Vorbereitung und Inhalte der Lernumgebung

Die Strahlung der Sonne

Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die von der Sonne erzeugte Energie, die als Strahlung zur Erde gelangt und über Hunderte von Jahren relativ konstant ist. Ein Teil dieser Strahlungsenergie wird von bestimmten Bestandteilen der Atmosphäre reflektiert, ein weiterer Teil wird von anderen Bestandteilen der Atmosphäre absorbiert und in Wärme umgewandelt, der dritte und größte Teil geht durch die Atmosphäre hindurch und erreicht uns auf dem Erdboden.

Folgen der Einstrahlung

Die vordringlichste Folge der Sonnenenergie ist die Erwärmung unseres Planeten, so dass Leben überhaupt möglich ist. Ein weiterer Effekt ist die Fotosynthese der Pflanzen, so dass wir entweder direkt oder indirekt von der Sonnenenergie leben. Sie ist außerdem wichtig zur Erzeugung von Luftdruckunterschieden, die zu den Wetterphänomenen in der Atmosphäre und zum Antrieb des Wasserkreislaufs führen.

Nutzung der Sonnenenergie

Neben dieser natürlichen Nutzung gibt es zunehmend eine technische, vor allem im Bereich der Energieversorgung. So erzeugen beispielsweise Sonnenkollektoren warmes Wasser. In sogenannten Sonnenwärmekraftwerken kann durch aufwändige Spiegelkonstruktionen Wasserdampf und damit elektrischer Strom erzeugt werden. Solarzellen erzeugen allein durch einfallende Sonnenstrahlen Strom (Fotovoltaik). Pflanzen nutzen die Sonnenstrahlung zum Wachstum (Fotosynthese). Pflanzen und pflanzliche Abfälle wiederum können so verarbeitet werden, dass daraus nutzbare Energieträger entstehen (Rapsöl, Biogas). Die Einstrahlung der Sonne unterliegt tages- und jahreszeitlich bedingten Schwankungen, so dass zusätzliche Maßnahmen nötig sind, um die Energieversorgung konstant zu gewährleisten (Speicherung, Vernetzung mit anderen Energiequellen).

Erzeugung von warmem Wasser

Sonnenkollektoren auf Hausdächern erwärmen Wasser, das, in Schläuchen ins Haus geleitet und dort in einem Speicher aufbewahrt, einige Tage für Warmwasser und Heizung ausreicht. Da schwarze Flächen Sonnenstrahlen absorbieren, ist die Unterseite dieser Kollektoren entsprechend eingefärbt.

Erzeugung von Strom

In Fotovoltaikanlagen (Solarzellen) wird die Lichtenergie der Sonne durch die Bewegung der Ionen des Metalls Silizium direkt in elektrischen Strom umgewandelt. Um den so gewonnenen Gleichstrom ins allgemeine Netz einzuspeisen, muss er allerdings noch mittels eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt werden.

Strom aus solarthermischen Kraftwerken

Solarthermische Kraftwerke bündeln das Sonnenlicht mithilfe von Hohlspiegeln. Die so entstandene Hitze erzeugt Wasserdampf, der die Turbinen zur Stromerzeugung antreibt. Dabei fangen in einem Solarturmkraftwerk viele Spiegel die Sonne ein und lenken sie auf einen einzigen Punkt auf dem Turm, während in Parabolrinnenkraftwerken Sonnenstrahlen mit langen Spiegelschüsseln auf schwarze Röhren gelenkt werden und das darin befindliche Wasser erhitzen.

Zeitlicher Ablauf

Organisation des Unterrichts und Zeitraum der Arbeit hängen von der Anzahl der jeweils vorhandenen Computer-Arbeitsplätze ab und davon, ob sie in einem Netzwerk gemeinsamen Zugang zum Internet haben. Als sinnvoll hat sich auf jeden Fall Partnerarbeit erwiesen, da sich zum einen so die Zahl der auf einen Computer wartenden Kinder halbiert und zum anderen die Partner sich gegenseitig unterstützen können. Als zusätzliches Angebot können im Bedarfsfall weitere Arbeitsblätter zur Verfügung gestellt werden, die die in der Lerneinheit angesprochenen Themen vertiefen: zum Beispiel Sachbücher zum Thema anschauen, weitere Wörter mit der Endung -ie aus Wörterbüchern suchen. Die Unterrichtseinheit ist fächerübergreifend angelegt, als Fachlehrkraft haben Sie aber auch die Möglichkeit, nur die Sachthemen zu behandeln und die Fächer Deutsch, Englisch und Kunst auszuklammern, wenn der fächerübergreifende Ansatz aus stundenplantechnischen Gründen nicht oder nur sehr schwer durchführbar ist.

Organisation des Ablaufs

Wichtig ist außerdem die Organisation des Unterrichtsablaufs. Absprachen bezüglich der Computer-Nutzung müssen getroffen werden, da nicht alle gleichzeitig am Rechner sitzen können. Dabei sollten Vorschläge der Kinder aufgegriffen werden, weil sie erfahrungsgemäß die Einhaltung eigener Vorschläge auch selbst überprüfen. Außerdem ist festzulegen, ob die Arbeit als Partner- oder Gruppenarbeit erfolgen soll. Anschließend muss eine entsprechende Einteilung vorgenommen werden (freie Wahl, Zufallsprinzip durch Ziehen von Kärtchen oder vom Lehrer bestimmt). Es hat sich zudem bewährt, "Computer -Experten" zu wählen, die bei Schwierigkeiten mit dem Medium als erste Ansprechpartner fungieren sollen. So können die Kinder viele Fragen unter sich klären und selbstständig arbeiten.