Beschreibung der Unterrichtseinheit
Müll ohne Ende: In Deutschland werden stündlich ungefähr 32000 Einweg-Kaffeebecher weggeworfen. Zur Herstellung der Becher werden jährlich 42000 Bäume benötigt und eine Wassermenge verbraucht, die dem Konsum von 32000 Deutschen entspricht. Zudem wird Strom eingesetzt, mit dem man 100000 Musterhaushalte ein Jahr lang versorgen könnte. Dabei beträgt die Lebensdauer (Nutzwertzeit) nur 15 Minuten. Bei der Verwendung von Mehrwegbechern könnte jede Person 34 Coffee to go-Becher einsparen. Einmal weggeworfen, wird der Becher möglicherweise vom Wind erfasst, landet dort, wo er nicht hingehört. Er ist damit nicht nur klimaschädlich, sondern trägt auch zur Verschmutzung der Umwelt bei. In der vorliegenden Einheit hingegen wird durch Upcycling zum "Hubschrauber" aus einem wertlosen Gegenstand Unterrichtsmaterial, an dem physikalische Phänomene dargestellt und Diskussionen zur Lösung der Umweltproblematik ausgelöst werden können.
Physikalische Phänomene sind zum einen die Umwandlung von Spannungsenergie, die in den Gummis gespeichert ist, in Bewegungsenergie, die die Rotorblätter antreibt. Zum anderen wird der Bernoulli Effekt sichtbar. Luft, die über einen gebogenen Flügel fließt, erzeugt an der Oberfläche des Flügels einen Sog. Unterhalb des Flügels entsteht ein Überdruck, beides zusammen ergibt den Auftrieb, der nötig ist, um Flugzeuge oder wie in diesen Fall einen Hubschrauber mit seinen Drehflügeln fliegen zu lassen.
Didaktisch-methodischer Kommentar
Das Thema "Upcycling im Physikunterricht" im Unterricht
Sobald der Einweg-Kaffeebecher ausgetrunken ist, wird er weggeworfen. Er ist nicht recyclebar. Das heißt, seine Bestandteile werden nicht zu einem neuen, sinnvollen Produkt zusammengefügt. Wenn der Kaffeebecher in einer Abfalltonne endet, wird der entstandene Müll verbrannt. Die Abwärme dient dann maximal zum Heizen eines Schwimmbades, oder eines Haushaltes.
Dies ist eine klimaschädliche Ressourcenverschwendung, die nicht mehr akzeptiert werden sollte. Upcycling hingegen verwendet Müll, um sie einer neuen Verwendung zuzuführen. Mülltüten werden zu Umhängetaschen, Plastikschalen zu Blumenkübeln und in unserem Fall wird ein Kaffeebecher zu Unterrichtsmaterial für die Bereiche Physik, Technik und Umwelt.
Die Lehrkraft sollte sich mit den physikalischen Phänomenen des Auftriebs durch Flügel sowie mit den Energieumwandlungsketten auskennen. Aus der Spannenergie des Gummis wird Bewegungsenergie.
Vorkenntnisse
Der Umgang mit einfachen Werkzeugen wie Schere, Zange und Heißklebepistole wird für diese Unterrichtseinheit vorausgesetzt. Der Aufbau und die Durchführung eines einfachen Versuchs sollten bekannt sein. Die Schülerinnen und Schüler sollten im Umgang mit Youtube-Videos und PDF-Dateien vertraut sein. Andernfalls müsste eine entsprechende Begleitung eingeplant werden.
Didaktische Analyse
Folgende Fragen können im Rahmen des Physik-, Technik- und Umwelt-Unterrichts zum Thema gemacht werden:
- Wie funktioniert ein Gummimotorantrieb?
- Welche Energieumwandlung findet statt?
- Wie entsteht der Auftrieb bei einem Hubschrauber?
- Wie hoch ist der Ressourcenverbrauch bei der Verwendung eines Einweg Kaffeebechers?
- Welche sinnvollen Alternativen gibt es zum Einweg-Kaffeebecher?
Methodische Analyse
Durch eine arbeitsteilige Gruppenarbeit sowie die Methode des Gruppenpuzzles ist in dieser Unterrichtseinheit eine hohe Schüleraktivität gewährleistet. Dadurch, dass alle Schülerinnen und Schüler zu Experten für einen Bereich werden, arbeiten sie in besonderem Maße eigenverantwortlich und zielorientiert in Kleingruppen zusammen.
Vermittelte Kompetenzen
Fachkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- lernen den Bernoulli-Effekt kennen.
- erarbeiten Energieumwandlungsketten.
- setzen sich mit dem Ressourcenverbrauch bei der Verwendung von Einweg-Kaffeebechern auseinander.
Medienkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- entnehmen einem Youtube-Video die wesentlichen Informationen.
- werten eine Quelle im Internet aus.
- stellen Unterrichtsmedien selbst her.
Sozialkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- arbeiten konzentriert in Gruppen zusammen.
