellation." PowerPoint ermöglicht dies in zwei Varianten: statisch: Die Präsentation ist aufgebaut wie ein Tafelbild oder Plakat, das im Klassenzimmer aushängt. dynamisch: Die Präsentation entwickelt sich sukzessive während der Unterrichtseinheit, wird animiert. Diese Art der Präsentation kann als Zwischenbilanz oder als Zusammenfassung jederzeit von einem Schülerteam präsentiert werden. Beide Varianten wurden den Schülerinnen und Schülern mit einer Demo-Version anschaulich erklärt. Die Demo-Version hatte der Lehrer vorbereitet. Sie liefert der Klasse Ideen zur Nachahmung und Anregungen für ihre eigene Arbeit mit PowerPoint. Technische Vorentlastung Damit sich die Jugendlichen nicht zu lange mit der Suche nach Grafik-Tools aufhalten, habe ich in einer Datei Symbole (Krone, Ringe) und Zeichnungselemente (Beziehungspfeile) zur Verfügung gestellt. Die Schülerinnen und Schüler mussten diese Elemente nur kopieren und einfügen. Vor Beginn der Arbeit mit PowerPoint bündele ich für jeweils ungefähr 5 Minuten die Aufmerksamkeit der Klasse auf das sukzessive Erlernen einzelner Programmtechniken und -fertigkeiten. Weitere Instruktionen wurden individualisiert gegeben - durch die Lehrkraft und durch "Computer-Freaks" aus der Klasse. Alle Mitglieder der Klasse haben mindestens 20 Minuten am Stück ungestört an ihrer Präsentation arbeiten können. Nach Abschluss dieser Pflichtaufgabe hatten die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, aus einer Liste von Arbeitsanregungen (siehe unten) neue Themenaspekte zur individuellen Gestaltung zu wählen. Hohe Motivation Die gesamte Klasse arbeitete während des Nibelungen-Projekts sehr motiviert. So sind nur ganze fünf Mitglieder der Klasse bei der einen Pflichtaufgabe geblieben. Sehr viele Jugendliche haben vier bis sechs Arbeiten beigesteuert. Ein Schüler, der auch maßgeblich bei der CD-ROM-Redaktion mitgearbeitet hat, produzierte 22 Arbeiten und hat sich dabei völlig selbstständig fächerverbindend sowohl in die Psyche der Figuren wie in den historischen Kontext eingearbeitet. Diese Motivation schlug sich insgesamt in den eingereichten Klassenarbeiten nieder. Wie immer bei intensiv betreuten Projekten fielen die Noten für die Arbeiten um ungefähr eine Note besser aus als bei traditionellen Klassenarbeiten. Der Klassendurchschnitt lag bei der Note 2+. Reale Anwendung der erworbenen Fertigkeiten Eine benachbarte Realschule bereitete gleichzeitig ein Theaterstück zum Nibelungenstoff vor. Unsere Klasse lud sie ein und informierte sie mit Vorträgen über den Stoff und den Hintergrund des Nibelungenliedes. Die Theatergruppe lud uns im Gegenzug zur Premiere ein. Angesichts der Einweihung des Schulnetzes stellten Mitglieder der Klasse die Projektergebnisse einer größeren Schulöffentlichkeit vor. Die beim Referieren im vertrauten Klassenrahmen erworbenen Fertigkeiten konnten sie dabei anwenden und vertiefen. So im Selbstbewusstsein gestärkt, wirkten auch spätere schulexterne Auftritte einzelner Klassenmitglieder völlig natürlich und gelassen. Schülerinnen und Schüler als Wissensvermittler Während der Entstehungszeit der CD-ROM hatte der Autor gerade für das Oberschulamt Freiburg das "Modul II der Fortbildung Neue Medien Deutsch - Visualisierung von Literatur und Denkstrukturen" konzipiert und durchgeführt. Es lag nahe, herausragende Schülerinnen und Schüler des Nibelungen-Projektes als Ko-Referenten einzubeziehen. Auf diese Weise wirkten 15 Jugendliche im Sinne von "teach the teacher" als Assistenten mit und erhielten sogar ein Honorar. Weitere externe Wirkungsmöglichkeiten ergaben sich durch das Internet. Der Projektleiter wurde als Referent für Projektunterricht vom Goethe-Institut Paris und als Referent für "Computer im Unterricht" von der "Konferenz der Schulleiter der Schweizerschulen im Ausland" engagiert und dabei jeweils von einem oder zwei Mitgliedern der Klasse unterstützt. Im Nibelungenjahr 2002 erhielt die Klasse außerdem eine Einladung zum ZDF-Quiz "Risiko". Zwei Schüler trauten sich das Casting zu und kamen in die Sendung. Einer meisterte mehrere Runden erfolgreich und kam mit einem vierstelligen Preisgeld und einer Brockhaus-Enzyklopädie glücklich und stolz nach Hause. In all diesen Kontakten zeigt sich ganz praktisch, dass Computer und Internet Kommunikationsmedien sind, die Verbindungen zwischen Schule und "Außenwelt" schaffen. Überzeugende Ergebnisse Viele Deutschlehrerinnen und -lehrer sehen den Computer samt Software und Internet als elektronisches Medium, das der Literatur fremd gegenübersteht. Wenn Lehrkräfte auf Fortbildungen Auszüge aus der CD-ROM und einen PowerPoint gestützten Schülervortrag erleben, sind sie von der Authentizität des Schülerauftritts und von dem vorhandenen literarischen Wissen in der Regel beeindruckt. Die Präsentation überzeugt viele von ihnen. Sie lassen sich schließlich sogar dafür gewinnen, unter Anleitung selbst Literatur-Visualisierungen auszuprobieren. Zeitintensität gerechtfertigt "Es ist nicht wenig Zeit, die wir zur Verfügung haben, sondern es ist viel Zeit, die wir nicht nutzen," sagte Seneca. Der Zeitaufwand von 35 Stunden ist gerechtfertigt, wenn man bedenkt, was die Schülerinnen und Schüler inhaltlich und medientechnisch gelernt haben. Die aufgeführten Lernziele wurden nicht nur intendiert, sondern von der Projektgruppe tatsächlich erreicht. Tipp: Achtung beim Speichern der Dateien Achten Sie bitte bei der Arbeit mit einer ganzen Klasse darauf, dass jeder Schüler den Dateinamen mit seinen Initialen versieht und dass alle Dateien in einem einzigen Verzeichnis gespeichert werden. So gibt es beim Dateitransfer keine Pannen mit Sounds und Links. Tipp: Möglichkeiten zum "Nachmachen" In seiner ganzen Komplexität ist das Projekt sicherlich schwierig zu kopieren. Teilaspekte können aber sehr wohl übernommen werden. Hier einige Vorschläge: Zu fast allen Ganzschriften, die als Lektüre im Unterricht gelesen werden, können Personenkonstellationen erstellt werden. Die Lehrkraft gibt im Vorfeld eine kurze (keineswegs perfekte) Lehrer-Demo-Version und lässt die Klasse anschließend die Konstellation der Figuren selbst erarbeiten. Dabei gibt die Lehrkraft kurze Fünf-Minunten-Inputs zur Computertechnik. Eine Klasse erhält elektronisch zwei Grafiken von literarischen Konfliktpersonen. Die Schülerinnen und Schüler versehen die Figuren dann mit Sprech- und Denkblasen. Die Blasen füllen sie mit Originalzitaten aus einem Textausschnitt, der eine Eskalation gestaltet. Die Abfolge kann dann animiert und vor der Klasse vorgetragen werden. Denkbar sind diese Arbeitsschritte zum Beispiel für Maria Stuart (III,4), Wilhelm Tell (II,1), für Peripetien klassischer Dramen oder für die Debatte über Mensch und Technik zwischen Faber und Hannah im Homo Faber. Vergleiche mithilfe von PowerPoint eine literarische mit einer historischen Figur. Als Figuren sind beispielsweise denkbar: Wallenstein, Faust, Galilei, Maria Stuart, Richard III. Zur Anregung der Schülerinnen und Schüler kann dazu der PowerPoint-Vergleich von den Königen Attila und Etzel eingesetzt werden. Theatralisierung verbessert Optik und Schülervortrag Bei ihrer Arbeit profitierte die Klasse von der Tatsache, dass eine Nachbarschule eine Schülerinszenierung zum Nibelungenstoff aufgeführt hatte. So konnten sie bei der Arbeit mit PowerPoint auf Szenen-Fotos von der Aufführung zurückgreifen. PowerPoint-Effekte: Der Verführung widerstehen PowerPoint verführt vor allem jugendliche Nutzer durch seine Vielzahl an optischen und akustischen Effekt-Optionen. Ziel einer ästhetischen Erziehung ist es, ein Gespür für die Adäquatheit von Effekten in Bezug auf die dargestellten Inhalt zu entwickeln. Viele Schülerarbeiten zeigen eine schöne Ästhetik in Fragen der Form-Inhalt-Dialektik. Andere Schüler bleiben an den (für meinen Geschmack manchmal "primitiven") Möglichkeiten des Microsoft-Programms - besonders im Sound-Bereich - hängen. Hier tut sich für das pädagogische Wirken der Lehrkräfte ein lohnendes "weites Feld" auf. Die Lehrkraft kann den Schülerinnen und Schülern Beispiele geben oder gelungene Schülerarbeiten hervorheben. Letztlich sollte sie die Entscheidung über Effekte aber der Urteilskraft der Jugendlichen selbst überlassen. Die Jugendkultur entwickelt nun einmal ihre eigenen Geschmacksmuster. Navigation und Dateistruktur: Überblick bewahren Wer als Projektmanager zahlreiche Dateien auf einer CD-ROM speichern will, sollte unbedingt darauf achten, dass alle Dateien des Projektes in einem einzigen Verzeichnis liegen. Nur so ersparen sich die Projektteilnehmer Frustrationen. Grafiken werden automatisch Bestandteil der PowerPoint-Datei, müssen also nicht extra im Grafikformat gespeichert werden. Sounds aber sind via Verknüpfungen eingebunden, die sich nur abspielen lassen, wenn sich die Sound-Dateien im selben Verzeichnis befinden. Die Lehrkraft sollte unbedingt ein Mitglied der Klasse hinzuziehen, das für das Dateimanagement zuständig ist. Damit die Projektleitung die Dateiübersicht behält (die Nibelungen-CD-ROM enthält 206 Dateien!), hat sich folgende Speichertechnik bewährt: Alle Projektteilnehmer setzen vor den Dateinamen ihrer Arbeiten jeweils ihre Initialen, also "kn-streit.ppt" für die Arbeit Karl Napfs über den Streit der Königinnen. So haben alle und speziell die Projektleitung stets den Überblick über die Fülle der Schülerarbeiten. Selbstständiges und arbeitsteiliges Arbeiten Ist ein Projekt gut und straff organisiert, so dass es über die erste Aufgabe schnell Erfolgserlebnisse bringt, entwickelt es sich zum "Selbstläufer". Kreative Schülerinnen und Schüler produzieren neue Ideen, entwerfen innovative Designs und technische Lösungen. Sie wirken auf ihre Mitschülerinnen und Mitschüler ansteckend. Der Einsatz von Computer und Software fördert aber nicht nur selbstständiges, sondern auch individuelles Lernen. Einzelne Schülerinnen und Schüler entwickeln sich im Laufe des Unterrichtsprojekts zu Expertinnen und Experten, die ihr Wissen anderen zur Verfügung stellen. Damit entlasten sie die Lehrkraft. In meiner Klasse gab es eine Vielzahl von Expertinnen und Experten: für die Bildbearbeitung, das Einlesen und den Schnitt des Sounds, für die Internet-Recherche, das Scannen der Fotos und den Gebrauch der Digitalkamera, für den Auftritt vor Publikum und für die Dateiverwaltung, Verlinkung und Navigation. Auch die CD-ROM inklusive Booklet und Label wurde von einer Expertengruppe hergestellt. Bewertung von Schülerleistungen Bei der für Projekte üblichen Zeitintensität kann nicht gleichzeitig noch eine traditionelle Klassenarbeit vorbereitet und durchgeführt werden. Folglich wurde die Projektarbeit als Klassenarbeit gewertet. Die Schülerinnen und Schüler mussten ihre besten Beiträge einreichen. Die Modalitäten zur Planung und Anmeldung der Klassenarbeit teilte der Lehrer der Klasse schriftlich mit. Neben den inhaltlichen Aspekten wurden auch "digitale" Leistungen sowie soziale Kompetenzen bewertet. Benotet wurde die Klassenarbeit mit einem Formblatt. Wie immer bei intensiv betreuten Projekten fallen solche Arbeiten um ungefähr eine Note besser aus als traditionelle Klassenarbeiten. Darüber hinaus erhielten die Schülerinnen und Schüler ein Zertifikat über ihre "digitale Kompetenz" in drei Leistungsstufen.

Auf dieser Seite haben wir Informationen und Anregungen für Ihren Physik-Unterricht zum Thema Atomphysik zusammengestellt. Ein Remotely Controlled Laboratory (RCL) ist ein über das Internet fernbedienbares Realexperiment. Dieser Artikel ist die Basis aller Lehrer Online-Unterrichtseinheiten zum Einsatz von RCLs. Hier finden Sie grundlegende Informationen zu folgenden Themen: Prinzip von RCLs, allgemeiner und spezifischer Mehrwert von RCLs, Konzeption des RCL-Portals, Überblick zu RCLs auf dem RCL-Portal und Einordnung von RCLs unter den Physikmedien. Wie macht man aus einem MCL ein RCL? Um aus einem von Hand durchgeführten Experiment - einem Manually Controlled Laboratory (MCL) - ein Remotely Controlled Laboratory (RCL) zu machen, müssen Experiment und Experimentator über Schnittstellen zum Internet miteinander verbunden werden (Abb. 1). Experimentseitig wird das MCL mit Sensoren und Aktoren ausgestattet. Aktoren sind meist Schrittmotoren, die das zu bewegende Element - wie beim RCL zum Fotoeffekt die Räder mit Grau- und Farbfiltern (Abb. 1) - sehr genau positionieren. Sensoren sind je nach RCL zum Beispiel Lichtsensoren, Geiger-Müller-Zählrohre, Schalter oder - wie beim Fotoeffekt - eine Fotozelle. Interface Das an einen Computer angeschlossene Interface mit Microcontroller und anpassbarer Sensor/Aktor-Elektronik übernimmt die Steuerung der Datenströme von und zu den Sensoren/Aktoren. Bereits jetzt kann ein Experimentator das RCL lokal vor Ort über ein Terminal-Programm mit dem programmierten Befehlssatz des Microcontrollers bedienen (Nahsteuerung). Ein auf dem Computer installierter Webserver mit Informationen zum RCL auf statischen Webseiten und mit der Bedienung des RCLs auf dynamischen Webseiten ermöglicht den Zugriff auf das RCL über das Internet (Fernsteuerung). Bildübertragung per Webcam Die Interaktivität zwischen dem RCL und dem Experimentator wird durch Videobilder von einer oder zwei Webcams (Beobachtung von Versuchseinstellungen und Versuchsergebnissen) und den dynamischen Webseiten (Auswahlfelder für Versuchseinstellungen, Ein- und Ausgabe von Versuchsdaten) hergestellt. Experimentatorseitig werden lediglich ein Internetzugang und ein Computer mit javafähigem Browser benötigt. Gestaltung von RCLs Die Entwicklung von RCLs ist zeitaufwändig und kostenintensiv. Die Investitionen müssen sich bei einer entsprechenden Gestaltung des RCLs und dem Einsatz der Internettechnologie in einem allgemeinen Mehrwert gegenüber MCLs auszahlen. Dazu werden folgende Aspekte beachtet: Authentizität zum MCL RCLs in der Raumfahrt müssen teilweise vollautomatisiert ablaufen. RCls zum Lernen von Physik müssen dagegen möglichst authentisch in der Durchführung zu einem MCL sein, um den Schülerinnen und Schülern Möglichkeiten und Anknüpfungspunkte für ihr eigenes Lernen zu geben. Dazu gehört, dass das RCL in ähnlicher Weise wie das MCL bedient (zum Beispiel Einschalten von Versuchsgeräten) und auf eine automatisierte Auswertung der Versuchsdaten verzichtet wird. Außer der schriftlichen Versuchsauswertung mit einem Taschenrechner können hierbei Tabellenkalkulationsprogramme und Computeralgebrasysteme genutzt werden (siehe Einordnung von RCLs unter den Physikmedien ). Barrierefreie Zugriffsmöglichkeit Der Zugriff auf die RCLs des RCL-Portals ist jederzeit, weltweit, kostenlos, ohne zusätzliche Software und ohne Anmeldung möglich. Ein Buchungssystem wird zukünftig auch die Reservierung von RCLs bieten (siehe Das RCL-Portal ). Intuitive Bedienbarkeit Die Bedienung der meisten RCLs erfolgt mit wenigen Bedienelementen bei maximaler Interaktivität des Nutzers mit dem RCL (siehe Das RCL-Portal ). Vollständigkeit Mit der Lernumgebung zum RCL kann der Nutzer ohne zeitaufwändige Suche von Informationen das RCL durchführen (siehe Das RCL-Portal ). Nachbaubarkeit Durch Dokumentation und durchgehenden Aufbau des RCLs mit Open-Source-Software ist ein Nachbau durch Schülerinnen und Schüler mit möglichst geringen Kosten möglich (siehe Zusatzinformationen ). Gestaltungsfreiheit Der Aufbau von RCLs bietet große Freiheiten in der Gestaltung der Experimentiermöglichkeiten mit dem RCL (siehe Spezifischer Mehrwert von RCLs ). Vorteile gegenüber MCLs und Kompensation von Nachteilen Ein zu flüchtiger Blick auf RCLs verleitet leicht zu der Aussage, dass eine Zwischenschaltung des Internets zwischen Experimentator und Experiment aufgrund der Distanz zu einem Verlust an Qualität gegenüber dem MCL führt. Das Dokument "vorteile_nachteile_RCL.pdf" informiert in Tabellenform über die Vorteile von RCLs gegenüber MCLs und zeigt, wie Nachteile von RCLs kompensiert beziehungsweise vorteilhaft genutzt werden können. Die Realisation eines RCLs nach dem mechanistischen Schema, die Versuchsdurchführung "irgendeines" Experiments fernbedienbar zu machen, ist wenig Erfolg versprechend, weil die Anforderungen an ein qualitativ hochwertiges RCL sehr komplex sind. Die nachfolgenden Leitfragen stellen die Entscheidung für oder gegen die Umsetzung eines in Planung befindlichen RCLs auf eine rationale Basis. Nur so lässt sich ein Mehrwert des realisierten RCLs gegenüber anderen Medien gewährleisten. Leitfragen zum Lehr-Lern-Kontext Ist das Thema des Experiments in der Physik, im Alltag und als Anwendung physikalischer Gesetze bedeutsam? Ist das Thema des Experiments auch Lehrplanthema? Ist das Experiment nicht an Schulen verfügbar (zu teuer)? Wird das Experiment im Unterricht nicht oder nur selten eingesetzt (zu zeitaufwändig, zu kompliziert, zu anspruchsvoll)? Haben Schülerinnen und Schüler Lern- oder Verständnisschwierigkeiten mit dem Thema des Experiments? Ist das Experiment nicht als Schülerversuch durchführbar (zu gefährlich: hohe Spannungen, gefährliche Strahlungen, giftige Substanzen)? Leitfragen zum Experiment Gibt es ausreichende und vielfältige Experimentiermöglichkeiten? Kann eine ausreichende Anzahl quantitativer Messungen durchgeführt werden? Sind über den Standardversuch hinausgehende Messungen möglich? Handelt es sich um ein völlig neues oder von Lehrgeräte-Herstellern nicht lieferbares Experiment? Kann das Experiment als Multi-Use-RCL mit vielen Experimentiermöglichkeiten im Rahmen eines Themengebiets realisiert werden? Leitfragen zur RCL-Realisation Ist der finanzielle und zeitliche Aufwand bei der Realisation durch den Mehrwert des RCLs gerechtfertigt? Ist die Verwendung von Standardkomponenten möglich? Sind alle Versuchsmaterialien beschaffbar oder herstellbar? Ist ein RCL wirklich das geeignete Medium (Simulationen und Messvideos als Alternativen)? Ist das Experiment bis jetzt noch nicht als RCL verfügbar? Können zeitabhängige Versuchsabläufe im Webcam-Bild dargestellt werden (Problem Datenübertragungsrate)? Folgende Punkte sind im Hinblick auf den Erwerb experimenteller Fertigkeiten und Fähigkeiten mit RCLs relevant: Die Anzahl der Experimente, die Schülerinnen und Schüler in Schulen selbst durchführen können, sind durch fehlendes Experimentiermaterial, zu große Klassen, zu hohen zeitlichen Aufwand oder dadurch, dass fast alle Oberstufenexperimente Lehrerdemonstrationsexperimente mit geringen Beteiligungsmöglichkeiten für die Lernende sind, stark begrenzt. Bei RCLs entfällt zwar der Aufbau und die haptische Durchführung des Experiments, was jedoch schneller höhere experimentelle Fähigkeiten in den Fokus rücken lässt. Bei der Nutzung von RCLs als Hausexperimente haben die Schülerinnen und Schüler genügend Zeit, um unbeeinflusst von anderen Lernenden und der Lehrkraft im eigenen Lerntempo experimentelle Fertigkeiten und Fähigkeiten zu üben. Das RCL-Portal zeichnet sich durch die folgenden Eigenschaften aus: Da auf RCLs im Internet weltweit zugegriffen werden kann, sind alle RCLs in englischer und deutscher Sprache, zwei zusätzlich in italienischer und französischer Sprache, verfügbar. Nutzer, die RCLs in ihre Landessprache übersetzen möchten, werden von der AG Didaktik der Physik an der TU Kaiserslautern unterstützt. Der Zugang zum RCL-Portal ist kostenlos und anmeldungsfrei (auch unter einem zukünftigen Buchungsystem). Die technischen Voraussetzungen sind: Ports 8080, 8081 (Windkanal), 8082 (Radioaktivität) und 8083 (Weltpendel Kaisersesch) müssen freigeschaltet sein. Zur Darstellung der Videobilder ist ein Browser mit installierter JRE (kostenloser Download) und mindestens DSL 1000 erforderlich. Zielgruppen des RCL-Portals sind technisch oder naturwissenschaftlich interessierte Laien, Schülerinnen und Schüler sowie Präsenz- oder Fernstudierende. Struktur der RCL-Webseiten Unter dem Hauptmenüpunkt "Labs" findet man die einzelnen RCLs. Nach der Auswahl eines RCLs gelangt man zu dem für alle Experimente einheitlich gestalteten Versuchs-Menü aus Einstieg (Einführung und Zielsetzung), Aufbau (Beschreibung und Daten), Theorie (theoretische Grundlagen und Hinweise zur Versuchsdurchführung), Aufgaben (experimentelle Fragestellungen), Labor (Versuchsdurchführung mit dem RCL), Diskussion (weiterführende Fragestellungen), Material (Versuchsmaterial, didaktisches Material und Literaturhinweise) und Betreuung (Inhaltliche Verantwortung und Versuchsentwickler). Abb. 2 (zum Vergrößern anklicken) zeigt einen Screenshot des RCLs "Windkanal". Struktur der Laborseiten Neben der linken Menüleiste (Abb. 2) werden die Videobilder (maximal zwei) der Webcams sowie die zur Durchführung und Auswertung des Versuchs unmittelbar benötigten Hinweise und Daten angezeigt. Im Bedienfeld rechts daneben kann der Experimentator über Buttons, Auswahllisten, Ein- und Ausgabefelder das RCL steuern. Mit dem Button "RCL RESET" lässt sich bei einer auftretenden Fehlfunktion der Webserver ferngesteuert neu starten. Verfügbarkeit der RCLs Da RCLs Liveexperimente sind, kann immer nur ein Experimentator die Kontrolle über das RCL haben. Ihm steht eine vom RCL abhängige, heruntergezählte Experimentierzeit zwischen zwei und fünf Minuten zur Verfügung (siehe Abb. 2, Bedienfeld oben). Innerhalb dieser Zeit setzt jede Aktion im Bedienfeld die noch verfügbare Experimentierzeit auf den Anfangswert zurück. Damit bleibt das Experiment auch für andere Nutzerinnen und Nutzer verfügbar, die die verbleibende Experimentierzeit angezeigt bekommen und die Aktionen des Experimentators im Videobild der Webcam(s) mitverfolgen können. Um in der Lehre das RCL mit Sicherheit verfügbar zu haben, wird zurzeit ein Buchungssystem entwickelt. Auf dem RCL-Portal sind derzeit die RCLs Elektronenbeugung, Lichtgeschwindigkeit, Fotoeffekt, Beugung und Interferenz, U-I-Kennlinen (zwei Varianten), Roboter im Labyrinth, Windkanal, Maut, Heißer Draht, Optische Pinzette, Optische Computertomographie, Radioaktivität, Rutherfordscher Streuversuch und Oszilloskop verfügbar. Eine verbesserte Variante von Beugung und Interferenz, Weltpendel, Optische Fouriertransformation/Ordnung und Unordnung werden bis Ende 2008 verfügbar sein. Der Datei "ueberblick_RCL_portal.pdf" können zu diesen fast 20 RCLs folgende Angaben entnommen werden: Fachgebiet, Zielgruppe und Lehrplanbezug Das RCL ist einem oder mehreren Fachgebieten zugeordnet. Es ist angegeben, ob das RCL in Sekundarstufe I, Sekundarstufe II oder der Universität und ob es im Rahmen der exemplarisch ausgewählten Lehrpläne von Rheinland-Pfalz eingesetzt werden kann. Single- oder Multi-Use-RCL Single-Use-RCLs sind solche, die in einem Themen- oder Fachgebiet der Physik nur einmalig eingesetzt werden. Häufig sind das Experimente zur Bestimmung von Konstanten. Dagegen decken Multi-Use-RCLs inhaltlich mit ihrer Vielfalt an Experimentiermöglichkeiten fast ganze Themengebiete der Physik ab. Motivation/Lernkontext Es ist angegeben, ob das RCL eher in einem anwendungsorientierten, einem alltagsorientierten oder einem innerphysikalisch Kontext eingesetzt werden kann. In den letzten zwei Jahrzehnten sind im Zuge der Entwicklung von Multimedia und Internet zahlreiche "Species" digitaler Medien entwickelt worden (Abb. 3, zum Vergrößern anklicken). Speziell der Vermittlung physikalischer Inhalte dienen Physikmedien wie Simulationen, Realexperimente sowie Informations- und Lehr-/Lernsysteme. Kognitive Werkzeuge entlasten die Lernenden von Routinearbeiten und regen sie gleichzeitig zu einer vertiefenden Informationsverarbeitung an. Unter den Realexperimenten sind RCLs und die digitale Messwerterfassung Live-Experimente, während bei der Videoanalyse, den interaktiven Bildschirmexperimenten (IBEs) und den Messvideos zunächst ein Video des Experiments aufgenommen und dann zeitversetzt das Experiment wiederholt und ausgewertet wird. Mit Live-Experimenten kann der gleiche Versuch beliebig oft wiederholt werden, was insbesondere bei der Gewinnung größerer Datenmengen und von statistischen Aussagen notwendig ist. Während Realexperimente und speziell RCLs der Untersuchung ausgewählter Realitätsbereiche dienen, werden diese mit Simulationen anhand bekannter physikalischer Gesetzmäßigkeiten vom Programmierer (Applets, Physlets und Simulationsprogramme) oder von den Lernenden selbst (Modellbildung) nachgebildet und untersucht. Die Ergänzung von RCLs durch Simulationen ermöglicht die physiktypische Wechselwirkung von Experiment und Theorie. Innerhalb des RCL-Konzepts, das Experiment durch den Verzicht auf eine automatisierte Auswertung möglichst authentisch zum MCL zu gestalten, spielen die kognitiven Werkzeuge Tabellenkalkulation und Computeralgebrasysteme zur Auswertung und Weiterverarbeitung von Versuchsdaten sowie zum Vergleich von experimentellen und theoretischen Daten eine große Rolle. Die Schülerinnen und Schüler sollen Atommodelle kennen. die alpha-, beta und gamma-Strahlung kennen. künstliche Kernumwandlungen kennen. das Aufstellen von Zerfallsgleichungen beherrschen. erkennen, dass der Unterschied zwischen gesteuerter und ungesteuerter Kettenreaktion für die Nutzung der Kernenergie immens wichtig ist. Thema Atomphysik - vom Atommodell zur Kernenergienutzung Autor Jens Tiburski Fach Physik Zielgruppe Klasse 9, Klasse 10 zur Prüfungsvorbereitung Zeitraum 1-3 Stunden, je nach didaktischem Ort Technische Voraussetzungen Computerarbeitsplätze in ausreichender Anzahl (Einzel- oder Partnerarbeit); VRML-Plugin (zum Beispiel BlaxxunContact ), Java , Video-Player (zum Beispiel DivX oder RealOne Player ) Einsatz im Unterricht Der Einsatz der Sammlung von interaktiven Übungen und 3D-Animationen zur Atomphysik sollte unterrichtsbegleitend erfolgen. Nach der Behandlung des jeweiligen Themas im Unterricht (Arbeitsblätter als Word-Dokumente im Download-Paket "atomphysik_materialien.zip") können Übungsphasen im Computerkabinett den Unterricht lebendiger gestalten und zur Binnendifferenzierung genutzt werden. Die Verwendung der 3D-Animationen soll dabei die Anschaulichkeit erhöhen und die Visualisierung der Aufgabenstellung gerade bei den "unsichtbaren" Sachverhalten im submikroskopischen Bereich vereinfachen. Hinweise zur Nutzung der interaktiven Arbeitsblätter In der Klassenstufe 9 hat sich der Einsatz des Beamers bewährt, wenn die Schülerinnen und Schüler die Arbeit mit interaktiven Arbeitsblättern noch nicht gewohnt waren. Für die Eingaben in die Formularfelder der interaktiven Übungen sollte ein Hinweis auf die Notwendigkeit einer korrekten Schreibweise erfolgen. Dies führt zu erhöhter Konzentration und weniger Frusterlebnissen, wenn Fragen inhaltlich richtig, aber infolge falscher Rechtschreibung als falsch beantwortet wurden. Auch Partnerarbeit von Lernenden mit guten Deutschkenntnissen zusammen mit Schülerinnen und Schülern, welchen die deutsche Sprache schwer fällt (Integrationskinder), ist hier gut möglich. Technische Hinweise Um die 3D-Modelle öffnen zu können, ist ein VRML-Plugin nötig. Alle animierten GIFs und interaktiven 3D-Animationen der verwendeten Übungen wurden vom Autor der Unterrichtseinheit mithilfe des 3D-CAD-Programmes FluxStudio erzeugt. Dieses Programm ist für die pädagogische Arbeit als Freeware verfügbar (~ ~http://www.sn.schule.de/~ms16l/virtuelle_schule/Projektwoche_2008/index_projekt.htm~~). Die Schülerinnen und Schüler sollen eine zeitgemäße Atomvorstellung kennen. die Entstehung von Licht beschreiben können. Kenntnisse über die geschichtliche Entwicklung von Modellen haben. physikalische Größen darstellen und interpretieren können. den Zusammenhang zwischen Linienspektren und atomaren Übergängen kennen. die Spektralanalyse anwenden und physikalisch erklären können. Thema der Unterrichtseinheit Das Elektronium-Modell Autor Patrick Bronner Fächer Physik, Chemie Zielgruppe Klasse 10 (Fortsetzung in Sek II möglich) Zeitraum 9 Stunden (mit Lernzirkel zum Thema "Analogie Licht-Schall": 14 Stunden) Technische Voraussetzungen Demonstrationsrechner mit Beamer, kostenlose Plugins Quicktime-Player und Java3D Methoden Lernzirkel, Gruppenarbeit, Kugellager, Gruppenpuzzle, Theaterspiel, Schülerreferat, Lehrervortrag Die Schülerinnen und Schüler sollen die Vorgänge bei der Fusionsreaktion von Deuterium und Tritium sowie das Ergebnis beschreiben können. das Funktionsprinzip des Magnetfeldkäfigs zum Einschließen des heißen Plasmas am Beispiel der beiden grundlegenden Reaktortypen Stellarator und Tokamak kennenlernen und erklären können. die Gefahren bei der Nutzung der Kernfusion erarbeiten und im Vergleich mit anderen Formen der Energieerzeugung bewerten. die Kernfusion als potenzielle, nahezu unerschöpfliche Energiequelle der Zukunft erkennen. Thema Wann "zündet" die Idee der Kernfusionstechnologie? Autorinnen und Autor Roland Wengenmayr, Dieter Lohmann, Sabina Griffith Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II, nach didaktischer Reduktion auch Klasse 9 und 10 Zeitraum 2 Stunden Technische Voraussetzungen Rechner mit Internetanschluss in ausreichender Anzahl (Arbeit in Kleingruppen), Flash-Player (kostenfreier Download) Planung Tabellarischer Verlaufsplan Die Materialien der Unterrichtseinheit sind ein Angebot der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e. V. Auf der Webseite max-wissen.de finden Sie weitere Materialien für den Unterricht und Hintergrundinformationen zu aktuellen Forschungsthemen aus Physik, Chemie, Biologie und Erdkunde. An allen max-wissen-Beiträgen sind Fachwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler der Max-Planck-Gesellschaft beteiligt: Aktualität und fachliche Richtigkeit sind somit gewährleistet. Ein weiteres Angebot der Gesellschaft ist das Fragen-Portal : Lernende und Lehrpersonen können hier Fragen an Forscherinnen und Forscher stellen. Unterrichtsverlauf und Materialien Fachliche Voraussetzungen, Einbettung des Themas in den Unterricht und der Verlauf der Doppelstunde werden hier skizziert. ITER ? der Weg zu neuer, sauberer Energie Für die Fortführung des Themas im Unterricht finden Sie hier weitere Informationen, Grafiken und Links zur internationalen Fusionsforschungsanlage. Ein Remotely Controlled Laboratoy (RCL) ist ein über das Internet fernbedienbares Realexperiment. Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe in der Atomphysik nutzt die mediendidaktischen Eigenschaften des RCLs "Rutherfordscher Streuversuch". Lernende können das an Schulen nur selten vorhandene Demonstrationsexperiment als Hausexperiment durchführen, Messdaten in Gruppen zusammentragen und auswerten. Diese werden mit den Vorhersagen der Atommodelle von Dalton, Thomson und Rutherford verglichen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Kenntnisse aus der Mechanik, Elektrostatik und Radioaktivität zur Erklärung der Streuung von Alpha-Teilchen anwenden. mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch" die Streuung von Alpha-Teilchen experimentell untersuchen. die Vorhersagen zur Streuung der Alpha-Teilchen nach dem Daltonschen, Thomsonschen und Rutherfordschen Atommodell mit den Messergebnissen vergleichen. Arbeitsergebnisse sachgerecht präsentieren. Thema Entdeckung des Rutherfordschen Atommodells mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch" Autor Sebastian Gröber Fächer Physik, Chemie Zielgruppe Sekundarstufe II, Grundstudium Physik und Chemie Zeitraum 10-15 Unterrichtsstunden, je nach Lerngruppe und Unterrichtszielen Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser Software Zur Auswertung der Messergebnisse: Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) oder Computeralgebrasystem (zum Beispiel (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitsubpages:646351) als kostenfreie 30-Tage-Testlizenz) Zur Simulation der Ablenkung von Alpha-Teilchen: Modellbildungsprogramm (zum Beispiel kostenlose Version von Powersim oder Coach 6 Studio MV. Der Rutherfordsche Streuversuch gehört zu den zentralen Versuchen der Physik. Historisch bildet das mit ihm abgeleitete Rutherfordsche Atommodell den Übergang von früheren Atomvorstellungen (antike Atommodelle und Thomsonsches Atommodell) zu unserer heutigen Atomvorstellung, nach der ein Atom aus einem positiv geladenen Kern und einer negativ geladenen Atomhülle besteht. Der Rutherfordsche Streuversuch liefert ebenso die physikalischen Grundlagen für die heutige Standardmethode der elementspezifischen Analyse von Festkörperproben mittels Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS). Damit ist dieser Versuch sowohl allgemeinbildend für Lernende in Schule und Hochschule als auch fachbildend für Studierende der Physik und Chemie. Vorteile und Lernpotentiale des RCL Welche Vorteile hat das RCL gegenüber dem traditionellen Experiment? Welches Lernpotenzial hat der Rutherfordsche Streuversuch? Steckbrief und Materialien zum RCL ?Rutherfordscher Streuversuch? Informationen zum Versuchsaufbau, zu den Experimentiermöglichkeiten und Link zum RCL; kommentierte Materialien der Unterrichtseinheit zum Herunterladen. Die Schülerinnen und Schüler sollen die reibungsbehaftete Bewegung der Öltröpfchen in Luft qualitativ erklären können. das Ziel "Ladungsbestimmung" des Millikan-Versuchs erkennen. möglichst eigenständig die Formel einer Messmethode zur Bestimmung der Öltröpfchenladung herleiten. einzeln oder in Gruppen mit dem RCL "Millikan-Versuch" Messdaten erheben, zusammentragen und in Diagrammen darstellen. die Ladungsquantelung als Hypothese formulieren und bestätigen sowie die Elementarladung bestimmen. Beschießt man ein Plättchen aus Graphit mit beschleunigten Elektronen, dann beobachtet man auf einem Fluoreszenzschirm ein Muster aus konzentrischen Ringen. Das Erstaunliche dabei ist, dass mit dem "Materieteilchen" Elektron von der Struktur her die gleichen Beugungsmuster erzeugt werden wie mit elektromagnetischen Wellen (Röntgenstrahlung). Mit dem RCL "Elektronenbeugung" können Schülerinnen und Schüler dieses Phänomen im Vergleich zum traditionellen Unterricht in einem ersten Schritt eigenständiger und ohne den lenkenden Einfluss der Lehrkraft entdecken und beginnen, es zu verstehen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Kenntnisse zur Röntgenbeugung an polykristallinen Kristallen im Versuch zur Elektronenbeugung anwenden. erkennen, dass Elektronen Welleneigenschaften zugeordnet werden können. ihre Arbeitsergebnisse an der Tafel oder mit einer PowerPoint-Präsentation vorstellen. Thema Elektronenbeugung - das Elektron als Welle Autor Sebastian Gröber Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum 2-3 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser Software Bei der Messung der Ringradien kommen ein Zeichenprogramm (zum Beispiel Paint) und ein Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) zum Einsatz. Die Schülerinnen und Schüler sollen qualitative Experimente zum Fotoeffekt deuten können. Hypothesen zum Zusammenhang zwischen Größen des eingestrahlten Lichts und Größen der ausgelösten Elektronen formulieren. den Zusammenhang zwischen der Energie der Elektronen und der Frequenz beziehungsweise der Intensität des Lichts mit dem RCL "Fotoeffekt" untersuchen. begründet angeben können, welche Versuchsergebnisse zum Fotoeffekt sich im Wellenmodell nicht erklären lassen und wie diese im Fotonenmodell erklärt werden. technisch-physikalische Anwendungen des äußeren und inneren Fotoeffekts kennen lernen. Thema Fotoeffekt und Fotonenmodell des Lichts Autor Sebastian Gröber Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum etwa 4 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder zuhause, javafähiger Browser Software Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel), Computeralgebrasystem ( Maple ) oder spezielles Datenanalyseprogramm (zum Beispiel Origin ) für die Hochschule Wellen- und Fotonenmodell des Lichts sind in ihrer Struktur sehr unterschiedlich: Ist beim Wellenmodell die Lichtenergie über den Raum verteilt, abhängig von der Amplitude und unabhängig von der Frequenz der elektromagnetischen Welle, so ist beim Fotonenmodell die Lichtenergie in einzelnen Fotonen konzentriert und frequenzabhängig. Schülerinnen und Schüler mit dem Fotoeffekt vom Wellen- zum Fotonenmodell zu führen, ist nicht einfach: Anhand eines Versuchs sollen relevante experimentelle Ergebnisse gewonnen und als im Wellenmodell nicht erklärbar erkannt werden. Das Fotonenmodell wird eingeführt und der Fotoeffekt damit erklärt. Die Unterrichtseinheit folgt diesem Weg und versucht die genannten Schritte zum besseren Verständnis für die Lernenden möglichst klar gegeneinander abzugrenzen. Das RCL "Fotoeffekt", eine Tabelle und Aufgaben sind dazu die wichtigsten Medien und Materialien dieser Unterrichtseinheit. Hinweise zum Unterrichtsverlauf und Materialien Lernvoraussetzungen, Unterrichtsverlauf, Steckbrief des RCLs "Fotoeffekt" und Arbeitsmaterialien zur Unterrichtseinheit

Am Beispiel der Opposition des Planatoiden Vesta im Jahr 2010 wird dargestellt, wie die seltene Chance, einen Kleinplaneten (fast) mit bloßem Auge sehen zu können, für ein schulisches Beobachtungsprojekt genutzt werden kann.Asteroiden (Kleinplaneten, Planetoiden) kennt man üblicherweise nur als Strichspuren auf länger belichteten Himmelsfotos. Pro Jahr werden im Mittel nur um die 20 von ihnen so hell, dass man sie mit einem großen Fernglas sehen kann. Darunter nimmt der Kleinplanet Vesta eine Sonderstellung ein: Bei einer optimalen Opposition kann er eine Helligkeit von etwa sechster Größenklasse (6 mag) erreichen, sodass er unter sehr dunklem Himmel gerade noch mit bloßem Auge erkennbar ist. Bei weniger guten Sichtbedingungen, mit denen sich Beobachterinnen und Beobachter in Deutschland meist abfinden müssen, genügt aber schon ein einfacher Feldstecher, um Vesta entdecken zu können. Mithilfe von Sternkartenausdrucken oder einer einfachen Foto-Ausrüstung kann man die Bewegung von Vesta relativ zu den Fixsternen verfolgen und dokumentieren. Mit kostenfreier Software lässt sich die Bewegung des Planetoiden mit einem Blink-Komparator erkennen und als GIF-Animation visualisieren. Die dazu in diesem Beitrag vorgestellten Methoden sind natürlich auch zur Verfolgung anderer bewegter Himmelsobjekte geeignet (Mond, "normale" Planeten, Kometen). Die mittlere synodische Periode, also die Zeit von einer Opposition zur nächsten, beträgt bei Vesta etwa 504 Tage. Informationen zur Sichtbarkeit von Vesta und anderen Kleinplaneten finden Sie unter Links und Literatur .Ein Projekt zur Beobachtung und Dokumentation der Bewegung des Kleinplaneten Vesta kann sich über einige Wochen erstrecken. Aber schon innerhalb eines Tages kann die Bewegung von Vesta nachgewiesen werden. Sinnvoll sind auch einzelne Beobachtungsabende mit Schülerinnen und Schülern zum Auffinden von Vesta und zum Kennenlernen der Sternbilder in ihrer Umgebung auf der Ekliptik. Planeten, Zwergplaneten und Kleinkörper Worin unterscheiden sich nach der Definition der Internationalen Astronomischen Union Planeten von Zwergplaneten? Was fällt unter den Begriff "Kleinkörper im Sonnensystem"? Kleinkörper im Sonnensystem Kurze Informationen zum Asteroidengürtel und den Trojanern sowie zum Kuipergürtel und zur Oortschen Wolke jenseits der Neptunbahn Vesta und ihre Opposition im Februar 2010 Allgemeine Hinweise zur Erforschung der Kleinplaneten sowie eine Lichtkurve und eine Sternkarte mit der Oppositionsschleife von Vesta Tipps und Materialien zur Beobachtung & Auswertung Sternkarten zum Download, Fototipps und Kurzanleitungen zur Nutzung von Blink-Komparatoren und GIF-Animationen bei der Beobachtung von (Klein-)Planeten Ergebnisse der fotografischen Dokumentation Neben Fotos der 2010er Opposition von Vesta finden Sie hier auch Hinweise zur Aufnahmetechnik und zur Bildbearbeitung. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Kleinplanetengürtel im Sonnensystem kennen lernen. einen Asteroiden während seiner Opposition am Sternhimmel visuell auffinden. die Bewegung eines Asteroiden relativ zum Fixsternhimmel fotografisch dokumentieren. Software ("Blink-Komparator") zum Aufspüren von bewegten Himmelsobjekten nutzen. aus einer über mehrere Tage aufgenommen Fotosequenz eine GIF-Animation erstellen, die die Bewegung des Kleinplaneten zeigt. Thema Beobachtung von Kleinplaneten - Beispiel Vesta Autor Peter Stinner Fächer Astronomie, Geographie, Naturwissenschaften ("NaWi"), Astronomie-AGs, Klassenprojekte Zielgruppe Klasse 8 bis Jahrgangsstufe 13 Zeitraum variabel, einzelne Beobachtungsabende oder Beobachtungsprojekte über mehrere Wochen Technische Voraussetzungen Feldstecher (8 bis 10-fache Vergrößerung) oder Spektiv; Computer für die Einzel- und Partnerarbeit bei der Beobachtungsvorbereitung (Planetarium-Software) sowie für die Arbeit mit einem Blink-Komparator und für das Erstellen von GIF-Animationen; digitale Spiegelreflexkamera mit Fotostativ, eventuell genügt auch eine einfache digitale Sucherkamera. Software Planetarium-Software, zum Beispiel Stellarium (kostenfreier Download); Astroart als Blink-Komparator (kostenfreier Download der Demoversion), GiftedMotion zur Konstruktion animierter GIF-Grafiken (kostenloser Download) Planeten Im Jahr 2006 hat die Internationale Astronomische Union (IAU) die unsere Sonne umkreisenden Körper durch präzise Begriffsdefinitionen neu geordnet. Planeten sind demnach Himmelskörper, die über eine ausreichend große Masse verfügen, um durch ihre Eigengravitation eine annähernd runde Form auszubilden (hydrostatisches Gleichgewicht). Daneben müssen Planeten durch ihre Gravitationskraft die Umgebung ihrer Bahn von anderen Objekten "freigeräumt" haben, das heißt, es dürfen keine weiteren Körper auf ähnlichen Umlaufbahnen vorkommen. Da Pluto letztere Bedingung nicht erfüllt - er ist eines von vielen Objekten im Kuipergürtel jenseits der Neptunbahn - wurde er vom Planeten zum Zwergplaneten "degradiert". Zwergplaneten Vertreter der Gattung Zwergplanet haben zwar aufgrund ihrer ausreichend großen Massen eine annähernd runde Form ausbilden können, waren aber nicht in der Lage, die Umgebungen ihrer Bahnen von anderen Körpern zu bereinigen. Zwergplaneten sind demnach Ceres (ein ehemals als Planetoid klassifiziertes Objekt des Asteroidengürtels zwischen Mars und Jupiter), der "Ex-Planet" Pluto (ohne seinen Begleiter Charon) und Eris (ein Objekt, das drei Mal weiter von der Sonne entfernt ist als Pluto). Die neuen Großteleskope und verbesserte Beobachtungstechniken lassen die Entdeckung weiterer Zwergplaneten für die nahe Zukunft erwarten. Zu diesen Objekten zählen Himmelskörper, die nicht der Definition eines Planeten oder Zwergplaneten entsprechen, aber die Sonne umkreisen: Kometen Asteroiden und Kuipergürtelobjekte (identisch zu Kleinplaneten, Planetoiden), die nicht Zwergplaneten oder Planeten sind Meteoroiden (treten diese Kleinkörper in die Erdatmosphäre ein, erzeugen sie die als Meteore bekannten Leuchterscheinungen; erreichen sie die Erdoberfläche, werden sie als Meteorite bezeichnet) Monde, die die Planeten umkreisen, bilden eine eigene Objektklasse. Der Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter 90 Prozent der Planetoiden diesseits der Neptunbahn befinden sich im Asteroiden- oder Hauptgürtel. Das ist der Bereich des Sonnensystems zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter. Im Mittel ist Mars etwa 1,5 Astronomische Einheiten (AE) von der Sonne entfernt. Der durchschnittliche Abstand zwischen Jupiter und Sonne beträgt etwa 5,2 AE. Eine "Astronomische Einheit" entspricht der mittleren Entfernung Sonne-Erde (etwa 150 Millionen Kilometer). "Bauschutt" des Sonnensystems Die frühere Vorstellung, der Asteroidengürtel sei in der Entwicklungsgeschichte des Sonnensystems durch das Zerbersten eines größeren Planeten entstanden, ist heute überholt. Man geht vielmehr davon aus, dass die Gravitationskräfte von Jupiter ein Zusammenballen der Asteroiden zu einem Planeten verhindert haben. "Typische" Asteroiden beschreiben Bahnen, die weder die Mars- noch die Jupiterbahn kreuzen. Trojaner Die Trojaner-Planetoiden bewegen sich auf der Jupiterbahn. Die eine "Population" folgt dem Gasriesen um etwa 60 Grad nach, die andere eilt ihm um 60 Grad voraus. Jenseits der Neptunbahn befindet sich nahe der Ebene der Ekliptik und in einer Entfernung von ungefähr 30 bis 50 Astronomischen Einheiten zur Sonne der Kuipergürtel. Man schätzt, dass er mehr als 70.000 Objekte mit Durchmessern von mehr 100 Kilometern enthält. Der Kuipergürtel gilt als Ursprungsort von Kometen mit einer mittleren Periodenlänge. Die Ausdehnung der Oortschen Wolke liegt in der Größenordnung von etwa 300.000 Astronomischen Einheiten. Die Bahnebenen ihrer Objekte sind vollkommen unregelmäßig verteilt. Die Oortsche Wolke umgibt unser Sonnensystem daher im Gegensatz zum Kuipergürtel kugelschalenförmig. Die Zahl ihrer Objekte wird auf bis zu eine Billion geschätzt. Die Oortsche Wolke gilt als Ursprungsort langperiodischer Kometen. Oortsche Wolke und Kuipergürtel gehen vermutlich ineinander über. Vesta gehört zu einer Gruppe von Objekten, deren eindeutige Zuordnung zur Gattung der "Zwergplaneten" oder "Kleinkörper" auf der Basis der verfügbaren Daten zurzeit noch nicht möglich ist. Zu dieser Gruppe gehören unter anderem folgende Objekte: Objekte des Asteroidengürtels Vesta, Pallas und Hygeia Objekte des Kuipergürtels Orcus, Quaoar, Sedna und Varuna Bilder des Hubble-Weltraumteleskops Abb. 4 zeigt eine Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops von Vesta (oben links) und ein daraus abgeleitetes Computer-Modell (rechts). Das untere Bild stellt ein aus den Aufnahmen abgeleitetes Höhenprofil der Oberfläche dar. Höher gelegene Bereiche erscheinen weiß und rot, tiefere blau bis violett. Raumsonden besuchen Asteroiden Der Asteroid (243) Ida erhielt im Jahr 1993 Besuch von der Erde: Auf ihrem Weg zum Jupiter passierte die Raumsonde Galileo den Asteroiden und übermittelte bei dieser Gelegenheit Bilder. Diese zeigen einen sehr unregelmäßig geformten Kleinkörper von etwa 60 Kilometern Länge mit einer "mondartigen", von Kratern zernarbten Oberfläche. Zu Vesta ist zurzeit eine Sonde unterwegs. Sie ist das erste Ziel der Raumsonde Dawn, die am 27. September 2007 gestartet wurde und Vesta im August 2011 erreichen soll. Die Sonde wird in eine Umlaufbahn um Vesta einschwenken und den Planetoiden über mehrere Monate erkunden. Danach wird Dawn den Zwergplaneten Ceres erforschen. Wikipedia: Raumsonde Dawn Dawn ist die erste Raumsonde, deren Hauptaufgabe die Untersuchung von Objekten des Asteroidengürtels ist. Die astronomische Helligkeitseinheit "Magnitude" Helle Objekte haben kleine Magnituden, schwache dagegen große. Die Helligkeit des Sterns Vega ist definitionsgemäß 0,0 mag. Ein Stern mit 1,0 mag ist etwa um den Faktor 2,5 lichtschwächer als Vega, ein Objekt wie Vesta mit etwa 6 mag etwa um den Faktor 250 (250 = 2,5^6). Helligkeitskurve Das Perihel ist der sonnennächste, das Aphel der sonnenfernste Punkt eines die Sonne umkreisenden Objekts. Befindet sich ein Planet oder Planetoid zum Zeitpunkt seiner Opposition im Perihel, spricht man von einer Perihel-Opposition. Von der Erde aus betrachtet erreicht die scheinbare Helligkeit des Objekts dann ihr Maximum. Mit einer Magnitude von 5,4 ist Vesta bei Perihel-Oppositionen unter günstigen Bedingungen mit bloßem Auge erkennbar. Bei der Opposition in der Nacht vom 16. auf den 17. Februar 2010 erreichte Vesta immerhin 6,4 mag und gelangte damit in den Grenzbereich der visuellen Erkennbarkeit. Abb. 6 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt die Lichtkurve des Kleinplaneten. Im Zeitraum von Dezember 2009 bis April 2010 war Vesta mit einfachen Feldstechern gut erkennbar. Oppositionsschleife In den Tagen um seine Opposition herum fand man den Asteroid problemlos am Himmel, denn er hielt sich dann sehr nahe beim markanten Stern Algieba im Sternbild Löwe auf (Abb. 7, Platzhalter bitte anklicken). An den markierten Positionen war der Planetoid jeweils zum ersten Tag des Monats beziehungsweise zur Monatsmitte zu finden. Da das Sternbild Löwe Mitte Februar schon bald nach Einbruch der Dunkelheit hinreichend hoch am Himmel steht, waren die Bedingungen für schulische Vesta-Beobachtungsprojekte in den ersten Monaten des Jahres 2010 ideal. Die mittlere synodische Periode, also die Zeit von einer Opposition zur nächsten, beträgt bei Vesta etwa 504 Tage. Die nächsten Oppositionstermine finden Sie bei Wikipedia: "Herantasten" über den Löwen Die Tage um die Vesta-Opposition herum waren frei von störendem Mondlicht, denn am 14. Februar 2010 war Neumond. Mit etwas Glück konnte Vesta dann mit bloßem Auge gesichtet werden. Beim Aufsuchen des Planetoiden helfen Himmelskarten wie "uebersicht_loewe_algieba.jpg", die den Sternhimmel am 16. Februar 2010 um 21:00 Uhr Mitteleuropäischer Zeit (MEZ) zeigt. Schülerinnen und Schüler konnten damit die markante Figur des Löwen über dem Osthorizont schnell finden und auch Algieba, den "Halsstern" des Löwen, identifizieren. Der "Halsstern" Algieba In der Nähe von Algieba hielt sich Vesta auf - vor dem 16. Februar links unterhalb des Sterns, danach rechts oberhalb davon. Die vergrößerte Ausschnittkarte in der "ausschnitt_algieba.jpg" (Grenzgröße: 7,0 mag) half bei der Identifizierung von Vesta: Mit einer Helligkeit von gut 6 mag hob sich der Asteroid eindeutig von den schwächsten der auf der Karte verzeichneten Sternen ab. Einfacher ausgedrückt: Das Objekt in der Nähe von Algieba, welches in der Sternkarte "ausschnitt_algieba.jpg" nicht verzeichnet ist, war Vesta. Feldstecher, Stativ, Spektiv Unter aufgehelltem Himmel in der Nähe von Ortschaften ist Vesta nicht mit bloßem Auge aufzufinden. Mit einem einfachen Feldstecher ist der Asteroid allerdings auch dort bereits gut zu entdecken. Als hilfreich erweist sich dabei die Montierung des Feldstechers auf ein Fotostativ. Ohne Verwendung einer solchen Beobachtungshilfe kann das Bild unruhig sein und heftig wackeln. Steht kein Stativ zur Verfügung, sollte man die Ellenbogen bei der Feldstecherbeobachtung auf ein Fensterbrett, einen Tisch oder eine Mauer aufstützen um ein ruhiges und gut zu beurteilendes Bild zu sehen. Gut geeignet sind auch Spektive (15 bis 60-fache Vergrößerung), wie sie von vielen Hobby-Ornithologen verwendet werden. Eintragen der Vesta-Positionen in eine Sternkarte Wenn die Schülerinnen und Schüler bei jeder Sichtung von Vesta deren Position in eine Sternkarte eintragen, können sie daraus die Oppositionsschleife des Himmelskörpers rekonstruieren. Für händische Einträge sollten Negativ-Sternkarten wie "ausschnitt_algieba_negativ.jpg" verwendet werden. Abb. 8 zeigt einen Ausschnitt aus dieser Karte. Der Himmelshintergrund ist weiß gehalten, die Sterne sind als schwarze Kreise dargestellt. Ihre Helligkeit wird durch die verschieden großen Kreisdurchmesser veranschaulicht. Technische Ausrüstung Für eine anschauliche und dauerhafte Dokumentation der Bewegung des Kleinplaneten bieten sich die Möglichkeiten der digitalen Fotografie an. Die erforderliche technische Ausrüstung ist recht einfach. Eine auf einem Fotostativ fest montierte digitale Spiegelreflexkamera liefert ausgezeichnete Ergebnisse. Die inzwischen weitverbreiteten Kameras der unteren Preisklasse enthalten Sensoren der Größe von 23 mal 15 Millimeter, was etwa dem halben Kleinbildformat entspricht. Ein Objektiv von 50 Millimetern Brennweite erfasst einen Himmelsausschnitt mit einer Diagonalen von etwa 25 Grad. Damit wird das Sternbild Löwe formatfüllend erfasst. Unter bestimmten Umständen sind auch preiswerte digitale Sucherkameras brauchbar. Belichtungszeit und Blendenöffnung müssen allerdings manuell einstellbar sein. Außerdem muss die Autofokusfunktion ein Fokussieren an hellen Sternen erlauben. Belichtungszeit, Blende, Empfindlichkeit Bei Belichtungszeiten von bis zu 30 Sekunden macht sich die Himmelsdrehung kaum bemerkbar - die Bilder der Sterne weichen daher nur leicht von der Kreisform ab. Bei einer Belichtungszeit von 30 Sekunden, einer Blende von 2,5 und einer Empfindlichkeit ISO 1600 bildet man bereits Sterne jenseits der Magnitude 9 ab. Vesta war Mitte Februar 2010 mit etwa 6 mag um ein Mehrfaches heller, also auch mit lichtschwächeren Objektiven unproblematisch abzubilden. Längere Brennweiten liefern kleinere, vergrößerte Bildausschnitte, bringen aber unweigerlich strichförmige Sternabbildungen mit sich. Dieser Effekt tritt - als lediglich ästhetische Einschränkung - auch dann ein, wenn man mit weniger lichtstarken Objektiven länger belichten muss. Zum Aufsuchen des Planetoiden Vesta auf den selbst gemachten Fotos vergleicht man die Region, in der sich der Kleinplanet aufhält, mit den Karten virtueller Planetarien, die den Himmelsanblick zum Zeitpunkt des Fotografierens simulieren ( Stellarium oder Cartes du Ciel ). Um die Bewegung von Vesta relativ zum Fixsternhimmel zu veranschaulichen, werden zwei oder mehrere Fotos von unterschiedlichen Beobachtungstagen benötigt. Diese werden mit dem Auge oder mithilfe eines sogenannten Blink-Komparators verglichen. Die Einzelbilder können auch zu einer GIF-Animation weiterverarbeitet werden. Was macht ein Blink-Komparator? Ein Blink-Komparator dient dem Vergleich zweier Fotografien: Er spürt Himmelsobjekte auf, die in der zwischen den Aufnahmen liegenden Zeit ihre Position verändert haben. Die beiden zu vergleichenden Aufnahmen werden "passend" übereinandergelegt und in schneller Folge abwechselnd sichtbar gemacht. So machen sich Asteroiden und Kometen aufgrund Ihrer Bewegung vor dem unbewegten Fixsternhintergrund durch ein Hin- und Herspringen bemerkbar. Die kostenlose Demoversion der Software Astroart enthält einen solchen Blink-Komparator. Astroart Hier können Sie die Demoversion der Bildbearbeitungssoftware mit Blink-Komparator-Funktion kostenfrei herunterladen. Trockenübungen mit AstroArt Das ZIP-Archiv "bilder_blink_komparator_animation.zip" enthält die Grafiken "vesta_11_02_2010_22h.jpg" und "vesta_21_02_2010_22h.jpg". Sie wurden mit der Planetarium-Software Stellarium erzeugt und zeigen Himmelsauschnitte um den Stern Algieba im Sternbild Löwe am 11. und 21. Februar 2010 um 22.00 Uhr. Mithilfe dieser Bilder können sich Lehrpersonen und Lernende mit den Funktionen des Blink-Komparators von AstroArt in einer "Trockenübung" vertraut machen. Dazu werden beide Bilder in Astroart geöffnet, nachdem im Fenster "Öffnen" der Dateityp von "FITS" auf "jpg" umgestellt wurde. Im "View"-Menü wählen Sie das Schaltfeld "Blink" (Abb. 9, linker roter Pfeil im Astroart-Screenshot; Platzhalter bitte anklicken). Im Vordergrund werden jetzt abwechselnd die beiden geöffneten Bilder eingeblendet. Mithilfe der Schaltfelder im zusätzlich erschienen kleinen Fenster (oben rechts in Abb. 9) können die normalerweise etwas gegeneinander verschobenen Bilder aufeinander zentriert werden. Am einfachsten erledigt man dies mit einem Mausklick auf das im "Blink"-Fenster" durch den rechten roten Pfeil markierte Schaltfeld. Alternativ können die Bilder auch mithilfe der vier Pfeiltasten ausgerichtet werden. Fixsterne erscheinen jetzt beim Blinken stets an (nahezu) derselben Position. Bewegte Objekte wie Vesta springen dagegen bei jedem Bildwechsel hin und her. GiftedMotion - kostenfrei und einfach zu bedienen Um die Bewegung von Vesta oder anderer Himmelsobjekte per Blink-Komparator zu veranschaulichen, muss jedes Mal die Software Astroart gestartet, die Bilder geladen und der Komparator aktiviert werden. Zudem sind die Bilder dann noch auszurichten. Diesen mehrfachen Aufwand erspart man sich, wenn man die Bewegung des Zielobjekts in einer animierten Grafik "konserviert". Dazu bietet sich die intuitiv zu bedienende und kostenfreie Software GiftedMotion an. Abb. 10 zeigt ein Endergebnis: Die Animation wurde aus drei Stellarium-Screenshots erstellt (einzelbilder_animation.zip). Sie zeigen die Positionen von Vesta zu drei verschiedenen Zeitpunkten und damit die Bewegung des Kleinplaneten vor dem Fixsternhintergrund. Der helle Stern in der Bildmitte ist der "Halsstern" des Löwen, Algieba. Erstellung der Animation Zuerst werden die zu der Animation zu verarbeitenden Bilder vorbereitet: Durch Drehen werden alle Fotos so ausgerichtet, dass sie denselben Himmelsausschnitt zeigen. Dieser Schritt kann entfallen, wenn schon beim Fotografieren durch eine geeignete Ausrichtung der Kamera für eine einheitliche Bildausrichtung gesorgt wurde. Dann schneidet man aus allen Bildern den für die Animation vorgesehen Bereich möglichst genau gleich aus. Die so entstanden Bilder werden mit GiftedMotion geöffnet (Abb. 11, Schaltfläche 1). Mit den grünen Pfeilen wird die Bildfolge in der Animation festgelegt. "X Offset" und "Y Offset" ermöglichen Verschiebungen der einzelnen Bilder gegeneinander. Die "Zeit (ms)"-Eingabe bestimmt, wie lange das jeweils markierte Bild in jedem Animationsdurchlauf erscheint. Schaltfläche 3 startet die Animation, mit Schaltfläche 4 kann sie zur weiteren Bearbeitung angehalten werden. Mit Schaltfläche 5 erfolgt die endgültige Speicherung der fertigen Animation als animierte GIF-Datei. Eine solche Animation kann ohne spezielle Software per Doppelklick aktiviert werden. Bevor die Animation schließlich exportiert wird, können unter "Settings" (Schaltfläche 2) noch verschiedene Einstellungen vorgenommen werden. Die 2010er Opposition des Kleinplaneten Vesta ist Geschichte. Die hier vorgestellten Ergebnisse sollen als Anregung für vergleichbare Beobachtungen dienen. An den Abenden des 16. und des 18. Februar war der Himmel im Westerwald nur gering bewölkt, und am 20. Februar gab es größere Wolkenlücken. So konnte die Bewegung von Vesta in der Nähe von "Algieba", dem Halsstern des Löwen, fotografisch verfolgt werden. Das in Abb. 12 (Platzhalter bitte anklicken) gezeigte Foto entstand in der Oppositionsnacht am 16. Februar 2010 zwischen 20:33 Uhr und 20:44 Uhr. Zu besseren Orientierung sind einige helle Sterne im Sternbild Löwe mit Namen versehen. Zusätzlich wurde das Bild um die üblichen Sternbildlinien ergänzt. Dadurch lässt sich das Foto besser dem aufgenommenen Himmelsausschnitt zuordnen (Abb. 13). Bei der Dokumentation eigener Beobachtungen sollte der kleine Himmelsausschnitt mit dem Zielobjekt auch in einen größeren "Kontext" gesetzt werden. Abb. 13 zeigt, wie dies aussehen kann. Der Himmelsausschnitt, den das Foto aus Abb. 12 zeigt, ist in Abb. 13 mit einem gelben Rahmen markiert. Der orange umrandete Ausschnitt mit Algieba und Vesta ist der Himmelsbereich, der auch in Abb. 14 und 15 eingegangen ist. Der Sternhimmel im Hintergrund wurde mit der Planetarium-Software Stellarium erzeugt. Die Bildfolge in Abb. 14 veranschaulicht die Bewegung von Vesta über einen Zeitraum von vier Tagen: Neben einem Ausschnitt aus Abb. 12 vom 16. Februar 2010 findet man entsprechende Bildausschnitte aus Aufnahmen von 18. und vom 20. Februar. Alle drei Einzelbilder wurden etwa um dieselbe Uhrzeit aufgenommen. Vesta ist jeweils mit einem Kreis gekennzeichnet. Gleiches gilt für die animierte GIF-Grafik in Abb. 15. Kamera und Filter Die für die Abb. 12 bis 15 verwendeten Himmelsfotos wurden mit vergleichsweise einfachen technischen Mitteln aufgenommen. Eine digitale Spiegelreflexkamera (Canon EOS1000D, Objektiv EF 50mm f/1,8) war auf einem gewöhnlichen Fotostativ montiert. Zur Verbesserung der Abbildungsqualität wurde auf Blende 2,5 leicht abgeblendet. Fokussiert wurde per Notebook und Live-View der Kamera. Ein Astronomik-CLS-Filter ("City Light Supression"-Filter) der Firma Gerd Neumann blendete die künstliche Himmelsaufhellung durch weitgehende Blockierung der Linien von Quecksilber- und Natriumdampflampen teilweise aus. Ohne CLS-Filter hätten die sehr schwachen Sterne zwar nicht erfasst werden können, an der eindeutigen Darstellung von Vesta hätte sich aber nichts geändert. Zur Rauschminderung wurde nach jeder Aufnahme kameraintern ein Dunkelbild subtrahiert. Belichtungszeit, Empfindlichkeit, Bildbearbeitung Mit einer Belichtungszeit von sechs Sekunden wurden bei einer Empfindlichkeit von ISO 1600 bereits Sterne abgebildet, die mit bloßem Auge nicht mehr sichtbar sind. Durch die kurze Belichtungszeit erscheinen die Sterne im Bild noch punktförmig. Sternstrichspuren infolge der Himmelsdrehung wurden so vermieden. Abb. 12 ist das Ergebnis der Bildaddition von 40 Aufnahmen (je sechs Sekunden Belichtungszeit) mit der kostenfreien Software Fitswork. Damit ergab sich ein 240 Sekunden lang belichtetes Bild, ohne dass die Sternabbildungen zu Strichen wurden. Mittels Bildbearbeitung (hier Adobe Photoshop Elements 2.0) erfolgten Kontrastanhebung, Farbstichkorrektur, Erstellen von Bildausschnitten sowie deren Drehung für die Abb. 13 bis Abb. 15. Auslösung und Fokussierung ohne Kamera-Software Mit Komfortverlust beim Fotografieren kann auf die Timer-Steuerung per Kamera-Software vom Notebook aus verzichtet werden. Man muss dann nur mehrfach per Hand auslösen, zur Vermeidung von Verwackelungen am besten mit Auslöseverzögerung per Selbstauslöserfunktion der Kamera. Bei Kameras ohne Live-View, das heißt, ohne Möglichkeit der Fokussierung an einem Echtzeitbild, fokussiert man per Autofokus an einem hellen Objekt (zum Beispiel dem Mond oder einer Straßenlampe), um dann die Kamera auf das zu fotografierende Sternfeld zu schwenken und die Aufnahmeserie zu starten. Vergleicht man die Positionen von Vesta zu ein und derselben Zeit auf einem Foto (Abb. 16, links) und im entsprechen Screenshot der Software Stellarium (Abb. 16, rechts), dann fällt sofort auf, dass sich Vesta an unterschiedlichen Orten befindet. Die Fotografie zeigt die reale Vesta-Position. Die Darstellung bewegter Objekte mit Stellarium kann also fehlerhaft sein. In Abb. 16 weichen die Vesta-Positionen um etwa 0,2 Grad voneinander ab. Dies entspricht fast einem halben Monddurchmesser. Um die Oppositionszeit benötigt Vesta laut Stellarium immerhin mehr als 15 Stunden, um sich um 0,2 Grad weiter zu bewegen. Wenn man die Beobachtung bewegter Objekte mit Stellarium vorbereitet, sollte man sich also auf diese mögliche Fehlerquelle einstellen - spätestens dann, wenn der gesuchte Himmelskörper nicht an der vorhergesagten Position zu finden ist. Internetadressen Beobachtungen von Kleinplaneten sollten Sie auf die Zeiträume um deren Oppositionen legen: Vesta Mit zirka 516 Kilometern mittlerem Durchmesser ist Vesta der zweitgrößte Asteroid und drittgrößte Himmelskörper im Asteroiden-Hauptgürtel. Pallas Mit einem mittleren Durchmesser von 546 Kilometern ist Pallas der größte Asteroid und der zweitgrößte Himmelskörper im Asteroiden-Hauptgürtel. Juno Dieser Asteroid des Asteroiden-Hauptgürtels wurde als dritter Asteroid entdeckt und nach der höchsten römischen Göttin benannt. Ceres (Zwergplanet) Der Zwergplanet mit einem Äquatordurchmesser von 975 Kilometern ist das größte Objekt im Asteroiden-Hauptgürtel. Literatur Die astronomischen Jahrbücher informieren über die aktuellen Sichtbarkeiten und weitere Kleinplaneten: Ahnert Astronomisches Jahrbuch, Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft (Heidelberg) Keller Kosmos Himmelsjahr, Kosmos Verlag (Stuttgart)