Rückenbeschwerden haben nicht nur körperliche Ursachen, sondern oft auch psychische. Einfache Übungen können die enge Verknüpfung von Körper und Seele spürbar machen und tragen zur Spannungsregulation bei. In dieser Unterrichtseinheit sollen die Schülerinnen und Schüler erkennen, wie sich psychische Verfassungen auf den Körper auswirken und dass wir unter dem Einfluss von Stress unsere Muskeln anspannen. Wenn die Anspannung länger anhält, können sich unter anderem Rückenschmerzen entwickeln (Schaubild: der Schmerzkreislauf). Die Schülerinnen und Schüler bekommen Anregungen, wie sie durch regelmäßige und achtsame Bewegung und Entspannung Rückenschmerzen vorbeugen können. Außerdem lernen sie, dass Schmerz sehr individuell empfunden wird und es verschiedene Arten gibt, damit umzugehen. Das Unterrichtspaket enthält zudem gezeichnete Anleitungen für Rückenübungen, etwa "Nacken lockern", "Schultern und Hüfte lockern" oder "Abrollen und Aufrollen". Nicht nur für Lernende geeignet! :-) Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler begreifen, dass Rückenschmerzen auch psychische Ursachen haben können. erfahren, dass körperliche Symptome eng mit der Vorstellungskraft verknüpft sind. verstehen, dass es verschiedene Möglichkeiten gibt, mit Schmerzen umzugehen. lernen Entspannungsmöglichkeiten kennen. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen die Methode Fantasiereise kennen. üben ihre Vortragsfähigkeit. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler diskutieren Aufgabenstellungen in Kleingruppen und stärken damit ihre Teamfähigkeit. reflektieren ihr eigenes Verhalten im Umgang mit Stress und Schmerzen.

Unsere Ohren sind täglich von früh bis spät Geräuschen ausgesetzt. Viele Menschen überschreiten die Grenze zum gesunden Hören. Auf Dauer führt dies zu erheblichen körperlichen Beeinträchtigungen. Kinder sind in ihrem Alltag ebenfalls davon betroffen. Umso wichtiger ist es, sie für das Thema zu sensibilisieren. Durch einfache Experimente erfahren die Kinder physikalische Gesetzmäßigkeiten und schulen sich in der Lärmeindämmung. Mit gezielten Stille-Phasen können sich die Kinder Auszeiten schaffen , Erholung für das Ohr trainieren und im Klassenrat ihre Klassengeräuschkulisse diskutieren. Die Unterrichtsmaterialien sind für den Sachkundeunterricht im Rahmen des Themenfeldes "Mein Körper – meine Sinne" konzipiert, Aufbau und Funktion des Hörorgans sollte den Kindern bereits bekannt sein. Die Lernangebote sprechen verschiedene Sozialformen des Unterrichts an. So können die Kinder selbstständig organisierte Versuche durchführen, ihre Ergebnisse im Plenum besprechen, im Klassenrat ihre Klassenstruktur überdenken und erste Umweltanalysen entwickeln. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen den Aufbau des Ohres und dessen wichtige Funktionen. können die Ausbreitung des Schalls anhand zweier Versuche nachvollziehen. wissen, dass verschiedene Materialien Schall abschwächen. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler vergleichen ihre Erfahrungen miteinander. führen einfache Experimente durch und dokumentieren ihre Ergebnisse. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nehmen ihre Lebenswelt (Alltag) und ihre Mitmenschen differenziert wahr und reflektieren ihr eigenes Verhalten. stärken durch Hörorientierung im Raum ihr Gruppengemeinschaft.

Diese Unterrichtseinheit beschäftigt sich mit den physikalischen Phänomenen "Reibungselektrizität" und "Elektrische Influenz". An einfachen Beispielen aus dem täglichen Leben, wie etwa beim Kämmen von frisch gewaschenem Haar, kann man den Lernenden auf einfache Weise zeigen, wie es durch Reiben von zwei Nichtleitern aneinander zur Reibungselektrizität kommt. Dabei werden Elektronen von einem Stoff herausgelöst und fließen zum anderen mit der Folge, dass sich die Haare abstoßen.Zur Reibungselektrizität kommt es häufig, wenn zwei unterschiedliche Materialien aneinander gerieben werden – dabei bekommt ein Material zusätzliche Elektronen, während das andere Material Elektronen abgibt. Von elektrischer Influenz hingegen spricht man, wenn es bei einem Körper durch Annähern eines anderen geladenen Körpers zu einer Veränderung der Ladungsverteilung kommt. Elektrische Influenz kann man zum Beispiel mittels eines Elektroskopes zeigen, indem man eine geladene Kugel dem Elektroskop annähert: Je näher man mit der geladenen Kugel an das Elektroskop kommt, desto stärker werden sich die beweglichen Nadeln des Elektroskopes voneinander entfernen, weil sich die Ladung auf dem ungeladenen Elektroskop in Richtung der Nadeln verschiebt, mit dem Effekt, dass sich die beiden Nadeln abstoßen. Reibungselektrizität und elektrische Influenz Reibungselektrizität als Ablösung und elektrische Influenz als Verschiebung von elektrischen Ladungen bilden den Einstieg in den Bereich der Elektrostatik, die grundlegend sind für das Verständnis des elektrischen Feldes und den daraus resultierenden Begriffen wie elektrische Feldstärke, elektrische Spannung und Dielektrizität. Vorkenntnisse Grobe Vorkenntnisse von den Lernenden sind in Hinblick auf Reibungselektrizität dahingehend zu erwarten, dass jede Schülerin und jeder Schüler sicher schon einmal einen "elektrischen Schlag" bekommen hat, wenn er oder sie über einen Teppich aus Kunststoff gelaufen ist und dann ein Eisengeländer berührt hat. Die elektrische Influenz hingegen bedeutet für die meisten Lernenden sicher Neuland, kann aber durch einfache und anschauliche Versuche ohne großen Aufwand erläutert werden. Didaktische Analyse Die Behandlung von Reibungselektrizität und elektrischer Influenz sind im Unterricht der Sek. I wichtig, weil sonst die Behandlung der doch anspruchsvollen Vorgänge und Gesetzmäßigkeiten im Rahmen der statischen Physik des elektrischen Feldes im Unterricht der Sek. II schwierig würde. Methodische Analyse Das Verständnis für die Vorgänge bei Reibungselektrizität und elektrischer Influenz kann durch viele, leicht durchführbare Versuche, die den Lernenden Spaß machen und die sie gefahrlos an sich ausprobieren können, schnell zu einem nachhaltigen Lernerfolg führen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können erklären, wie es zu positiv oder negativ geladenen Körpern kommt. kennen die Unterschiede zwischen Ladungstrennung und Ladungsverschiebung. wissen um die Gefährlichkeit von Ladungstrennung (zum Beispiel bei Gewittern). Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Prismen und Körper" lernen die Schülerinnen und Schüler die Begriffe und die Eigenschaften verschiedener Körper kennen. Sie berechnen die Oberfläche und das Volumen eines Quaders und eines Würfels. Sie lernen die Volumeneinheiten mit einfachen Umrechnungen kennen. Ziel ist die Umsetzung im Sinne des selbstgesteuerten Lernens. Diese Unterrichtseinheit hat das Ziel, die Lerninhalte zum Thema "Prismen und Körper" für eine 5. Klasse der Realschule mit den Elementen des selbstgesteuerten Lernens den Schülerinnen und Schülern zu vermitteln. Die Unterrichtseinheit ist thematisch in vier Lernmodule eingeteilt. Zu jedem Modul stehen Lernkarten als interaktives H5P Element bereit: Lernmodul 1: Begriffe zu Körper und Prismen mit den interaktiven H5P Lernkarten "Körperarten" . Lernmodul 2: Netze und Schrägbilder mit den interaktiven H5P Lernkarten "Begriffe" und "Netze und Schrägbilder" . Lernmodul 3: Mantelflächenberechnung und Oberflächenberechnung mit den interaktiven H5P Lernkarten "Oberflächenberechnung" . Lernmodul 4: Volumenberechnung und Volumenberechnung II mit den interaktiven H5P Lernkarten "Volumeneinheiten" und "Volumenberechnung" . Die Inhalte der Lernmodule sind jeweils der Beschreibung der Plenumsphase aus dem Unterrichtsablauf zu entnehmen. Vorkenntnisse Für die inhaltliche Umsetzung sind für die jeweiligen Lernmodule folgende Voraussetzungen relevant: Bestimmung der Begriffe Kanten, Ecken und Flächen und Bestimmung der Eigenschaften von Würfel, Quader, Zylinder, quadratische Pyramide, Kegel und Kugel mit der Zuordnung zu den Prismen (Lernmodul 1). Die Zuordnung von Netzen und das Erstellen von Schrägbildern fokussiert auf Würfel und Quader (Lernmodul 2). Die Berechnung der Oberfläche O ist beschränkt auf Quader und Würfel (Lernmodul 3). Die Berechnung der Volumina V ist beschränkt auf Quader und Würfel (Lernmodul 4). Didaktische und methodische Analyse Diese Einheit basiert auf dem Prinzip des eigenständigen Lernens. Die Lernenden arbeiten in den Übungsphasen an den Lernmodulen wöchentlich nach eigenem Zeitplan . Die Lehrkraft klärt in den Plenumsphasen, die sich nach einem festgelegten Zeitraster orientieren, mit den Lerngruppen die Themen- und Aufgabenstellung des jeweiligen Lernmoduls. Es empfiehlt sich, mehrere solcher Phasen in einer Woche anzubieten, sodass die Lernenden sich ihre "Präsenszeit" aussuchen können. Die Rückmeldungsphase gestaltet sich individuell über die Plenumsphasen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler operieren gedanklich mit Strecken, Flächen und Körpern. stellen Körper (zum Beispiel als Netz, Schrägbild oder Modell) dar und erkennen Körper aus ihren entsprechenden Darstellungen. berechnen Volumen und Oberflächeninhalt von Prisma, Pyramide, Zylinder, Kegel und Kugel sowie daraus zusammengesetzten Körpern. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler suchen, verarbeiten und bewahren Inhalte und Materialien auf. kommunizieren und kooperieren auf verschiedenen Ebenen miteinander. setzen digitale Werkzeuge zum Lösen von Problemen ein. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kommunizieren sachlich. bearbeiten und führen gemeinsam Aufgaben aus. halten sich an Absprachen und Vereinbarungen.

Die vorliegenden Unterrichtsmaterialien zeigen, wie sich Klassen der Jahrgangsstufen 5 bis 7 mithilfe neuer Medien in sechs bis acht Wochen gezielt auf die "Bundesjugendspiele Gerätturnen" vorbereiten und dabei sowohl ihre sportlichen Fähigkeiten als auch ihre Medienkompetenz verbessern können.Schülerinnen und Schüler können sich mit dem Notebook in der Turnhalle – via Internet oder über bereitgestellte CD-ROMs – Informationen zu vielen Turnübungen und Übungsmöglichkeiten verschaffen. Bildreihen, Animationen und interaktive Aufgabenstellungen unterstützen dabei einen anschaulichen, motivierenden und modernen Turn-Unterricht.Turnen hat in den letzten Jahren einen erheblichen Bedeutungsverlust in der Schule zu verzeichnen. Dies ist einerseits auf die Einführung neuer und freizeitrelevanter Sportarten in der Schule zurückzuführen, andererseits kommt es aufgrund mangelnder Vorerfahrungen schnell zu einer Überforderung und damit zu einer pauschalen Unlust gegenüber dem Turnen. Viele Schülerinnen und Schüler haben zudem koordinative und konditionelle Defizite, die zum Problem werden, wenn die Ziele zu hoch gesteckt sind. Die Turn-Unlust überwinden Nutzen Sie die einzigartigen Erfahrungsmöglichkeiten, die das Turnen bietet! Angewandte Methoden Zu den Bestandteilen dieser Unterrichtsreihe zählen: Bildreihen und Animationen Bewegungspuzzles interaktive Wissenstest ein digitaler Geräteaufbauplaner ein Lerntagebuch Stationskarten Verlaufsplan Hier erhalten Sie eine Übersicht über die Inhalte der einzelnen Unterrichtsphasen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihre Bewegungs- und Körpererfahrungen: Sie lernen und üben grundlegende turnerische Fertigkeiten und verbessern ihre koordinativen und konditionellen Voraussetzungen. erweitern ihr Wissen über das Turnen sowie über die Gestaltung von Lern-, Übungs- und Trainingsprozessen Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erfahren die Erlebnismöglichkeiten des Turnens in der Gruppe: Sie bauen Vertrauen auf sowie Ängste ab, helfen sich gegenseitig, planen und turnen gemeinsam. gehen Wagnisse ein: Sie bauen Vertrauen auf und machen Könnens-Erfahrungen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen praxisbezogen mit den Neuen Medien: Sie verstehen den Computer als Lernbegleiter und Informationsmedium für den Sport-Unterricht. Das Problem der Turn-Unlust wird am leichtesten vertrieben, wenn interessante Körpererfahrungen mit einer Mischung von Anleitung und Selbstständigkeit verbunden werden, wobei kleine kontinuierliche Lernfortschritte besonders wichtig sind. Gerade das Turnen bietet Erfahrungsmöglichkeiten, die in anderen Sportarten gar nicht oder nur bedingt zu erreichen sind: Einsatz von Körperspannung Beschleunigung des Körpers Drehungen um die Körperachsen Kopfübersein Fliegen, Hin- und Herschwingen Verlieren und Gewinnen des Gleichgewichts Vertrauen auf Übungspartner Eingehen und Verantworten von Wagnissen Die gekonnte Bewegung ist das Ziel des Lernprozesses. Die Wege dorthin müssen aber oft von den traditionellen Übungsreihen abweichen, um den Schülerinnen und Schülern zunächst grundlegende Körper-, Bewegungs- und Lernerfahrungen zu ermöglichen. In jeder Klasse gibt es Lernende, die deutliche koordinative und konditionelle Schwächen aufweisen. Einige davon sind mit den für ihre Jahrgangsstufe vorgegebenen Übungen überfordert. Es bietet sich in diesem Fall an, verstärkt auf die Übungen des "Wettbewerbs" einzugehen und entsprechende Stationen im Unterricht anzubieten. Auch einfache Übungen der Partner- und Gruppenakrobatik können in diesem Zusammenhang sehr motivierend sein. Kleingruppenarbeit ist Trumpf Will man das Turnen so organisieren, dass im Unterricht eine hohe Übungsintensität entsteht, ist Kleingruppenarbeit die geeignete Methode. Das verlangt, dass die Schülerinnen und Schüler neben den erforderlichen Geräten und Materialien auch Informationen über Bewegungsabläufe und die Möglichkeiten des systematischen Lernens erhalten, um gezielt und erfolgreich selbstständig üben zu können. Theoretische Heimarbeit: ungewohnt, aber wichtig! Ungewohnt dürfte für viele Schülerinnen und Schüler zunächst sein, dass sie sich auch "theoretisch" und zu Hause mit Materialien und Aufgaben aus dem Bereich des Sports auseinandersetzen müssen. Das kommt aber dem späteren Üben in der Sporthalle zugute. Wichtig ist, dass zunächst Grundlagen für das selbstständige Üben an den Geräten und später auch mit dem Computer gelegt werden. Die "Einführungsphase" und die "Phase des exemplarischen Arbeitens" sind deshalb für das Gelingen des selbstständigen Übens und auch für die Motivation sehr entscheidend. Übungen zur Körperspannung Hindernisturnen und einfache Turnspiele Einführung in die Geräte (Aufbau, Sicherheit, einfache Übungen) Einführung in die Hilfe- und Sicherheitsstellung Prinzipien der Gruppen- und Stationsarbeit beim Turnen Konditionelle Verbesserung (insbesondere Stütz- und Haltekraft) Stützsprünge Rollen / Sprungrollen Aufschwingen in den Handstand Stützschwingen Balancieren Hüftaufschwung Die neuen Medien einbinden In der Phase des selbstständigen Übens wird an den verschiedenen Geräten der Computer ins Spiel gebracht. Die Einbindung der neuen Medien (Internet, Materialien auf USB-Stick) ist hier sehr sinnvoll, da Bewegungsabläufe dynamisch dargestellt und die einzelnen Bewegungsschritte sehr schön visualisiert werden können. Allerdings wird nicht immer ein Notebook (oder gar mehrere Notebooks) in der Sporthalle zur Verfügung stehen. In diesem Fall können sich die Schülerinnen und Schüler über die Internetadresse zu Hause mit den Übungen beschäftigen. Gegebenenfalls kann auch in einer Vertretungsstunde im Computerraum der Schule mit den Materialien gearbeitet werden. Nutzung eines (oder mehrerer) Notebooks in der Halle Vorbereitung auf die Übungen zu Hause mit Computer und Lerntagebuch Einsatz von Bewegungspuzzles und interaktiven Wissenstest Geräteeinsatz mit dem "Aufbauplaner" vorbereiten Gezieltes Üben an allen Geräten und Gestaltung von Übungsverbindungen Turnferne Schülerinnen und Schüler über den PC gewinnen Auch wenn nicht alle Lernenden begeistert die neuen Formen des Lernens aufnehmen werden: die Zahl der Schülerinnen und Schüler, die in der nächsten Turnstunde über ein vertieftes Wissen verfügen, steigt deutlich und das ist beim Lernen in Gruppen an Übungsstationen sehr bedeutsam. Zudem kann sich über diese Arbeitsform bei computerinteressierten, aber zunächst turnfernen Lernenden ein neuer Zugang zum Gerätturnen entwickeln. Ein entscheidender Vorteil des Computers liegt darin, dass Bewegungsabläufe in ihrer zeitlichen, dynamischen und räumlichen Struktur anschaulich dargestellt werden können. Die animierten gif-Dateien (animierte Lehrbildreihen) dieser Unterrichtseinheit zeigen die entscheidenden Phasen von Bewegungsabläufen, verbunden mit schülergerechten Kurzbeschreibungen. Viele Bewegungen können zudem in unterschiedlichen Größen und Ablaufgeschwindigkeiten abgerufen werden. Zusätzlich wird jeweils eine statische Bildreihe gezeigt. Übungsschritte, Übungstipps sowie Hilfe- und Sicherheitsstellungen werden ebenfalls animiert oder mit Bildern beziehungsweise Bildfolgen dargestellt und können von den SchülerInnen selbstständig abgerufen werden. Um die SchülerInnen auch spielerisch in der (kognitiven) Auseinandersetzung mit Turnbeewegungen anzusprechen, wurden sogenannte "Bewegungspuzzles" (Java-Script) entwickelt. Dabei müssen durcheinandergemischte Einzelbilder einer Bildfolge entweder in die richtige Reihenfolge gebracht oder zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden. Ziel des Puzzelns ist die Auseinandersetzung mit dem Bewegungsablauf und der Bewegungsstruktur. Eher spielerisch läuft auch der interaktive "Wissenstest Turnen" ab. Von je zehn Aufgaben müssen sieben richtig beantwortet werden, um das Passwort für das nächste Level des Tests zu bekommen. Am Ende werden die SchülerInnen mit einer Urkunde belohnt. Jede Aufgabe hat vier Antwortmöglichkeiten - die SchülerInnen haben nur einen Versuch. Sie erhalten dabei eine direkte Rückmeldung, ob die richtige Lösung gefunden wurde oder nicht. Über ein paar Mausklicks ist mit dem "Geräteaufbauplaner" der Geräteaufbau in der Halle geplant. Über einhundert Einzelteile (Turngeräte und Hilfsmaterialien) können auf dem Bildschirm beliebig verschoben und die Szenarien bei Bedarf ausgedruckt werden. Dabei können die Besonderheiten jeder Halle berücksichtigt werden. In einem Lerntagebuch (Word-Datei) können die SchülerInnen ihre Übungsaktivitäten, Lernfortschritte und Lernprobleme protokollieren und gegebenenfalls mit der Lehrkraft besprechen. Mit den ausdruckbaren Stationskarten für alle Geräte werden weitere Informationen für die Übungsstationen bereitgestellt. Die Karten beschreiben die Grundübungen der Bundesjugendspiele (Klasse 5 bis 7) sowie die der niedrigeren Klassenstufen, die ebenfalls geturnt werden können. Grundlegende Hinweise zur Hilfe- und Sicherheitsstellung ergänzen diese Informationen. Sie sind vor allem dann wichtig, wenn in der Halle selbst kein Computer zur Verfügung steht. Editierbare Word-Dateien auf der Webseite des Autors Die auf Lehrer-Online zum Download angebotenen Stationskarten liegen als pdf-Dateien vor. Entsprechende editierbare Word-Dokumente, die Sie an Ihre unterrichtlichen Gegebenheiten anpassen können, stehen auf der Website des Autors zum Download bereit:

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

In dieser Doppelstunde zum Thema "Uhrzeit" und "Zeitmessung" steht ein körperbetonter und spielerisch-kreativer Umgang innerhalb des Mathematik- und Sachunterrichts im Mittelpunkt. Ansätze aus dem Tanz ermöglichen es den Lernenden, das Unterrichtsthema durch einen körperlichen Zugang zu erfahren. Die Schülerinnen und Schüler erschließen sich die Logik und Funktionsweise der Uhr durch einfache Bewegungsspiele, um so "tanzend die Uhr zu lernen". "Flitzer-Spiel": tanzend die Uhr lernen Die Funktionsweise der Uhrzeit wird in einem "Flitzer-Spiel" durch die Schülerinnen und Schüler nachgestellt. Es gibt feste Spielregeln, die alle Kinder verstehen und anwenden können. Jede Schülerin und jeder Schüler hat eine bestimmte Rolle (Zeiger, Zahl, Gong) und entwickelt dazu eine tänzerische Bewegung, die die Charakterisierung der Uhrzeit unterstützt. Die Rollen werden so verteilt, dass alle Kinder mit eingebunden werden können – teilweise auch entsprechend ihrer Neigungen und Talente (sportlich / musikalisch / kognitiv / kreativ). Dieses Spiel wird zunächst als "Basisversion" erlernt und in der folgenden Unterrichtsstunde durch komplexere Regeln entsprechend der Funktionsweise der Uhr ergänzt. Vorbereitung Die Unterrichtsreihe kann von einer Lehrkraft mit Spaß an Bewegung sowie Lust am freien Tanzen allein durchgeführt werden. Erfahrung im kreativen Umgang mit Bewegung und Musik sind von Vorteil. Es empfiehlt sich, einen Tänzer beziehungsweise eine Tänzerin oder einen Tanzpädagogen beziehungsweise eine Tanzpädagogin unterstützend hinzuzuziehen. Die Unterrichtseinheit findet in einem Bewegungsraum statt. Am besten eignet sich eine Turnhalle (Feldlinien können gut als Uhr-Umrandung genutzt werden). Benötigtes Material Schwungtuch laminierte Zahlen 1 bis 12 auf der Vorderseite, 13 bis 24 auf der Rückseite. Alle Zahlen sind mit einer Schnur versehen, deren beide Enden an der Oberkante befestigt sind, sodass man sich die Nummer umhängen kann. Markierungen auf dem Boden für die Zahlen (Reifen, Punkte, Seile) Gong kurzes und langes Schwert (beispielsweise eine Holzlatte oder ein Besenstiel) Trommel und Schlägel für die zweite Unterrichtsstunde Musikanlage für die zweite Unterrichtsstunde Uhrzeiten und Zeiträume durch körperliche Bewegung und Spiel erfahren Die Uhrzeiten zu lesen wird in der Grundschule gelernt. Das Thema ist für die Kinder von großer praktischer Bedeutung und im Alltag eines jeden Kindes relevant. Für die Durchführung dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Uhrzeit und Zeitmessung" brauchen die Kinder keine besonderen Vorkenntnisse oder Fähigkeiten, abgesehen von einem normalen sozialen Spielverhalten. Didaktisch-methodische Analyse Durch die systematische Abfolge des Uhrzeit-Spiels und wiederkehrende choreografische Elemente werden die Struktur eines Ziffernblattes der Uhr und der Lauf der Zeiger deutlich gemacht. Die Kinder lernen kognitiv komplexe Inhalte durch körperliche Erfahrung und emotionsbasierende Spiele. Abfolgen werden durch Erfolgserlebnisse und die damit verbundene Freude gefestigt. Die Praxis zeigt, dass das Erlernen der Uhrzeit auf rein kognitiver Ebene anhand eines Arbeitsmaterials in zweidimensionaler Struktur bei Kindern keinen Erfolg bringen muss. Richtungsunsicherheiten und strukturelle Unsicherheiten können bei Kindern zum fehlerhaften Erlesen der Uhrzeit führen. Deswegen sind die tänzerische Bewegung und das Laufen von Zeiträumen in dieser Unterrichtseinheit tragend. Der Körper lernt und führt durch, sodass die Kinder kognitiv davon profitieren können. Strukturelle Verständnisschwierigkeiten beim Ablesen der Uhr können durch ein sinngebendes Spiel mit Wiederholungen, Spaß und Rhythmus auf ästhetischer Ebene gefestigt werden. Das Spielen in der Klassengemeinschaft, im Gruppenensemble, macht sehr schnell deutlich, ob die Abläufe funktionieren und somit verstanden werden. Das Üben über den Körper ist kindgerecht und spielerisch. Trotzdem werden die Inhalte durch die Spielstruktur angewandt, geübt und somit verstanden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen anhand eines Bewegungsspiels die Uhr zu lesen. erkennen die strukturellen Spielaspekte und übertragen diese auf den Gegenstand der Zeitmessung. bilden körperlich die rhythmischen Wiederholungen ab und werden anhand dieser tänzerischen Elemente in ihrem Ausdrucksvermögen sowie in ihrem Körperbewusstsein gestärkt. entwickeln eine eigene Bewegungsabfolge und werden dadurch zum kreativen Schaffen angeregt. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erkennen die Bedeutung ihrer Einzelaufgabe im Ablauf des Spiels in Bezug auf vor- und nachfolgende Kinder. fügen sich rhythmisch in das Gruppengeschehen ein. erkennen die Gesamtheit der Abfolgen im Uhrzeit-Spiel und unterstützen dieses mit Engagement.

In dieser Unterrichtseinheit werden zwei beispielhafte Zusammenstöße von einem Geschoss mit einer ruhenden Kugel vorgestellt. Wurfbewegungen lassen sich in vielfältiger Form beobachten. Eine besondere Bedeutung kommt Wurfbewegungen zu, bei denen zwei Körper zusammenstoßen und anschließend jeder für sich oder beide gemeinsam auf einer Wurfbahn weiterfliegen. Im ersten Fall handelt es sich dann um einen elastischen Stoß, im zweiten Fall spricht man von einem unelastischen Stoß. In beiden Fällen tauschen die Stoßpartner kinetische Energien und Impulse aus, wobei es aber auf die Art des Stoßes ankommt, ob dabei Energie- und Impulserhaltungssatz gelten. Im ersten Beispiel soll das Geschoss mit hoher Geschwindigkeit in eine ruhende Kugel eindringen und steckenbleiben – anschließend erfolgt ein gemeinsamer waagrechter Flug beider Körper. Im zweiten Beispiel soll das Geschoss schräg von unten auf die Kugel treffen und diese vollständig durchdringen, sodass beide Körper auf getrennten Flugbahnen weiterfliegen. Im Anschluss werden beide Beispiele unter Einbeziehung von Energie- und Impulserhaltungssatz genau ausgewertet. Energie- und Impulserhaltung beim waagrechten und schiefen Wurf Den Lernenden wird bei diesem Thema sehr schnell klar werden, dass Wurfbewegungen unter Einbeziehung von Energie und Impuls und den zugehörigen Erhaltungssätzen durchaus anspruchsvoll werden können in Hinblick auf die physikalischen und mathematischen Gesetzmäßigkeiten. Sie sehen aber auch, dass man große Fortschritte machen kann in der Anwendung von Formeln und Gleichungen, wenn man sich einem solchen – teilweise etwas komplexen Thema – intensiv widmet, nicht zuletzt auch in Hinblick auf andere Gebiete der Physik. Vorkenntnisse Vorkenntnisse sind aufgrund bekannter Wurfbewegungen natürlich vorhanden. Die zunächst einfach aussehenden Abläufe werden aber schnell komplizierter, da ja sich überlagernde Bewegungen zusätzlich mit Energie- und Impulserhaltung zu kombinieren sind. Didaktische Analyse Bei der Behandlung von Zusammenstößen von Körpern allgemein oder mit anschließenden Wurfbewegungen wird deutlich, welche enormen Energieverluste – je nach Aufgabenstellung – auftreten können. Dabei sind weitere Verluste durch Luftwiderstand und Haftreibung wegen der am Gymnasium zu schwierigen Berechnungen noch gar nicht einbezogen. Methodische Analyse Durch die Abhängigkeit von unterschiedlichen physikalischen Zusammenhängen kann man beim Thema Wurfbewegungen die Schülerinnen und Schüler gut darauf vorbereiten und hinführen, dass in der Physik oft verschiedene Abläufe gleichzeitig betrachtet werden müssen. Man muss allerdings aufpassen, dass man den Schwierigkeitsgrad der Aufgabenstellung nicht überzieht. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können die Energieverluste bei unterschiedlichen Formen des Zusammenstoßes beschreiben und erläutern. kennen die Zusammenhänge von mechanischen Wurfbewegungen mit anderen Bereichen der Physik. wissen, wie man die Gleichungen der Stoßgesetze (Energie und Impuls) im Fall von Wurfbewegungen anwendet. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Paar- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschülern auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden wertfrei diskutieren zu können.

Das Dodekaeder ist einer der fünf platonischen Körper, der einzigen regelmäßigen "Vielflächner", deren Seitenflächen regelmäßige Vielecke gleicher Eckenzahl sind. Es hat seit Urzeiten die Aufmerksamkeit von Künstlern und Philosophen gefunden und ist bis heute im Fokus solcher Aufmerksamkeit geblieben. Immer noch gibt es Neues an diesem Körper zu entdecken.Symmetrien üben nicht nur einen großen ästhetischen Reiz aus, sie sind auch in der Natur - der belebten wie der unbelebten - von fundamentaler Bedeutung. Ordnung und Chaos, Symmetrie und Symmetriebrechung sind Grundkategorien in der Wahrnehmung unserer Welt. Das Periodensystem der Elemente, die Postulierung von Quarks als Grundbausteine der Materie, die Entstehung der Welt durch den Urknall - all dies sind wissenschaftliche Ergebnisse, an deren Zustandekommen Betrachtungen der Symmetrie entscheidenden Anteil hatten. So stellt Lisa Randall, theoretische Physikerin, fest: "Der Begriff Symmetrie hat für die Physiker einen heiligen Klang."In den heutigen, an den Bildungsstandards orientierten Lehrplänen, taucht "Symmetrie" als Leitidee auf. Hier wird gefordert, Symmetrien an Körpern und ebenen Figuren zu untersuchen. Dies kann in Bezug auf die platonischen Körper auf sehr unterschiedlichen Anforderungsniveaus erfolgen: Vom Herstellen eines Dodekaeders mit Papier und Schere im 5. Schuljahr über die Berechnung von Streckenlängen, Abständen und Winkeln mit Mitteln der Trigonometrie (Klasse 10) bis hin zu Untersuchungen seiner Symmetriegruppe in der Sekundarstufe II ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten. Hinweise zum Unterrichtsverlauf Hier sind Materialien und Werkzeuge sowie Vorschläge zur Erarbeitung des Themas zusammengetragen. Die Schülerinnen und Schüler sollen erkennen, welche primären Symmetrien ein Dodekaeder besitzt und ausgehend davon elementare Größen des Dodekaeders bestimmen können. erkennen, dass aus einer Abbildung beziehungsweise aus Daten des Dodekaeders Abbilder oder Daten der restlichen vier platonischen Körper abgeleitet werden können. erkennen, dass es außer Tetraeder, Hexaeder, Oktaeder, Dodekaeder und Ikosaeder keine anderen regulären Polyeder geben kann. unter Einsatz eines Computeralgebrasystems (oder geometrischer 3D-Software) Untersuchungen zu den Symmetriegruppen der platonischen Körper durchführen können. Thema Symmetrien des Dodekaeders (und anderer platonischer Körper) Autor Rolf Monnerjahn Fach Mathematik, Bildende Kunst Zielgruppe Sekundarstufe I Zeitraum 7-9 Stunden Technische Voraussetzungen Computeralgebrasystem (MuPAD) oder dynamische 3D-Software Voraussetzungen Für den Unterricht in Mittel- und Oberstufe sollte entweder ein Computeralgebrasystem (hier verwendet: MuPAD) oder Dynamische Geometriesoftware für 3D-Konstruktionen zur Verfügung stehen, da so Symmetrien noch besser veranschaulicht werden können als durch reale Modelle - wobei auf letztere aber keinesfalls verzichtet werden soll. Das Dodekaeder sollte im Sinne eines Spiralcurriculums an mehreren Stellen Objekt des Mathematikunterrichts sein: In der Orientierungsstufe als interessanter Körper, mit dem Schülerinnen und Schüler sich konkret handelnd auseinandersetzen: Herstellen von Kantengerüst und Faltmodell. In der Mittelstufe als Gegenstand trigonometrischer Berechnungen (Winkel und Streckenlängen). In der Oberstufe als Objekt entdeckenden Untersuchens im Hinblick auf Symmetrien und Beziehungen zu den anderen platonischen Körpern und zu den archimedischen Körpern. Arbeit mit realen Modellen Grundlage jeglicher theoretischer Beschäftigung mit den platonischen Körpern sollte ein praktisches, handlungsorientiertes Herangehen durch Herstellung von Flächen- und Kantenmodellen sein. Auch die Symmetrien der platonischen Körper sollten auf der Grundlage der Arbeitsmaterialien zunächst praktisch erkundet werden: durch Rotation der Körpermodelle und Zerschneiden der Kartonmodelle, so dass durch Auflegen auf einen ebenen Spiegel die Vervollständigung des Körpers durch die Spiegelung erfahrbar wird. Die Darstellung der Körper und der Vollzug von Kongruenztransformationen sollten in Einzel- oder Partnerarbeit durch Handhabung eines CAS oder dynamischer 3D-Geometriesoftware erfolgen. Zusammengesetzte Kongruenzabbildungen wie etwa die Drehspiegelung sind praktisch nicht realisierbar, wohl aber mit derartiger Software deutlich zu veranschaulichen. Das hier beigegebene PDF-Dokument (dodekaeder_juwel_der_symmetrie.pdf) stellt eine Auswahl von Berechnungen und Abbildungen bereit, die mit MuPAD erarbeitet wurden. Es ist als Ideensammlung, zusammenfassende Darstellung und Anregung für den Umgang mit einem CAS gedacht. Einzel-, Partner- und Projektarbeit Die Unterrichtseinheit eignet sich vor allem zur Vertiefung von im Kernunterricht erworbenem faktischen und prozeduralen Wissen und sollte daher in Formen von Einzel-, Partner- und Projektarbeit organisiert werden. Dodekaeder und platonische Körper bieten als Unterrichtsobjekt den Vorteil, dass von einfachsten bis zu höchsten Ansprüchen gestufte Problemstellungen möglich sind. Nachfolgend werden Vorschläge für Arbeitsaufträge formuliert und thematischen Blöcken zugeordnet. 1. Die Darstellung der platonischen Körper Die Eckpunktdaten der platonischen Körper nach geeignetem Einzeichnen rechtwinkliger Dreiecke in Schrägbilddarstellungen (Arbeitsblatt 11) sind durch Anwendung der Trigonometrie zu berechnen, Kantenlängen, In- und Umkugelradius, Winkel zwischen Kanten und Winkel zwischen Flächen sind zu bestimmen. 2. Symmetrien der platonischen Körper Hier sind die Spiegelungen, Rotationen und aus Spiegelungen und Rotationen zusammengesetzten Kongruenzabbildungen zu bestimmen, die die platonischen Körper in sich selbst abbilden. Damit über diese Abbildungen Aussagen formuliert werden können, sind in den beigegebenen Arbeitsblättern 1 bis 5 auf die Netze der platonischen Körper die Durchstoßpunkte der Drehachsen aufgezeichnet, Mittellinien, Mittelsenkrechte und Diagonalen der Seitenflächen eingezeichnet, alle Eckpunkte und Flächen durchnummeriert und damit benennbar. Für das Tetraeder ist im Begleitmaterial die vollständige Symmetrietabelle beigegeben (dodekaeder_juwel_der_symmetrie.pdf). Für Ikosaeder und Dodekaeder ist es nicht sinnvoll, die vollständige Symmetrietabelle zu erarbeiten, wohl aber ausgewählte, vor allem zusammengesetzte Kongruenzabbildungen exemplarisch herauszugreifen. 3. Symmetrie als Grundlage von Emergenz Die fünf platonischen Körper sind durch Symmetrie und Dualität aufeinander bezogen. Dualität heißt, dass Hexa- und Oktaeder, Dodeka- und Ikosaeder jeweils durch Zuordnung von Ecken zu Flächenmitten aufeinander bezogen sind. Verbindet man die Flächenmitten eines Dodekaeders, so erhält man ein Ikosaeder, und verbindet man umgekehrt die Flächenmitten eines Ikosaeders, so erhält man ein Dodekaeder. Auch der Würfel ist durch Konstruktion (Aufbringen eines "Walmdachs" auf jede Fläche) zu einem Dodekaeder umzuwandeln (Arbeitsblätter 6,7, Video dodeca_cubus.wmv). Das Dodekaeder erlaubt durch seine umfassende Symmetrie die regulären Polygone Dreieck, Quadrat, Fünfeck, Sechseck und Zehneck mehrfach aus seiner räumlichen Darstellung "herauszulesen". Diese Polygone und die Polyeder sind in die Schrägbilder der platonischen Körper durch Verbinden von Ecken, Flächen- und Kantenmitten, Diagonalenmitten einzuzeichnen (Arbeitsblatt 11). Hier ist Staunen angebracht: Aus einer Konstruktion, die lediglich auf einer Figur mit Winkeln von 108° und fünf Seiten gleicher Länge beruht, gehen - sozusagen als Dreingabe - Dreiecke, Quadrate, andere Fünfecke, Sechsecke, Zehnecke und völlig unterschiedliche Körper hervor! 4. Gesetzmäßigkeiten an den platonischen Körpern Dass es nicht mehr als fünf platonische Körper geben kann (Euklid), dass für ihre Graphen der Euler'sche Polyedersatz (e + f - 2 = k) gilt, dass nur für das Oktaeder ein Euler'scher Rundweg ("Abschreiten" aller Kanten ohne Wiederholung) existiert, sind leicht zu beweisende Gesetzmäßigkeiten. Das Aufsuchen Hamilton'scher Rundwege ("Abschreiten" aller Ecken ohne Wiederholung) ist eine ohne Überforderung realisierbare Erkundungsaufgabe (Arbeitsblatt 12). 5. Archimedische Körper Verzichtet man auf die Forderung, dass der Körper nur von gleichartigen regulären Vielecken begrenzt sein soll, ergeben sich 13 weitere Körper, die archimedischen, bei denen aber auch alle Kanten die gleiche Länge haben. Sie gehen zum Teil durch Abstumpfung der Ecken aus den platonischen Körpern hervor (siehe Arbeitsblatt 11). 6. Polyedersterne Errichtet man auf den Begrenzungsflächen der platonischen Körper Pyramiden, so erhält man Polyedersterne. Es ist eine reizvolle Bastelarbeit, solche Sterne herzustellen, indem man beispielsweise die Pyramidennetze zu den in den Arbeitsblättern 1 bis 5 vorgegebenen Polyedernetzen konstruiert und die Pyramiden auf die Polyederflächen aufklebt. Arbeitsblätter Die Netze aller platonischen Körper sind hier als Schnittbogen herunterzuladen (1-5). Den Netzen sind die Nummerierungen der Ecken und Flächen sowie alle Symmetrieachsen und drehsymmetrischen Zentren der Flächen aufgedruckt. Zusätzlich ist ein Schnittbogen zur Herstellung eines Umstülpmodells Hexaeder - Dodekaeder beigegeben (6, 7). Zwei Arbeitsblätter zeigen die Zentralprojektion des Dodekaeders in verschiedenen Ansichten (10) und die zentralprojektiven Darstellungen aller platonischen Körper (11). Dabei wurden zu jeder Kante Drittelungs- und Halbierungspunkte eingezeichnet, so dass die dualen Körper und die Abstumpfungen eingezeichnet werden können. Ein Arbeitsblatt zeigt die Graphen der platonischen Körper (12), womit Hamilton'sche und Euler'sche Rundwege gesucht werden können. Monnerjahn, Rolf MuPAD im Mathematikunterricht, Verlag Cornelsen, ISBN 978-3-06-000089-0 Zum Einarbeiten in die Handhabung des CAS MuPAD Adam, Paul und Wyss, Arnold Platonische und Archimedische Körper, ihre Sternformen und polaren Gebilde, Verlag Freies Geistesleben, ISBN 3-7725-0965-7

Auf dieser Seite haben wir Informationen und Anregungen für Ihren Biologie-Unterricht zu den Themen Physiologie und Anatomie für Sie zusammengestellt: Verdauungssystem, Blut und Kreislauf, Sinnesorgane. Mit der Materialsammlung "Der Weg der Nahrung" lässt sich der klassische Stoff lebendig und binnendifferenziert für alle Schulformen und Altersklassen der Sekundarstufe I aufbereiten. Die offen gestalteten Materialien ermöglichen unterschiedliche Lernzugänge und lassen sich vielseitig kombinieren. Die beiliegende DVD-Rom liefert neben verschiedenen Videoclips zu den Verdauungsorganen alle Kopiervorlagen als veränderbare Word-Dateien. Die Schülerinnen und Schüler können den Weg der Nahrung durch den menschlichen Körper beschreiben und die an der Verdauung beteiligten Organe benennen. Aufbau und Funktion der an der Verdauung beteiligten Organe (Mund, Speiseröhre, Magen, Dünndarm, Galle, Bauchspeicheldrüse, Dickdarm) erklären. die Wirkungsweise von Enzymen, Verdauungssäften und bestimmten Nahrungsbestandteilen (zum Beispiel Ballaststoffen) erläutern und reflektieren. Hunger von Appetit unterscheiden und Sättigungsmechanismen erläutern. weitere, nicht physiologisch erklärbare Einflüsse auf Verdauung, Sättigung und Wohlbefinden analysieren und eigene Handlungsspielräume entwickeln. Informationen über Zusammenhänge zwischen Essverhalten und Gesundheit erschließen. Aufbau weiterer Kompetenzen Neben diesen Sachkompetenzen fördern die alltagsnahen Lernaufgaben und Experimente den Aufbau von Methoden-, Sozial- und Selbstkompetenzen. Eine Übersicht dazu finden Sie im Leitfaden (siehe Downloads). Didaktisch-methodischer Kommentar Im Mittelpunkt des Unterrichtsmaterials stehen kompetenzorientierte Lernaufgaben, die einen hohen Aufforderungscharakter haben. Sie gehen von den Fragen der Schülerinnen und Schüler aus und helfen ihnen, möglichst selbstständig den Weg der Nahrung durch den Körper zu erforschen. Videoclips zu den Verdauungsorganen Sachtexte in unterschiedlichen Niveaustufen praxiserprobte Experimente differenzierte, alltagsnahe Lernaufgaben Lösungsvorschläge zur Selbstkontrolle Schülerlexikon zu Fachbegriffen Kopiervorlagen als veränderbare Word-Dateien Neugierig? Dann schauen Sie sich einen der insgesamt elf Videoclips hier schon einmal an. Neben diesen unterhaltsamen Filmen mit animierten Organen finden Sie auf der DVD auch klassische Erklär-Sequenzen zur Verdauung. Informationen zum Anbieter Unterrichtsmedien vom aid infodienst e.V. (aid) sind pädagogisch geprüft, wissenschaftlich abgesichert und vor allem: einfach einsetzbar. Für jede Schulform gibt es passende Medien. Der aid ist ein Fachverlag für die Themen Landwirtschaft, Lebensmittel und Ernährung. Als gemeinnütziger Verein kann er frei von Werbung und kommerziellen Interessen arbeiten. Für Sie als Lehrende bedeutet das: unabhängige Informationen und praxisorientierte Unterrichtsmaterialien. Bestellmöglichkeit Die komplette Materialsammlung können Sie als DIN A4-Heft mit DVD für 9,00 Euro (zuzüglich Versandkosten) beim aid infodienst e. V. bestellen: www.aid-medienshop.de (Bestell-Nr. 1610) bestellung@aid.de (Bitte Bestell-Nr. 1610 angeben) Musikhören mit tragbaren Geräten ist heute eine bevorzugte Freizeitbeschäftigung an beliebigen Orten. Die Folge: Hörschäden. Fatal ist dabei, dass diese Schäden allmählich und häufig unbemerkt entstehen, und ein Teufelskreis beginnt. Die Schwerhörigkeit verlangt nach höherer Lautstärke, die wiederum neue Schäden verursacht. Jeder vierte Jugendliche hat nach Angaben der Deutschen Gesellschaft für Akustik einen Hörschaden. Die in der Regel bei 60- bis 70-Jährigen auftretende Schwerhörigkeit wird in Zukunft schon die 40-Jährigen ereilen. Wie höre ich - was ist (zu) leise, was (zu) laut? Was geschieht im Ohr beim Hörvorgang? Welche Schäden verursacht Lärm? Wie sähe ein Leben mit Schwerhörigkeit aus? Welche technischen Angaben oder rechtlichen Vorgaben gibt es zur Hörverträglichkeit der Geräte? Was können die Jugendlichen selbst tun? Die Schülerinnen und Schüler sollen das menschliche Ohr in seinem Aufbau und mit seinen Funktionen kennen lernen. die Begriffe Schall, Frequenz, Lautstärke verstehen und alltagsbezogene Beispiele liefern können. Schall anhand von Begriffen wie Ton, Geräusch, Lärm, Knall, Klang, Lautstärke und Tonhöhe charakterisieren. subjektiv erfahrene Phänomene wie Geräusche, Lärm und Lautstärke in Verbindung mit dem Gebrauch von MP3-Geräten bringen. Ursachen für Schwerhörigkeit im frühen Alter kennen lernen. fachbezogene Tests zur Feststellung von Sachinhalten durchführen. theoretische Erkenntnisse mit Alltagswissen verbinden. themenbezogen ein Rollenspiel angemessen und adressatenbezogen planen. Die Schülerinnen und Schüler sollen verschiedene (kooperative) Erarbeitungs- und Präsentationstechniken anwenden (wie Stummes Schreibgespräch, Placemat/Platzdeckchen, Wandzeitung, Flyer/Infoblatt). im Internet recherchieren, um sich themenbezogene Informationen zu beschaffen. Methoden der Qualitativen und Quantitativen Sozialforschung anwenden (Interview/Befragung). biologisch-physikalische Sachverhalte unter Verwendung der Fachbegriffe sachlogisch strukturiert, adressatenbezogen, anschaulich und im Zusammenhang darstellen. die Ergebnisse eigener Untersuchungen kritisch mit Bezug auf die zugrunde gelegte Fragestellung und den Arbeitsweg reflektieren. unter Berücksichtigung unterschiedlicher Perspektiven begründete Urteile fällen und sie argumentativ vertreten. sich in der Selbstreflexion ihres Verhaltens in Bezug auf die zugrunde liegenden Fragestellungen üben. Sachwissen und persönliche Standpunkte situativ und themenbezogen vertreten. Thema MP3-Player richtig hören Autorin Erika Herrenbrück Fächer Biologie, Physik Zielgruppe binnendifferenzierte Aufgabenstellungen für Haupt-, Real- und Gesamtschule sowie Gymnasium, Sekundarstufe I, ab Klasse 7 Zeitumfang 8-12 Schulstunden je nach Schulform Technische Voraussetzungen Computer, Internet, MP3-Player der Schülerinnen und Schüler Persönliche Gesundheitsvorsorge: Die Hörfähigkeit bewahren In dieser Unterrichtseinheit wird das Handels-Themenfeld Nachhaltigkeit auf die persönliche Gesundheitsvorsorge übertragen. Die Schülerinnen und Schüler lernen, mit dem MP3-Player richtig zu hören und dabei die eigenen Ohren zu schützen und ihre Hörfähigkeit zu bewahren. Berufliche Perspektiven im Handel zeigen Handel ist ein elementarer Teil des täglichen Lebens - und ein bedeutender Wirtschaftszweig mit europaweit mehr als 26 Millionen Beschäftigten. In Deutschland bietet der Einzelhandel im Vergleich überproportional viele Ausbildungsplätze an. Derzeit nutzen 240.000 Jugendliche dieses Angebot und starten in einen Beruf mit vielfältigen Karrierechancen. Handelsunternehmen möchten mehr junge Menschen für den Handel gewinnen und gemeinsam mit ihnen den Wirtschaftsstandort Deutschland weiterentwickeln. Jugendliche praxisnah über den Handel informieren Reale Aufgaben aus der Wirtschaftswelt für die Schule lehrplangerecht bereitzustellen - dies ist das Ziel der Unterrichtsmaterialien von Handelswelten Didaktik 2008, einer Publikation der METRO Group. Damit will das Unternehmen über seine Branche informieren und Lehrkräfte bei der Berufswahl ihrer Schülerinnen und Schüler unterstützen. Binnendifferenzierte Aufgabenvarianten Die Aufgaben entsprechen den Anforderungen aktueller Lehrpläne und setzen deren Lernziele um. Die Anforderungsniveaus sind partiell in Aufgabenvarianten binnendifferenziert für die Schulformen Haupt-, Real- und Gesamtschule sowie Gymnasium. MP3-Player - Lautstärken-Test Schall - Frequenz und Lautstärke Der Hörvorgang Was geschieht im Ohr bei Lärm? Wie gut ist mein Gehör? Mit 40 schon taub? Was ist wie laut? Richtig hören mit dem MP3-Player So will ich Musik hören - Rollenspiel Evaluation Öffentliche Präsentation handelswelten-didaktik@metro.de Bestellen Sie die kostenfreie CD-ROM mit Begleitbuch ganz einfach per E-Mail. Die Schülerinnen und Schüler sollen Kenntnisse über Lage und Aufgabe der einzelnen Verdauungsorgane gewinnen. den Sinn des Verdauungsvorgangs für den menschlichen Körper kennen lernen. die Aufgabe von Enzymen kennen. unter den Organen des Menschen diejenigen nennen können, die am Verdauungsprozess beteiligt sind. die Rolle der jeweiligen Verdauungsorgane bei der Zerlegung der einzelnen Nährstoffe in ihre Bestandteile kennen lernen. Verdauungsschwierigkeiten als ein in heutiger Zeit auch bei vielen Kindern häufig auftretendes Problem erkennen. den Zusammenhang zwischen Ernährung, Lebensweise und den Folgen für den Körper wahrnehmen. sich ihrer möglichen Rolle als Ratgeber für andere Kinder bewusst werden. das in der Schule Gelernte als eine Bereicherung für ihre Persönlichkeit und ihre Lebensweise erkennen. Thema Verdauung und Verdauungsorgane Autor Dirk Trebbels Fach Biologie Zielgruppe Klasse 5 Zeitraum 2 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in ausreichender Anzahl (Partnerarbeit), Internetbrowser, Flash-Player (Version 6 oder höher, kostenloser Download) Planung Verdauung und Verdauungsorgane Die Schülerinnen und Schüler sollen sich zur Fotografie einer blutenden Verletzung äußern und von eigenen Erfahrungen berichten. mittels selbst hergestellter zweidimensionaler Strukturmodelle die Blutkörperchen (rote und weiße Blutkörperchen, Blutplättchen) begründet voneinander unterscheiden (Aussehen, Funktion). in arbeitsteiliger Gruppenarbeit Kurzvorträge vorbereiten und ihre Ergebnisse den Mitschülern vortragen. Fragen im Internet beantworten (Online-Quiz). Thema Aussehen und Aufgaben der Blutkörperchen Autorin (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitsubpages:atempelhoff@lo-net.de) Fach Biologie Zielgruppe Klasse 9 Zeitraum 3 Stunden Medien Internet, Arbeitsblätter, OHP-Folien, Arbeitsmaterialien zur Erstellung der Strukturmodelle, Plakate für Gruppenpräsentationen Technische Voraussetzungen idealerweise ein Rechner mit Internetanschluss pro Schülerin oder Schüler Planung Verlaufsplan Blutkörperchen der Unterrichtseinheit Die hier vorgestellte Unterrichtseinheit ist so konzipiert, dass die SchülerInnen während sechs bis sieben Unterrichtsstunden selbstständig und individuell (alleine oder in Zweier- bis maximal Dreiergruppen) an Fragen im Zusammenhang mit der Blutdrucksteuerung arbeiten. Die Unterrichtseinheit ist in drei Teile gegliedert (Einfluss verschiedener Parameter auf den Blutdruck, Koordinative Steuerung des Blutdrucks, äußere Störungen und ihre Folgen). Im Sinne einer zunehmenden Handlungskompetenz ist der erste Teil einfach gehalten und relativ eng geführt, im zweiten Teil sind die Aufgaben schon etwas offener formuliert und im dritten Teil wird von den SchülernInnen ein relativ selbstständiger Umgang mit dem Simulationsprogramm erwartet. CardioLab ist ein kommerzielles Angebot der California State University Los Angeles. Es wird als Java-Applet aus dem Internet herunter geladen und kann dann für eine Sitzung offline benutzt werden. Auf der Website von Biology Labs (s.u.) können Sie unter "Ordering outside the United States" "College Student Online Subscriptions", das heißt Jahresabonnements, buchen (zur Zeit 5,25 $). Mit einer gültigen E-Mail-Adresse kann man sich für einige Tage kostenlos einloggen. Die SchülerInnen sollen ihre Kenntnisse im Bereich der Blutkreislaufregulation vertiefen und festigen. diese Kenntnisse in komplexeren Fragestellungen anwenden und verifizieren. individualisiert arbeiten (in Partnerarbeit oder alleine), da das selbstständige, strukturierte und zielgerichtete Arbeiten ein wichtiges Lernziel ist.

In dieser Unterrichtseinheit für den fächerverbindenden Unterricht in den Naturwissenschaften und Kunst / Werken bauen die Schülerinnen und Schüler eine bionische Hand aus Pappe und setzen sich dabei mit den Funktionen der Hand, der Finger und des Daumens sowie der Knochen, Muskeln, Sehnen und Bänder auseinander. In dieser Übungsreihe basteln die Schülerinnen und Schüler eine bionische Hand aus Pappe, Schnur, Strohhalmen und Gummiband. Durch die Verknüpfung zwischen bionischen und ihren eigenen Händen können sie die Funktion der Finger und die Bedeutung des Daumens, zum Greifen und Halten von Gegenständen verschiedener Formen nachvollziehen. Sie lernen außerdem, dass es nicht möglich wäre die menschliche Hand zu bewegen, wenn sie nur aus Knochen bestünde. Die Schülerinnen und Schüler verstehen durch den Vergleich der Materialien, die sie bei der bionischen Hand nutzen, um deren Finger zu bewegen, wie Knochen, Muskeln, Sehnen und Bänder arbeiten. Die Übungsreihe ist, abhängig vom Alter der Lernenden, für 60 bis 90 Minuten konzipiert. Es bietet sich jedoch ebenfalls an, sie in eine Projektarbeit einzubetten, die andere Fächer und Themen wie Kunst, Sprache und den menschlichen Körper umfasst. Altersklasse: 8- bis 12-Jährige Material: Arbeitsblätter Schwierigkeitsgrad: einfach/mittel benötigte Unterrichtszeit: 60-90 Minuten Durchführungsort: Klassenzimmer benötigte Materialien: Bastelmaterial (Pappe, Scheren und gegebenenfalls Cuttermesser, Heißklebepistole) Kosten pro Klasse: gering (0-10 Euro) Thematischer Hintergrund: Bionik Bionik ist die Anwendung von Designs und Konzepten aus der Natur auf die Entwicklung von Systemen und Technologien. In der Medizin ermöglicht die Bionik den Ersatz oder die Verstärkung von Organen und anderen Körperteilen durch vom Menschen entwickelte künstliche Versionen. So ermöglichen bionische Prothesen Menschen mit Behinderungen zum Beispiel, einige verlorene Fähigkeiten wiederherzustellen. Ein anderes Beispiel für Bionik sind humanoide Roboter, die die Funktionsweise des Menschen oder des menschlichen Körpers nachahmen. Humanoide Roboter sollen Menschen in gefährlichen Jobs ersetzen, die zu Verletzungen oder zum Tod führen können. Der Weltraum ist wahrscheinlich eine der für den Menschen gefährlichsten und schädlichsten Umgebungen. Tatsächlich werden deshalb bereits viele Roboter zur Erkundung und Nutzung des Weltraums eingesetzt. Es ist zu erwarten, dass in naher Zukunft Besatzungen bestehend aus Astronauten und humanoiden Robotern gemeinsam daran arbeiten werden, das Weltall zu erkunden. Dafür werden sie höchstwahrscheinlich beide bionische Hände benutzen. Bionische Hände ermöglichen Robotern Objekte für den menschlichen Gebrauch zu benutzen. Die Astronauten werden einen Vorteil durch den Nutzen von bionischen Händen haben, da der Gebrauch von Gegenständen im Vakuum des Weltalls mit den Handschuhen eines Raumanzuges schwierig und ermüdend ist. Die ESA (European Space Agency) hat die bionische Hand DEXHAND entwickelt, die von Robotern und eventuell sogar von Astronauten genutzt werden wird. Thematischer Hintergrund: die menschliche Hand Die menschliche Hand hat eine sehr komplizierte Struktur; sie enthält 27 Knochen und 34 Muskeln, daneben noch zahlreiche Sehnen, Bänder, Nerven und Blutgefäße, welche von einer dünnen Hautschicht umgeben sind. Jeder Finger besteht aus drei Knochen (Phalangen), die nach dem Abstand zur Handfläche benannt sind: die proximalen, mittleren und distalen Phalangen (Singular: Phalanx). Die Sehnen verbinden die Muskeln mit den Knochen, während die Bänder Knochen mit Knochen verbinden. Die Sehnen, die uns helfen unsere Finger zu bewegen, sind mit 17 Muskeln verbunden, welche in der Handfläche zu finden sind und mit 18 Muskeln in unseren Unterarmen. Die zwei Hauptbewegungen der Finger – beugen und strecken – werden durch Beuge- und Streckmuskeln ausgeführt. Beugemuskeln befinden sich auf der Unterseite und Streckmuskeln auf der Oberseite des Unterarms. Methodische Hinweise Diese Übungsreihe wurde unter Verwendung der IBSE-Methodik (Inquiry-based Science Education) konzipiert. Vertiefende methodische Hinweise finden Sie im Dokument bionische-hand-alle-materialien.pdf, das am Ende dieser Seite kostenlos heruntergeladen werden kann. Abhängig von den jeweiligen Lehrplänen und vom Alter der Schülerinnen und Schüler können die Übungen als Einzelmodule durchgeführt oder in ein Unterrichtsprojekt integriert werden. Ein Beispiel für ein Unterrichtsprojekt mit drei (oder mehr) Unterrichtsstunden wäre: 1. Die Lernenden untersuchen selbst, wie die menschliche Hand funktioniert und welche Rolle Knochen, Muskeln und Sehnen spielen, indem sie das Internet, Videos, Fotos oder andere Ressourcen verwenden. 2. Bau der bionischen Hand durch die Schülerinnen und Schüler 3. Projektabschluss mit dem Besuch eines Naturkundemuseums, um die Unterschiede zwischen menschlichen Händen und Tierpfoten zu untersuchen Um das Thema Bionik tiefergehend zu erkunden, kann diese Übungsreihe mit anderen aus dem Moon Camp-Paket, wie dem Roboterarm und dem menschlichen Körper, erweitert und kombiniert werden. Für ein umfassenderes Projekt über den menschlichen Körper können die Schülerinnen und Schüler auch an der Mission X: Trainiere wie ein Astronaut -Herausforderung teilnehmen. Die Schülerinnen und Schüler verstehen, wie die menschliche Hand funktioniert. verstehen, dass die Wissenschaft und die Medizin bionische Prothesen nutzen, um Teile des menschlichen Körpers, die fehlen oder nicht richtig funktionieren, zu ersetzen oder zu ergänzen. lernen, dass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den menschlichen Körper als Inspiration und Vorlage nutzen, um Werkzeuge wie Hände und Arme zu bauen, die sie in feindseligen Umgebungen wie dem Weltall oder der Tiefsee einsetzen können. erkunden und testen gemeinsam Ideen für den Bau einer simplen Maschine (bionische Hand).