In der Unterrichtseinheit "Upcycling mit Plastiktüten und Strohhalmen: Warum fliegt ein Drache?" erarbeiten die Lernenden das physikalische Prinzip "dynamischer Auftrieb" als eine zentrale Größe in der Strömungslehre und reflektieren die Folgen durch Plastikmüll für die Umwelt. Sie bauen pünktlich zum Herbst selbst einen Drachen aus einer Plastiktüte und Plastik-Strohhalmen und nähern sich damit dem Thema Fortbewegung in der Luft. Ein Verbot von Plastiktüten und Plastik-Strohhalmen in Deutschland bis 2021 rückt näher, doch bis alle Produkte durch eine entsprechende EU-Verordnung aus den Regalen verbannt sind, wird es lange dauern. Viele Plastiktüten und Plastik-Strohhalme sind täglich im Umlauf und landen als Wegwerfprodukt nach einmaliger Anwendung in der Mülltonne oder in der Umwelt. Beide Produkte tragen damit erheblich zur Verschmutzung der Meere und zum Klimawandel bei. Um auch den Lernenden dieses Problem bewusst zu machen, gehören die Themen Umweltschutz und Nachhaltigkeit unbedingt auch in den Unterricht. Daher sollen die Schülerinnen und Schüler in dieser Unterrichtseinheit fächerübergreifend in Physik und Geographie auf die ökologisch negativen Wirkungen dieses Plastikmülls aufmerksam gemacht und für die Umwelterziehung sensibilisiert werden: Die Schülerinnen und Schüler bauen angeleitet durch ein Video einen Drachen aus Plastiktüten und Strohhalmen und hinterfragen seine Funktion. Die Kraft des dynamischen Auftriebs als physikalisches Grundprinzip für das natürliche Fliegen beispielsweise von Vögeln wird damit in besonderer Weise schülerorientiert erarbeitet. Das Thema "Upcycling mit Plastiktüten und Strohhalmen: Warum fliegt ein Drache?" im Unterricht Mit diesem Unterrichtsmaterial wird aufgezeigt, wie durch die physikalische Wirkung des dynamischen Auftriebs als Kraft im Bereich Mechanik die Plastik-Produkte in die Umwelt gelangen können. Nicht zuletzt soll dadurch im Unterricht für Alternativen zur Plastiktüte und zum Plastik-Strohhalm im Sinne von Nachhaltigkeit und verantwortungsbewusstem Handeln geworben werden. Das Thema eignet sich damit auch zum Beispiel für den Einsatz Rahmen eines Projektes zum Umweltschutz sowie zur Fortbewegung in Wasser und Luft. Darüber hinaus kann der selbst gebaute Drache insbesondere im Herbst auch vermeintlich leistungsschwächere Schülerinnen und Schüler zur Mitarbeit motivieren und für Physik oder Geographie begeistern. Je nach Schwerpunktsetzung kann das Material ohne großen Aufwand angepasst und im jeweiligen Fach eingesetzt werden. Didaktisch-methodische Analyse Angeleitet durch ein Video bauen die Lernenden weitgehend selbstständig einen Drachen. Mithilfe von Arbeitsblättern strukturieren sie die wesentlichen Informationen und eignen sich das Wissen über das physikalische Prinzip des dynamischen Auftriebs sowie die Problematik um den Plastikmüll eigenverantwortlich an. Nach dem Prinzip des Kooperativen Lernens Think-Pair-Share sichern sich die Lernenden in der Partnerarbeit zunächst im geschützten Raum ab, bevor sie ihre Ergebnisse im Plenum zur Diskussion stellen und gemeinsam Alternativen zur Verwendung von Einwegprodukten aus Plastik formulieren. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verstehen Plastik-Strohhalme und Plastiktüten als ökologisches Problem. lernen das Prinzip dynamischer Auftrieb als physikalische Erklärung für den Drachenflug kennen. erarbeiten Alternativen zur Verwendung von Einwegprodukten aus Plastik im Sinne der Nachhaltigkeit. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entnehmen einem Video gezielt die wesentlichen Informationen und setzen die Anleitung zum Bau eines Drachen entsprechend um. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konzentriert und zielgerichtet mit einer Partnerin oder einem Partner zusammen, nehmen Vorschläge der anderen auf und formulieren gemeinsam Ideen für den Umweltschutz.

Diese Unterrichtsmaterialien zum Thema "Herbst" enthalten Hilfen zur Unterrichtsvorbereitung für die bunte Jahreszeit. Zu ausgewählten Herbstthemen wie "Bäume", "Wetter", "Kartoffel" und "Halloween" erhalten Sie Unterrichtsideen, Tipps und Links zur Unterrichtsvorbereitung sowie Arbeitsblätter zum Thema "Kartoffel".Warum verlieren Bäume im Herbst ihre Blätter? Von welchem Baum fallen die Kastanien? Warum weht der Wind im Herbst so stark? Fragen und Themen rund um den Herbst können mit diesen Unterrichtsideen aufgegriffen werden. Wald, Bäume und Blätter Neben dem Frühling bietet sich besonders der Herbst zur Behandlung des Themas "Wald und Bäume" an. Wenn die Bäume ihre Blätter verfärben, erstrahlt die Natur in einem bunten Farbenmeer. Die Veränderung der Natur wird sichtbar und erlebbar. Warum die Blätter bunt werden und schließlich von den Bäumen fallen, erfahren die Kinder in einem Unterrichtsprojekt zum Herbst . Auch die Früchte der Bäume fallen im Laufe des Herbstes ab und werden gerne von den Kindern gesammelt und zum Basteln genutzt. Mit den herabgefallenen Naturmaterialien lassen sich kleine Kunstwerke zaubern, zum Beispiel Gesichter in Blattlaub schnitzen . Ernte im Herbst Viele Früchte und Gemüsesorten werden im Herbst endlich reif! In den Monaten von September bis November werden Äpfel , Birnen, Kartoffeln und viele weitere Köstlichkeiten der Natur geerntet. In verschiedenen Unterrichtseinheiten und Arbeitsmaterialien erarbeiten die Schülerinnen und Schüler, welche Gemüse- und Obst-Sorten jetzt besonders gut schmecken und wo sie geerntet werden. Tiere auf Nahrungssuche Viele Tiere beginnen bereits im Herbst, sich auf auf den nahenden Winter und den Winterschlaf vorzubereiten. Vögel ziehen in den Süden und Eichhörnchen und Co. beginnen mit der Suche nach Vorräten für den Winter. Es wird stürmisch Der Herbst ist stürmisch und der Wind saust uns um die Ohren. Eine großartige Gelegenheit, um einen Drachen steigen zu lassen! Doch warum fliegt ein Drache überhaupt? In einer Unterrichtseinheit gehen die Lernenden genau dieser Frage nach und beschäftigen sich zugleich mit dem Thema Upcycling. Feiern und Feste Im Oktober feiern viele Menschen Erntedank und Halloween . Die Hintergründe und den Ursprung dieser Feste erarbeiten die Schülerinnen und Schüler in zwei Unterrichtseinheiten.

Mit diesem Arbeitsmaterial werden kommentierte Linktipps zum Themenkreis "Ritter" und "Mittelalter" zur Verfügung gestellt. Diese Themen werden häufig im dritten oder vierten Schuljahr angesprochen. Als Ausgangspunkt können eine in der näheren Schulumgebung gelegene Burg oder ein Schloss dienen.Ein vom Mittelalter begeisterter Vater stellt seinen für den Sohn entwickelten Bastelbogen für eine Ritterburg und die Vorlage für ein Brettspiel zum Download bereit. Das Spiel besteht aus einem Spielplan, auf dem die Ritterfiguren je eine Burg errichten sollen. Dabei stoßen sie im Spielverlauf auf einige Hindernisse: Kämpfe mit den beteiligten Rittern um das Baumaterial oder die Abwehr des burgeigenen Drachens. Eine Anleitung schildert ausführlich die Spielregeln, die vor dem Zusammenbau der Einzelteile gelesen werden sollten. Zusätzlich beinhaltet die Homepage eine Reihe von Kurzinformationen über das Leben auf einer Burg, den Alltag und die Ausbildung von Kindern. Die Texte sind illustriert und leicht lesbar und eignen sich deshalb gut für den Einsatz im Unterricht. Die angegebenen Quellen enthalten sowohl "klassische" Texte für den Sach- und Sprachunterricht als auch Ideen für den gestalterischen und musischen Bereich. Die Linksammlung lässt sich somit als Grundlage zur Weiterführung des Themas Ritter im fächerübergreifenden Unterricht nutzen.Diese Situationsorientierung schließt auch das mittelalterliche Leben des Heimatortes ein. Die vielfältigen Möglichkeiten für einen fächerübergreifenden Unterricht mit Einsatz der digitalen Medien sollen im Folgenden durch Informations- und Materialquellen aus dem Internet angeregt werden. Die Fülle der mittelalterlichen Seiten im Internet macht die Auswahl geeigneter Quellen für Grundschulkinder nicht einfach. Das Interesse dieser Altersstufe richtet sich erfahrungsgemäß auf die Burg und ihre Bauteile, den Ritter mit Rüstung und Waffen und das Fantasiespiel innerhalb dieses Kreises. Dieses Vorwissen, das durch das Lesen von Grusel- und Abenteuergeschichten ergänzt wird, kann als motivierender Einstieg genutzt und sollte sachgerecht ausgebaut werden.

Dieses Grundschul-Unterrichtsmaterial für den Sachunterricht beschäftigt sich mit den Themen Wind und Windenergie. Wind enthält viel Energie, deren Wirkung Kinder leicht sehen und spüren können - besonders im Herbst. Deutlich wird das zum Beispiel mit einem Regenschirm. Wenn Wind und Regen gleichzeitig auftreten, wird es schwierig, trocken zu bleiben.Das Lernspiel "Ramons Regenschirm" thematisiert die Energie des Windes. Ramon möchte ein paar Kekse zu Freunden im Garten bringen. Damit er und die Kekse nicht nass werden, braucht er einen Regenschirm. Und er muss ihn richtig halten. Denn wenn gleichzeitig der Wind weht, kommt der Regen von der Seite. Mit zunehmender Schwierigkeitsstufe werden die Wetterverhältnisse immer turbulenter. Ständig ändern sich Windstärke und Windrichtung.Die Kinder können das Lernspiel zum Thema Wind zwar ohne fachliche Vorkenntnisse nutzen und Erfahrungen sammeln, sie lernen jedoch mehr, wenn Sie die Kinder dabei begleiten. Vor dem Spielen sollten die Vorerfahrungen der Kinder thematisiert werden. Im Anschluss an das Spiel können Sie die Themen Wind und Windenergie in verschiedener Weise vertiefen. Das Lernspiel "Ramons Regenschirm" im Unterricht Die Kinder helfen Ramon, den Weg durch den Garten möglichst trocken zu überstehen, indem sie seinen Schirm dem Wind entgegen halten. Die Energie echter Luft erforschen Das virtuelle Ausprobieren kann gut mit Forschungsaktivitäten abseits des Computers kombiniert werden, zum Beispiel mit einem echten Regenschirm. Die pädagogischen Leitlinien der Stiftung "Haus der kleinen Forscher" Begleiten und unterstützen Sie die Kinder in ihrer natürlichen Neugier auf Phänomene aus ihrem Alltag. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen, dass die Energie bewegter Luft Auswirkung auf die Umgebung hat. lernen, dass unterschiedliche Regenschirme unterschiedlich gut schützen. lernen, dass Gegenstände und Körper mehr oder weniger stromlinienförmig gebaut sein können. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler treffen Vereinbarungen über die Nutzung der zur Verfügung stehenden Computer. Erlebnisse mit dem Regenschirm Jedes Kind hat bereits Erfahrung mit Regen gemacht. Viele wahrscheinlich auch schon mit einem Regenschirm. Was passiert, wenn es nicht nur regnet, sondern auch der Wind weht? In welche Richtung muss der Schirm gehalten werden? Ist den Kindern schon einmal ein Schirm abgeknickt oder weggeflogen, weil der Wind zu stark war? Film "Sturmsichere Regenschirme" Zur Einstimmung auf das Thema kann auch der Film "Sturmsichere Regenschirme" des MDR gezeigt werden. Film des MDR: "Sturmsichere Regenschirme" (5:00 Minuten) Dieses unterhaltsame Video zeigt den MDR-Reporter Camilo Rodriguez, wie er mithilfe einer großen Windmaschine zwei verschiedene Schirme auf ihre Tauglichkeit bei Sturm testet. Zugang zum Lernspiel Das Lernspiel "Ramons Regenschirm" ist integriert in eine interaktive Forscherwelt, die die Kinder zu eigenständigen Entdeckungsreisen animiert. Die Figuren Juli und Tim begleiten sie dabei. Zum Spiel gelangt man über verschiedene Zugänge: Es gibt unten den Reiter "Spielen und Wissen", über den man zu einem Auswahlmenü verschiedener Spiele und Wissenstexte kommt. Dort findet sich auch ein Zugang zu Ramons Regenschirm. Darüber hinaus gibt es im Garten der kleinen Forscher eine Grafik mit Ramon und seinen Regenschirmen (Abbildung 1, zum Vergrößern bitte anklicken). Technische Hinweise Für die Nutzung der Lernspiele muss der kostenlose Adobe Flash Player installiert sein. Aufgrund der grafischen Benutzeroberfläche kann es beim erstmaligen Öffnen der Seite zu einer längeren Ladezeit kommen. Die Dauer hängt von Ihrer Internetverbindung ab. Ist die Seite einmal geladen, ist die Navigation einfach und schnell möglich. Einführende Geschichte Wie jedes Lernspiel auf www.meine-forscherwelt.de , beginnt auch Ramons Regenschirm mit einer Geschichte, deren Inhalt im Spiel aufgegriffen und weitergeführt wird. Das Intro kann auch übersprungen werden. Schirm auswählen Vor jedem der vier Levels muss einer von drei Schirmen ausgewählt werden. Aufgrund der Größe und Form sind die Schirme unterschiedlich gut geeignet. Die Aufgabe ist mit dem braunen Schirm am einfachsten zu lösen, weil er durch seine spezielle, windschnittige Form am einfachsten zu halten ist und auch bei Sturm noch gut schützt. Im Garten unterwegs Mit dem Klick auf "Start" läuft Ramon automatisch los. Der Mauszeiger bestimmt, in welche Richtung sich der Schirm neigt. Je weiter die Maus vom Schirm entfernt ist, desto stärker kippt der Schirm. Die Farbe des Mauszeigers (grün, gelb oder rot) gibt einen Hinweis, ob Ausrichtung und Neigung gut gewählt sind. Da sich der Wind ändert, muss immer wieder nachgestellt werden. Mit steigendem Level werden die Wetterverhältnisse widriger. Das oberste Level ist nur mit dem speziell geformten Sturmschirm zu schaffen. Dokumente zum Ausdrucken Wer mag, kann sich nach Abschluss von Schwierigkeitsstufe 4 eine Urkunde ausdrucken und damit belegen, dass sie oder er das Lernspiel "Ramons Regenschirm" erfolgreich beendet hat. Meinung der Kinder Sammeln und diskutieren Sie die Erfahrungen der Kinder mit "Ramons Regenschirm". Bis zu welchem Level sind sie gekommen und wie haben sie das geschafft? Haben sie die Unterschiede der Schirme entdeckt? Warum wohl gibt es die? Stromlinien stellen den Wind dar Die Kinder können sich anhand der hier dargestellten Grafik mit der besonderen Form des braunen Schirms beschäftigen. In Anlehnung an die Stromlinien bei dem Flugzeugflügel können sie entsprechende Linien bei dem Regenschirm einzeichnen. Die Grafik "ramons-regenschirm.pdf" steht den Kindern als ausdruckbares Dokument zur Verfügung, wenn sie Level 4 geschafft haben. Für besonders wissbegierige Kinder stehen auf der Kinder-Website weiterführende Lesetexte zur Verfügung. Sie sind aus dem Hilfe-Bereich des Spiels über den Link "Wissen" zugänglich. Oder über den Knopf "Spielen & Wissen" am unteren Rand des Bildschirms. Regenschirm im Wind Wenn Regen und Wind gleichzeitig auftreten, wird es schwierig, den Schirm zu halten. Vor allem, wenn die Windrichtung ständig wechselt. Luft bremst Wenn man schnell Fahrrad fährt, flattern die Haare, das T-Shirt? auch wenn es eigentlich windstill ist. Warum? Wie stark ist der Wind? Wind ist nicht gleich Wind. Er kann aus verschiedenen Himmelsrichtungen kommen und unterschiedlich schnell sein. Sturm im Labor Um mehr über Luftwirbel, Luftströme und Luftwiderstand zu erfahren, nutzen die Forscherinnen und Forscher Windkanäle. Flieg mein Drache Damit ein Drachen fliegen kann, muss Wind wehen. Doch wie muss der Drachen gehalten werden, damit er sich nach oben bewegt? Überlegen Sie gemeinsam mit den Kindern, was passiert, wenn sie durch den Wind laufen und dabei einen Schirm halten. Erwarten die Kinder einen Unterschied, wenn sie den Schirm vor sich halten oder hinter sich herziehen? Spielt die Schirmgröße, -farbe oder -form eine Rolle? Sammeln Sie die Vermutungen, lassen sie die Kinder alles ausprobieren und besprechen Sie die Ergebnisse. Regen aus dem Pflanzensprüher Praktische Erfahrungen können auch durch das Experimentieren mit einfachen Haushaltsgegenständen gewonnen werden, zum Beispiel mit Spülschwämmchen, Steckschaum für Blumen, Schaschlikspießen, Getränkekartons und Pflanzensprühern. Der Pflanzensprüher simuliert Regen. Welche Ideen haben die Kinder, um den Spülschwamm oder ein Stück Steckschaum vor Regen zu schützen? Die Kinder könnten zum Beispiel mithilfe des Schaschlikspießes und einem runden Stück Karton einen Regenschirm bauen. Getränkekarton bietet sich an, weil er wasserfest beschichtet ist. Sicherlich haben die Kinder noch andere Ideen, den simulierten Regen abzuhalten. Die Waage zeigt, wie gut der Schirm funktioniert Wie gut der Schirm funktioniert, kann durch eine feine Waage gemessen werden. Je mehr Wasser auf dem Spülschwamm landet, desto größer ist der Gewichtsunterschied zwischen vorher (trocken) und nachher (Regen aus dem Pflanzensprüher). Um Wind zu simulieren, können Kinder den Sprühnebel anpusten. Wie kann der Schwamm noch geschützt werden? Strömende Luft bewegt Platzieren Sie ein Papierkügelchen oder ein Teelicht auf einem leeren Tisch. Durch kräftiges Pusten oder mit einem Fön richten die Kinder einen Luftzug auf den Gegenstand. Was geschieht? Die Mädchen und Jungen können weitere Kügelchen oder Teelichter auf dem Tisch anordnen (zum Beispiel in einem Kreis). Durch Pusten oder mit dem Fön wird nun ganz gerade von vorn geblasen. Welche Gegenstände werden so vom Luftzug erreicht, welche nicht? Bewegte Luft umfließt Gegenstände Im dritten Schritt werden nun verschiedene Hindernisse vor den Kügelchen oder Teelichtern aufgebaut. Was passiert, wenn man zum Beispiel eine Glasflasche (mit rundem Querschnitt) in den Luftzug stellt? Passiert das gleiche, wenn man beispielsweise einen Getränkekarton davor stellt? Welche Hindernisse möchten die Kinder außerdem überprüfen? Lassen Sie die Mädchen und Jungen die Abstände zwischen Fön und dem jeweiligen Hindernis verändern. Probieren Sie auch verschiedene Positionen von Fön beziehungsweise Karton und den Papierkügelchen oder Teelichtern aus. Naturwissenschaftliche und technische Phänomene sind Teil der Erfahrungswelt von Kindern: Morgens klingelt der Wecker, die Zahncreme schäumt beim Zähneputzen, das Radio spielt Musik, der heiße Kakao dampft in der Tasse, auf dem Weg zur Schule werden blühende Blumen beobachtet, die gestern noch geschlossen waren. Kinder wollen ihre Welt im wahrsten Sinne des Wortes "begreifen" und mehr über Naturphänomene erfahren. Diese vielfältigen Anlässe im Alltag der Kinder lassen sich auch für die pädagogische Arbeit nutzen. Die Fragen der Kinder spielen deshalb beim Forschen und Experimentieren eine zentrale Rolle. Die Bildungsinitiative "Haus der kleinen Forscher" möchte vor allem Lernfreude und Problemlösekompetenzen fördern. Dabei sollen Kinder gerade nicht nach Erwachsenenverständnis "richtige" Erklärungen für bestimmte Phänomene lernen und diese auf Abruf wiedergeben können. Vielmehr möchte die Stiftung Pädagoginnen und Pädagogen Möglichkeiten an die Hand geben, um die Kinder bei einem forschenden Entdeckungsprozess zu begleiten. Dazu gehören unter anderem das Beobachten, Vergleichen und Kategorisieren, das sich Kinder zunutze machen, um die Welt um sich herum zu erkunden. Die Stiftung "Haus der kleinen Forscher" hat folgendes Bild vom Kind. Es prägt das pädagogische Handeln und beinhaltet die Vorstellung darüber, auf welche Weise Kinder lernen: Kinder sind reich an Vorwissen und Kompetenzen. Kinder wollen von sich aus lernen. Kinder gestalten ihre Bildung und Entwicklung aktiv mit. Jedes Kind unterscheidet sich durch seine Persönlichkeit und Individualität von anderen Kindern. Kinder haben Rechte. Bildung als sozialer Prozess Bildung ist ein sozialer Prozess. Kinder lernen im Austausch mit und von anderen, durch Anregung, durch individuelle Erkundung und durch gemeinsame Reflexion. Kinder lernen nicht nur von Erwachsenen, sondern auch mit und durch Zusammenarbeit mit anderen Kindern. Der pädagogische Ansatz der Stiftung ist von den zwei pädagogischen Leitlinien Ko-Konstruktion und Metakognition geprägt. Ko-Konstruktion Ko-Konstruktion bedeutet, dass Kinder durch die Zusammenarbeit mit anderen lernen. Lernprozesse sollten grundsätzlich von Kindern und pädagogischen Fachkräften gemeinsam "konstruiert" werden. Metakognition Während der gemeinsamen Gestaltung von Bildungsprozessen kann mit den Kindern thematisiert werden, dass sie lernen, was sie lernen und wie sie lernen. Dies geschieht über die Auseinandersetzung mit den eigenen kognitiven Prozessen (Gedanken, Meinungen, Einstellungen und so weiter), also das Wissen einer lernenden Person über ihr Wissen, ihre neugewonnenen Erkenntnisse und den Weg dorthin. An das Vorwissen der Kinder anknüpfen Die pädagogischen Fachkräfte bekommen eine Vorstellung von den Vorerfahrungen und Gedankengängen der Kinder, wenn sie ihnen genau zuhören, sie beobachten und nach ihren eigenen Vermutungen fragen. Mit den Kindern sprechen Die pädagogischen Fachkräfte unterstützen die Kinder durch Dialoge, den nächsten geistigen Entwicklungsschritt zu machen. Nicht erklären, sondern (hinter-)fragen! Die Kinder zum Nachdenken anregen Wenn Kinder einmal vermeintlich "falsche" Konzepte heranziehen, zum Beispiel "Der Strom ist schwarz", dann wird daraus ersichtlich, wo das Kind gerade steht. Aufgabe ist es, Kinder bei geeigneter Gelegenheit darauf aufmerksam zu machen, dass es zum Beispiel auch weiße Kabel gibt. Die pädagogische Fachkraft bringt die Kinder auf diese Weise dazu, selbst eine neue Theorie zu entwickeln. Kindern (Frei-)Raum zum Forschen geben Auf der Internetseite der Stiftung finden Sie unter "Forschen - Pädagogik - Pädagogischer Ansatz" Tipps zur Gestaltung von Forscherräumen in der Kita, welche auch auf Grundschulen übertragbar sind. Die gemeinnützige Stiftung "Haus der kleinen Forscher" unterstützt seit 2006 pädagogische Fachkräfte dabei, den Forschergeist von Mädchen und Jungen qualifiziert zu begleiten. Die Bildungsinitiative startete zunächst mit dem Fokus auf Kindern im Kindergartenalter. Seit 2011 können auch Horte und Grundschulen beim "Haus der kleinen Forscher" mitmachen. Die pädagogischen Leitlinien gelten für beide Zielgruppen. Die Themen und Phänomene, die die Kinder interessieren, bleiben ähnlich oder dieselben - egal ob Kita-Kind, Grundschul-Kind oder große Forscherin. Allerdings nimmt die Komplexität der Inhalte zu, um sie an die Kompetenzen und das höhere Vorwissen der sechs- bis zehnjährigen Kinder anzupassen. Ältere Kinder haben eine andere Verständnisebene - aus Staunen soll Verstehen werden. In den Workshops der Stiftung erleben Pädagoginnen und Pädagogen in Horten, Grundschulen und in der Ganztagsbetreuung, wie viel Spaß Naturwissenschaften machen können und dass man zum Forschen kein Labor braucht. Die Stiftung richtet ihr Angebot an Bildungseinrichtungen mit Ganztagsangeboten, wie Grundschulen und Horte. Das Angebot ist für die Lernbegleitung von sechs- bis zehnjährigen Kindern im außerunterrichtlichen Bereich konzipiert und orientiert sich inhaltlich an den Bildungs- und Lehrplänen der Bundesländer. Fortbildungsangebote der Bildungsinitiative Alle Teilnehmer erhalten umfangreiche Unterlagen zur Pädagogik, zum NaWi-Hintergrund sowie Vorschläge und Ideen für die Umsetzung.

In der Grundschule werden die Schülerinnen und Schüler durch aktives Handeln an den Symmetriebegriff herangeführt. Sie sollen achsensymmetrische Figuren in ihrer Umwelt entdecken, sie nachbauen und bildlich darstellen.Symmetrien und symmetrische Figuren begegnen und überall. Nicht nur in der Mathematik, sondern auch in der Umwelt und in der Natur treffen wir auf verschiedene Formen der Symmetrie: Gebäude, Straßen, Schilder, Pflanzen, ... An vielen Dingen lassen sich Eigenschaften der Symmetrie entdecken. Auch die Herstellung von achsensymmetrischen Gegenständen gestaltet sich einfach. Zu Beginn der Unterrichtseinheit erstellen die Lernenden symmetrische Figuren durch Ausschneiden aus gefaltetem Papier oder mit Klecksbildern. Anschließend entdecken die Lernenden Symmetrien am eigenen Körper und erstellen dazu Spiegelbilder ihres eigenen Gesichts. Dabei stellen sie fest, dass der Körper und das Gesicht (auch wenn es auf den ersten Blick so scheinen mag) nicht immer symmetrisch. In einem nächsten Schritt werden auf Abbildungen von achsensymmetrischen Gegenständen (am Beispiel von Buchstaben) die Symmetrieachsen durch Falten oder mithilfe eines Spiegels gefunden. Schließlich sollen die Schülerinnen und Schüler unvollständige symmetrische Figuren vollenden und ergänzen können. Bei allem wird immer großer Wert darauf gelegt, dass die Kinder in ihrer Umwelt Symmetrien erkennen. Nun sind aber die wenigsten Dinge in der Umwelt im mathematischen Sinne symmetrisch. In diesem Projekt geht es darum, "natürliche Dinge" (hier unsere Gesichter) auf Symmetrie zu untersuchen. Bewusst wird hier auf die Punkt- oder Drehsymmetrie verzichtet, da diese im Rahmen des Mathematik-Unterrichts der Grundschule zu komplex sind. Das Projekt basiert auf Arbeit an Lernstationen. Wahrnehmung von Symmetrie Achsensymmetrie im mathematischen Sinne Rings um uns herum befinden sich symmetrische Formen. Eine Leiter mit schrägen Sprossen ist ebenso unpraktisch wie ein Stuhl mit ungleichen Beinen oder ein Drachen mit verschieden großen Hälften. Die Gewinnchancen beim Fußball wären ungleich verteilt, wenn die Felder nicht symmetrisch angelegt wären. Auch die Natur bietet viele symmetrische Formen (Schneeflocken, Blätter, Blüten, Insekten, ...). Kinder nehmen sie unbewusst wahr, ohne zu bemerken, dass bei natürlichen Dingen eine Achsensymmetrie im rein mathematischen Sinne nicht immer vorliegt. So ist auch der menschliche Körper nur auf den ersten Blick spiegelgleich. Unsere Arme und Beine sind nicht immer hundertprozentig gleich lang. Der Unterschied ist allerdings so minimal, dass er kaum bemerkt wird. Symmetrie und Ästhetik Symmetrische Objekte werden häufig als schön oder ästhetisch ansprechend bezeichnet. Sie sind aus der Kunst und Architektur nicht wegzudenken. Das Gehirn speichert und analysiert symmetrische Figuren schneller als asymmetrische. Ihre Struktur ist schneller erkennbar und besser zu behalten. Das Erkennen symmetrischer Eigenschaften ist ein Grundstein des räumlichen Vorstellungsvermögens. Es fördert neben der Einsicht in geometrische Eigenschaften auch die Einsicht in die arithmetischen Bezüge (zum Beispiel Verdopplung, Halbierung). Anbindung an die Lehrpläne Bereich des Geometrieunterrichts Im Bereich des Geometrieunterrichts wird die Behandlung der Achsensymmetrie zum Zweig "Muster, Ornamente, Achsensymmetrie" gezählt. Die Schülerinnen und Schüler "sollen achsensymmetrische Figuren erkennen und herstellen und die Symmetrieachsen in Figuren einzeichnen können". Des Weiteren wird, wie in den Rahmenplänen beschrieben, das ästhetische Empfinden der Schülerinnen und Schüler angeregt und ihre Beobachtungsfähigkeit geschult. Dies befähigt sie, in ihrer Umwelt geometrische Formen sowie geometrische Eigenschaften und Beziehungen zu erkennen und zur Orientierung zu nutzen. Anschauliches und handlungsorientiertes Lernen Das Lernen im Mathematikunterricht soll wirklichkeitsnah und in lebendigen Anwendungszusammenhängen erfolgen. Kenntnisse, Fertigkeiten und Fähigkeiten sollen im Mathematikunterricht durch entdeckendes, anschauliches und handlungsorientiertes Lernen erworben werden. Der Lerninhalt wird im Rahmen eines differenzierten Unterrichts auf unterschiedliche Weise präsentiert und auf verschiedenen Lernniveaus angeboten. Differenzierter Unterricht In der Unterrichtseinheit finden die fachdidaktischen Grundsätze im Mathematikunterricht Berücksichtigung. Kenntnisse, Fertigkeiten und Fähigkeiten sollen durch entdeckendes, anschauliches und handlungsorientiertes Lernen erworben werden. Die Präsentation von Lerninhalten erfolgt im Rahmen eines differenzierten Unterrichts auf unterschiedliche Weise und unter besonderer Berücksichtigung verschiedener Lernniveaus. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler werden mithilfe symmetrischer Figuren an den Symmetriebegriff herangeführt. lernen Symmetrie in Form und Farbe kennen. entdecken Symmetrien in ihrer Umwelt und benennen sie. ergänzen Teilfiguren symmetrisch (legen und spiegeln). untersuchen menschliche Gesichter mithilfe des Computers und des Smartphones auf Symmetrie. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erkennen den Computer und das Smartphone als Hilfs- und Arbeitsmittel. arbeiten mit digitalen Medien, um mathematische Phänomene zu entdecken.

Die Unterrichtseinheit will den Blick auf die Möglichkeit richten, den Wind als kostengünstigen und umweltfreundlichen Energiespender zu nutzen. Auf kindgerechten Webseiten mit Arbeitsaufträgen und interaktiven Übungen wird das Wissen für Kinder verständlich vermittelt.Den Wind beziehungsweise bewegte Luft als Energiespender zu nutzen, ist den Kindern nicht unbekannt, wenngleich sie sich diese Tatsache nicht immer bewusst machen: Schon als Kleinkinder laufen sie gerne mit Windrädchen herum oder sie beobachten mit leuchtenden Augen, wie sich die Weihnachtspyramide dreht. Die Niederlande und Windmühlen gehören zusammen, auch das weiß jedes Kind. Neuer ist die moderne und umfangreiche Möglichkeit, den Wind als kostengünstigen und umweltfreundlichen Energiespender zu nutzen. Die Unterrichtseinheit will eben darauf die Aufmerksamkeit lenken und das Bewusstsein schärfen für das immense Potenzial der Windenergie. Die interaktive Lerneinheit dient als Plattform für die Internetrecherche, von der aus gezielt kindgemäße Webseiten zur Lösung der Arbeitsaufträge angeklickt werden können. Verschiedene interaktive Übungen und herkömmliche Arbeitsblätter runden die Arbeit ab.Jedes Kind hat schon einmal, bewusst oder unbewusst, die Kraft des Windes genutzt oder seine Auswirkungen gespürt: Drachensteigen im Herbst, die Weihnachtspyramide zum Christfest, das Windrädchen in den Händen lachender Kleinkinder. Der Wind bläst einem ins Gesicht, wenn man sich mit einem Karussell dreht oder mit dem Fahrrad fährt. Die Nutzung von Windenergie gehört also eigentlich zu ihrem Alltag. Die vorliegende Unterrichtseinheit will in einem multimedialen Ansatz den Blick auf diese Dinge richten, und außerdem zeigen, wie Windenergie erzeugt wird und wie die Kraft des Windes genutzt werden kann. Neben der Recherche im Internet arbeiten die Kinder mit herkömmlichen Medien wie Arbeitsblätter, Wörterbuch und Lexikon. Vorbereitung und Inhalte der Lernumgebung Diese Seite bietet einige Hintergrundinformationen zum Thema Windenergie und führt in die Nutzung der interaktiven Lernumgebung ein. Arbeitsmaterial zur interaktiven Lernumgebung Auf dieser Seite finden Sie Informationen zu den einzelnen Arbeitsblättern und Hinweise, wie sie im Unterricht eingesetzt werden können. Links zum Thema Internetadressen mit Informationen und weiterführenden Materialien zum Thema "Windenergie" und zu den Inhalten dieser Unterrichtseinheit. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen in den Fächern Sachunterricht, Deutsch, Englisch und Kunst Lernziele erreichen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen gezielte Recherchen im Internet durchführen und das World Wide Web als Informationsquelle nutzen. eine interaktive Lerneinheit am PC bearbeiten und dabei Erfahrungen mit dem Prinzip der Verlinkung machen. interaktive Übungen durchführen (Hot Potatoes-Zuordnung, Kreuzworträtsel). ein interaktives Puzzle durchführen und Erfahrungen mit Drag & Drop machen. eine Videodatei anschauen und Audiodateien anhören. Sozialkompetenzen Die Schülerinnen und Schüler sollen Absprachen zur Benutzung der PC-Arbeitsplätze treffen. sich als Partner über die Reihenfolge der Aufgaben einigen. sich gegenseitig helfen. Thema Windenergie Autorin Margret Datz, Agentur für erneuerbare Energien Fächer Sachunterricht, Deutsch, Englisch, Kunst Zielgruppe Klasse 3-4 Zeitraum Circa eine Woche Technische Voraussetzungen Computerraum / Medienecke mit Internetanschluss, Soundkarte, RealPlayer oder Windows Media Player, Kopfhörer Erforderliche Vorkenntnisse Genereller Umgang mit dem PC, Erfahrungen im Bereich der offenen Unterrichtsformen Planung Verlaufsplan "Windenergie" Die Schülerinnen und Schüler sollen einen Überblick über erneuerbare Energien erhalten. erfahren, was Wind ist und wie er entsteht. erfahren, dass Wind Kraft hat. überlegen, wie man diese Kraft nutzen kann. die Teile einer Windanlage erkennen. erfahren, wie eine Windanlage funktioniert. überlegen, welche Vorteile und Nachteile die Nutzung von Windenergie hat. erfahren, was ein Offshore-Windpark ist. Experimente zum Wind durchführen und beschreiben. Die Schülerinnen und Schüler sollen Lückentexte ergänzen. Rätselschriften entziffern. eine Tabelle vervollständigen. Abbildungen beschriften. Abbildungen vervollständigen. Worträtsel lösen. Redensarten vom Wind und ihre Bedeutung kennen lernen. ein Gedicht vom Wind lesen und abschreiben. biografische Daten von Heinrich Heine kennen lernen. zusammengesetzte Nomen mit "Wind" bilden. Lernwörter für ein Diktat üben. Verben zum Wind in Sätzen benutzen. Die Schülerinnen und Schüler sollen einen englischen Kinderreim kennen lernen. englische Wörter zu dem Reim kennen lernen und die Aussprache am Computer üben. Die Schülerinnen und Schüler sollen ein Windrad basteln. Ursachen für den Wind Wind ist nichts anderes als bewegte Luft. Hauptursachen für den Wind ist der unterschiedliche Luftdruck zwischen Luftmassen. Dabei fließt Luft aus dem Hochdruckgebiet so lange in das Tiefdruckgebiet, bis der Luftdruck wieder ausgeglichen ist. Je größer dabei der Unterschied zwischen den Luftdrücken ist, desto heftiger fließt die Luftmasse in das Tiefdruckgebiet nach und desto höher sind die messbaren Windstärken. Entstehung der Luftdruckunterschiede Die Sonne erwärmt die Erde und die Luft. Warme Luft hat eine geringere Dichte, ist also leichter und steigt auf. Aufgrund des entstehenden Unterdrucks strömt kalte Luft von der Seite nach: Die Luft bewegt sich und es ist Wind entstanden. Einteilung in Windstärken Wind wird gemessen in Windstärken von 0 bis 12. Bei Windstärken zwischen zwei und fünf spricht man von Böen. Bei Windstärke 6 spricht man von starkem, bei Windstärke 7 von steifem und Windstärke 8 von stürmischem Wind. Ab Windstärke 9 bezeichnet man den Wind als Sturm und bei Windstärke 12 als Orkan. Kraft des Windes Dass Wind ungeheure Kraft haben kann, wird spätestens nach einem Unwetter klar. Aber auch bei mäßigem Wind kann man seine Wirkung sehen: Er bewegt Blätter, Äste und Zweige oder dreht Wetterhähne auf Kirchtürmen. Diese Kraft des Windes wurde schon vor Jahrhunderten in Form von Windmühlen und Windräder nutzbar gemacht. Windenergie als Stromerzeuger Mittlerweile setzt man auch bei der Stromerzeugung auf Windenergie. Windkraftanlagen können in allen Klimazonen eingesetzt werden. Zudem ist er kostenlos, nicht schädlich und somit umwelt- und klimafreundlich. Da er weltweit zur Verfügung steht, gibt es keine Abhängigkeiten der Nationen untereinander. Sein großer Nachteil ist, dass er nicht jederzeit und in gleicher Stärke zur Verfügung steht und man ihn nicht speichern kann. Deshalb braucht man bei seinem Einsatz andere Energieformen, die gut speicherbar sind, als Partner. Wasser, das in Stauseen aufgefangen werden kann oder Biogas aus nachwachsenden Pflanzen sind die ideale Ergänzung und können zu so genannten Kombikraftwerken zusammengelegt werden. Umwandlung der Energien Eine Windkraftanlage wandelt die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie um und führt sie dem Stromnetz zu. Die Windströmung trifft auf die Rotorblätter und versetzt den Rotor in eine Drehbewegung. Diese Rotationsenergie wird an einen Generator weitergeleitet, der sie in Strom verwandelt. Dieser wird durch den Turm in den Transformator geleitet und gelangt von dort aus in das öffentliche Stromnetz. Windparks Ein Windpark ist eine Ansammlung von Windkraftanlagen in besonders windreichen Regionen auf dem flachen Land oder an sanften Hügeln. In Deutschland wurde am 27. April 2010 der erste deutsche Offshore-Windpark 45 Kilometer nördlich der Insel Borkum in der Nordsee eröffnet. Die zwölf Windenergieanlagen stehen in 30 Meter tiefem Wasser und sind bis zu 180 Meter hoch. Strom aus einer solchen Anlage leistet einen wichtigen Beitrag zur deutschen Energie- und Klimapolitik, denn die hohen Windgeschwindigkeiten auf dem Meer versprechen einen hohen Energiegewinn und damit nicht nur eine Entlastung der Umwelt, sondern auch einen wirtschaftlichen Betrieb. Inhalte Die interaktive Lernumgebung besteht neben der Eingangsseite aus sechs weiteren Hauptseiten (Eine windige Sache/Windige Sprache/Windy Things/Windige Experimente/Impressum), einer Unterseite, fünf intern verlinkten interaktiven Übungen (Hot Potatoes-Übungen/Puzzle, Memo), einer Audio-Datei, zwei intern verlinkten Dateien der Agentur für Erneuerbare Energien und 41 externen Links. Die Arbeitsanweisungen auf den meisten (bis auf Nummer 13 und 14) Arbeitsblättern beziehen sich jeweils auf direkt aufrufbare Internetseiten, was natürlich einen Internetzugang voraussetzt, oder auf interne Links. Diese Arbeitsblätter sind besonders gekennzeichnet (durch einen Computer), auch auf dem Deckblatt. Die internen Links dagegen können auch offline bearbeitet werden. Zeitlicher Ablauf Organisation des Unterrichts und Zeitraum der Arbeit hängen von der Anzahl der jeweils vorhandenen PC-Arbeitsplätze ab und davon, ob sie in einem Netzwerk gemeinsamen Zugang zum Internet haben. Als sinnvoll hat sich auf jeden Fall Partnerarbeit erwiesen, da sich zum einen so die Zahl der auf einen Computer wartenden Kinder halbiert und zum anderen die Partner sich gegenseitig unterstützen können. Im Bedarfsfall können als zusätzliches Angebot weitere Arbeitsblätter zur Verfügung gestellt werden, die die in der Lerneinheit angesprochenen Themen vertiefen: zum Beispiel Sachbücher zum Thema anschauen, weitere Aufgaben zu zusammengesetzten Nomen, weitere Verben zum Thema Wind aus Wörterbüchern suchen, Schleichdiktat der Lernwörter schreiben. Die Unterrichtseinheit ist fächerübergreifend angelegt, als Fachlehrer haben Sie aber auch die Möglichkeit, nur die Sachthemen zu behandeln und die Fächer Deutsch, Englisch und Kunst auszuklammern, wenn der fächerübergreifende Ansatz aus stundenplantechnischen Gründen nicht oder nur sehr schwer durchführbar ist. Organisation des Ablaufs Wichtig ist außerdem die Organisation des Unterrichtsablaufs. Absprachen bezüglich der Computer-Nutzung müssen getroffen werden, da nicht alle gleichzeitig am Rechner sitzen können. Dabei sollten Vorschläge der Kinder aufgegriffen werden, weil sie erfahrungsgemäß die Einhaltung eigener Vorschläge auch selbst überprüfen. Außerdem ist festzulegen, ob die Arbeit als Partner- oder Gruppenarbeit erfolgen soll. Anschließend muss eine entsprechende Einteilung vorgenommen werden (freie Wahl, Zufallsprinzip durch Ziehen von Kärtchen oder vom Lehrer bestimmt). Es hat sich zudem bewährt, "Computer -Experten" zu wählen, die bei Schwierigkeiten mit dem Medium als erste Ansprechpartner fungieren sollen. So können die Kinder viele Fragen unter sich klären und selbstständig arbeiten. Die Kinder sollten an offene Unterrichtsformen gewöhnt sein. Kenntnisse im Umgang mit dem Internet sind nicht unbedingt nötig, da die Links direkt über die Lerneinheit angesteuert werden und keine Internetadressen eingegeben werden müssen. Jedes Kind heftet seine fertigen Arbeitsblätter und gelösten Aufgaben in einem Hefter ab, der nach Abschluss des Projekts eingesammelt und von der Lehrkraft überprüft werden kann. Für den Einstieg in das Thema können Sie diese Abbildung (zum Vergrößern anklicken, Download siehe wikipedia.org ) möglichst großformatig ausdrucken oder per Beamer an die Wand projizieren und die Schülerinnen und Schüler fragen, was da wohl abgebildet ist. Hier befindet sich eine kurze Einführung in die Arbeit mit der Lernumgebung. Die Kinder können auch zwischendurch davon Gebrauch machen, um sich Dinge ins Gedächtnis zu rufen. Lösung der Rätselschrift auf dem Arbeitsblatt: außerdem, denn, ihr, überall. (Zur Erleichterung dürfen die Kinder einen Spiegel benutzen.) Diktattext: Windenergie Die Vorräte an Öl, Gas und Kohle schrumpfen und werden eines Tages ganz erschöpft sein. Deshalb sollten wir vermehrt andere Energiearten nutzen. Wind ist dabei eine umweltfreundliche Möglichkeit, weil keine Abgase entstehen, die die Luft verschmutzen. Außerdem sind Windkraftwerke ungefährlich, denn bei ihrem Betrieb können keine größeren Unfälle passieren und sie erzeugen keinen schädlichen Müll. Die Nutzung von Windstrom verringert den Verbrauch an Öl, Gas oder Kohle, die meist teuer in anderen Ländern eingekauft und transportiert werden müssen. Wir werden also unabhängiger und sparen Kosten, weil es den Wind überall und umsonst gibt und wir unsern Strom selbst erzeugen. (100 Wörter) Windiger Spaß Beim interaktiven Rätsel können die Kinder ihr Wissen über Wind und erneuerbare Energien testen. Falls Sie keinen Drucker an die Computer angeschlossen haben, sollten Sie die Bastelanleitung und die Vorlage für das Windrad vorab ausdrucken. Ein Spiel (Zündholzschachtel pusten), ein interaktives Puzzle, ein interaktives Memo und ein Ausmalbild runden das Projekt ab.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Vampirismus erarbeiten die Schülerinnen und Schüler durch den Vergleich der alttestamentlichen Lilith-Figur mit der Hauptfigur aus Goethes Ballade "Die Braut von Korinth" die Metaphorik der weiblichen Bedrohung. Ergänzend erfolgt eine Bildinterpretation.Weibliche Vampire verkörpern eine unwiderstehliche Erotik einerseits und eine für ihr männliches menschliches Opfer lebensbedrohliche Verführung andererseits. Dieser Unterrichtsvorschlag interpretiert fachübergreifend die Ideenballade "Die Braut von Korinth" von Johann Wolfgang von Goethe, indem deren Hauptfigur mit dem religiösen Entstehungshintergrund der Lilith-Figur, der alttestamentlichen Vampirin und ersten "bösen" Frau neben Eva, verglichen und als Metaphorik der weiblichen Bedrohung interpretiert wird. Hinzu kommen sollen Bilderrecherche und -interpretation der beiden dämonischen Verführerinnen, Lilith und der "Braut von Korinth", die Gegenstand vielfältiger künstlerischer Motive sind. Ein Ausblick auf die heutige Rezeption des Vampir-Themas in anderen Medien, zum Beispiel bekannten Thrillern, wird thematisch angerissen.Balladen befriedigen das Bedürfnis von Schülerinnen und Schülern nach "verständlicher" Lyrik, die etwas in ver-dicht-eter Form anschaulich vor Augen führt. Um die Metapher der männermordenden "Braut von Korinth" jedoch in einem größeren thematischen Kontext interpretieren zu können, bedarf es weiteren Hintergrundwissens, das die Lernenden über die Gattungstheorie und über die Motivgeschichte des Vampir- oder Wiedergänger-Glaubens auch aus religiöser Sicht erlangen können. "Die Braut von Korinth" - Vorabinformationen Als Hilfestellung finden Sie hier Informationen zur Enstehungsgeschichte, zum Inhalt, zu möglichen Interpretationsansätzen und zur Form von Goethes Ballade. Vergleich von Ballade und Sachtext Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Hauptfigur aus Goethes Ballade "Die Braut von Korinth" und der alttestamentlichen Lilith-Figur werden hier beleuchtet. Stundenplanung der Unterrichtssequenz Den detaillierten Ablauf der Unterrichtssequenz haben wir hier für Sie zusammengestellt. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Gedichtform der Ideenballade kennen, indem sie eine Definition dieser Textsorte auf Goethes "Die Braut von Korinth" anwenden. interpretieren die Ballade "Die Braut von Korinth", indem sie auf Sachtexte zum Thema "Vampirismus" zurückgreifen. vergleichen die Hauptfigur der Ballade mit der biblischen Figur der Lilith, indem sie eine Interpretation der alltestamentlichen Erzählungen analysieren. untersuchen die Metaphorik weiblicher Vampire näher, indem sie bildliche Umsetzungen dieser Figuren recherchieren. untersuchen die Metaphorik des Vampirismus vertiefend, indem sie filmische Beispiele exemplarisch und ausschnitthaft analysieren und interpretieren. Goethes Ballade entstand 1797 und damit, literaturgeschichtlich gesehen, vor der Publikation anderer bekannter Vampir-Erzählungen in Deutschland. Und doch ist sie nicht wirklich neu in ihrem Handlungskern: Goethe selbst mag durch eine antike Erzählung des griechischen Schriftstellers Phlegon Aelius von Tralles aus dem 2. Jahrhundert vor Christus zum Schreiben seines Werkes angeregt worden sein, auch wenn er seine Ballade in vielen Punkten von dieser Vorlage abändert: In der originalen Erzählung trifft ein Wandersmann zufällig in Tralles auf ein weibliches Gespenst, das ihn nachts im Gasthaus verführt, dabei morgens von ihren Eltern erkannt wird und dann verstirbt, wie er selbst danach auch (Schemme 1986). Gerade dadurch, dass Goethe die Handlung aber von der antiken Sage abwandelt, so Schemme (1986), leistet er eine "schöpferische Aneigung der Vampirmythe" über das ursprüngliche Wiedergängertum hinaus. Die Braut ist seltsam blass Ein junger Mann, so erfährt der Leser in der "Braut von Korinth", war einst mit einer gleichaltrigen Frau verlobt worden, und kehrt nun, wohlgemerkt als "Heide", in das Wirtshaus seiner inzwischen christlichen Schwiegereltern ein. Dort wird er von der Mutter empfangen und ins Gästezimmer gebracht. Ermüdet von der Reise schläft er in seiner Kleidung auf dem Bett ein, als seine Braut in weißem Kleid und seltsam blass in sein Zimmer tritt. Ein folgenschweres Missverständnis ... Erschrocken und schamhaft zugleich will sie sofort wieder gehen, doch der Bräutigam buhlt um sie und lässt sich auch nicht von ihren Warnungen, sich von ihr fernzuhalten, abschrecken. Sie berichtet von einem Schwur der Mutter als Dank für deren Genesung - der Jüngling versteht nicht, dass die Tochter als Preis für die mütterliche Gesundung von dieser dem Kloster versprochen worden war. Er missdeutet ihre Andeutungen des Grabes, in dem sie gehalten werde, während sie sich, vorausdeutend zum Ende der Ballade, eine Haarlocke von ihm erbittet. ... und eine verhängnisvolle Nacht Sie teilen um die "Geisterstunde" ein nachgeholtes Hochzeitsmahl mit Brot und Wein. Er versucht sie zu verführen, doch noch wehrt sie sich, ehe er verzweifelt und sie sich ihm hingibt. Er fällt geradezu über sie her, doch sie wirkt kalt, weint, wird dann jedoch leidenschaftlich - die Leser ahnen, welche vampirischen Kräfte in ihr frei werden, auch wenn Goethe diese nicht wörtlich so formuliert. Bei der Verabschiedung am nächsten Morgen hört die Mutter der Braut, die nun eigentlich eine jüngere Tochter mit dem Gast vermählen wollte, verdächtige Geräusche im Zimmer, vermutet fremden weiblichen Besuch bei dem Jüngling und dringt in das Schlafgemach ein. Ist die Liebe stärker als der Tod? Erschrocken erkennt sie im Schein der Lampe ihre tote Tochter, die der Bräutigam noch zu verstecken versucht, die jedoch zur offenen Auseinandersetzung mit ihrer Mutter anhebt. Sie macht ihr Vorwürfe ob ihrer Vertreibung in das Kloster vor ihrer Eheschließung, was ihr den Tod gebracht habe. Die Liebe sei stärker als der Tod, das Eheversprechen noch zu heidnischen Zeiten gewichtiger als die christliche Berufung, daher habe sie ihren Bräutigam aufgesucht. Sie erklärt ihm, er werde sterben und wie sie als Geist wiedererscheinen. Die Mutter aber, so ihre letzte Bitte, möge sie und ihn im Tod vereinen, indem sie ihre Leichname verbrennt. Sozialkritischer Ansatz Das Gedicht steckt voller Symbole und Andeutungen, die dem asketischen Christentum geradezu aufklärerisch das offenere heidnische Leben gegenüberstellen. Diese sozialkritische Interpretation, so Schulz (1996), sei die gängigste, die auch geistesgeschichtlich in der Goethezeit begründet erscheint. Die Rolle der Frau Darüber hinaus kann man den Schwerpunkt der Interpretation jedoch auch auf das Rollenverhalten der handelnden Figuren lenken, vor allem die Selbstbestimmung der jungen Braut und die Schuld der Mutter, die diese zu unterdrücken versuchte (Schulz 1996). Hierzu passend spricht in einer sehr bekannten Interpretation Ilse Graham von der Angst des Mannes vor dem weiblichen Vampir: "Die Situation ändert sich schlagartig, sobald sich die wahre Natur des Mädchens und somit die Problematik des Geschehens abzuzeichnen beginnt. [...] Sind wir damit nicht am Herzen dieses Vampyrgedichtes angelangt, in dem ein um ihre Liebe betrogenes Mädchen sich noch im Tod an Liebe und Leben rächt und die Vereinigung der Geschlechter Mord meint?" (Graham 1988). Metaphorik der weiblichen Bedrohung Aber auch ohne dieses Hintergrundwissen können die Lernenden in der Analyse und Interpretation der Ballade auf deren Metaphorik aufmerksam werden. Beginnend mit den vampirtypischen Farben (weißes Gewand der Braut, blasse Haut, roter Wein) spielt der unglückliche Tod der jungen Frau eine zentrale Rolle. Ob und wie die Tochter, als versprochene Nonne, dann im Kloster stirbt - ist es Selbstmord? Oder an gebrochenem Herzen? - wird nicht erklärt. Der Bräutigam weiß auch ihre stille Kammer, von der sie spricht, nicht richtig zu deuten, denkt nur an die Freuden der Hochzeitsnacht, die er gerne mit ihr nun, hier und jetzt, verbringen möchte. Religiöse und vampiristische Bezüge Das Hochzeitsmahl mutet wie eine Eucharistiefeier an, wobei der rote Wein, den der Jüngling neben dem Leib Brot einnimmt, nicht nur an Christi Blut, sondern auch an das der Vampire erinnern mag, zu dem die Braut wurde und zu dem der Bräutigam gemacht wird - denn hiervon trinkt auch sie "gierig". In ihrer Anklage an die Mutter erinnert die Braut an die früheren heidnischen Zeiten in Korinth, zu denen ihr der Bräutigam noch versprochen war. Dass sie seine Liebe nicht erleben durfte, ließ sie in ihrem Grab nicht ruhen, und so kehrt sie nun zurück, um mit ihm wie ein Vampir "beerdigt" zu werden. Durch die gewünschte Verbrennung wäre eine nach christlichem Glauben leibliche Auferstehung unmöglich, aber - nach "Vampir-Gesetzen" - auch eine beständige Wiederkehr als Geist. Die Liebenden könnten so vereint zur Ruhe finden. Schließlich noch ein Wort zur Form: Die relativ lange Ballade besteht aus siebenzeiligen Strophen mit Reimen im zweiten und vierten Vers. Der durchgängige Trochäus wird im dritten und fünften Vers effektvoll verkürzt, aber erneut durch Reim verbunden - eine besondere Betonung liegt damit auf dem Schluss jeder Strophe. Dass der gleichmäßige Rhythmus auch auf die Beziehung der beiden Liebenden zueinander gedeutet werden kann, liegt damit auf der Hand. Dennoch bleibt das Ende der Ballade offen: "So steht am Ende der Ballade nicht die Erlösung, sondern allenfalls die illusionäre Hoffnung auf sie." (Schemme 1986). Eine urzeitliche figürliche Darstellung der Lilith soll die Schülerinnen und Schüler bei der späteren Interpretation zu der Erkenntnis führen, dass derartige Frauengestalten nicht erst seit dem 18. Jahrhundert, sondern auch in der antiken und religiösen Kultur bekannt waren. Das Bild zeigt die Eulen-Göttin Lilim (Eule als Symbol des Ungehorsams gegen Gott), eine Tochter Liliths und damit eine der Nachthexen. In den Händen hält sie den ägyptischen Lebensschlüssel, ihre Flügel erinnern an die Nachtgespenster, die auch in anderen Vampir-Definitionen auftauchen, und ihre Nacktheit mag für ihre verführerische Schönheit und selbstverständliche Sexualität stehen. Vampire als böse Gottheiten Meurer (2001) informiert über die Entwicklung und Bedeutung dieser Figur seit der Antike. Religionsgeschichtlich gesehen sind Vampire böse Gottheiten, die den Tod bringen, ein Gegenpol zu den guten Gottheiten, mit denen sie am Anfang aller Zeiten sogar vereinigt waren. Als Gott, so die jüdische Glaubenslehre, nun auf der Erde den Menschen geschaffen habe und ihm zur Seite eine Frau habe stellen wollen, habe diese gegen Adam aufbegehrt - durchaus auch im sexuellen Sinne - und ihn verlassen. Die Genesis-Erzählung, so Meurer, erwähne stattdessen nur noch die Verführerin Eva als erste Frau neben Adam - Lilith, die wahrhaft erste Frau nach den älteren Texten der Heiligen Schrift, tauche nur noch einmal als Nachtgespenst im Jesaja-Buch auf. Vampirglaube im Christentum Auffällig sei nun die Ähnlichkeit ihrer Figur oder der ihr zugedachten Töchter-Figuren zu den Vorstellungen von (weiblichen) Vampiren, wenn sie sich als "lüsterne Dämoninnen" mit männlichen menschlichen Opfern paarten, um die Erbsünde auf die Menschheit zu übertragen. Von der Antike bis ins Mittelalter hinein gebe es, so Meurer weiter, diese Figuren, und in Genesis sei sogar von Riesen die Rede, die aus der Verbindung eines Engels mit Menschenfrauen entstünden. In dritter Generation zeugten sie mit menschlichen Frauen Hexen, wie man bis ins Mittelalter hinein geglaubt habe. Vampirglaube ist damit nicht als eine Phantasie- oder Gruselwelt für sich zu sehen, sondern hat seine Wurzeln auch in der religiösen, ja sogar christlichen Glaubenswelt. Metaphorik des Vampirismus Der Vergleich zwischen Ballade und Sachtext (Meurer 2001), für den die bildlichen Darstellungen, die die Lernenden auch selbst recherchieren sollen, als Veranschaulichung zum besseren Verständnis dienen, soll damit im Weiteren noch einmal zu einer vertieften Interpretation des Gedichts führen, wie sie auch in gegenwärtigen Aufgaben des Zentralabiturs immer wieder gefordert wird. Nach den spontanen Einfällen zu Thema und Handlungsverlauf einer Ideenballade, die sich mit der Vampir-Thematik beschäftigen könnten, gehen die Lernenden mit einer gewissen Erwartungshaltung, aber auch einer kurzen Vorinformation über Geschichte und Metaphorik des Vampirismus, an die originale Goethe-Ballade heran. Erarbeitung von Inhalt und Form Deren Analyse scheint aus inhaltlicher wie formaler Sicht nicht allzu anspruchsvoll, doch sollte wegen der zahlreichen Anspielungen und dem Missverständnis im Gespräch zwischen toter Braut und Bräutigam im weiteren Verlauf der Unterrichtsstunde viel Wert auf detaillierte Belege beziehungsweise gezielte Zitate des Gedichts Wert gelegt werden. Inhalt und Form können im Rückgriff auf die Gattungstheorie bereits vertiefend erarbeitet werden, während eine abschließende Interpretation erst durch den Vergleich zum Meurers Sachtext erfolgen soll. Prototyp weiblicher Bedrohung des Mannes Intendierte Ergebnisse können sein, dass die "Braut von Korinth" als prototypische weibliche Figur der Bedrohung des Mannes zu verstehen ist, die sich, wie einst Lilith, dem Willen einer höheren Autorität widersetzt und den Weg in die Einsamkeit, die Verbannung, den Tod wählt. Genau hier liegt jedoch auch der auffälligste Unterschied zur christlichen Tradition. Das Patriarchat des Judentums verdrängt die unbeugsame erste Frau Adams aus der biblischen Erzählung, eher zufällig scheint sie in einer späteren verschriftlichen Fassung als Nachtgespenst zu überleben, wohingegen Goethe die Figur einer rebellischen jungen Frau schafft, die auch über ihren tragischen Tod hinaus ihre Liebe verfolgt und die Autorität ihrer Vergangenheit, ihre Mutter, sogar zur Rede stellt. Emotionaler Zugang Der Dichter lässt die Braut mit einem inneren Sieg aus der Situation herausgehen. Die Ballade spricht die Leser dabei natürlich unvermittelter und emotionaler an, als es dies - auch aufgrund des großen historischen Abstands - die biblischen Erzählungen mit ihrem "Sitz im Leben" erreichen könnten. Das mag für die Leser des 18. Jahrhunderts genauso gegolten haben, wie es für die heutigen Leser gilt, die jedoch - und dazu diente die Vorinformation der Gattungstheorie und des Vampirglaubens - mit einem gewissen Hintergrundwissen an die christlich und mystisch geprägte Metaphorik der weiblichen Bedrohung herangeführt werden müssen. Zeitgenössische Adaption des Vampir-Themas Heutzutage wird das Bild des Vampirs bei den Jugendlichen vornehmlich durch die Rezeption entsprechender Thriller geprägt, so dass der abschließende Unterrichtsverlauf mit der Filmanalyse einen Bogen zurück zu diesen ersten Definitionen schlägt. Vor allem die Figur der verführerischen, aber auch todbringenden Frau, die sicherlich über die Jahrtausende hinweg quasi archaisch eine gewisse Faszination auf jede Leserin und jeden Leser ausüben dürfte, stellt dabei für die Lernenden eine hoffentlich hohe Motivation dar, sich auch mit der Analyse und Interpretation einer Goethe-Ballade intensiv auseinanderzusetzen. Fächerübergreifender Ansatz Diese Unterrichtssequenz, die in ihrer möglichen Stundenplanung vorgestellt werden soll, bietet sich für den Deutsch-, Religions-, Philosophie- und Kunstunterricht der gymnasialen Oberstufe und der Oberstufe der Gesamt- oder Berufsschule an, wobei sie sich vornehmlich am Deutschunterricht orientiert. Zeitlicher Rahmen Der vorgestellte Unterrichtsvorschlag nimmt circa sieben Unterrichtsstunden sowie zwei längere Hausarbeiten in Anspruch. Je nach Unterrichtsfach kann die Lehrkraft daher entscheiden, in welchem Bereich der Analyse und Interpretation von Sachtexten, Bild und Ballade sie den Schwerpunkt der Untersuchung legen möchte. Sollten keine oder nicht so viele Doppelstunden zur Erarbeitung zur Verfügung stehen, könnten die Erarbeitungsphasen auch auf zwei Einzelstunden aufgeteilt werden, wenn es zum Beispiel um die ausführliche Internetrecherche geht. Einstieg in einer Einführungsphase sollen sich die Lernenden kreativ mit dem Thema und dem möglichen Inhalt eines Gedichts zum Thema Vampire auseinandersetzen. Dazu gibt Material 1 zunächst einige Zitate aus einem literaturwissenschaftlichen Lexikon und zwei mythologischen Lexika wieder, mit denen die Lernenden als Vorentlastung der Erstbegegnung mit der Ballade an die Thematik herangeführt werden sollen. Internetrecherche An eine Spontanphase, in der die Jugendlichen sicher motiviert ihren ersten Eindrücken und ihrem Hintergrundwissen Platz machen werden, schließt sich eine erste Internetrecherche zu weiteren Vampir-Definitionen, gegebenenfalls auch schon Hinweisen zu bekannten Vampir-Filmen, an. Gedichtanalyse und erste Interpretation Nach dem Lesen der Ballade "Die Braut von Korinth" (Material 2) erfolgt ihre Analyse und erste Interpretation nach Form, Inhalt, Thema und Textsorte. Zwischenüberschriften et cetera können gut über die Textverarbeitung im Dokument selbst gesichert werden. Die Analyse stellt den ersten Teil des zu leistenden Vergleiches mit einem Sachtext dar und kann in Gruppenarbeit erfolgen. Die Lehrkraft sollte betonen, dass man in dieser Phase noch keine abgeschlossene Interpretation vorliegen hat, sondern nur die Grundlage für eine weitere propädeutische Beschäftigung mit dem Thema. Die Auswertung und Verschriftlichung der bisherigen Ergebnisse wird als Hausaufgabe aufgegeben. Analyse des Sachtextes Nach dem Vortrag der Hausaufgabe erfolgen mit Beginn der nächsten Doppelstunde das Lesen und die Analyse des Sachtextes zur biblischen Lilith-Figur (Material 3). Auch dieses Medium soll zunächst allein gewürdigt werden. Es bietet sich an, den Text nach seinen Hauptaussagen zu paraphrasieren und damit die (religions-)geschichtliche Entwicklung des weiblichen Vampirismus nachzuzeichnen. Die angesprochenen Bibelzitate können entweder von den Schülerinnen und Schülern im Netz recherchiert oder mithilfe von Material 4 als Hintergrundinformation vorgegeben werden, da einigen Lernenden die Schöpfungsgeschichte, ganz sicher aber die Geschichte des Jesaja-Buches, nicht sehr bekannt sein dürften. Auswertung und Hausaufgabe Die Auswertung der Ergebnisse erfolgt als vergleichende Interpretation im Plenum. Als Hausaufgabe sollen die Schülerinnen und Schüler das Gedicht im Hinblick auf die Metaphorik der weiblichen Bedrohung interpretieren. Exkurs Möchte man die Methodik des Vergleichs aus Sicht des Deutschunterrichts im Anschluss noch weiter vertiefen, bietet sich die Gedichtanalyse weiterer Goethe-Balladen, vor allem "Der Gott und die Bajadere" wegen der religiösen Thematik, an. Bildrecherche Anschließend recherchieren die Lernenden in einer weiteren Doppelstunde Bilder zur "Braut von Korinth" und zur Lilith-Figur im Internet. Diese Recherche mündet in einen Ausblick auf andere, bekannte Vampir-Darstellungen. Präsentation und Vergleich der Ergebnisse Haben die Schülerinnen und Schüler in ihren Kleingruppen passendes Material zusammengestellt, sollen sie es dem Kurs mit den entsprechenden Hintergrundinformationen zu bisher noch nicht präsentierten Figuren vorstellen. Die Bilder könnten gut über PowerPoint und Beamer visualisiert werden, sämtliche Ergebnisse werden für den allgemeinen Zugriff wieder in lo-net² hinterlegt. Hausaufgabe Die Hausaufgabe besteht in der Gesamtinterpretation des Vampirismus als Metaphorik einer weiblichen Bedrohung. Zum Abschluss der Unterrichtssequenz kann man mit den Lernenden ihrer Altersstufe und dem Thema angemessen Ausschnitte aus (bekannten) Vampir-Filmen schauen. Die hier umgesetzten Vampir-Figuren können, vor allem die weiblichen, nun auf Basis eines tieferen Verständnisses der Jugendlichen und im Rückgriff auf das erlangte Hintergrundwissen analysiert und interpretiert werden. Gebhard, Harald und Mario Ludwig: Von Drachen, Yetis und Vampiren. Fabeltieren auf der Spur. München: blv, 2005. Graham, Ilse: Goethe, Schauen und Glauben. Berlin u.a.: de Gruyter, 1988. S. 253-285. Metzler Literatur Lexikon. Hg. v. G. u. I. Schweikle. Stuttgart: Metzler, 2. Aufl. 1990. Meurer, Hans: Vampire. Die Engel der Finsternis. Eulen 2001. S. 16-20. Werner, Helmut: Das große Handbuch der Dämonen. Monster, Vampire, Werwölfe. Wien: Tosa, 2007. Müller-Seidel, Walter: Die Geschichtlichkeit der deutschen Klassik: Literatur u. Denkformen um 1800. Stuttgart: Metzler, 1983. Schemme, Wolfgang: Goethe: Die Braut von Korinth. Von der literarischen Dignität des Vampirs. in: Wirkendes Wort 36 (1986) 335-346. Schulz, Gerhard: Die Braut von Corinth. in: Goethe-Handbuch. Band 1. Gedichte. Hg. v. R. Otto und B. Witte. Stuttgart u.a.: Metzler, 1996. S. 288-291.

Dieses Unterrichtsprojekt zum Thema "Lernen mit elektronischen Rechtschreibhilfen" fördert die Rechtschreibkompetenz in der Primarstufe. Gearbeitet wird mit der Rechtschreibprüfung im Textverarbeitungsprogramm und dem digitalen Wörterbuch des Duden. Dabei verbessern sich die Korrektur-Kompetenz und die allgemeinen Rechtschreibleistungen.Die Rechtschreibprüfung ist eine Funktion in Textverarbeitungsprogrammen wie MS Word. Als motivierender Schreibanlass für die Kinder dient Harry Potters Zauberwelt. Denkbar sind natürlich auch andere Themen. Die Kinder schreiben während des Projekts kreativ eigene Texte, korrigieren sie und drucken sie zur Motivationssteigerung zusätzlich farbig aus. Statt des bewussten Erlernens grammatikalischer Regeln gibt es Rechtschreibunterricht mit viel Spaß und Motivation.Das Unterrichtsprojekt vermittelt den Kindern, wie sie die Vorteile des Computers bei der Textproduktion und der Rechtschreibkontrolle nutzen können. Die rote Unterlegung von Wörtern durch die elektronische Rechtschreibprüfung gibt Anhaltspunkte für eventuelle Schreibfehler. Die Vorschläge zur Fehlerkorrektur sind eine Hilfe und regen zum Ausprobieren verschiedener Schreibungen an. Durch das Projekt gewinnen die Schülerinnen und Schüler mehr Sicherheit in der Rechtschreibung. Ganz nebenbei verbessern sie auch ihre Kenntnisse im Bereich der Textverarbeitung. Dazu zählt das Aufrufen von Dateien, die Bedienung der Tastatur und vieles mehr - Fertigkeiten, die im heutigen Medienzeitalter von großer Bedeutung sind. Empfehlenswert ist, dass mehrere Lehrpersonen an dem Projekt teilnehmen, weil individuelle Probleme am Computer dann schneller behoben werden können. Die Projektidee Die Projektidee entstand im Rahmen einer Examensarbeit für das erste Staatsexamen. Die Einführung in die Rechtschreibprüfung Mithilfe einer vorbereiteten Textdatei wird den Kindern die Arbeit mit der Rechtschreibprüfung und dem digitalen Wörterbuch erklärt. Die Arbeit mit der elektronischen Rechtschreibprüfung Die Kinder lernen die Möglichkeiten und die Grenzen der elektronischen Rechtschreibprüfung kennen. Die Arbeit mit dem digitalen Wörterbuch Im digitalen Duden können die Kinder gezielt orthografische Erkundungen unternehmen. Erfahrungen aus dem Unterrichtsprojekt Auch wenn die elektronischen Hilfen einmal unsinnige Korrekturvorschläge machen, können die Kinder im Umgang mit der Software viel lernen. Die Evaluation des Projekts Die Autorinnen erläutern hier detailliert die Evaluation des Unterrichtsprojekts. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen, eigene Texte zu überarbeiten. erwerben Selbständigkeit in der Rechtschreibung. erlangen rechtschriftliches Normbewusstsein. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen, digitale Rechtschreibhilfen zu nutzen. lernen, mit einem Textverarbeitungsprogramm zu arbeiten. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erlangen mehr Selbstständigkeit im Umgang mit selbst geschriebenen Texten. Fehlerquelle Orthografie Orthografie ist seit jeher ein sensibler Fehlerbereich im Rahmen des Spracherwerbs. Die Idee des Unterrichtsprojekts "Rechtschreiben lernen mit elektronischen Rechtschreibhilfen" ist es, Rechtschreibung ohne teure Lernsoftware zu vermitteln und stattdessen die Möglichkeiten eines Textverarbeitungsprogramms wie Microsoft Word auf den Schulcomputern zu nutzen. Die Möglichkeiten der modernen Textverarbeitung sollen sinnvoll in den Unterricht integriert werden. Binnendifferenzierung möglich Im Rahmen einer Examensarbeit für das erste Staatsexamen an der Universität zu Köln wurde das Projekt im September und Oktober 2002 in einer Grundschule mit acht Schülerinnen und Schülern aus einer vierten Jahrgangsstufe durchgeführt. Das Projekt lief sechs Wochen lang parallel zum normalen Unterricht. Die acht Kinder wurden in eine rechtschreibstärkere und eine rechtschreibschwächere Gruppe eingeteilt. Jede Gruppe von vier Personen arbeitete an zwei Tagen pro Woche je eine Stunde am Computer. Die Aufteilung der Klasse in Kleingruppen erleichterte das Projekt insbesondere dann, wenn es Fragen zur Anwendung der Rechtschreibprogramme gab. Die Binnendifferenzierung ist jedoch keine zwingende Vorgabe, um das Projekt im eigenen Unterricht durchzuführen. Projektmappe mit farbigen Schreibbogen Abgesehen von der Anknüpfung an Harry Potter und die Schaffung der Schreibanlässe entstand die Motivation der Kinder auch dadurch, die selbst verfassten Texte später druckreif in einer eigenen Projektmappe zusammenzufassen. Die Kinder erhielten daher Word-Dateien mit vorgegeben farbigen Schreibbogen, in die sie ihre Texte am Computer schrieben und die sie anschließend farbig ausdrucken konnten. Alle drei Schreibbögen stehen als ZIP-Datei auch in der Rubrik Download auf der Startseite der Unterrichtseinheit zur Verfügung. Der Projekttext "Harry und Ron auf Drachenjagd" erzählt eine kurze Episode aus den Ferien von Harry und Ron bei Rons ältestem Bruder Charlie in Rumänien. Der Text, der Fehler enthält, wird den Schülerinnen und Schülern am Computer präsentiert. Er dient als Grundlage für die Erläuterungen, wie die Rechtschreibprüfung und das digitale Wörterbuch funktionieren und wie die Kinder die richtige Schreibweise eines Wortes herausfinden können. Ein Kind liest den Text zuerst laut vor, damit der Inhalt klar ist. Danach wird genauer auf den Text eingegangen. Die Fehlerkorrektur erscheint nun in einem Sinnzusammenhang. Unterschiedliche Fehlertypen, unterschiedliche Korrekturstrategien Den Kindern werden die verschieden farblich markierten Wortkategorien gezeigt, die jeweils verschiedene Korrekturstrategien erfordern. Zu den Wortkategorien zählen falsch geschriebene Wörter, bei denen die Rechtschreibprüfung Vorschläge macht und das gesuchte Wort darunter ist. Diese Wörter ("Bruhder", "stopen") sind hellblau unterlegt. falsch geschriebene Wörter, bei denen es zunächst keinen Vorschlag der Rechtschreibprüfung gibt. Ersetzt man jedoch einen falschen Buchstaben durch einen richtigen oder fügt man einen fehlenden Buchstaben ein, erscheint das gemeinte Wort in den Vorschlägen. Die hier zugehörigen Wörter ("Plöttzlisch", "fäßelt") sind rot unterlegt. Wörter, die so viele Fehler enthalten, dass auch das Ersetzen zweier Buchstaben nicht reicht, um Vorschläge zu erhalten. Beim Einsatz des digitalen Wörterbuchs wird allerdings die richtige Schreibweise geliefert. Die Wörter "Vlühgel" und "gevärlig" sind in diese Kategorie einzuordnen und gelb unterlegt. Wörter, die in dieser Schreibweise zwar im Deutschen existieren, in dem bestimmten inhaltlichen Zusammenhang jedoch nicht passend sind und somit vom Computer nicht als fragwürdig erkannt werden. Die Wörter "lasen" und "Tank" sind daher in dunkelblauer Schrift gehalten. Allerdings sind nicht beide Wörter einer Kategorie farblich im Text gekennzeichnet, sondern immer nur das erste Beispiel. Schließlich sollen die Schülerinnen und Schüler nicht schon von vornherein wissen, welche Strategie sie anwenden müssen. Stattdessen sollen sie ausprobieren und herausfinden, welche Strategie die geeigneteste ist. Ziel des Unterrichtsprojektes ist, dass die Kinder zunehmend selbstständiger im Umgang mit ihren Texten am Computer werden und ihre eigenen Erfahrungen sammeln. Computer denken nicht Neben den Erklärungen zum Umgang mit den beiden Medien weist die Lehrkraft immer wieder darauf hin, dass eine Markierung unter einem Wort nur bedeutet, dass man die Schreibweise noch einmal überdenken sollte. Sie ist demnach fragwürdig, aber nicht automatisch falsch. Die Lehrkraft betont, dass der Computer zwar die Zeichenkette und damit das ‚Wort' nicht kennt, es aber trotzdem richtig geschrieben sein kann. Zudem wird den Kindern mit den dunkelblau geschriebenen Wörtern "lasen" und "Tank" gezeigt, dass der Computer manchmal nicht merkt, wenn etwas in einem falschen Zusammenhang eingesetzt wurde, weil die Zeichenkette einem anderen richtig geschriebenen Wort entspricht. Man kann den Computer also nur als Hilfsmittel benutzen, der deutlich macht, was er nicht kennt und welche Schreibweisen fragwürdig sind. Den Kindern werden die Grenzen des Computers aufgezeigt. Nach dem Abschluss der Erklärungen haben die Schülerinnen und Schüler noch Zeit, selbst Fehler in den Text einzubauen und anschließend selbstständig zu korrigieren. Die Rechtschreibprüfung wird in diesem Projekt erst angeschaltet, wenn die Kinder ihre Texte am Computer fertig geschrieben haben. Beim Verfassen der Texte ist sie ausgeschaltet, damit der kreative Schreibprozess nicht unterbrochen beziehungsweise gestört wird. (Sie lässt sich ausschalten über Extras > Optionen > Rechtschreibung und Grammatik > Haken im ersten Kasten "Rechtschreibung während Eingabe überprüfen" entfernen.) Umgang mit unterschlängelten Wörtern Während des Projektes wird die Rechtschreibprüfung auf zwei Arten benutzt. Eine Möglichkeit ist es, sie über einen Rechtsklick auf das unterschlängelte Wort zu öffnen. Daraufhin erscheint ein Kontextmenü mit Vorschlägen. Will man einen der aufgezeigten Begriffe übernehmen, so kann man diesen anklicken und das unterlegte Wort automatisch ersetzen. Diese Ersetzungsfunktion wird den Schülerinnen und Schülern nicht erklärt. Sie sollen das Wort selbst richtig in den Text eintragen, um sich die Schreibweise besser einzuprägen. Wird die Funktion allerdings von ihnen erkannt, können sie diese selbstverständlich benutzen. Findet man unter den Begriffen, welche die Rechtschreibprüfung anbietet, nicht das richtige Wort, so kann man einfach zurück in den Text klicken und die Vorschläge ignorieren. Arbeit mit der Dialogbox Die zweite Möglichkeit, die Prüfung aufzurufen ist, das unterschlängelte Wort zu markieren und dann den ABC-Button der Menüleiste anzuklicken. Es erscheint eine Dialogbox, die Vorschläge anbietet, die man dann durch Anklicken in den Text einfügen kann. Aber auch hier wird diese Ersetzungsfunktion aus den oben genannten Gründen den Kindern nicht erläutert. Diese zweite Möglichkeit ist vorteilhafter, da man in der größeren Dialogbox alle Vorschläge finden kann, die die Prüfung angibt, während die erstgenannte nur eine Auswahl trifft. Sie hat allerdings den Nachteil, dass das unterlegte Wort im Text markiert werden muss und ein weiteres Fenster auf dem Bildschirm geöffnet wird. Dieser Vorgang ist für die Kinder zeitaufwändiger und wahrscheinlich komplizierter. Korrekturmuster Unterschlängelt die Rechtschreibprüfung ein Wort unabhängig davon, ob es orthografisch richtig geschrieben ist oder nicht, hat das Programm grundsätzlich drei Alternativen. Entweder wird kein Korrekturvorschlag präsentiert, oder einer oder mehrere Korrekturvorschläge werden angeboten, von denen einer richtig ist. Die dritte Variante ist, dass einer oder mehrere Vorschläge empfohlen werden, aber keiner davon der passende ist. Homophone und Eigennamen Probleme hat die Rechtschreibprüfung mit Homophonen wie "Stadt" und "statt". Falsch verwendete Homophone erkennt es nicht, da es lediglich die Orthografie und nicht den Sinn des Textes erfasst. Es kommt daher auch vor, dass richtig geschriebene Wörter unterlegt werden, falsch geschriebene aber nicht erkannt werden. Eigennamen und Fremdwörter sind dem Programm nur selten bekannt und werden demnach auch häufig unterschlängelt. Es wird also deutlich, dass die Rechtschreibprüfung klare Grenzen hat. Alle Hilfen, die dem Nutzer bereit gestellt werden, hängen von der Programmierung der Software und der Funktionsweise eines Computers ab. Die Rechtschreibprüfung im Test Um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie viele Wörter als richtig und als falsch erkannt werden, wurde die Rechtschreibprüfung mit einem Diagnostikdiktat einem Test unterzogen. Zu dem Diagnostikdiktat wurde eine Fehlertabelle mit möglichen abweichenden Schreibungen der benutzten Wörter angefertigt. Dabei war es vor allem wichtig, die computertechnischen Einstellungen der Prüfung festzulegen, da schon geringfügige Unterschiede zu anderen Unterschlängelungen führen. Die Schülerinnen und Schüler sollten so erkennen, dass ein am Computer korrigierter Text nicht automatisch fehlerfrei ist. Sie lernen damit, dass seine orthografische Richtigkeit immer von den Entscheidungen und Beurteilungen der Person abhängt, die den Text schreibt. Zusätzliche Hilfestellung Als weitere Hilfe wird während des Projektes ein digitales Wörterbuch eingesetzt. Es kann bei der Korrektur eine zusätzliche Hilfestellung sein, da es orthografische Erkundungen ermöglicht. Die während des Projekts verwendete Software aus dem Dudenverlag "Duden - Die Deutsche Rechtschreibung" beinhaltet die schreibungstolerante Suche im Wörterbuch. Handhabung des digitalen Dudens Die Benutzer geben selbstständig Wörter in das Suchfeld des Dudens ein. Es ist somit möglich, trotz abweichender Schreibweise des gesuchten Wortes die orthografisch korrekte Form zu finden. Erkennt der Duden die eingegebene Zeichenkette, bietet er Vorschläge an. Durch Anklicken des richtigen Vorschlages erhält man dann die Wörterbuchinformationen zu diesem Wort. Grenzen des Programms Ebenso wie die Rechtschreibprüfung hat der Duden Grenzen und findet nur unter bestimmten Bedingungen das gesuchte Wort. Allerdings hat man durch das Wörterbuch die Möglichkeit auch bei Wörtern mit mehr als einer Abweichung in der Schreibweise richtige Vorschläge vorzufinden, was einen klaren Vorteil zur Rechtschreibprüfung von Word erkennen lässt. Weitere Einsatzmöglichkeiten Die elektronischen Wörterbücher haben noch viele weitere Funktionen, wie die Suche mit Platzhaltern und Jokern oder die komplette Aufstellung von Wörtern mit einer bestimmten Buchstabenfolge im Deutschen. Damit können Schülerinnen und Schüler Regeln überprüfen und mit Schreibweisen experimentieren. Im Rahmen dieses Projektes für die Grundschule würde aber eine derart genaue Einführung in die Benutzung des Dudens zu weit gehen, da die Kinder die zu überprüfenden Regeln meist noch nicht verinnerlicht haben. Duden - Die deutsche Rechtschreibung (Version 3.0) 1 CD-ROM für Windows und Apple Macintosh ISBN: 3-411-06704-7 Duden - Die deutsche Rechtschreibung (Version 3.0) Informationen zur Software gibt es online im Verlagskatalog der Verlage Brockhaus, Duden und Meyer. Alternativ kann natürlich auch auf Duden Online zurückgegriffen werden: duden.de: Duden Online Im Zusammenhang mit dem methodischen Vorgehen während des Projekts ist zu beachten, dass die Rechtschreibprüfung beim Verfassen der Texte immer ausgeschaltet blieb. Sie wurde erst in der Phase der Textbearbeitung aktiviert, damit die Kinder in ihrem Schreibprozess nicht unterbrochen beziehungsweise gestört wurden. Erfolgreiche Überarbeitung der Texte Nach der Durchführung war in den Texten, die die Kinder geschrieben hatten, eine durchschnittliche Korrekturrate von 68 Prozent feststellbar. Daraus wird deutlich, dass die Schülerinnen und Schüler die Texte mit den elektronischen Hilfsmitteln erfolgreich überarbeiten konnten. Sie haben ein Hilfsmittel kennen gelernt, das die Selbstständigkeit im Umgang mit der Rechtschreibung fördert, was für jedes Kind grundlegend ist. Allerdings muss ihnen auch bewusst gemacht werden, dass sie ihre Texte intensiver durchlesen, bevor die Rechtschreibprüfung eingeschaltet wird. Sie müssen beachten, dass sie einige Fehlschreibungen auch ohne Hilfe korrigieren können. Umgang mit falschen Lösungsvorschlägen Natürlich schlägt die Rechtschreibprüfung schon mal nicht geeignete Lösungen vor oder gibt mehrere Vorschläge zur Auswahl vor. Bei der die Nutzung der Rechtschreibprüfung während des Unterrichtsprojekts ließ sich allerdings erkennen, dass nur in sechs Prozent der Fälle falsche Vorschläge von den Kindern übernommen wurden. Umgang mit Mängeln der Rechtschreibprüfung Auch die Mängel der Rechtschreibprüfung in Word seien hier erwähnt. Es wird beispielsweise nicht immer alles Falsche markiert oder sogar richtig Geschriebenes fälschlicherweise unterschlängelt. Wird den Kindern die Funktionsweise der elektronischen Rechtschreibprüfung jedoch bei der Einführung erklärt, können sie diese Fehler einordnen. Ebenso bietet der digitale Duden nicht immer die richtigen Vorschläge. Aber gerade diese Mängel führen dazu, dass die Benutzer die Morphologie des Deutschen betrachten, was zu einem didaktischen Vorteil wird. Schließlich werden die Schülerinnen und Schüler so angeregt, ihre eigenen Schreibweisen und die Lösungsvorschläge der elektronischen Hilfen kritisch zu hinterfragen. Offenes und selbstständiges Lernen Ein weiterer Vorteil ist, dass die Schülerinnen und Schüler nicht wie bei der Arbeit mit Papier und Stift auf die Korrektur der Lehrerkraft warten müssen, sondern sofort eine Rückmeldung erhalten. Textverarbeitungssysteme mit Rechtschreibprüfung zeichnen sich besonders durch ihre Offenheit aus. Lernprogramme hingegen sind hinsichtlich der Lernfortschritte und Arbeitsergebnisse der Kinder meist nicht offen. Textverarbeitungssysteme mit Rechtschreibhilfe arbeiten produktionsorientiert und die Kinder sind nicht auf ein eindeutig zu erreichendes Ziel festgelegt, da es für sie alternative Lösungsmöglichkeiten gibt. So können die Schülerinnen und Schüler eigenständiger und kreativer arbeiten. Lerntempo unterschiedlich: Zusatzaufgaben einplanen Im Verlauf des Projektes wurde deutlich, dass die einzelnen Schülerinnen und Schüler unterschiedlich lang am Computer arbeiteten, obwohl die Gruppen jeweils aus leistungsstärkeren und -schwächeren Kindern gebildet worden waren. Das unterschiedliche Lern- und Schreibtempo muss bei der Planung berücksichtigt werden. Um die Zeit für schneller arbeitende Kinder sinnvoll zu überbrücken, sind Zusatzaufgaben zur Orthografie oder Rechercheaufträge für den digitalen Duden denkbar. Langfristigkeit sichert Lernerfolge Aus der Erfahrung des Projekts lässt sich außerdem sagen, dass der Zeitrahmen für ein derartiges Projekt größer bemessen sein sollte. Man kann beispielsweise über ein ganzes Schuljahr an einem derartigen Projekt arbeiten. Dadurch können der Umgang mit elektronischen Rechtschreibhilfen und das kritische Bewusstsein gegenüber deren Lösungsvorschlägen langfristig trainiert werden. Rechtschreibkompetenz gesteigert Bei allen am Projekt teilnehmenden Kindern konnte trotz sehr unterschiedlicher Voraussetzungen insgesamt eine Verbesserung der Rechtschreibkompetenz festgestellt werden. Zum einen reduzierte sich die Anzahl der Fehleranteile in den Texten, zum anderen war die Interaktion mit dem Computer erfolgreich, so dass sich die Korrekturkompetenz steigerte. Binnendifferenzierung - Kein Ausgleich der Leistungsunterschiede Obwohl alle Kinder von der Arbeit am Computer profitierten, verbesserte sich die rechtschreibstärkere Gruppe im Gegensatz zur rechtschreibschwächeren Gruppe kontinuierlicher. Die bestehenden Leistungsunterschiede zwischen den beiden Gruppen konnten nicht ausgeglichen werden. Größerer Zeitrahmen wünschenswert Im Verlauf des Projektes wurde deutlich, dass die Kinder in den einzelnen Gruppen unterschiedlich lang am Computer arbeiten. Das sollte bei der Planung berücksichtigt werden, indem zum Beispiel zusätzliche kleine Übungs- oder Rechercheaufgaben gestellt werden. Aus der Erfahrung lässt sich außerdem sagen, dass für ein derartiges Projekt mehr Zeit zur Verfügung stehen sollte. Eigenständige Verbesserungen Von 437 Wörtern mit abweichenden Schreibungen konnten im Laufe der Projektzeit im Durchschnitt 68 Prozent korrigiert werden. Meist verbesserten die Kinder ihre Fehlschreibungen, ohne den Vorschlag der Rechtschreibprüfung zu übernehmen. Die rechtschreibstärkeren Kinder korrigierten insgesamt prozentual mehr, was eine stärkere Verbesserung der Korrekturfähigkeit und der Rechtschreibkompetenz zeigte als bei der rechtschreibschwächeren Gruppe. Die Korrekturquote der rechtschreibschwächeren Gruppe lag bei 59 Prozent, was zeigt, dass auch diese Kinder effektiv mit Textverarbeitungsprogrammen arbeiten können. Umgang mit markierten Wörtern Außerdem ließ sich feststellen, dass die Kinder hauptsächlich auf die markierten Wörter eingingen und diese korrigierten. 96 Prozent der korrigierten Wörter waren zuvor markiert. Einerseits sind die Markierungen durch die Rechtschreibprüfung positiv zu sehen, da sie die Kinder auf mögliche Fehler aufmerksam machen und zum Nachdenken anregen. Andererseits ließen sich die Kinder - trotz Thematisierung - zu der Annahme verleiten, dass nur diese Schreibungen zweifelhaft seien. Sie "sahen" fehlerhafte Wörter ohne Markierungen oder richtige Wörter nicht mehr. Wie gut ist die elektronische Rechtschreibprüfung? Die Rechtschreibprüfung von Word markierte 79 Prozent der abweichenden Schreibungen. Das Programm zeichnet sich demnach durch eine sehr hohe Anzahl an Markierungen aus. Aus weiteren Untersuchungen wurde klar, dass die Rechtschreibprüfung bei 37 Prozent der Wörter mit abweichenden Schreibungen keinen Korrekturvorschlag macht, aber immerhin für etwa die Hälfte der Wörter ein richtiger Vorschlag zu finden ist. Zwischen 12 und 14 Prozent der Vorschläge der Rechtschreibprüfung sind falsch. Unter einem solchen nicht passenden Vorschlag der Rechtschreibprüfung kann man zum Beispiel "Risse" verstehen, wenn man "Riese" schreiben wollte, aber "Rise" geschrieben hat. Digitaler Duden durch Buchform ersetzbar Während die Rechtschreibprüfung von Word nur Vorschläge liefert, sobald ein Wort markiert ist und damit dessen Schreibung als fragwürdig kennzeichnet, kann das digitale Wörterbuch jederzeit eingesetzt werden, wenn ein Zweifel an der Schreibweise besteht. Der Duden macht insgesamt bei 19 Prozent aller Wörter mit abweichenden Schreibungen einen richtigen, bei 66 Prozent einen falschen und bei 15 Prozent gar keinen Vorschlag. Auffällig ist vor allem, dass der Duden viele falsche Vorschläge macht, jedoch fast immer einen Vorschlag anbietet. Im Nachhinein erscheint vor allen Dingen die Rechtschreibprüfung von Word als ein effektiv einsetzbares Programm. Den digitalen Duden könnte man auch durch einen Duden in Buchform ersetzen. Einsatz von Bildschirmaufzeichnungen möglich Um die Korrekturprozesse der Kinder nachvollziehen zu können, ist es bei entsprechender technischer Ausstattung möglich, auf die Bildschirmvideoaufzeichnung zurückzugreifen. Diese Videos lassen interessante Schlüsse auf das Rechtschreibverhalten und die Korrekturprozesse der Lernenden zu und sind besonders für Lehrkräfte interessant. Allerdings sollte man darauf achten, dass die Arbeit am Computer nicht durch das Mitlaufen des Bildschirmaufzeichnungsprogramms beeinträchtigt wird.

Die Astronomie-AG des Kopernikus-Gymnasiums in Wissen (Rheinland-Pfalz) hat die Spektren verschiedener galaktischer Gasnebel aufgenommen. Physikkurse und astronomische Arbeitsgemeinschaften können das Kalibrieren des Spektrographen nachvollziehen und aus den Bilddateien selbst Spektren extrahieren und auswerten.Seit mehr als 150 Jahren ist die Spektroskopie eine tragende Säule der Astrophysik. Mit spektroskopischen Methoden wurde die chemische Zusammensetzung von Sternen, Gasnebeln und des interstellaren Mediums erforscht. In der hier vorgestellten Unterrichtseinheit werden mittels quantitativer Auswertung der Spektren einer HII-Region und dreier planetarischer Nebel die dort vorhandenen chemischen Elemente identifiziert. In einem Fall können zusätzlich Aussagen zur räumlichen Verteilung der Temperatur in den Gasen des planetarischen Nebels abgeleitet werden. Die dieser Unterrichtseinheit zugrunde liegenden Spektren wurden mit einem DADOS-Spaltspektrographen der Firma Baader-Planetarium gewonnen. Abstract Inhalte der vorliegenden Unterrichtseinheit sind die Vermessung und die astrophysikalische Auswertung von Spektren der planetarischen Nebel NGC 6543 (Katzenaugennebel), M 57 (Ringnebel) und NGC 2392 (Eskimonebel), sowie der HII-Region M 42 (Großer Orionnebel). Die Spektren der planetarischen Nebel wurden mit einem DADOS-Spektrographen der Firma Baader-Planetarium als digitale Bilddateien in der Schulsternwarte der Geschwister-Scholl-Realschule in Betzdorf aufgenommen. Das Spektrum der HII-Region Orionnebel wurde im Rahmen eines Praktikums am Observatorium Hoher List des Argelander-Instituts für Astronomie der Universität Bonn gewonnen (ebenfalls mit dem DADOS). Mithilfe kostenlos zugänglicher oder üblicherweise vorhandener Software werden aus den Bilddateien Spektren extrahiert, aus denen die chemische Zusammensetzung der betrachteten Himmelsobjekte und teilweise auch die räumliche Verteilung der vorkommenden Elemente erschlossen werden. Klassische Themen des Oberstufenlehrplans, Wellenoptik und Atommodelle, werden unter astrophysikalischen Aspekten betrachtet und mit modernen Methoden der rechnergestützten Datenverarbeitung und -auswertung verknüpft. Fachliche Grundlagen Physikalische Grundlagen Bohrsches Atommodell, Energieniveaus und Spektrallinienserien des Wasserstoffatoms und Entstehung der Emissionsspektren galaktischer Gasnebel werden kurz erläutert. HII-Regionen Die Photonen heißer Sterne ionisieren Wasserstoffatome interstellarer Gaswolken und bringen diese zum Leuchten. Planetarische Nebel Darstellung der Bedeutung des hydrostatischen Gleichgewichts im Leben eines Sterns sowie Informationen zur Entstehung und zu den Eigenschaften planetarischer Nebel Material, Methoden und Ergebnisse Aufbau und Kalibrierung des DADOS-Spektrographen Informationen zum verwendeten DADOS-Spaltspektrograph und zu den Teleskopen, mit denen die Spektren aufgenommen wurden Spektrum der HII-Region Orionnebel Ausführliche Beschreibung des Verfahrens zur Kalibrierung des Spektrographen mit einer Energiesparlampe und Dokumentation der Ergebnisse Spektren planetarischer Nebel Hinweise zur Auswertung der Spektren, Beschreibung einer vereinfachten Auswertung und Ergebnisse: Elemente und deren räumliche Verteilung in den Nebeln Die Schülerinnen und Schüler sollen Fotoionisation und Lichtemission im Bohrschen Atommodell erklären und beschreiben können. die Entwicklung sonnenähnlicher Sterne über das Riesenstadium bis hin zu weißen Zwergen mit planetarischen Nebeln verstehen. HII-Regionen und ihre charakteristischen Eigenschaften kennen lernen. die Funktionsweise eines Reflexionsgitterspektrographen verstehen. die mit einem Gitterspektrographen gewonnenen Spektren mithilfe des bekannten Spektrums einer Energiesparlampe kalibrieren. aus digitalen Bilddateien Spektren extrahieren, in denen jeder Wellenlänge im sichtbaren Bereich eine Intensität zugeordnet ist. aus Spektren die chemische Zusammensetzung astronomischer Objekte bestimmen. aus dem Spektrum des Ringnebels M 57 Aussagen zur unterschiedlichen räumlichen Verteilung der Elemente Wasserstoff und Sauerstoff in diesem planetarischen Nebel ableiten. Thema Spektroskopie an galaktischen Gasnebeln Autoren Andreas Gerhardus, Daniel Küsters, Peter Stinner Fächer Physik, Astronomie, Astronomie-AGs Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum je nach Umfang und Intensität 4 bis 10 Stunden Technische Voraussetzungen Rechner mit Internetzugang für die Einzel-, Partner- oder Kleingruppenarbeit Software Astroart (kostenloser Download der Astroart-Demoversion ) zur Erstellung von Intensitätsprofilen längs beliebiger gerader Linien in Bilddateien; Tabellenkalkulationssoftware, hier MS-Excel Für das Praktizieren der Auswertungsmethodik benötigen Sie neben dem "Hilfsmittel-Ordner" nur die Inhalte eines der vier übrigen Ordner. Wenn Sie sich auf ein Beispiel beschränken möchten, ist eine "Grundausrüstung" aus "Hilfsmittel-Ordner" und "M42.zip" zu empfehlen. Daniel Küsters legte im März 2009 sein Abitur am Kopernikus-Gymnasium Wissen (Rheinland-Pfalz) ab. Zurzeit ist er Praktikant bei der Firma EADS Astrium Satellites. Dort beschäftigt er sich im Rahmen einer Definitionsstudie mit experimentellen Untersuchungen für das geplante Weltraum-Gravitationsinterferometer LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Peter Stinner ist Lehrer für Physik und Mathematik am Kopernikus-Gymnasium in Wissen (Rheinland-Pfalz). Mit der Wissener Astronomie-AG betreibt er die Sternwarte der Geschwister-Scholl-Realschule in Betzdorf. Das Bohrsche Atommodell Objekte der spektroskopischen Untersuchungen in dieser Unterrichtseinheit sind planetarische Nebel und HII-Regionen. Die entsprechenden Spektren wurden mit einem Reflexionsgitterspektrographen aufgenommen. Um eine fundierte Basis für die praktische Arbeit zu schaffen, werden hier zunächst grundlegende Informationen zur Theorie der Lichtabsorption und -emission vorangestellt. Nach dem Bohrschen Atommodell gibt es für Elektronen in einem Atom oder Ion verschiedene diskrete Energieniveaus, so genannte Quantenzustände. Es ist nicht möglich, dass die Elektronenenergie Zwischenwerte annimmt. Niels Bohr (1885-1962) schrieb jedem dieser Zustände eine bestimmte Kreisbahn eines Elektrons um den Atomkern zu. Energieniveaus und Spektrallinienserien des Wasserstoffatoms Normalerweise hält das Elektron sich auf dem Grundzustand (n = 1), der Stufe mit der niedrigsten Energie, auf. Der Begriff "Grundzustand" rührt daher, dass das Elektron nach kurzer Zeit immer wieder von den höheren Stufen in diesen Zustand zurückfällt. Theoretisch gibt es unendlich viele dieser Quantenzustände, deren Energiedifferenzen jedoch immer geringer werden, und deren Energie gegen einen bestimmten Wert, die Ionisationsgrenze, konvergiert. Wenn man die Gesamtenergie eines Elektrons im Wasserstoffatom an der Ionisierungsgrenze zu Null Elektronenvolt (eV) festlegt, dann hat es im Grundzustand eine Energie von -13,6 Elektronenvolt. Zur Ionisierung eines Wasserstoffatoms ist also eine Mindestenergie von 13,6 Elektronenvolt erforderlich. Die Energieniveau-Schemata der Atome anderer Elemente sind deutlich komplizierter. Allen gemeinsam ist aber das Auftreten von diskreten Energieniveaus. Der Wechsel zwischen zwei diskreten Energiestufen ist mit Aufnahme oder Abgabe von Energie verbunden. Dies erfolgt entweder strahlungslos durch eine Kollision mit einem anderen Teilchen, oder aber durch Absorption (Energie wird aufgenommen) oder Emission (Energie wird abgegeben) eines Lichtquants, eines so genannten Photons. Besitzt ein absorbiertes Lichtquant mehr Energie, als zwischen Grundzustand und Ionisationsgrenze liegt, löst sich das Elektron vom Atom. Dieser Vorgang wird als Photoionisation genannt. So entstandene freie Elektronen werden nach einer gewissen Zeit wegen der elektrischen Anziehungskräfte von Wasserstoffionen (Protonen) wieder "eingefangen". Auf dem Weg in den Grundzustand geben diese Elektronen 13,6 Elektronenvolt ab. Diese Energie kann sich gemäß Abb. 1 auf mehrere Photonen verteilen, deren einzelne Energien erlaubten Energiedifferenzen entsprechen. Auf diese Weise entstehen Emissionslinienspektren, die sich von Element zu Element unterscheiden. In galaktischen Gasnebeln sind unterschiedliche Elemente vorhanden, was zur Folge hat, dass sich das Spektrum dieser Nebel aus den Emissionslinienspektren der beteiligten Elemente zusammensetzt. Damit werden Rückschlüsse auf die im Gasnebel vorhandenen Elemente möglich. Etwa 70 Prozent des interstellaren Gases bestehen aus atomarem Wasserstoff. Man unterscheidet Wolken aus neutralem Wasserstoff, HI (lies: "H-eins"), und ionisiertem Wasserstoff HII (lies: "H-zwei"). Wolken aus neutralem Wasserstoff, die sich fernab von sehr heißen Sternen befinden, sind im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung nicht beobachtbar, weil kein Mechanismus zur Verfügung steht, der die Elektronen der Wasserstoffatome aus dem Grundzustand in einen höheren Energiezustand befördert. Folglich werden auch keine Photonen emittiert. Anders ist die Situation in der Nähe von leuchtkräftigen und heißen Sternen. Die Strahlung von Sternen mit einer Oberflächentemperatur über 20.000 Kelvin enthält Photonen mit mehr als 13,6 Elektronenvolt in hinreichender Anzahl, um genügend viele Wasserstoffatome zu ionisieren. Bei deren Rekombination entsteht nach den im Kapitel Physikalische Grundlagen beschriebenen Mechanismus das sichtbare Wasserstoffspektrum. Neben Wasserstoff enthalten HII-Regionen auch Sauerstoff, Helium und Stickstoff. Auch deren Emissionslinien sind in den Spektren von HII-Regionen vertreten. Ein Paradebeispiel für eine HII-Region ist der bekannte Orionnebel. Das Foto des Nebels in Abb. 3 (zur Vergrößerung anklicken) entstand im Rahmen eines Beobachtungspraktikums unserer Astronomie-AG im Observatorium Hoher List in der Eifel. Als ersten planetarischen Nebel entdeckte Charles Messier (1730-1817) im Jahr 1764 den Hantelnebel M 27 im Sternbild Füchslein. Weil die meisten früh entdeckten planetarischen Nebel in den damaligen Teleskopen dem Erscheinungsbild der Planetenscheibchen der Gasplaneten ähnelten, prägte Wilhelm Herschel (1738-1822) diesen irreführenden Begriff. Planetarische Nebel haben nichts mit Planeten zu tun. Vielmehr handelt es sich um von einem Stern abgestoßene gasförmige Materiewolken, die durch diesen, den so genannten Zentralstern, zum Leuchten angeregt werden. Das hydrostatische Gleichgewicht: Gravitation und Strahlungsdruck Planetarische Nebel entstehen immer dann, wenn sich das "Leben" eines Sterns von ein bis fünf Sonnenmassen dem Ende nähert. Während der überwiegenden Zeit seines Lebens fusioniert ein Stern in seinem Inneren Wasserstoff zu Helium. Dadurch entsteht ein nach außen gerichteter Strahlungsdruck, der der eigenen Gravitation des Sterns entgegenwirkt und somit verhindert, dass er kollabiert (Abb. 4). Die Patt-Situation dieser Kräfte bezeichnet man als hydrostatisches Gleichgewicht. Abnahme des Strahlungsdrucks führt zur Kontraktion eines Sterns Nachdem der Wasserstoffvorrat weitgehend aufgebraucht ist, nimmt der Strahlungsdruck eines Sterns ab. Dann beginnt er, sich unter seiner eigenen Gravitation zusammenzuziehen. Durch die Verdichtung steigt die Temperatur des Sterns an. Damit werden die Bedingungen für die Fusion von Helium zu schwereren Elementen, wie zum Beispiel Kohlenstoff und Sauerstoff, geschaffen. Weil die Temperatur des Sterns nach außen hin abfällt, nimmt auch die relative Häufigkeit der schweren Elemente entsprechend nach außen hin ab. Der Stern pulsiert Die äußeren Regionen des Sterns verlieren nach und nach ihre Masse in Form von Sternenwind: Da die Reaktionsgeschwindigkeit der Heliumfusion proportional zu einer sehr hohen Potenz der Temperatur ist (Literaturangaben zum Grad der Potenz sind widersprüchlich!), erhöht sich der Strahlungsdruck bereits bei einem leichten Temperaturanstieg übermäßig. Als Folge dessen dehnt sich die äußere Schicht des Sterns zunächst aus. Dadurch verliert sie an Temperatur und kontrahiert wieder, es entsteht eine Pulsation. Die Expansionsgeschwindigkeit der abgestoßenen Materie beträgt etwa 25 Kilometer pro Sekunde. Durch den Sternenwind wird der heiße Kern immer weiter freigelegt, weshalb später auch ein Anteil der schwereren Elemente abgestoßen wird. Der heiße Zentralstern bringt das abgestoßene Gas zum Leuchten Mit der Zeit steigt somit die Oberflächentemperatur des Zentralsterns. Entsprechend verschiebt sich sein Strahlungsmaximum in den ultravioletten Bereich. Deshalb werden überwiegend hochenergetische Photonen emittiert, welche das abgestoßene Gas nach den bereits dargestellten Mechanismen zum Leuchten anregen. Ein planetarischer Nebel ist entstanden. Planetarische Nebel bestehen zu etwa 70 Prozent aus Wasserstoff, 28 Prozent Helium und neben geringen Mengen anderer Elemente aus Stickstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff. Diese Metalle - so bezeichnen Astronomen alle Elemente, die schwerer als Helium sind - stellen einen wichtigen Schritt in der Entwicklung des Universums dar. Sie werden im interstellaren Raum angereichert und sind ein wichtiger Baustoff für die Entstehung der nachfolgenden Sternengenerationen, von Planeten und von Leben. Form Nur jeder fünfte planetarische Nebel ist kugelförmig. Alle anderen haben komplexe oder bipolare Strukturen, wobei die Gestalt formenden Mechanismen nicht eindeutig geklärt sind (Abb. 5). Ursachen könnten Magnetfelder oder Wechselwirkungen mit massereichen Objekten sein. Größe Die Radien der planetarischen Nebel liegen in der Größenordnung von 0,2 Parsec (1 Parsec = 3,3 Lichtjahre). Durch die oben beschriebene Expansion werden sie zunehmend diffuser und vermischen sich mit der interstellaren Materie. Ab einem Radius von etwa 0,7 Parsec emittieren sie so wenig Strahlung, dass sie unsichtbar werden. Flüchtige Erscheinungen Planetarische Nebel sind aufgrund ihrer Expansion in der Regel nur etwa 10.000 Jahre sichtbar. Nach astronomischen Maßstäben ist das eine äußerst kurze Zeitspanne. Umso erstaunlicher ist es, dass man momentan 1.500 planetarische Nebel in unserer Galaxie kennt. Ihre tatsächliche Anzahl auf wird 10.000 bis 50.000 geschätzt. Dichte Die mittlere Dichte der planetarischen Nebel beträgt meist weniger als 10.000 Teilchen pro Kubikzentimeter. Das entspricht dem besten auf der Erde erzeugbaren Hochvakuum. Aus diesem Grund dienen planetarische Nebel den Astrophysikern auch als "Weltraumlaboratorien", deren Bedingungen auf der Erde kaum zu erzeugen sind. Vom mysteriösen Element "Nebulium" In den Spektren planetarischer Nebel und des Orionnebels treten im blauen Spektralbereich starke Emissionslinien bei 495,9 Nanometern und bei 500,7 Nanometern auf (siehe Abb. 9). Lange Zeit misslangen alle Versuche, diese Linien in Verbindung mit Spektrallinien bekannter Elemente zu bringen. Man ging daher von einem neuen Element aus, dass man "Nebulium" nannte. Erst 1927 konnte gezeigt werden, dass es sich bei den fraglichen Spektrallinien um "verbotene Linien" des zweifach positiv geladenen Sauerstoff-Ions handelt. Dieser wird als OIII (lies: "O-drei") bezeichnet. Entstehung der verbotenen OIII-Linien Bei der Entstehung dieser Linien spielen so genannte metastabile Energiezustände des OIII die entscheidende Rolle. Die Lebensdauer solcher Zustände, das heißt die Verweildauer der Elektronen auf diesen Energieniveaus, liegt um mehrere Größenordnungen über der von normalen Niveaus. Die zweifach positiv geladenen Sauerstoff-Ionen gelangen durch Lichtabsorption in hoch liegende Energiezustände und aus diesen durch Lichtemission auch in metastabile Zustände. Bei der Entstehung der "verbotenen Linien" gehen Elektronen von einem metastabilen Energiezustand in einen tieferen Zustand über. Aus Gründen der Drehimpulserhaltung muss bei solchen Übergängen elektromagnetische Strahlung höherer Multipolordnungen entstehen, was nur mit äußerst geringer Wahrscheinlichkeit der Fall ist. Warum sind verbotene OIII-Linien nicht auf der Erde zu beobachten? Die Lebensdauer eines metastabilen Zustands ist so groß, dass auf der Erde auch beim bestmöglichen Vakuum ein OIII-Ion in einem solchen Zustand seine Energie durch einen Stoß mit einem anderen Atom oder Ion strahlungslos verliert, bevor es sie zum Beispiel als elektromagnetische Quadrupolstrahlung abgeben kann. Daher sind die OIII-Linien bei 495,9 Nanometern und bei 500,7 Nanometern auf der Erde nicht zu beobachten. In galaktischen Gaswolken ist die Konzentration der Atome beziehungsweise Ionen jedoch geringer als in dem besten irdischen Vakuum. Stöße der OIII-Teilchen im metastabilen Zustand finden dort also so gut wie keine statt. Daher kann auch keine strahlungslose Energieabgabe stattfinden. Da die Wahrscheinlichkeit für die "verbotenen Übergänge" zwar klein, aber größer als Null ist, zerfallen die metastabilen Zustände dann irgendwann durch Photonenemission und erzeugen so die Linien des "Nebuliums" (Frank Gieseking, Planetarische Nebel Teil 1, Sterne und Weltraum, 1983/2, Seite 68-74; Planetarische Nebel Teil 3, Sterne und Weltraum, 1983/7, Seite 336-341). Aufbau des Geräts Die dieser Unterrichtseinheit zugrunde liegenden Spektren wurden mit einem DADOS-Spaltspektrographen der Firma Baader-Planetarium gewonnen (Abb. 6). Die Teleskop-Optik bündelt das Licht eines zu spektroskopierenden Objekts auf den Spektrographenspalt. Das aus dem Spalt austretende Licht geht durch eine Kollimatorlinse, um dann als paralleles Lichtbündel auf ein Reflexionsgitter zu treffen. Dieses Gitter ist das dispergierende Element, welches das Licht in seine spektralen Bestandteile zerlegt. Eine zweite Kollimatorlinse nach dem Gitter leitet das in die vorhandenen Spektralfarben aufgespaltene Licht zur visuellen Beobachtung oder zur Fotografie weiter. Der DADOS-Spektrograph besitzt drei nebeneinander liegende Spalte unterschiedlicher Breite. Ist man an einer großen Auflösung interessiert, wählt man den schmalen Spalt. Ist man auf kurze Belichtungszeiten angewiesen, verwendet man den breiten Spalt. Die Spalte des DADOS besitzen folgende Breiten: 50 Mikrometer 25 Mikrometer 35 Mikrometer Bei der Spektroskopie des großflächigen Orionnebels konnte die Astronomie-AG Wissen im Rahmen eines Praktikums das RC-Teleskop des Observatoriums Hoher List nutzen. Das Bild des Nebels leuchtete dabei alle drei Spalte gleichzeitig aus. Die Aufnahme in Abb. 7 zeigt daher drei Spektren mit unterschiedlichen Auflösungen und Helligkeiten (oben: Spaltbreite 50 Mikrometer; mittig: Spaltbreite 25 Mikrometer; unten: Spaltbreite 35 Mikrometer). Bei weniger ausgedehnten Objekten, wie zum Beispiel den planetarischen Nebeln, lässt sich nur einer der drei Spalte ausleuchten. Zwei Methoden Nachdem ein Spektrum aufgenommen wurde, stellt sich die Frage, welche Lichtwellenlänge von welchem Ort im Bild des Spektrums repräsentiert wird. Der Spektrograph muss kalibriert (geeicht) werden. Dafür setzten wir zwei Verfahren ein: Spektrallinien des Wasserstoffs Die erste Methode nutzt die in jedem Gasnebel vorhandenen Spektrallinien des Wasserstoffs als Bezugswellenlängen und kommt daher ohne eine zusätzliche Kalibrierlichtquelle aus. Die Vorgehensweise wird im Zusammenhang mit der Auswertung des Spektrums von NGC 2392 (Eskimonebel) erläutert (siehe Spektren planetarischer Nebel ). Spektrallinien von Energiesparlampen Formal richtiger und methodisch exakter - allerdings auch aufwändiger - ist das zweite Verfahren, bei dem eine externe Lichtquelle genutzt wird, die hinreichend viele und möglichst genau bekannte Wellenlängen emittiert, die über das gesamte sichtbare Spektrum verteilt sind. Diese Anforderungen an eine Kalibrierlichtquelle erfüllen handelsübliche und preiswerte Energiesparlampen. Die Methode wird ausführlich bei der Auswertung des Orionnebel-Spektrums beschrieben (siehe Spektren planetarischer Nebel ). Hinweise zur Kalibrierung Für die Kalibrierung des Spektrographen nimmt man unmittelbar nach der Aufnahme jedes auszuwertenden Spektrums ein Spektrum der Energiesparlampe auf. Wichtig ist dabei, dass zwischen beiden Aufnahmen an der Apparatur (Teleskop, optische Zusatzteile, Spektrograph, Aufnahmekamera) keine Änderungen vorgenommen werden. Jedes ausgetauschte optische Bauteil und jede Änderung der Gitterposition im Spektrographen ändern den Ort einer bestimmten Spektrallinie auf dem Sensor der Kamera. Die Technik des Kalibriervorgangs wird noch im Zusammenhang mit der Vermessung des Orionnebel-Spektrums ausführlich beschrieben ( Spektrum der HII-Region Orionnebel ). Observatorium Hoher List Der Spektrograph war zur Untersuchung des Orionnebels am Ritchey-Chretien-Teleskop (kurz: RC-Teleskop) des Observatoriums Hoher List montiert. Dieses Spiegelteleskop ist mit einer Brennweite von 4,80 Metern und dem Objektivdurchmesser 60 Zentimetern ein vergleichsweise großes Gerät. Schulsternwarte Betzdorf Etwas bescheidener sind die Dimensionen des C8-Teleskops in der Schulsternwarte der Geschwister-Scholl-Realschule in Betzdorf, mit dem die Spektren der planetarischen Nebel aufgenommen wurden. Abb. 9 zeigt den experimentellen Aufbau. Aufnahmeoptik ist ein Celestron-8-Schmidt-Cassegrain-Spiegelteleskop mit einer Brennweite von 2 Metern und einem Objektivdurchmesser von 20 Zentimetern. Daran sind nacheinander ein Klappspiegel, der DADOS-Spektrograph und eine digitale Spiegelreflexkamera angebaut. Die Klappspiegeleinheit kann das Licht entweder unmittelbar auf den Spektrographenspalt weiterleiten oder den Strahlengang des Teleskops um 90 Grad in ein Okular umlenken. Letzteres macht man, um ein zu spektroskopierendes Objekt überhaupt erst einmal zu finden und dann in der Mitte des Teleskopgesichtsfelds zu platzieren. Dann wird der Spiegel umgeklappt und das Objektbild auf den DADOS-Spalt zentriert. Jetzt kann die Belichtung ausgelöst werden, die typischerweise 45 bis 60 Minuten erfordert. Während dieser Zeit muss die Nachführung des Teleskops hochgradig präzise laufen, da sonst das Bild unseres Untersuchungsobjekts ganz schnell vom Spektrographenspalt verschwinden würde. Dazu wird über ein Linsenfernrohr als so genanntes Leitrohr mit einer ST4-CCD-Kamera die Position eines Sterns beobachtet. Ändert sich die Sternposition auf dem Sensor der ST4-Kamera, dann erhält die Teleskopnachführung einen Impuls, der diese Abweichung korrigiert. Bei der Vermessung des Spektrums von M 42, einer HII-Region, wurde für die Kalibrierung des Spektrographen das Spektrum einer handelsüblichen Energiesparlampe verwendet. Das gesamte Verfahren der Vermessung und Auswertung verläuft über folgende Schritte: Nach der Aufnahme des Spektrums von M 42 wird mit der kostenfreien Demoversion von Astroart eine Intensitätskurve des Spektrums erstellt. Die Intensitätskurve von M 42 wird als TXT-Datei gespeichert und in ein Tabellenkalkulationssystem (hier Excel) importiert. Die Daten werden in Excel als Intensitätskurve dargestellt. Mit einem nach der Spektroskopie des Nebels ohne Veränderung an den Geräten (!) aufgenommenen Spektrum der Energiesparlampe wird analog verfahren. Mithilfe eines vorhandenen, exakt ausgemessenen Kalibrierungsspektrums der Energiesparlampe (spektrum_energiesparlampe.jpg) wird dann eine Kalibrierungsfunktion ermittelt. Aus der gewonnenen Formel der Kalibrierungsfunktion berechnet Excel für jede Pixelnummer des Spektrums von M 42 die zugehörige Wellenlänge. Materialien bei Lehrer-Online Das gesamte Verfahren wird ausführlich in der Datei "spektrum_vermesseung_m42.pdf" beschrieben. Die Schritt-für-Schritt-Anleitung veranschaulicht die Arbeit mit den Programmen Astroart und Excel per Screenshots. Alle weiteren Daten und Dateien, mit denen Sie die Prozedur selbst durchführen können, stehen im Folgenden einzeln und in den ZIP-Archiven auf der Startseite der Unterrichtseinheit als Pakete zur Verfügung. Die Ergebnisse sind in Abb. 10 und Abb. 11 (zur Vergrößerung anklicken) dargestellt. Im Orionnebel konnte eindeutig das Vorkommen folgender Stoffe nachgewiesen werden: ionisierter Wasserstoff zweifach ionisierter Sauerstoff neutrales Helium einfach ionisierter Stickstoff Es ist bemerkenswert, dass der Nachweis der beiden Linien des zweifach ionisierten Sauerstoffs bei etwa 500 Nanometern so deutlich gelungen ist. Da diese Linien "verboten" sind, konnten wir zeigen, dass die Materiedichte in M 42 (ebenso wie in den betrachteten planetarischen Nebeln) sehr gering ist - noch geringer als im besten künstlich hergestellten Vakuum auf der Erde. Die Entstehung dieser verbotenen Linien wurde bereits im Kapitel Planetarische Nebel erläutert. Anfangs- und Endpunkte für die Profillinien Das Verfahren bei der Konstruktion und Auswertung der Spektren planetarischer Nebel unterscheidet sich nicht von der Vorgehensweise bei der Bearbeitung des Spektrums der HII-Region M 42. Die benötigten Bilddateien und unsere eigenen Auswertungen (Excel-Dateien) können Sie hier einzeln (siehe unten) oder als ZIP-Archive auf der Startseite der Unterrichtseinheit herunterladen. Der Erfolg einer Auswertung hängt von der Wahl der Linie in der Bilddatei eines Spektrums ab, längs der das Intensitätsprofil ermittelt wird. Wir empfehlen folgende Anfangs- und Endpunkte für die Profillinien (die vorgeschlagenen Profile sind natürlich nicht die einzig möglichen): Katzenaugennebel (NGC 6543) (X1; Y1) = (1208, 1301) bis (X2; Y2) = (2248; 1375) Eskimonebel (NGC 2392) (X1 ;Y1) = (1265; 1415) bis (X2; Y2) = (2210; 1515) Ringnebel (M 57) (X1; Y1) = (1220; 1260) bis (X2; Y2) = (2185; 1330) Asymmetrische Spektrallinien Bei der Aufnahme der Spektren von planetarischen Nebeln wurde der mit 50 Mikrometern breiteste der drei DADOS-Spalte verwendet. Ungenauigkeiten bei der Nachführung des Teleskops führen bei sehr hellen Spektrallinien zu Asymmetrien. Abb. 12 zeigt am Beispiel der unsymmetrischen OIII-Linie bei 495,6 Nanometern im Spektrum des Katzenaugennebels (NGC 6543), wie man den "Linienschwerpunkt" dennoch recht genau ermitteln kann: Man druckt den fraglichen Teil des Spektrums aus und bestimmt durch Nachmessen die Linienbreiten bei verschiedenen Intensitäten (rote Linien in Abb. 12). Das arithmetische Mittel der Pixelnummern bei den Linienmitten liefert die Pixelnummer des Linienschwerpunkts, die dann in die Auswertung eingeht. Die Excel-Datei "NGC6543_komplettauswertung.xls" (siehe unten) enthält bereits Profile wie in Abb. 12 für die drei hellsten Spektrallinien. Vereinfachtes Auswertungsverfahren Das hier am Beispiel des Eskimonebels (NGC 2392) vorgestellte Kalibrierungsverfahren setzt die Existenz der Spektrallinien der Balmerserie des Wasserstoffs im Nebelspektrum voraus und nutzt diese (in jedem galaktischen Gasnebel vorhandenen Spektrallinien) als Bezugswellenlängen. Es kommt daher ohne den zeitaufwändigen Vorgang der Kalibrierung auf der Basis des Energiesparlampenspektrums aus. Im Vergleich zu dem für den Orionnebel (M 42) beschriebenen Verfahren ist es methodisch jedoch weniger exakt. Informationen zum Nebel Der Katzenaugennebel (NGC 6543) befindet sich im Sternbild Drache. Verglichen mit fast allen anderen bekannten planetarischen Nebeln ist er sehr komplex strukturiert. Hochauflösende Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops (Abb. 13) enthüllten außergewöhnliche Strukturen wie Knoten, Jets und bogenartige Merkmale. NGC 6543 wurde am 15. Februar 1786 von Wilhelm Herschel entdeckt. Es war der erste planetarische Nebel, dessen Spektrum im Jahr 1864 untersucht wurde. Der zentrale Stern der Spektralklasse O besitzt eine Oberflächentemperatur von 60.000 Kelvin und bringt die Atome und Ionen des Nebels zum Leuchten. Spektrum des Katzenaugennebels Abb. 14 zeigt das DADOS-Spektrum des Katzenaugennebels zusammen mit dem kontinuierlichen Spektrum des Zentralsterns. Man findet darin die vom Orionnebel her bekannten Linien von Wasserstoff und zweifach ionisiertem Sauerstoff (OIII). Im Unterschied zu den anderen untersuchten planetarischen Nebeln enthält NGC 6543 auch neutrales Helium. Ionisiertes Helium fehlt im Katzenaugennebel. Informationen zum Nebel Der Eskimonebel (NGC 2392) ist ein planetarischer Nebel im Sternbild Zwillinge. Er ist ungefähr 3.000 Lichtjahre von uns entfernt. Abb. 15 zeigt eine Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops. Der Nebel ist vor einigen Tausend Jahren entstanden, als der etwa sonnengroße Zentralstern seine äußere Hülle durch eine Eruption abgeworfen hat. Seine Leuchtkraft übertrifft die der Sonne um das 40fache. Der Eskimonebel expandiert in 30 Jahren um etwa eine Bogensekunde. Spektrum des Eskimonebels Das DADOS-Spektrum des Eskimonebels ist in Abb. 16 dargestellt. Dem Linienspektrum des Gasnebels ist das kontinuierliche Spektrum des Zentralsterns überlagert. Am Beispiel des Eskimonebels wird oben ein vereinfachtes Auswertungsverfahren beschrieben, bei dem die Spektrallinien des im Nebel vorhandenen Wasserstoffs als Bezugswellenlängen genutzt werden. Das Verfahren kann natürlich auch auf alle anderen Nebel angewendet werden. Informationen zum Nebel Der Ringnebel (M 57) ist der Überrest eines Sterns, der vor etwa 20.000 Jahren seine äußere Gashülle abgestoßen hat. Letztere dehnt sich heute mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 Kilometern pro Sekunde aus. Abb. 17 zeigt eine Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops. Der scheinbare Durchmesser des Nebels beträgt derzeit zwei Bogenminuten. Bei einer Entfernung von 2.300 Lichtjahren entspricht dies einem absoluten Durchmesser von etwa 1,3 Lichtjahren. Das ringförmige Aussehen des Nebels im Teleskop prägte den Namen "Ringnebel in der Leier". Im Zentrum des Nebels befindet sich ein weißer Zwergstern mit einer Oberflächentemperatur in der Größenordnung von 100.000 Kelvin. Spektrum des Ringnebels Im Spektrum von M 57 (Abb. 18), aber auch in dem des Katzenaugennebels (Abb. 14), erkennt man neben den beschrifteten Emissionslinien des Nebels zahlreiche weitere Linien. Diese können nicht von den Nebeln stammen, denn ihre Form lässt erkennen, dass ihr Licht jeweils den gesamten Spalt ausgeleuchtet hat. Es handelt sich hierbei um das Spektrum der Lichtverschmutzung, also der Aufhellung des Nachthimmels durch künstliche Beleuchtung. Am meisten fallen die blaue und die grüne Linie der weit verbreiteten Quecksilberlampen auf, wobei die blaue Linie fast mit der H-gamma-Linie zusammenfällt. Temperaturverteilung im Ringnebel Das Spektrum des Ringnebels M 57 zeigt eine weitere Besonderheit (Abb. 18): Die "Breite" der Spektrallinien erscheint an deren oberen und unteren Rändern deutlich größer als im zentralen Bereich. Aus dieser Beobachtung ergeben sich Aussagen über die Temperaturen in verschiedenen Zonen des Nebels. Während der gesamten Belichtungszeit des Spektrums war der Ringnebel, wie in Abb. 18 veranschaulicht, auf den Spektrographenspalt fokussiert. Die sichtbare "Ringform" des Nebels führte deshalb dazu, dass der Spalt inhomogen ausgeleuchtet wurde. In Abb. 18 sind zwei Intensitätsprofile zu sehen, welche längs der hellsten Spektrallinien von Wasserstoff und Sauerstoff gewonnen wurden (gelbe Linien in Abb. 18). Daraus lassen sich Aussagen zur Temperaturverteilung im Nebel ableiten: Wasserstoff Der Wasserstoff ist im inneren Bereich des Nebels fast vollständig ionisiert (Ionisierungsenergie 13.6 eV, siehe Abb. 1. Man beobachtet kaum Licht von Linien der Balmerserie, da diese beim Einelektronensystem Wasserstoff nur im neutralen Zustand entstehen können. Die sichtbare Außenkante des Ringnebels, das heißt der Intensitätsabfall an den äußeren Flanken der Kurve im rechten Diagramm von Abb. 18, beschreibt nicht die Grenze der räumlichen Wasserstoffverteilung, sondern den Bereich, in dem die Temperatur unter etwa 5.000 K sinkt. Die höheren Energieniveaus für Balmer Linien können dann nicht mehr besetzt werden. Sauerstoff Beim Sauerstoff sind die Verhältnisse deutlich komplizierter: Man benötigt 13,6 eV, um vom neutralen OI zum einfach ionisierten OII zu kommen und weitere 35.1 eV, um OII ein weiteres Mal zu OIII zu ionisieren. Zusätzlich sind weitere 5.4 eV erforderlich, um im zweifach ionisierten Sauerstoff OIII den für die Entstehung der Linien bei 500,7 Nanometer und 495.9 Nanometer erforderlichen Energiezustand besetzen zu können. Diese insgesamt 54, 1 eV erhält ein Sauerstoffatom in mindestens drei aufeinander folgenden Prozessen von Photonen aus der Strahlung des Zentralsterns des Nebels. Einfache Schlüsse aus dem Verlauf der Kurve im linken Diagramm von Abb. 18 sind deshalb nicht möglich. Genauigkeit der Messungen Die von uns ermittelten Wellenlängen der Emissionslinien im Orionnebel (siehe Abb. 11 ) weichen von den Literaturwerten nur um einige Zehntel Nanometer ab. Die experimentellen Fehler in den Spektren der planetarischen Nebel (siehe Excel-Dateien bei den Downloadmaterialien) liegen zwischen Null und 1,5 Nanometern. Dies ist damit zu erklären, dass die Spektren der planetarischen Nebel mit dem breitesten der DADOS-Spalte aufgenommen wurden. In den Bilddateien werden die Emissionslinien damit automatisch breiter und bei Nachführfehlern zusätzlich unsymmetrisch. Rauschminderung Schwache Linien, die vom Auge in den Bildern eindeutig erkannt werden, verschwinden in den Intensitätsprofil-Spektren öfter im Rauschen. Wer bereit ist, zur Rauschminderung mehr Aufwand zu betreiben, kann natürlich länger belichten. Man kann auch mehrere parallele Linien durch die Spektren legen und die zugehörigen Intensitätskurven Punkt für Punkt aufsummieren. Damit "simuliert" man eine längere Belichtungszeit. Auf diese Weise sollte das Rauschen drastisch vermindert werden, so dass schwache Linien besser erkennbar werden. Frank Gieseking Planetarische Nebel Teil 1, Sterne und Weltraum, 1983/2, Seite 68-74 Frank Gieseking Planetarische Nebel Teil 3, Sterne und Weltraum, 1983/7, Seite 336-341