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Was ist eigentlich E-Schrott? Über Entsorgung, Recycling und Wiederverwendung

Dossier

E-Schrott: zu wertvoll für die Tonne Die Vermittlung von Wissen über Müllvermeidung, Abfalltrennung und Recycling ist von großer Bedeutung für eine nachhaltige Zukunft und spielt in der Umweltbildung schon früh eine große Rolle. Anschauungsmaterial ist mit Restmüll, Bio- und Plastikmüll, Glas- oder Papierabfällen in der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler reichlich vorhanden. Doch Abfall ist nicht gleich Abfall: Elektro(nik)abfälle zum Beispiel fallen im Alltag nicht so regelmäßig an wie der übliche Hausmüll. Sie sind wegen ihrer besonderen Inhaltsstoffe auch kein Fall für die bereits Kindern bekannten Tonnen. Um im Elektroschrott enthaltene Wertstoffe wiederverwerten zu können und die Freisetzung von Schadstoffen durch unsachgemäße Entsorgung zu vermeiden, ist das Wissen um den richtigen Umgang mit alten elektronischen Spielgeräten und ausgedienten Gebrauchsgegenständen wie Handys und Co. jedoch genauso wichtig wie die Behandlung von täglich anfallendem Hausmüll. Dazu gilt es, unsichtbare Entsorgungs- und Wiederverarbeitungswege für Kinder sichtbar zu machen . Dabei ist es besonders wichtig, dass Abfallvermeidung immer Vorrang hat. Reparieren, verschenken oder länger nutzen statt wegwerfen sollte das Motto sein. Elektronikgeräte bieten hierfür gute Beispiele, um das Konsumverhalten kritisch zu hinterfragen. Flexibel einsetzbare Unterrichtsmaterialien für Klasse 3 bis 6 Die Unterrichtsmaterialien aus diesem Dossier tragen dazu bei, Kinder für einen achtsamen Umgang mit Abfallentsorgung und Abfallvermeidung zu sensibilisieren und ihr Verantwortungsbewusstsein zu stärken. Die Ideen lassen sich flexibel innerhalb und außerhalb des Fachunterrichts einsetzen – mit Doppelstunden im themenbezogenen Sachunterricht wie auch fächerübergreifend: zum Beispiel kombinierbar mit Lerninhalten der Fächer Deutsch und Kunst. Viele Arbeitsaufträge eignen sich auch für kleinere oder umfangreichere Projekte, AGs oder die Nachmittagsbetreuung. Mit spannend verpackten Erklärungen, Einbettung in „Hausmüll-Themen“, Fantasie und altersgerechten „Das kenne ich“- oder „Das will ich auch machen“-Effekten können die Kinder Unerwartetes entdecken. Das weckt das Interesse, mehr über Abfälle zu erfahren, die meist mit wenig reizvollen Attributen wie „alt, kaputt und stinkt“ assoziiert werden. Die Behandlung des Themas Elektroabfälle bietet auch vor dem Hintergrund, dass der Gebrauch von Elektro(nik)geräten bei Kindern und Jugendlichen erfahrungsgemäß (mit)wächst, zeitnah eine wichtige Grundlage für einen sachgemäßen und umweltschonenden Umgang mit den Produkten. Viel Freude beim Erkunden der Welt des Abfalls und E-Schrotts!

  • Fächerübergreifend
  • Klima, Umwelt, Nachhaltigkeit

Klassenfahrten und Wandertage – Anregungen und Tipps für kleine und große Schulausflüge

Dossier

Klassenfahrten und Wandertage sind etwas Besonderes und einprägsam – für alle Beteiligten. Schülerinnen und Schüler freuen sich, dem Unterrichtsalltag zu entkommen, viel Zeit mit ihren Freundinnen und Freunden zu verbringen und neue Erfahrungen sammeln zu können. Auch für die Lehrkräfte sind diese Tage oder Wochen eine willkommene Abwechslung und bereichernd, aber sie wissen: Schulausflüge sind weder Urlaub noch Freizeit – und können unter Umständen richtig anstrengend sein. Bereits im Vorfeld gibt es viel zu organisieren: Wo soll es mit der Lerngruppe hingehen? Wann geht es los und wie lange soll die Reise dauern? Welche Unterbringung bietet sich an? Das sind nur einige Fragen, die geklärt werden müssen. Gründliche Planung und Vorbereitung sind unabdingbar. Wir haben für Sie Materialien zusammengestellt, die Sie hierbei unterstützen sollen. Auch für das passende Reiseziel haben wir Ideen und Vorschläge im Gepäck, sodass sich Schülerinnen und Schüler bereits im Unterricht mit dem Land, der Stadt oder dem Ort vertraut machen können. Anregungen für die Gestaltung der Klassenfahrt helfen bei der konkreten Planung. Weiterhin spielen rechtliche Aspekte auf Klassenfahrten und bei Wandertagen für Lehrkräfte eine wichtige Rolle, damit sie sicher und sorglos unterwegs sein können. Gehen Sie auf Reisen mit Lehrer-Online! Damit auch Sie möglichst entspannt auf große und kleine Fahrt gehen können und danach keinen Urlaub benötigen, haben wir in diesem Themendossier nützliche Informationen und Tipps zusammengestellt. Hier finden Sie: Tipps und Ideen zur Vorbereitung und Durchführung Anregungen und Materialien für mögliche (Reise-)Ziele (thematische) Material-Vorschläge zur Gestaltung von Klassenfahrten und Wandertagen Rechtliches Wir wünschen Ihnen eine gute Reise mit vielen schönen Erlebnissen für wertvolle Erinnerungen. Auf geht's!

  • Fächerübergreifend
  • Schulrecht, Schulorganisation, Schulentwicklung

Berufsschule digital

Dossier

Über das Projekt "Berufsschule digital" Wie können der digitale Wandel und seine Herausforderungen auch im berufsschulischen Sektor gemeistert werden? Was müssen berufliche Schulen jungen Menschen für ein Leben und Arbeiten in der digitalisierten Welt vermitteln? Wie kann ihnen das möglichst gut gelingen und welche Fortbildungsmaßnahmen benötigen Lehrkräfte dafür? Fragen wie diesen ging die Deutsche Telekom Stiftung mit einem Netzwerk bestehend aus zehn berufsbildenden Schulen nach. Besonderes Augenmerk lag dabei auf Aspekten, die verallgemeinerbar sind und von anderen Schulen für die eigene digitale Schulentwicklung übernommen werden können. Das Vorhaben wurde wissenschaftlich begleitet vom Institut für Informationsmanagement Bremen GmbH (ifib) in Kooperation mit dem Institut Technik und Bildung an der Universität Bremen (ITB). Konzepte für digitales Lehren, Lernen und Arbeiten Welche berufsübergreifenden und berufsspezifischen digitalen Kompetenzen müssen Berufsschülerinnen und -schüler ewerben? Welche Bedingungen benötigen berufliche Schulen und deren Lehrkräfte, um digitale Medien gewinnbringend in ihren Unterricht und ihren Schulalltag einbinden zu können? Antworten finden Sie in den Fachartikeln in diesem Themendossier, das die Ergebnisse des Projekts "Berufsschule digital" zusammenfasst und veranschaulicht. Die Schulen des Netzwerks haben die hier zur Verfügung stehenden Materialien in einem Peerreview-Prozess im Hinblick auf ihren Gebrauchswert begutachtet. Auch Schulen, Schulleitungen und Lehrkräfte, die nicht Teil des Schulnetzwerkes aus dem Projekt sind, sollen durch die Materialien befähigt werden, die Projektergebnisse in ihre Prozesse der Schulentwicklung und Schulorganisation zu übertragen und gewinnbringend in ihren eigenen Schulalltag zu integrieren.

  • Fächerübergreifend
  • Lehrerbildung und Schulentwicklung

Klimawandel

Dossier

Der Klimawandel und seine Folgen werden immer heißer diskutiert. Dürre-Sommer und verheerende Waldbrände sowohl im Mittelmeer-Raum und etwa in Kalifornien, aber auch hier bei uns in Deutschland, sind längst an der Tagesordnung. Aber auch Starkregen und Überflutungen, die etwa im Sommer 2021 vor allem Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen besonders stark getroffen haben, werden wir in nicht allzu ferner Zukunft wohl häufiger erleben müssen – mit schlimmen Verlusten nicht nur an Hab und Gut, sondern auch an Menschenleben. Die Fragen, die sich viele Kinder und Jugendliche, deren Eltern und Lehrkräfte vermehrt stellen, ist: Wie lange wird das Ökosystem noch standhalten und ein Leben in Gesundheit und Wohlstand auf diesem Planeten möglich sein? Wann sind unüberwindbare Kipp-Punkte für das Klima erreicht? Was werden die Folgen sein? Und vor allem: Wie lässt sich der Klimawandel stoppen – oder zumindest verlangsamen? Neben der Aufklärung über Ursachen und Folgen des Klimawandels muss es bei der Suche nach Antworten auf diese Fragen darum gehen, Handlungsoptionen aufzuzeigen. Schulen haben in der Vergangenheit zur Umweltbildung beigetragen und werden in Zukunft verstärkt eine wichtige Rolle für den Bewusstseinswandel einnehmen. Themen wie Klima, Klimawandel und Klimaschutz müssen im öffentlichen Diskurs, aber auch im schulischen Unterricht, eine starke Berücksichtigung finden. Dies wünschen sich die Schülerinnen und Schüler schließlich auch selbst: Nicht zuletzt ist aus dem Bedürfnis, den Klimawandel aufzuhalten, das Schülerinnen und Schülern weltweit vereint, die Fridays for Future -Bewegung entstanden. Wir möchten Sie mit unserem Dossier "Klimawandel" bei Ihrem Bildungs- und Erziehungsauftrag in der Schule unterstützen und bieten Ihnen Anregungen, Tipps und Arbeitsmaterialien für den Unterricht. Lehrerinnen und Lehrer finden hier Unterrichtsvorschläge von der Grundschule über die Sekundarstufen bis hin zur beruflichen Bildung – sei es für den Sachunterricht, die Natur- und Gesellschaftswissenschaften, die Fächer Religion und Ethik oder die Fremdsprachen. Bei den unten verlinkten Inhalten werden Sie garantiert fündig!

  • Fächerübergreifend
  • Klima, Umwelt, Nachhaltigkeit

Das Thema "Werbung" im Unterricht: Werbequiz und Plakatwettbewerb

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Werbung" befassen sich die Lernenden mit den Auswirkungen von Werbung auf ihren eigenen Konsum, werden für den enormen Einfluss von Werbung im Alltag sensibilisiert und reflektieren diesen kritisch. Im Anschluss kann als Transfer eine Erstellung eigener Werbe-Produkte für einen guten Zweck erfolgen. Häufig ist Umwelt-Werbung düster oder schockierend und entmutigend. Doch Werbung kann auch anders sein: Witzig, temperamentvoll, selbstbewusst und neugierig machend! Die Tropenwaldstiftung OroVerde ruft Schülerinnen und Schüler auf, für eine gute Sache Werbung zu machen: Werbung für den Regenwald! Mit diesem Unterrichtsmaterial zum Thema "Werbung" können Lehrkräfte die Schülerinnen und Schüler ihrer Lerngruppen unterrichtlich auf das Thema "Werbung" und auf die Erstellung von Werbe-Produkten für den jährlichen Plakatwettbewerb von OroVerde vorbereiten. Sie entdecken dabei, welche Macht Werbung in unserem Alltag hat und wie sie unsere Entscheidungen beeinflusst. Diese Einheit schaut hinter die farbenfrohen Werbeplakate und Fernsehspots und zeigt, wo und wie uns Werbung begegnet und wie sich das Thema in einem kreativen Rahmen umsetzen lässt. Das Thema Werbung im Unterricht Das Thema "Werbung" findet durch seine breite Aufstellung in diversen Fächern Anbindung. Die Materialien dieser Unterrichtseinheit können als Einstieg oder Wiederholung in den Oberthemen "Werbung" oder "Regenwald" genutzt werden. Die Schülerinnen und Schüler werden in dieser Unterrichtseinheit für den Einfluss von Werbung sensibilisiert, zur kritischen Reflexion angeregt und können anschließend ihr Wissen, ihre Fantasie und ihre Kreativität aktiv einzusetzen, indem sie Plakate, Anzeigen oder Postkarten selbst malen und gestalten. Plakate, die Werbung für einen guten Zweck, den Schutz des Regenwaldes, machen, können anschließend beim Plakatwettbewerb von OroVerde eingereicht werden: Die besten Einsendungen gelangen so als Postkarte in den Druck und unter die Leute! Vorkenntnisse Die Lehrkraft kann sich das komplette Unterrichtsmaterial kostenfrei herunterladen und hat somit alle Informationen zum Themenbereich "Werbung für Natur" in der Hand. Vertiefende Links und Hintergründe sind im Material enthalten. Außerhalb der Materialien braucht die Lehrkraft kein weiteres Hintergrundwissen. Kurz-Briefings zur Erstellung der Plakate und die Teilnehmerbedingungen zum Plakatwettbewerb sind unten verlinkt. Didaktische Analyse Das Unterrichtsmaterial soll die Wahrnehmung der Schülerinnen und Schüler schärfen, sich die Welt um sie herum genau anzuschauen: Nicht alles, was uns tagtäglich begegnet, ist auch wahr. Werbung zeigt uns da die besten Beispiele. Außerdem soll das Material die Schülerinnen und Schüler anregen, sich zu überlegen, was sie tun können, um den Spieß umzudrehen und "gute Werbung" für eine "gute Sache" zu machen. Methodische Analyse Die Lehrkraft sollte die Einheit mit der Teilnahme am Wettbewerb abschließen, damit die Schülerinnen und Schüler ihr neu gewonnenes Wissen gleich am Praxisbeispiel erproben und ausprobieren können. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler befassen sich mit den Auswirkungen von Werbung auf ihren eigenen Konsum. werden für den enormen Einfluss von Werbung im Alltag sensibilisiert und reflektieren diesen kritisch. erlangen Wissen zum Thema Werbung und zur Wirkung von Werbung. setzen ihr Wissen in einem kreativen Projekt um und erstellen dabei eigene Werbe-Produkte für einen guten Zweck. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich mit gesellschaftlichen Normen und Werten bezogen auf Werbung und Naturschutz. erweitern ihre Kompetenzen im Bereich des gemeinschaftlichen Arbeitens (Gruppenarbeit), bei der Abstimmung und Organisation von Arbeitsaufträgen mit Mitschülerinnen und Mitschülern sowie allgemein bei der Arbeit in Teams.

  • Politik / WiSo / SoWi / Wirtschaft / Kunst / Kultur / Deutsch / Kommunikation / Lesen & Schreiben
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II, Berufliche Bildung

Fließgewässer fächerübergreifend erforschen – eine Projektidee

Unterrichtseinheit

In der Unterrichtseinheit zu Fließgewässern wird in verschiedenen Teilprojekten naturwissenschaftliche Inhalte zum Gewässer, zu seinen Strömungsverhältnis und seinen Lebewesen multimedial verarbeitet. Dabei wird experimentiert, recherchiert und beobachtet und die Ergebnisse in einer Abschlusspräsentation zusammengetragen. Das Projekt zu Fließgewässern verbindet Naturbeobachtungen mit wissenschaftlichen Inhalten. Ausgangspunkt ist eine biologische Gewässergütebestimmung , die anschließend in einer multimediale Projektpräsentation verarbeitet wird. Fotografische Experimente eröffnen einen Blick auf die Komplexität der Strömungsverhältnisse in Fließgewässern und bereiten eine künstlerische Auseinandersetzung mit Formen und Strukturen des Fließens vor. Bei der Herstellung von Marmorpapier wird der Wirbel als Figur entdeckt und in einer Brunnenskulptur mit fließendem Wasser gestaltet. Oder es wird der Bach während einer Wanderung auf seinem Weg ins Tal oder in das nächstgrößere Gewässer beobachtet. Immer dabei ist die Smartphone-Kamera und liefert Ergebnisse für eine Abschlusspräsentation. Die Unterrichtseinheit kann fächerübergreifend oder im Rahmen einer Projektwoche durchgeführt werden. Im Kunst-Unterricht ist es möglich, den Fokus auf die Gestaltung der Fotos oder das Zeichnen der Bilder zu legen und den Wirbel als Form in Kunst und Kultur zu thematisieren. Die Untersuchung von Gesetzmäßigkeiten bei der Entstehung der Formen bieten Zugänge zur Strömungsphysik und zur Chaostheorie für den naturwissenschaftlichen Unterricht . Ein ständiger Wechsel zwischen draußen (Naturbeobachtung) und drinnen (Erarbeitung einer Präsentation) prägt dieses interdisziplinäre Projekt, das nach partizipativen und kooperativen Prinzipien durchgeführt werden soll. Erfahrungen und Erkenntnisse werden in einem ständigen Wechsel der Medien gewonnen. Zu Beginn des Bachprojekts liefert eine Ideensammlung erste Ansatzpunkte. Das Fotografieren soll zu einem bewussten Akt der Bildgestaltung werden. Nach der biologischen Gewässergütebestimmung dienen die Suche nach Wirbelformen in der natürlichen Umgebung, Bachwanderungen zur Entdeckung von Mäandern oder die Suche nach natürlichen Gefäßen für eine Brunnenlandschaft einer ständigen Rückbindung an natürliche Phänomene. Für eine exakte Bestimmung der Gewässergüte sollten einzelne Abschnitte des Baches (etwa Quadratmeter) sehr gründlich nach allen Methoden (freies Wasser, Sediment, Blätter und Pflanzen, Steinunterseiten) untersucht werden. Beim Marmorieren wird die gestalterische Auseinandersetzung mit dem Fließen wieder aufgegriffen und fortgeführt. Eingescannt können die Ergebnisse mit einem Grafikprogramm weiterverarbeitet werden (Ausschneiden, Neumontieren, Klappen, Spiegeln und Drehen der Wirbelformen). Gegen Ende werden der Themenbereich Komplexität und das Wirken komplexer Systeme behandelt. Das Projekt mündet in die Entfaltung von Utopien zu Gewässerlandschaften: ausgehend von der Betrachtung historischer Flussverläufe werden in einem Experimentierbrunnen mit gestalterischen Mitteln Wasserlandschaften entwickelt. Hier kann auch der Landschaftsgenerator Terragen, der das Einlesen und Umwandeln von Satellitenfotos und Karten ermöglicht, zum Einsatz kommen. Zum Schluss werden alle Teilprojekte miteinander verbunden und in einer multimedialen Abschlusspräsentation festgehalten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entdecken einen Bach als Lebensraum. entdecken Leben als Indikator für Gewässergüte. lernen ein Gewässer bewerten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler setzen ihre Beobachtungen und Erkenntnisse in eine Präsentation um. recherchieren zum Thema im Internet. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erlernen kooperatives Arbeiten an einem Thema. lernen unterschiedliche Perspektiven kennen und akzeptieren sie.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt / Geographie / Jahreszeiten / Technik / Sache & Technik
  • Primarstufe

Der Potentialtopf als vereinfachtes Atommodell

Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit mit dem Thema "Der Potentialtopf als vereinfachtes Atommodell" macht die Schülerinnen und Schüler mit den tatsächlichen Abläufen in einem Atom bekannt. Dabei dient dieses Atom-Modell als ein Übergangsmodell – weg vom Bohrschen Bahnbegriff und hin zu einem Wellenmodell, das auf stationären stehenden Wellen beruht. Allerdings wird auch bei diesem Modell zum einfacheren Verständnis noch auf die anziehende Wirkung des Atomkernes und damit auf den Potentialbegriff verzichtet. Es wird für Schülerinnen und Schüler benötigt, die Physik als Leistungsfach und gegebenenfalls als Abiturfach gewählt haben.Mit dem Potentialtopf-Modell werden die Lernenden auf die quantenphysikalischen Gegebenheiten in einem Atom vorbereitet. Dabei müssen sich die Schülerinnen und Schüler gedanklich von den aus der klassischen Physik bekannten Abläufen verabschieden und sich mit abstrakten und nicht mehr direkt zugänglichen Vorgängen vertraut machen. Zunächst wird dabei der lineare Potentialtopf benützt, mit dem man in einer Dimension das in einem "Topf" eingesperrte Elektron beschreibt. Daran anschließend können die Erkenntnisse und sich ergebenden Gleichungen auf den dreidimensionalen Potentialtopf übertragen werden, der sich den in einer späteren Unterrichtseinheit folgenden realen Verhältnissen in einem Wasserstoff-Atom grob annähert. Der Potentialtopf als vereinfachtes Atommodell Dieses bewährte Modell bildet eine gute Möglichkeit, die Schülerinnen und Schüler auf ein quantenmechanisches Atommodell des Wasserstoffatoms vorzubereiten. Dabei wird es für die Lehrenden sehr wichtig werden, auf möglichst anschauliches und nachvollziehbares Unterrichtsmaterial zurückgreifen zu können. Vorkenntnisse Grobe Vorkenntnisse von Lernenden können in der Weise vorausgesetzt werden, dass Schülerinnen und Schüler sowohl in der Mechanik als auch in der Elektrodynamik den Wellenbegriff bereits kennengelernt haben. Somit kann auf die entsprechenden Gleichungen – zumindest bis zu einem bestimmten Grad – zurückgegriffen werden. Didaktische Analyse Bei der Behandlung dieses Themas läuft man leicht Gefahr, die Lernenden gedanklich und mathematisch zu überfordern. Insbesondere dann, wenn man auch die schwer zu verstehenden Gleichungen herleiten will. Dies sollte man gegebenenfalls nur den sehr interessierten und mathematisch fortgeschrittenen Lernenden zumuten. Die Beschreibung der Vorgänge im Atom ist extrem komplex und schwierig. Selbst das einfachste Atom – das Wasserstoffatom – kann nur eingeschränkt beschrieben werden und erfordert gute bis sehr gute mathematische Kenntnisse. Mit dem Potentialtopf-Modell können aber die wesentlichen Grundlagen vermittelt werden, so dass dann in einer späteren Unterrichtseinheit auch das Wasserstoffatom ausreichend gut beschrieben werden kann. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen um die Komplexität der Beschreibung der Vorgänge im Atom. wissen, dass die Vorgänge im Atom einer direkten Beobachtung nicht zugänglich sind. können die modellartige Funktion des linearen und dreidimensionalen Potentialtopfs beschreiben und einordnen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. überprüfen die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin. 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. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden wertfrei diskutieren zu können.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe II

Fotoeffekt und Lichtquantenhypothese als Einstieg in die Quantenphysik

Unterrichtseinheit

Für den Einstieg in das Thema Quantenphysik werden in dieser Einheit die Schlagwörter Fotoeffekt und Lichtquantenhypothese in ihrem historischen Kontext eingeordnet. Mit in der Regel gut funktionierenden Versuchen wird dann der Fotoeffekt besprochen sowie die von Albert Einstein im Jahr 1905 aufgestellte Lichtquantenhypothese. Das zu Ende gehende 19. Jahrhundert und das beginnende 20. Jahrhundert waren für das Entstehen eines komplett neuen Teils der Physik ausschlaggebend – der Quantenphysik. Die Physik des Mikrokosmos, in dem es sowohl Wellen als auch Teilchen – mit fließenden Übergängen – geben sollte, wurde mit bis dahin völlig unvorstellbaren Thesen zum Leben erweckt. Innerhalb einer für die Physik kurzen Zeitspanne von wenigen Jahrzehnten konnten Physiker und Physikerinnen Gesetzmäßigkeiten herleiten, die unsere Welt mit den daraus entwickelten Technologien für immer verändern sollten. Fotoeffekt und Lichtquantenhypothese als Einstieg in die Quantenphysik Der Einstieg in die Quantenphysik über den Fotoeffekt ist eine bewährte Methode, um bei Schülerinnen und Schülern das Interesse für eine völlig neue Vorstellung von Physik zu wecken. Am besten ist es natürlich, den Fotoeffekt in mehreren Versuchen einzuführen und dann auch an einem genauen Beispiel auszuwerten anhand der abzuleitenden Gesetzmäßigkeiten. Für den Unterricht sollten Lehrkräfte gut präpariert sein, da es sich um ein schwieriges Thema handelt, das bei kritischen Fragen nur bei guter Sachkompetenz schülergerecht dargestellt werden kann. Vorkenntnisse Physikalische Vorkenntnisse von Lernenden können kaum vorausgesetzt werden, weil vermutlich die wenigsten Schülerinnen und Schüler die vielen technischen Geräte aus ihrem Alltag (Smartphones, PC, Scanner, Laser) mit der Quantenphysik in Verbindung bringen werden. Didaktische Analyse Die Besprechung des schwierigen Themas Quantenphysik im Unterricht der gymnasialen Oberstufe kann aber auch durchaus dazu führen, dass sich Schülerinnen und Schüler verstärkt dem Thema zuwenden, weil sie besser verstehen wollen, wie Dinge aus ihrem täglichen Leben eigentlich funktionieren. Das Thema Quantenphysik könnte bei Lernenden also durchaus auf ein gewisses Interesse stoßen; allerdings wird die vertiefte Besprechung der zum Teil sehr schwierigen und komplex wirkenden Gleichungen in der Regel den Schülerinnen und Schülern vorbehalten sein, die auch über gute bis sehr gute mathematische Kenntnisse und Fähigkeiten verfügen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen um die Bedeutung der Quantenphysik für die Technologie des 21. Jahrhunderts. wissen um die Vorstellungen der Quantenphysik zu einem Mikrokosmos, bei dem die Grenzen zwischen Wellen und Teilchen – im Gegensatz zur klassischen Physik – verschwimmen. können die Gleichungen zum Fotoeffekt anwenden und auswerten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten und Hintergründe im Internet. können die Sachinhalte von Videos, Clips und Applets auf ihre Richtigkeit überprüfen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Paar- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. müssen sich mit den Ergebnissen anderer Gruppen auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben eine gewissen Fachkompetenz, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden diskutieren zu können.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe II

Der ungedämpfte elektromagnetische Schwingkreis – Theorie und Beispiele

Unterrichtseinheit

Überlässt man nach einmaliger Aufladung einen elektromagnetischen Schwingkreis sich selbst, so entsteht – vor allem wegen der unvermeidlichen Ohmschen Reibung – eine gedämpfte Schwingung, deren Amplitude sehr schnell gegen null gehen wird. Für viele technische Anwendungen wie etwa Radiowellen oder Mikrowellen benötigt man aber möglichst ungedämpfte Schwingungen, bei denen der stets auftretende Energieverlust durch technische Lösungen ausgeglichen wird. In diesem Beitrag werden beispielhaft zwei Schaltungen vorgestellt, die es ermöglichen ungedämpfte Schwingungen zu erzeugen. Dabei handelt es sich um die "Rückkopplungsschaltung nach Meißner" zur Erzeugung von sinusförmigen elektromagnetischen Schwingungen im niederen und mittleren Frequenzbereich sowie um die "Dreipunktschaltung" als Erweiterung der Rückkopplungsschaltung zur Erzeugung hochfrequenter elektromagnetischer Schwingungen. Beiden Schaltungen ist gemeinsam, dass der jeweilige Schwingkreis aus einer Spule und einem Kondensator besteht. Der ungedämpfte elektromagnetische Schwingkreis – Theorie und Beispiele Die anspruchsvolle Unterrichtseinheit zum ungedämpften Schwingkreis setzt gute bis sehr gute mathematische Kenntnisse voraus. Dies bedeutet, dass dieses Thema zum ungedämpften elektromagnetischen Schwingkreis nur im Rahmen der Kursphase der Sekundarstufe II behandelt werden kann. Vorkenntnisse Voraussetzungen für eine fundierte Beschäftigung mit dem ungedämpften elektromagnetischen Schwingkreis sind – neben Grundkenntnissen zu mechanischen Schwingungen – Kenntnisse über Auflade- und Entladevorgänge bei Kondensatoren, über die elektromagnetische Induktion und die Lenz'sche Regel sowie das Wissen über die Funktionsweise von Triode und Transistor. Didaktische Analyse Die Behandlung des anspruchsvollen Themas im Unterricht soll auch dazu führen, dass sich die Lernenden mit dem Aufbau und der Funktion von Geräten zur Erzeugung elektromagnetischer Schwingungen näher beschäftigen wollen. Das Thema ist auch sehr gut geeignet, die Bedeutung von Differentialgleichungen zur Erklärung und Berechnung von physikalischen Zusammenhängen den Schülerrinnen und Schülern näher zu bringen – nicht zuletzt in Hinblick auf andere noch ausstehende physikalische Herleitungen in der Kursphase. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können die Funktionsweise von Triode und Transistor in Hinblick auf die Abläufe in einem elektromagnetischen Schwingkreis beschreiben. wissen um die große Bedeutung von elektromagnetischen Schwingungen in vielen Bereichen des täglichen Lebens. können anspruchsvolle Übungsaufgaben zur mathematischen Beschreibung der elektromagnetischen Schwingungen mittels Differentialgleichungen bearbeiten und lösen. 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 auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden wertfrei diskutieren zu können.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe II

Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie

Unterrichtseinheit

Diese Unterrichtseinheit beschäftigt sich mit den "Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie", einem von mehreren Themen, mit denen Albert Einstein im Jahr 1905 - auch sein "annus mirabilis" genannt - die Welt der Physik völlig verändert hat. Seine revolutionären Gedanken und Überlegungen zu verschiedenen Bereichen der Physik haben die bis dahin geltenden Gesetzmäßigkeiten teilweise auf den Kopf gestellt. Bis zum heutigen Tag sind Einsteins Erkenntnisse für viele Menschen nur schwer zu verstehen, auch wenn sie in Teilen mit mathematischen Grundkenntnissen gut nachvollziehbar sind.Ausgehend von Einsteins Postulaten - dem Relativitätsprinzip und dem Prinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit - werden die Schüler und Schülerinnen in Gedankenbeispielen auf die Gesetzmäßigkeiten der Speziellen Relativitätstheorie hingeführt. Dabei werden die unter den Namen Zeitdilatation und Längenkontraktion bekannten Gesetze detailliert hergeleitet. Geeignete Übungsaufgaben ergänzen die Theorie und zeigen, dass teilweise schwer verständliche Zusammenhänge Realität sind, auch wenn davon im Alltagsleben nichts zu spüren ist. Grundlagen der Speziellen Relativitätstheorie Die revolutionären Erkenntnisse von Albert Einstein waren die Grundlage, um die bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts geltenden Erkenntnisse der Physik auf den Prüfstand zu stellen. Insbesondere die Spezielle Relativitätstheorie macht es möglich, dass wir heute ganz selbstverständlich mit einem Navigationssystem im Auto unterwegs sind, das uns mit großer Präzision an unser Ziel bringt. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden können nur insoweit vorausgesetzt werden, dass der Name Albert Einstein bekannt und mit komplizierten und revolutionären Veränderungen in der Physik verbunden ist. Konkrete Kenntnisse sind jedoch nicht zu erwarten, weil das zugehörige physikalischen Wissen selbst im Rahmen der gymnasialen Oberstufe nur eingeschränkt vermittelt werden kann. Didaktische Analyse Die Erkenntnisse aus der Speziellen Relativitätstheorie können den Lernenden in Form von einfach gehaltenen Beispielen gut vermittelt werden. So können die Vorgänge bei hohen Relativgeschwindigkeiten - beispielsweise in Beschleunigeranlagen - ebenso gut eingeordnet werden wie bei hypothetischen Reisen zu fernen Sternen oder Galaxien. Methodische Analyse Einfache und etwas schwierigere Übungsaufgaben sollen die zunächst nicht gerade leicht zu verstehenden Zusammenhänge bei der Speziellen Relativitätstheorie den Schülerinnen und Schülern näherbringen. Ein tieferes Einsteigen in die komplizierte Thematik setzt ein hohes Maß an mathematischen Kenntnissen voraus, die am Gymnasium nur eingeschränkt vermittelt werden können. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen um die Zusammenhänge bei der Speziellen Relativitätstheorie. können die Begriffe "Zeitdilatation" und "Längenkontraktion" beschreiben und herleiten. können die Bedeutung der Speziellen Relativitätstheorie für die Entwicklung technischer Großprojekte einordnen. 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 Mitschülern auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden wertfrei diskutieren zu können.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe II
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