In dieser Unterrichtseinheit versetzen sich die Schülerinnen und Schüler in eine typische Situation in der Einkaufsabteilung eines Industrieunternehmens: Es besteht ein hoher Kostendruck, doch wo lohnt es sich zu sparen?Der in der Lernsituation dargestellte Kostendruck soll von den Schülerinnen und Schülern zum Anlass genommen werden, die zu beschaffenden Materialien des Unternehmens mithilfe der ABC-Analyse zu untersuchen. Mit Informationsblättern und Hilfstexten erlernen die Schülerinnen und Schüler selbstständig die Methode der ABC-Analyse und führen sie am PC mit einem Tabellenkalkulationsprogramm durch. Aus dem Ergebnis der Analyse entwickeln sie im Rahmen eines selbstgesteuerten, protokollierten Abteilungsgesprächs Vorschläge für die Einsparung von Kosten im Einkauf.Der Einsatz der Tabellenkalkulation ermöglicht eine strukturierte und schnelle Durchführung der ABC-Analyse. Um nicht zu viel Energie in die Handhabung des Programms zu stecken, arbeiten die Schüler mit einer Vorlage, in der nur die für die Analyse wesentlichen Formeln eingegeben werden müssen. Die Grafik der ABC-Analyse ist bereits vorbereitet und ermöglicht eine übersichtliche Darstellung des typischen Kurvenverlaufs. Die Protokollierung des Abteilungsgesprächs erfolgt mit vorbereiteten PowerPoint-Folien. Auf diese Weise kann gemeinsam am Beamer an der Dokumentation gearbeitet werden. Ein Ausdruck der Tabelle und der Dokumentation - oder die Verteilung durch das Klassennetz - gewährleistet die Sicherung der gemeinsam erarbeiteten Inhalte. Einsatz der Materialien Die Schülerinnen und Schüler erwerben methodische Kenntnisse zur ABC-Analyse und können diese neue Methode mithilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms anwenden. wiederholen durch die Umsetzung der Analyse mit dem Programm Excel ihr bisheriges Wissen zum Arbeiten mit Excel, bauen es aus oder vertiefen es, je nachdem, über welche individuellen Kompetenzen sie vorher verfügten. beurteilen die Eignung der Methode hinsichtlich eines fachlichen Problems, indem sie im Rahmen des Abteilungsgesprächs die Methode reflektieren und andere sinnvolle Anwendungsgebiete der ABC-Analyse im Unternehmen nennen. setzen sich konstruktiv mit dem unternehmerischen Problem des Kostendrucks auseinander, indem sie auf Basis der ABC-Analyse konkrete Maßnahmen zur Kostensenkung in der Einkaufsabteilung vorschlagen. Thema Die ABC-Analyse als Instrument zur Schwerpunktsetzung in der Beschaffung Autor Rüdiger Gelück Fach Betriebswirtschaftslehre, industrielle Geschäftsprozesse Zielgruppe kaufmännisch orientierte Bildungsgänge Zeitumfang eine bis drei Doppelstunden Technische Voraussetzungen Klassennetzwerk mit mehreren Computern, Beamer Planung ABC-Analyse Lernsituation Der Einstieg wird anhand einer praktischen Fallsituation aus der Einkaufsabteilung der Zantis Süßwaren GmbH gestaltet. Dort besteht ein starker Druck zur Kosteneinsparung, der die Schülerinnen und Schüler zum Problem der Schwerpunktbildung bei den unterschiedlichen zu beschaffenden Materialien hinführen soll. Im anschließenden Klassengespräch sollen die Schülerinnen und Schüler die Problematik mit eigenen Worten beschreiben und konkrete Vorschläge zur Vorgehensweise unterbreiten. Erarbeitung Danach erhalten sie ein Arbeitsblatt mit Aufträgen und Verständnisfragen zur Thematik. Es soll als Orientierung in der folgenden Erarbeitungsphase dienen und gewährleisten, dass sich die Schülerinnen und Schüler nicht in Detailfragen bei der Arbeit mit dem Programm verzetteln, sondern fallorientiert arbeiten. Auf einem Infoblatt wird die Methode der ABC-Analyse dargestellt, das den Schülerinnen und Schülern gemeinsam mit dem Arbeitsblatt ausgeteilt wird. Ein entsprechendes Excel-Arbeitsblatt, das den Schülerinnen und Schülern aufwändige Formatierungsarbeiten abnimmt, ist vorbereitet. In dieser Datei, die jeder Schüler auf seinem Rechner vorfinden soll, sind die notwendigen Ausgangswerte, die Materialbezeichnungen, deren Jahresbedarfsmengen und Preise für die weiteren Rechenarbeiten enthalten. Alle anderen Spalten sind frei gelassen, damit die Schülerinnen und Schüler die entsprechenden Formeln selber eingeben und so den Umgang mit dem Programm erlernen oder vertiefen. Zur Gruppenarbeit Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in kleinen Teams, so wie sie es in einer ähnlichen Situation am Arbeitsplatz auch tun müssten. Die Teams sollten so vom Lehrer zusammengesetzt werden, dass möglichst in jeder Gruppe ein Schüler ist, der gut mit Excel arbeiten kann. Ein Gruppenmitglied soll die Rolle des Protokollanten übernehmen, um die getätigten Arbeitsschritte und die Antworten auf die Arbeitsfragen festzuhalten. Die Gruppengröße sollte maximal vier Personen betragen, um ein gemeinsames Arbeiten am Rechner zu ermöglichen. Zusätzliche Unterstützung Als Erste Hilfe stehen Infoblätter zur Verfügung, um nicht zuviel Zeit mit programmtechnischen Dingen zu verlieren und den Schülerinnen und Schülern, die sich nicht so sicher in Excel bewegen, eine Orientierung zu geben. Auf diese Weise sollte es allen Schülern möglich sein, die Analyse durchzuführen. Präsentation und Dokumentation Nach Beendigung der Erarbeitungsphase kopiert die Lehrkraft über das Klassennetzwerk die Datei der präsentierenden Gruppe auf den Lehrerrechner, damit die Gruppe ihr Ergebnis und ihre Vorgehensweise am Lehrerrechner mithilfe des Beamers vorstellen kann. Während in dieser Präsentationsphase noch die programmtechnische Umsetzung im Vordergrund steht, sollen die Schülerinnen und Schüler im nachfolgenden Klassengespräch die Perspektive erweitern und die Methode hinsichtlich der Situation im Einkauf der Zantis Süßwaren GmbH reflektieren. Ausgehend von den Arbeitsfragen auf dem Arbeitsblatt soll eine Diskussion zwischen den Schülern über die Methode der ABC-Analyse und über sinnvolle Maßnahmen in der Einkaufsabteilung zur Kostensenkung stattfinden. Um zu vermeiden, dass die Lehrkraft die Diskussion zu sehr lenkt, wird ein Schüler als Moderator bestimmt, der sich an den Fragen auf dem Arbeitsblatt orientieren kann. Der Lehrer, die Lehrerin protokolliert die Diskussion am Rechner mithilfe dazu vorbereiteter PowerPoint-Folien. Zur Sicherung kopiert man den Schülern den Ausdruck der Excel-Tabelle und die Dokumentation der Diskussion und verteilt die Kopien in der nächsten Stunde.

Mit der Neuordnung der Elektroberufe ist der Unterricht lernfeldorientiert. Eine berufstypische Tätigkeit ist das Lesen von Datenblättern. In der Lernsituation nutzen die Schülerinnen und Schüler Online-Kataloge eines Motorenherstellers und eines Herstellers von Schutzeinrichtungen.Ausgangspunkt der Lernsituation ist ein betrieblicher Auftrag: Schülerinnen und Schüler sollen einen Asynchronmotor für ein Rührwerk einer Wasseraufbereitungsanlage bei einem Zulieferer bestellen. Die Anforderungen für den Betrieb des Antriebsmotors liegen vor. Nachdem ein erster Motor ausgewählt wurde, werden im nächsten Schritt ökologische und ökonomische Gesichtspunkte in die Entscheidungsfindung einbezogen.In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler, Datenblätter zu lesen. Sie erkennen, dass die Datenblätter nur interpretiert werden können, wenn die technischen Hintergründe beherrscht werden. Die Schüler begründen die Auswahl der Betriebsmittel in jedem Punkt des Anforderungskatalogs. Lernsituation Die Aufgabenstellung ist praxisnah und für die Schülerinnen und Schüler motivierend. Sie führen eine vollständige berufliche Handlung aus. Lernschritte In vier Lernschritten werden Unterrichtsmaterialien und die Online-Quellen eines Zulieferbetriebs eingesetzt. Die Schülerinnen und Schüler sollen einen Asynchronmotor und eine Motorschutzeinrichtung unter Berücksichtigung technischer Anforderungen aus Hersteller-Katalogen auswählen Betriebskosten mithilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms berechnen und Diagramme erstellen Schaltpläne erstellen erkennen, dass sich ökonomisches und ökologisch verantwortliches Handeln vereinen lässt. Die Schüler berechnen in MS-Excel oder OpenOffice-Calc die Betriebskosten von Motoren unterschiedlicher Wirkungsgradklassifizierungen und stellen die Ergebnisse in einem Diagramm vergleichend dar. Sie wählen einen passenden Motorschutzschalter aus dem Online-Katalog eines Herstellers von Schutzeinrichtungen. Alternativ setzen sie den Online-Assistenten des Herstellers ein. Der Online-Assistent schlägt den Schülern nach Eingabe der Motordaten einen Motorschutzschalter vor. Die Schüler vervollständigen die Dokumentation der Planungsabteilung und erstellen Schaltpläne von der Unterverteilung bis zum Motor. Thema Asynchronmotor: Arbeiten mit Herstellerkatalogen Autor Markus Asmuth Fach Elektrotechnik Zielgruppe Elektroberufe, 2. Lehrjahr Lernfeld Antriebssysteme auswählen und integrieren Zeitraum 8 Unterrichtsstunden Technische Voraussetzungen Internetzugang, Webbrowser, MS-Excel oder OpenOffice-Calc Planung Verlaufsplan Asynchronmotor Lernvoraussetzungen Vorausgesetzt wird, dass die Schülerinnen und Schüler die technischen Grundlagen Betriebsverhalten, Betriebsart, Polpaarzahl, Isolierung, Bauform, Schutzart und Motorschutz verstehen Berechnungen in MS-Excel oder OpenOffice-Calc durchführen können und Diagramme erstellen können Lernsituation Die Aufgabenstellung ist praxisnah und für die Schülerinnen und Schüler motivierend. Gegenstand ist der Antrieb eines Rührwerks einer Wasseraufbereitungsanlage eines Chemiewerks. Die Lernenden bearbeiten eine vollständige berufliche Handlung. Diese umfasst neben technischen und methodischen Aspekten zusätzlich ökonomische und ökologische Aspekte. Ein wichtiges Grundprinzip beruflicher Handlungen ist, negative Einflüsse auf die Umwelt zu minimieren. In der Lernsituation lernen die Schüler, dass sich Ökonomie und Ökologie miteinander vereinen lassen. Die Schüler setzen moderne Arbeitsmittel wie Online-Kataloge der Hersteller und Tabellenkalkulationsprogramme zur Lösungsfindung ein. Eine wichtige Kompetenz ist das Lesen von Datenblättern. Interpretiert werden können die Produkttabellen nur, wenn die fachlichen Inhalte beherrscht werden. Auswahl des Motors Zunächst müssen die sprachlich formulierten Anforderungen an die Schutzart und Betriebsart mithilfe des Tabellenbuches und des Fachbuches in Kennzeichnungen übertragen werden. Diese Kennzeichnungen können dann mit den Angaben im Online-Katalog verglichen werden. Außerdem ist mittels der Polpaarzahl und der Netzfrequenz die Drehfelddrehzahl zu berechnen. Nicht alle Anforderungen finden sich in den Datenblättern. Die Schülerinnen und Schüler müssen die technischen Erläuterungen hinzuziehen. Dort wird die standardmäßige Schutzart und Isolierstoffklasse für die Motoren des Herstellers genannt. Berechnung der Betriebskosten Die Betriebskosten werden über die elektrische Arbeit und den Strompreis berechnet. Zur Berechnung der elektrischen Arbeit bestimmen die Schülerinnen und Schüler die zugeführte Leistung des Motors mittels im Datenblatt angegebenen Wirkungsgrad und der ebenfalls notierten abgegebenen Leistung. Die Betriebszeit des Rührwerks fließt in die Berechnung ein. Die Berechnungen werden direkt im Tabellenkalkulationsprogramm durchgeführt. Für jeden Tag werden über den Zeitraum von zwei Jahren die bis zu diesem Tag angefallenen Stromkosten in jeweils einem separaten Tabellenfeld berechnet. Rentabilität Die Schülerinnen und Schüler berechnen die Betriebskosten für den im Schritt 1 ausgewählten Motor der Wirkungsgradklassifizierungen EFF2 und für das etwas teurere Modell mit der besseren Wirkungsgradklassifizierung EFF1. Die benötigten Daten finden sie auch diesmal im Online-Katalog des Motorenherstellers. Ein zu erstellendes Diagramm, das die Differenz der Betriebskosten über die Tage aufträgt, verdeutlicht, ab wann ein Motor der Klassifizierung EFF1 rentabel ist. Auswahl des Motorschutzschalters Zunächst dimensionieren die Schülerinnen und Schüler den Motorschutzschalter. Dem Datenblatt entnehmen sie den Bemessungsstrom für den im Schritt 2 ausgewählten Motor. Der Motor wird ohne ein zusätzliches Anlassverfahren direkt an die Netzspannung gelegt. Der Überlastschutz des Motorschutzschalters wird auf den Bemessungsstrom des Motors eingestellt. Alternativ kann auch der Online-Assistent von Moeller eingesetzt werden, der nach Auswahl des Motors, einen Motorschutzschalter vorschlägt. Erstellung der Schaltpläne Als Teil der vollständigen beruflichen Handlung erstellen die Schülerinnen und Schüler Schaltpläne. Diese werden der Planungsabteilung zur Vervollständigung der Dokumentation ausgehändigt. Die Schüler zeichnen Schaltpläne von der Unterverteilung bis zum Motor in einpoliger und in mehrpoliger Darstellung. Entsprechend der Betriebsbedingungen ist den Schaltplänen ein TN-S-Netzsystem zugrunde zu legen. Im Tabellenbuch oder in den Fachbüchern finden die Lernenden die Schaltsymbole für den Motorschutzschalter und die Schaltsymbole für den Sicherungslasttrennschalter mit NH-Sicherung.

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler, unabhängig von einer Programmiersprache ein Struktogramm zu entwerfen. Im Junior-Entwicklungsteam der InfoTec GmbH sollen sie unter Verwendung von Auswahlstrukturen einen Algorithmus formulieren und darstellen.Auf Basis von Entwicklungsaufträgen des Modellbetriebs InfoTec GmbH werden Fachinhalte der Informationsverarbeitung mit betriebswirtschaftlichen Aspekten verknüpft. In einem Auftragsbuch für das Junior-Entwicklungsteam finden sich Arbeitsaufträge, die wie Entwicklungsaufträge zur Softwareerstellung strukturiert sind. Die Lernenden führen daran eine Problemanalyse durch und entwickeln eine Lösung nach dem EVA-Prinzip (Eingabe - Verarbeitung (Lösungsalgorithmus) - Ausgabe). Im Anschluss wird der Algorithmus als Struktogramm abgebildet und mittels Editor modelliert. Dies dient als Programmierhilfe, die unabhängig von einer später verwendeten Entwicklungsumgebung (Excel, VBA, Delphi) die Planung und Dokumentation der Problemlösung erlaubt. Die Entwicklungsaufträge basieren auf betriebswirtschaftlichen Fragen. Die Lerngruppe erarbeitet die Auswahlstruktur und lernt die Möglichkeit kennen, ein- und zweiseitige Entscheidungen sowie in weiteren Schritten mehrstufige Entscheidungen als verschachtelte Verzweigungen zu formulieren. Zur Modellierung verwenden die Schülerinnen und Schüler die Strukturelemente nach Nassi Shneiderman. Damit werden Kompetenzen im informatischen Denken erworben, die später in Excel (Wenn-Funktion) oder in einer Programmiersprache ihre Anwendung finden.Der Lehrplan sieht vor, dass die Lernenden die Fertigkeit erwerben, Problemlösungen als Algorithmen darzustellen. Ferner sollen elementare Kontrollstrukturen angewendet werden. Die Schülerinnen und Schüler befassten sich vorab in Lernsituationen mit Algorithmen, wobei diese als Teil der eigenen Lebenswelt erfahrbar wurden. Gestützt auf Beispiele wurden Grundlagen erarbeitet (Begriffsdefinition, Gütekriterien von Algorithmen, Darstellungsmethoden). Jetzt wird mit dem Junior-Entwicklungsteam eine betriebliche Handlungssituation für das Modellunternehmen InfoTec GmbH geschaffen, um Fachinhalte in betriebliche Kontexte einzubinden. Der Unterricht zeichnet sich dadurch aus, dass die Lernenden als Entwicklungsteams agieren. Sie erhalten Aufträge anderer Betriebsbereiche, bei denen es sich um Problemstellungen handelt, für die es eine Lösung zu entwickeln gilt. Unterrichtsablauf und Einsatz der Materialien Auf der Unterseite finden Sie detaillierte Hinweise zum Unterricht und die Arbeitsmaterialien. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihre kognitive Kompetenz, da sie erarbeiten, wie eine betriebliche Entscheidung als Auswahlstruktur in einem Algorithmus zu formulieren ist. schulen ihre Analysekompetenz, indem sie Informationen einer Problemstellung aus dem Text isolieren und bei der Entwicklung einer Lösung neu strukturieren. festigen ihr logisches Denken und entwickeln ihre Abstraktionskompetenz, weil sie für ein verbal formuliertes Problem eine abstrakte Problemlösung konzipieren. schulen ihre Problemlösungskompetenz, indem sie Kenntnisse einsetzen, um eine betriebliche Aufgabe zu lösen. trainieren ihre Anwendungskompetenz, da sie die Problemlösung mittels Algorithmen erarbeiten und mit einen Struktogramm modellieren. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihre IT-Methodenkompetenz, indem sie ein Struktogramm unter Verwendung eines Editors abbilden. trainieren ihre Selbsterschließungskompetenz, denn sie sind aufgefordert, im Rahmen des Lernarrangements notwendige Informationen zur Lösung einer realitätsorientierten betrieblichen Aufgabe eigenständig zu gewinnen. Thema Im Junior-Entwicklungsteam der InfoTec GmbH. Die Lösung betriebswirtschaftlicher Entscheidungsprobleme unter Verwendung von Auswahlstrukturen als Algorithmus formulieren und darstellen. Autor Christoph Dolzanski Fach Datenverarbeitung, Lernbereich Algorithmen, elementare Kontrollstrukturen entwickeln Zielgruppe Wirtschaftsgymnasium Jahrgangsstufe 11, Höhere Berufsfachschule Datenverarbeitung, Berufsschule Zeitrahmen 1 Unterrichtsstunde, weitere Arbeitsaufträge (binnendifferenzierte Schwierigkeitsgrade) in Form eines Auftragbuchs, Zeitumfang in Abhängigkeit vom Leistungsvermögen der Schüler Technische Voraussetzungen PC, Beamer, Powerpoint, Struktogrammeditor (z. B. Strukted32), gegebenenfalls Internet-Zugang für Recherchen Am Beginn des Unterrichts steht ein informierendes, hinführendes Vorgehen, mit dem die Lernenden in die betriebliche Situation des Junior-Entwicklungsteams versetzt werden. Das Auftragsbuch der Abteilung wird gezeigt und mit dem Hinweis übergeben, dass sich darin die zu bearbeitenden Aufträge der Organisationseinheiten befinden. Die Teams entnehmen dem Auftragsbuch die von ihnen zu bearbeitenden Entwicklungsaufträge (erster oder zweiter Auftrag algorithmen_entwicklungsabteilung.ppt). Jeder Auftrag sollte von mindestens zwei Entwicklungsteams bearbeitet werden. In den Teams erfolgt die Problematisierung, die auf einer praktischen Aufgabenstellung beruht. Danach entwerfen die Teams eigene Lösungsvorschläge (entwicklungshandbuch.ppt und Internet-Recherche). Die Schülerinnen und Schüler analysieren das Problem, formulieren die Ein- und Ausgabedaten sowie den Lösungsalgorithmus (eventuell algorithmen_arbeitsblatt_problemanalyse.rtf) und bilden diesen als Struktogramm unter Verwendung eines Editors (strukted32.exe) ab. Im Sinne des computergestützten Unterrichts dient der PC als universelles Werkzeug. Die Schülerinnen und Schüler können Lösungen erarbeiten, die Arbeitsergebnisse in medialer Form speichern, austauschen und in der Folgephase präsentieren. Zunächst diskutieren die Teams mit der gleichen Aufgabenstellung ihre Ergebnisse und einigen sich auf eine gemeinsame Lösung. Einige Entwicklungsteams stellen die von ihnen konzipierte Problemlösung vor. Im gesamten Junior-Entwicklungsteam wird der Vorschlag diskutiert, geprüft und gegebenenfalls ergänzt. Durch Präsentation der Lösung via Beamer aus dem Editor besteht die Möglichkeit zur direkten Korrektur oder Ergänzung. So kann eine Expertenlösung im Plenum erarbeitet und an Fehlern gelernt werden. Da unterschiedliche Aufgaben gestellt werden, könnten aus Zeitgründen einige Inhalte offen bleiben, die dann in der Folgestunde thematisiert werden. Die Schülerinnen und Schüler können sich in der Hausaufgabe mit dem durch sie noch nicht bearbeiteten Auftrag befassen. Offene Fragen und Probleme, die von den Lernenden in der Erarbeitung festgehalten wurden, können jetzt aufgegriffen werden. Die Lernenden tauschen ihre Erfahrungen aus. Dabei können Merkmale für das richtige Vorgehen und für die Vermeidung von Fehlern herausgearbeitet und festgehalten werden. Die gemeinsamen Elemente der Lösungen - insbesondere die Auswahlstruktur - können angesprochen werden. Die Ergebnisse der Stunde werden über die Entwicklungsaufträge, eigene Notizen, sowie das gespeicherte Struktogramm gesichert. Humbert, L., Didaktik der Informatik - mit praxiserprobtem Unterrichtsmaterial, 1. Aufl., Wiesbaden: Teubner 2005. Landwehr, N., Neue Wege der Wissensvermittlung, ein praxisorientiertes Handbuch für Lehrpersonen in schulischer und beruflicher Aus- und Fortbildung, Aarau: Sauerländer in der aktuellen Auflage. Schubert, S. Schwill, A., Didaktik der Informatik, Heidelberg u.a.: Spektrum Akademischer Verlag, 2004. Braun, W., Lösung kaufmännischer Probleme mit MS-Excel unter Office 2000, Darmstadt: Winklers 2001. Braun, W., Einführung in die visuelle Projektentwicklung mit Delphi, Windows 95 im Einsatz, Aufbau von Informationssystemen, Softwaredesign, 1. Aufl., Darmstadt: Winklers 1997.

In dieser fächerübergreifenden Unterrichtseinheit setzen sich die Schülerinnen und Schüler der 5. und 6. Klasse aus Italien, Spanien und Deutschland mit dem Thema "Fußball-WM" auseinander. Sie sollen dabei vor allem ein Empfinden für soziale Regeln erlernen und erkennen, welches Verhalten fair oder unfair ist. Kinder brauchen Vorbilder für die eigene Entwicklung. Gerade im Sport finden Schülerinnen und Schüler ihre Idole, da sie sich wie Sportlerinnen und Sportler nach Erfolg und Sieg sehnen. Aber jeder Sporttreibende verliert auch mal, sodass man als Fan nicht nur Triumphe, sondern auch die Misserfolge des Stars erlebt. Wie leicht entwickelt sich dann aus einem friedlichen Wettkampf im Stadion eine aggressive Auseinandersetzung zwischen Fans rivalisierender Teams. Ein länderübergreifendes Herangehen an die Thematik soll eine Basis für Verständigung schaffen. Das folgende Zitat verdeutlich das Ziel solcher Bemühungen. "Ein Glück, dass wir Freunde in Italien haben, da können wir uns, wenn die Deutschen schon nicht gewinnen, mit den Italienern freuen." (Alex und Maxim) Andere Sichtweisen kennen lernen Die Schülerinnen und Schüler gewinnen durch die länderübergreifende Auseinandersetzung mit dem Thema "Fußball WM", durch Internetrecherchen, neue Texte der Jugendliteratur, Lieder und die Informationen der lokalen Berichterstattungen einen umfassenden Einblick in die Thematik. Indem sie sehen, dass ähnliche Themen in ihren Partnerklassen relevant sind, wird ein Bewusstsein von möglichen Gemeinsamkeiten geschaffen und eine Akzeptanz von unterschiedlichen Sichtweisen aufgebaut. Gemeinsame Ergebnisse Die gemeinsame Homepage, in der Arbeitsergebnisse präsentiert und verglichen werden können, soll die Schülerinnen und Schüler herausfordern, eine von allen Projektpartnerinnen und -partnern zu verstehende Dokumentation zu erstellen. In den teilnehmenden Schulen sind im Rahmen des Unterrichtsprojektes vielfältige Formen der Zusammenarbeit in wechselnden Gruppen möglich. Die Arbeit der einzelnen Gruppen nimmt aufeinander Bezug und führt zu einem gemeinsamen Gesamtergebnis. Tipps und Tricks für die Praxis Um einen reibungslosen Ablauf des Projektes zu erzielen, sollten Sie einige Punkte beachten. Mögliche Themen und Unterrichtsbeispiele Das Projekt eignet sich für den fächerübergreifenden Unterricht. Finden Sie hier Gestaltungsideen für den Unterricht. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen zum Thema Fußball WM Internetrecherchen durch. finden Themenschwerpunkte, die sie in Gruppen bearbeiten wollen. stellen ihren Partnerklassen diese Themenschwerpunkte vor. arbeiten Texte zielgruppengerecht auf. führen Umfragen an ihrer Schule durch und werten diese aus. erarbeiten ein Quiz. planen ein Fußballturnier und führen es durch. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen Internetrecherchen durch. pflegen E-Mail Kontakte. nutzen Software (PowerPoint, Paint, Excel, Paint Shop Pro, HotPotatoes, Pinnacle). dokumentieren das Projekt mit Digitalkamera und Videokamera. erstellen Beiträge für die Homepage. Ziel des Projektes ist es, Kinder und Jugendliche zur Reflexion anzuregen. Sie sollen ihr Empfinden für faires und unfaires Verhalten sowie für den Sinn sozialer Regeln stärken. Um einen reibungslosen Ablauf des Projektes zu ermöglichen, sollten Sie einige zentrale Punkte beachten. Klären Sie mit allen Projektteilnehmerinnen und -teilnehmern die Zielsetzung ab. Vereinbaren Sie regelmäßige E-Mailkontakte. Sprechen Sie die Formen der Internetpräsenz ab. Achten Sie auf eine optimale Größe der Website. Planen Sie Verlinkungen. Informieren Sie die Schulleitung und das Kollegium umfassend über Ihr Projekt. Aus einer Auswahl an Büchern über Fußball aus der Bibliothek und mithilfe von Internetrecherche trugen die Schülerinnen und Schüler Themenvorschläge zusammen: Geschichte des Fußballs Lexikon der Fußballwörter Die besten Fußballspieler der Welt WM-Stadien in Deutschland Das Spielfeld Die besten Mannschaften Länder, die an der WM teilnehmen Spielregeln Fairplay Die Rolle der Fans Fan-Pass Fußballquiz Fußballlieder Logos und Plakate Fußballcomic Fußballturnier in der Schule Videoaufzeichnung des Endspiels Favoriten-Umfrage in der Schule: Wer wird Weltmeister? Themenabsprache Diese Themen wurden den Partnerschulen zugesandt und durch eigene Themenvorschläge ergänzt. Für die spanische Partnerschule wurde die Themenliste ins Englische übersetzt. Die Lerninhalte werden in dieser Liste den verschiedenen Fächern und Fächergruppen zugeordnet. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten in Gruppen zu den oben genannten Themen PowerPoint Seiten, die in die Projekthomepage gestellt werden (Erdkunde, Englisch und muttersprachlicher Unterricht). lesen und interpretieren Fairplay-Geschichten. Die Themen werden in den Sozialkundeunterricht integriert. nutzen die Fairplay-Geschichten als Themen für Comics oder Plakate (Kunstunterricht). erarbeiten Fußballfragen in Gruppen für ein Fußballquiz, das mit HotPotatoes erstellt wird (IT-Stunde). singen, begleiten und lernen Fußballlieder (Musik). planen und führen ein Fußballturnier durch (Sport), das aufgezeichnet wird. führen eine Umfrage in der Schule zum Ausgang der WM durch, die ausgewertet und als Diagramm (Excel) dargestellt wird (Mathematik). erstellen Sachaufgaben rund um das Thema Fußballweltmeisterschaft (Mathematik). Aktionen Umfragen, Spiele (Turniere, Fußball Spielfest), Zieltreffen, Sackhüpfen mit Fußball, Blinden-Fußball (Augen werden verbunden, Kameraden helfen durch zurufen), Dreibeinfußball (zwei Partnern wird je ein Bein zusammengebunden, das Paar muss ins Tor treffen) Geschichten Die Geschichte von Francesco (Don Bosco Aktion), Die neuen Fußballschuhe (Bernd Bandulewitz, Keine Mädchensache (Dorothea Schröder) Lieder Fußball-ABC (Dorothe Schröder / Reinhard Horn), Hier kommt die Welle (Eckart Bücken) etwinning die projekte können sich sehen lassen. als schulleiter kann man stolz sein, kolleginnen zu haben, die auf diesem niveau arbeiten und schule darstellen können. andere reden - sie macht! christoph schubert 08.05.2006

Diese Unterrichtseinheit thematisiert die Flucht und Ausreise aus der DDR. Spektakuläre Fluchtversuche an der Berliner Mauer führen vor Augen, wie die Menschen in der ehemaligen Deutschen Demokratischen Republik (DDR) für ein mögliches Leben in Freiheit ihre eigene Existenz riskierten. Viele bezahlten es mit ihrem Leben. Mit bunten Graffitis gestaltete Mauerreste an der East Side Gallery und hübsch verpackte Mauerstückchen in Berliner Souvenirläden lassen Schülerinnen und Schüler heute kaum noch erahnen, welche tödliche Bedrohung von der Berliner Mauer ausging. Mithilfe eines computeranimierten Videos können sich Lernende in dieser fächerübergreifenden Unterrichtseinheit als Flüchtlinge durch den Todesstreifen bewegen. In Filmdokumenten begegnen sie Menschen, die die Flucht wagten und recherchieren die Geschichte derjenigen, die bei der Flucht ihr Leben verloren. Im Web spüren die Lernenden detektivisch Fluchtgeschichten rund um den Brennpunkt Bernauer Straße nach und tragen ihr Wissen in einem Wiki zusammen. Sie lernen Flucht und Ausreise als die einzigen Alternativen für Menschen in der DDR kennen, die in Freiheit leben und damit nicht bis zum Rentenalter warten wollten. Und erfahren, wie eine Ausreisewelle dazu beitrug, dass die Berliner Mauer fiel. Ein Besuch in der Gedenkstätte Berliner Mauer macht das Gelernte am historischen Ort erfahrbar. Vertiefungsmöglichkeiten vor Ort Die Unterrichtseinheit ist modular aufgebaut und eignet sich für ein fächerübergreifendes Projekt. Die Unterrichtmaterialien sind so konzipiert, dass sie zur Vorbereitung eines Besuchs des außerschulischen Lernortes Gedenkstätte Berliner Mauer, aber auch unabhängig davon genutzt werden können. Ein Besuch der Gedenkstätte Berliner Mauer bietet sich an, um das im Unterricht erworbene Wissen zu vertiefen, durch praktische Anschauung der Grenzanlagen erlebbar zu machen und neugierig zu machen, mehr über die Geschichte der Berliner Mauer zu erfahren. Fokus auf die innerstädtische Grenze Berlins Beim Thema "Flucht aus der DDR" wird der Fokus auf Fluchten an der innerstädtischen Grenze Berlins gelegt, um die Lernenden auf den außerschulischen Lernort Gedenkstätte Berliner Mauer vorzubereiten. Hierbei werden die Situation und die Ereignisse in der Bernauer Straße besonders herausgearbeitet. Ein zirka 45-minütiger Dokumentarfilm zur Geschichte der Bernauer Straße, der im Internet abgerufen werden kann, eignet sich zur Veranschaulichung der Ereignisse. Er kann im Unterricht entweder in einer Sitzung oder in einzelnen Sequenzen gezeigt werden. Im Verlaufsplan wird jeweils auf thematisch passende Sequenzen hingewiesen. Teamarbeit erwünscht Die Schülerinnen und Schüler arbeiten überwiegend in Teams zusammen. Eine Vielzahl multimedialer und interaktiver Angebote im Internet kann in den Unterricht eingebunden werden, vom computeranimierten Film zum Aufbau der Grenzanlagen über Zeitzeugenberichte in Text, Videos und Audios bis hin zum Dokumentarfilm über die Ereignisse an der Bernauer Straße. Die Internetseiten können den Lernenden online, teilweise auch offline, zur Verfügung gestellt werden. Arbeitsergebnisse werden auf Arbeitsblättern, aber auch Plakaten oder Stellwänden vorgestellt. Vorbereitung Bereitstellen eines Lehrer-Computers mit Soundkarte, RealPlayer oder Windows Media Player sowie optimalerweise mehrerer Schüler-Computer mit Internetanschluss Bereitstellen mehrerer Stadtpläne von Berlin, in denen der Verlauf der Berliner Mauer markiert ist Fachkompetenzen Die Schülerinnen und Schüler erkennen, welche Bedeutung die Entwicklung der Fluchtbewegung aus der DDR für den Bau und den Fall der Berliner Mauer hatte. erkennen Grenzelemente der Berliner Mauer, ihre Funktion und die Risiken für Flüchtlinge. informieren sich über den Verlauf der Berliner Mauer. bekommen eine Anschauung von der Ausgestaltung der Grenzanlagen und ihren Entwicklungsstadien. lernen Ausreise und Flucht als die beiden Möglichkeiten für Menschen in der DDR kennen, in die Bundesrepublik Deutschland (BRD) zu gelangen. informieren sich über Gründe für Flucht und Ausreise aus der DDR. erkennen die besondere Grenzsituation in der Bernauer Straße. recherchieren geglückte und gescheiterte Fluchtversuche. informieren sich über Verfahren, Chancen und Folgen von Ausreiseanträgen. erkennen die Entwicklung der Fluchtbewegung nach dem Mauerbau und ihre Bedeutung für den Fall der Mauer. beschreiben eine politische Karikatur. verstehen Statistiken und lernen diese zu interpretieren . ernen sich auf einem Stadtplan (Karte von Berlin) zu orientieren. Medienkompetenzen Die Schülerinnen und Schüler wenden das Internet und Bücher als Informationsträger an. rufen vorgegebene Internetseiten online und offline auf und entnehmen daraus Sachinformationen. recherchieren Bilder im Internet und drucken diese aus. lernen Informationen einer Website kritisch auf Fehler zu überprüfen. begründen eine getroffene Bildauswahl aus dem Internet. analysieren Bilder. üben, ein Word-Dokument zu erstellen. üben, eine Powerpoint-Präsentation zu erstellen. üben die Nutzung einer Suchmaschine und lernen die Option kennen, Bilder auszufiltern. lösen interaktiv ein Online-Quiz. stellen Zahlenmaterial mithilfe von Excel in einem Säulendiagramm dar. Sachkompetenzen Die Schülerinnen und Schüler treffen Regelungen für die Nutzung der Computer-Arbeitsplätze und halten diese ein. helfen einander bei der Arbeit. tauschen bei der gemeinsamen Auswahl eines Bilddokuments sachlich Argumente aus. gestalten gemeinsam ein Plakat oder eine Stellwand. Brainstorming Ihre Assoziationen notieren sie einzeln in Schlagwörtern auf Zetteln oder Karteikarten. Gemeinsam sichten die Lernenden die Ergebnisse und finden Aspekte, denen die gefundenen Begriffe zuzuordnen sind: Welche Aspekte werden am häufigsten genannt (beispielsweise äußeres Erscheinungsbild der Berliner Mauer, Trennung, Flucht)? Welche Assoziationen beziehen sich mehr auf die Ursache, welche auf die Folgen, welche auf Lösungsstrategien der Menschen? Sofern die Themen Flucht und Ausreise nicht erwähnt wurden, kann die Lehrkraft im Plenum nach den Gründen hierfür fragen. Die Lernenden ergänzen in diesem Fall die beiden Stichwörter in einer Mindmap. Dokumentarfilm als Stimulus Mithilfe von Verbindungslinien arbeiten sie gemeinsam Kausalbeziehungen zwischen den unterschiedlichen Aspekten heraus. Schließlich bewerten die Lernenden den Stellenwert von Flucht und Ausreise in ihrer Mindmap. Den Assoziationen der Schülerinnen und Schüler kann nun ein Trailer zum Dokumentarfilm "Flucht in die Freiheit. Mit dem Mut der Verzweiflung" gegenübergestellt werden. Unterscheiden sich die Assoziationen der Lernenden von denen, die die Film-Macher als Schlüsselbilder zur Berliner Mauer einsetzen? Gründe für Fluchtbewegung erkennen Die Schülerinnen und Schüler orientieren sich zunächst auf einem Stadtplan von Berlin über den Verlauf der Berliner Mauer. Der Stadtplan wird im Laufe der Unterrichtseinheit wiederholt genutzt und mit Markierungen versehen; daher ist es sinnvoll, ihn stabil auf Pappe oder Ähnlichem aufzuziehen. Den Lernenden wird sodann veranschaulicht, was der originäre Grund für eine lebensgefährliche Flucht aus der DDR nach dem 13. August 1961 war: die Abriegelung der Sektorengrenze zu West-Berlin und damit das Schließen des letzten Schlupflochs nach Westen. Mithilfe einer Computeranimation erkennen die Lernenden Ausbaustufen der Grenzanlagen in Berlin sowie die Funktion der einzelnen Grenzelemente. Im Plenum diskutieren die Schülerinnen und Schüler das Risiko, in den 1970er Jahren die Grenze in Berlin zu überwinden. Vertiefungsmöglichkeiten an der Gedenkstätte Berliner Mauer Ein Blick vom Aussichtsturm des Dokumentationszentrums in der Bernauer Straße lässt eindrucksvoll den Aufbau der Grenzanlagen erkennen. In archäologischen Fenstern im Außengelände sind Reste älterer Schichten der Grenzanlagen freigelegt. Auf einer geführten Entdeckungstour können Schülerinnen und Schüler vor Ort die Geschichte und den Aufbau der Berliner Grenzanlagen kennenlernen und von Einzelschicksalen an der Mauer erfahren. Die Kapelle der Versöhnung erinnert an die Versöhnungskirche, die bis 1985 im Grenzstreifen stand und die die SED-Führung sprengen ließ, um für "freie Sicht" der Grenzsoldaten im Grenzstreifen zu sorgen. Analyse der Fluchtbewegung Die Lernenden analysieren eine Statistik zur Fluchtbewegung aus der DDR und dem Ost-Sektor von Berlin vom Zeitraum 1949 bis 1961. Sie reflektieren die Gefahr, die diese Entwicklung der Fluchtbewegung für die Stabilität der DDR bedeutete und erkennen den Bau der Berliner Mauer als Reaktion auf diese Fluchtbewegung. Funktion des Mauerbaus erkennen Eine Betrachtung der Flüchtlingszahlen aus der DDR und dem Ost-Sektor von Berlin von Juni bis August 1961 lässt die Lernenden die Funktion des Mauerbaus in Berlin erkennen. Sie veranschaulichen das Zahlenmaterial in einem Säulendiagramm - händisch oder mithilfe von Excel. Je nach Alter und Medienkompetenz der Klasse können auch weitere in dieser Unterrichtseinheit genutzte Statistiken mithilfe von Excel in Diagrammen veranschaulicht werden. Die Lernenden reflektieren vor dem Hintergrund der Flüchtlingszahlen aus diesem Zeitraum kritisch die Erklärung Ulbrichts vom 15. Juni 1961. Wissen weiter vertiefen Ihr in Schritt 1 erworbenes Wissen zur Perfektionierung der Grenzsicherung in den 1970er Jahren können die Lernenden mithilfe einer weiteren Statistik verfestigen: Sie erkennen den deutlichen Rückgang der Anzahl von "Sperrbrechern" ab Mitte der 1970er Jahre. Die Verknüpfung von Hintergrundwissen mit der Analyse von Statistiken trägt dazu bei, die Scheu von Schülerinnen und Schülern vor Statistiken zu reduzieren und deren empirischen Wert zu erkennen. Warum flüchteten die Menschen aus der DDR? Nachdem die Lernenden in den vorangegangenen Arbeitsschritten die Fluchtbewegung quantitativ erfasst und die Risiken der Flucht erkannt haben, gehen sie im nächsten Schritt der Frage nach, warum Menschen aus der DDR das Risiko einer Flucht eingingen. Dazu stellen sie zunächst eigene Vermutungen an und tragen sie in einer Mindmap zusammen. Auf Arbeitsblatt 3 finden sie Links, über die sie Basisinformationen zur politischen und wirtschaftlichen Situation in der DDR sowie zur Bedeutung der Stasi im Alltag der Menschen erhalten. Ihre Vermutungen stellen die Lernenden Gründe für Ausreise und Flucht aus der DDR gegenüber. Fluchtumstände verstehen lernen Unterschiedliche Dokumente zur Flucht von Conrad Schumann lassen die Lernenden die Notwendigkeit einer multiperspektivischen Bertrachtung erkennen und ermöglichen, aus verschiedenen "Mosaikstücken" ein recht detailliertes Bild der Fluchtumstände nachzuzeichnen. Die Ergebnisse der Recherche tragen die Lernenden in einem Wiki "Flucht an der Bernauer Straße" zusammen. Alternativ können die Arbeitsergebnisse auch auf Plakaten oder Stellwänden im Klassenraum präsentiert werden. Vertiefungsmöglichkeiten an der Gedenkstätte Berliner Mauer Am historischen Ort in der Bernauer Straße wird für Schülerinnen und Schüler das Gelernte erfahrbar. Ein Modell in der Ausstellung im Dokumentationszentrum und Markierungen im Gelände an der Bernauer Straße erinnern an die ursprüngliche Bebauungssituation. Im Dokumentationszentrum der Gedenkstätte Berliner Mauer können Schülerinnen und Schüler sich informieren, wie am 13. August 1961 die Grenze geschlossen wurde. Die Dichte der Präsentation von historischen Bild- und Filmaufnahmen zum Mauerbau in der Ausstellung einerseits und der konkreten Anschauung verbliebener Grenzanlagen im Außenbereich der Gedenkstätte andererseits verdeutlicht Schülerinnen und Schülern, wie "nah" die Geschichte der Deutschen Teilung noch ist. Multimediale Angebote Mit Filmberichten sowie Zeitzeugenberichten, die die Lernenden in Audio-Nischen abrufen können, steht ein umfangreiches multimediales Angebot zur Verfügung. Die Gedenkstätte Berliner Mauer bietet Zeitzeugengespräche zu verschiedenen Themen an, unter anderem zu Tunnelprojekten an der Bernauer Straße. Die Gedenkstätte empfiehlt die Veranstaltungen für Kinder ab 12 Jahren. Zeitungsartikel schreiben Zunächst wird im Plenum ein kurzes Video einer geglückten Flucht aus dem Jahr 1988 gezeigt. Die Schülerinnen und Schüler sollen im Anschluss einen Zeitungsartikel aus Sicht eines West-Berliner Journalisten zu der geglückten Flucht schreiben. Während der Video-Präsentation dürfen sie ihre Beobachtungen notieren. Es ist sinnvoll, den Lernenden im Anschluss ein zweites Mal das Video zu zeigen. Den Zeitungsartikel verfassen die Lernenden mit einem Textverarbeitungsprogramm. Indem die Schülerinnen und Schüler ihre Texte gegenseitig redigieren, lernen sie, sachlich und begründet Kritik zu üben und werden in Textarbeit geschult. Recherchen anstellen In einem weiteren Schritt dürfen die Lernenden nun in Gruppen selbstständig Geschichten geglückter Fluchten recherchieren. Hierfür sollte ausreichend Zeit gegeben werden; je nach dem empfiehlt sich diese Aufgabe als Hausaufgabe. Die Schülerinnen und Schüler lernen über die Recherche, wie groß der Einfallsreichtum der Menschen in der DDR war, eine Flucht zu realisieren. Die geglückten Fluchtgeschichten werden in einer Power-Point-Präsentation im Plenum vorgestellt. Die mit den unterschiedlichen Fluchtwegen und -mitteln verbundenen Risiken werden anschließend diskutiert. Strafrechtliche Folgen für Republikflucht Wiederum stellen die Lernenden zunächst Vorüberlegungen an: Woran könnte eine Flucht gescheitert sein? Sie informieren sich anhand von Internetseiten, die Arbeitsblatt 6 vorgibt, über strafrechtliche Folgen, die Republikflüchtigen in der DDR drohten. Die nun vorgesehene Auseinandersetzung mit den Schicksalen von Menschen, deren Fluchtversuch tödlich endete, sollte nicht in Einzelarbeit, sondern zumindest in Partnerarbeit erfolgen. Zudem sollte die Lehrkraft für Rückfragen stets bereitstehen. Bei jüngeren Schülerinnen und Schülern kann auch auf Eigenrecherche verzichtet werden. Ausgewählte Fluchtschicksale können alternativ im Frontalunterricht vorgestellt und anschließend im Plenum besprochen werden. Individualisierung Durch die Auseinandersetzung mit Einzelschicksalen werden die statistischen Angaben zu den Mauertoten individualisiert. Die Schülerinnen und Schüler können die Folgen des Grenzregimes für die Menschen besser nachvollziehen. Die gewonnenen Informationen zu den Maueropfern stellen die Lernenden auf Arbeitsblatt 6 zusammen. Die Blätter können in der Klasse an einer "Wand der Erinnerung" gesammelt werden. Im Außengelände der Gedenkstätte erinnert das "Fenster des Gedenkens" mit Namen und Fotos an die Opfer der Berliner Mauer. Im Dokumentationszentrum können sich Schülerinnen und Schüler an einem Terminal über deren Biographien und die Umstände ihres Todes informieren. Die Gedenkstätte bietet zudem für Jugendliche auch einen Workshop zu den Todesopfern der Berliner Mauer an. Im Lesearchiv können sich die Lernenden anhand von Unterlagen der Grenztruppen über Zwischenfälle an der Grenze oder anhand von Dokumenten zu Tunnelfluchtprojekten in der Bernauer Straße über geglückte und gescheiterte Fluchten informieren. Basiswissen aneignen Die Lernenden erarbeiten zunächst mit Hilfe vorgegebener Internetquellen Basiswissen zum Themenbereich Ausreise. Sie informieren sich anhand eines Zeitzeugenberichts über Folgen, mit denen Ausreisewillige in der DDR rechnen mussten. Sie recherchieren und bewerten anhand von Auszügen aus der "Verordnung über Reisen von Bürgern der Deutschen Demokratischen Republik" vom November 1988 Voraussetzungen zur Genehmigung eines Ausreiseantrags. Im Plenum diskutieren die Schülerinnen und Schüler die Chancen einer Ausreisegenehmigung. Durch Internetquellen informieren Mit Hilfe vorgegebener Internetquellen informieren sich die Schülerinnen und Schüler über die im Jahr 1989 stark wachsende Ausreisewelle und die Besetzung bundesdeutscher Botschaften in sozialistischen Staaten durch DDR-Bürger. Sie informieren sich über die Besetzung der Botschaft der Bundesrepublik Deutschland (BRD) in Prag. Beschreibung und Transfer des Erlernten Zum Abschluss dieses Moduls wenden die Schülerinnen und Schüler das Erlernte zur Beschreibung und Interpretation einer Karikatur aus dem Jahr 1989 zur Ausreisewelle an. Die Karikatur kann im Plenum über Beamer gezeigt werden. Da die Karikatur mit wenigen Stilmitteln arbeitet, können die Lernenden auch ohne eine umfassende Einführung in die Interpretation von Karikaturen eine Beschreibung und einen Transfer des Gelernten auf die Karikatur vornehmen. Die Schülerinnen und Schüler fertigen ihre Beschreibungen und Interpretationen der Karikatur auf Arbeitsblatt 7 an. Alternativ können die Arbeitsergebnisse auch digital erstellt und im virtuellen Klassenraum gesammelt, verglichen und diskutiert werden. Online-Quiz Die Schülerinnen und Schüler können das in dieser Unterrichtseinheit erworbene Wissen mit Hilfe eines (Online-)Quiz überprüfen. Die Fragen können auf Arbeitsblatt 8 oder online in einem Courselet beantwortet werden. Da die Lösungsalternativen teilweise auf Maueropfer oder Fluchtmittel verweisen, die in dieser Unterrichtseinheit nicht ausdrücklich benannt wurden, kann das Quiz die Lernenden zu weitergehender selbstständiger Befassung mit dem Themenbereich motivieren. Askan, Katrin Aus dem Schneider. Berlin Verlag. Berlin 2000. Bahr, Christian Mauerstadt Berlin. Brennpunkt Bernauer Straße. Berlin 2009. Bundeszentral für politische Bildung (Hrsg.) Der Weg zur Einheit. Reihe: Informationen zur politischen Bildung. Überarbeitete Auflage 2009. Cramer, Johannes/Sack, Dorothée (Hrsg.) Die Baugeschichte der Berliner Mauer. Imhof Verlag, Petersberg 2011. Delius, Friedrich Christian Der Spaziergang von Rostock nach Syrakus. Rowohlt Taschenbuch Verlag, Reinbek 1998. Diekmann, Kai (Hrsg.) Die Mauer. Fakten, Bilder, Schicksale. Piper, München 2011. Eisenfeld, Bernd/Engelmann, Roger 13.8.1961: Mauerbau. Fluchtbewegung und Machtsicherung. Führ, Wieland Berliner Mauer und innerdeutsche Grenze. Imhof Verlag, Petersberg 2008. Henke, Klaus-Dietmar (Hrsg.) Die Mauer. Errichtung, Überwindung, Erinnerung. Deutscher Taschenbuch Verlag, München 2011. Hertle, Hans-Hermann Die Berliner Mauer. Bonn, Juni 2011.

Mithilfe von Fotografien des Mondes werden über die beobachteten Schattenlängen die Höhen von Kraterwänden und Mondbergen berechnet. Mit der Ausstattung der Schulsternwarte (Cassegrain Spiegelteleskop, Camcorder) und der Software RegiStax und iMerge (beide kostenfrei) wurde ein detailreiches Bild der Mondoberfläche erstellt. Eine Bildbearbeitungssoftware (hier Adobe Photoshop) wurde genutzt, um daraus eine farbige Darstellung der Mondoberfläche zu erzeugen, die die Verteilung verschiedener Gesteinstypen erkennen lässt. Aus den Schattenlängen auf der Oberfläche und den Positionsdaten von Sonne, Erde und Mond zum Zeitpunkt der Aufnahmen wurden die Höhen von Kraterwänden und Zentralgebirgen bestimmt. Von dem Krater Theophilus wurde zudem - basierend auf den berechneten Daten und Fotos - ein dreidimensionales Modell gebaut. Zum mathematischen Rüstzeug für das Projekt gehören Kenntnisse aus dem Bereich der Trigonometrie und das Rechnen mit Zehnerpotenzen. Hintergrundinformationen, Software, Materialien und Ergebnisse Der Mond als Beobachtungsobjekt Unser Nachbar ist aus vielerlei Gründen ein dankbares Objekt für astronomische Streifzüge. Einsatz von RegiStax, iMerge und Photoshop Aus den Einzelbildern eines Films wird ein hoch auflösendes und farbiges Mondbild erzeugt. Daten, Berechnungen, Ergebnisse Fotos und Berechnungen dienen als Grundlage eines 3D-Kratermodells. Arbeitschritte und Zeitaufwand Das hier vorgestellte Projekt wurde von zwei Schülern mit Unterstützung der Lehrkraft im Rahmen des Freifachs Astronomie am Grazer Kepler-Gymnasium durchgeführt und mit dem Förderpreis der Kepler Gesellschaft ausgezeichnet (2006, zweiter Platz). Der Zeitaufwand für die einzelnen Arbeitsschritte: Aufnahme der Mondbilder Für die Videoaufnahmen der Mondes (in unserm Fall 91 Ausschnitte der Oberfläche) benötigt man als erfahrener Astrofotograf etwa fünf Stunden. Alle Aufnahmen müssen unbedingt an einem Abend gemacht werden! Bearbeitung der Einzelvideos Für die Bearbeitung der Mondbilder aus einem Einzelvideo mit RegiStax sind etwa 30 Minuten zu veranschlagen. In unserem Projekt (91 Einzelvideos) betrug der Gesamtzeitaufwand für diesen Arbeitsschritt somit etwa 45 bis 46 Stunden. Montage der Einzelbilder Für das Zusammenfügen der 91 Einzelbilder zum Gesamtbild des Mondes mit iMerge und der Bildnachbearbeitung benötigen wir acht bis neun Stunden. Messungen und Berechnungen Die für die Berechnungen notwendige Erarbeitung der Theorie nahm uns über einige Wochen in Anspruch. Mithilfe der von uns verfassten detaillierten Dokumentation sollten vier Stunden für die Berechnungen der Daten eines Kraters ausreichen. Modellierung des Kratermodells Die Modellierung und Bemalung des Modells nimmt etwa zwei Stunden in Anspruch. Die Schülerinnen und Schüler sollen mithilfe geeigneter Bildbearbeitungssoftware aus Videosequenzen ein hoch auflösendes Bild der Mondoberfläche erzeugen. aus Schattenlängen und den Positionsdaten der Himmelskörper die Höhe von Kraterwänden bestimmen und ein maßstabsgetreues Kratermodell bauen. Thema Höhenberechnung von Kraterwänden des Mondes Autoren Florian Mikulik, Florian Andritsch Fach Astronomie, Mathematik Zielgruppe Astronomie-AGs, Schülerinnen und Schüler ab Jahrgangsstufe 11 Zeitraum Das Projekt wurde über einen Zeitraum von drei Monaten durchgeführt (Zeitaufwand für die einzelnen Arbeitsschritte siehe unten). Technische Voraussetzungen Teleskop (hier Cassegrain Spiegelteleskop, Öffnung 12,5 Zoll/32 Zentimeter, Brennweite 476 Zentimeter), Camcorder oder Webcam mit Adapter; Software: RegiStax , Bildbearbeitungsprogramm (hier Adobe Photoshop), Astronomiesoftware (GUIDE 8.0 oder als kostenfreie Alternative Virtual Moon Atlas ). Florian Andritsch hat als Schüler mehrfach an nationalen und internationalen Physik- und Mathematik-Wettbewerben teilgenommen. Zurzeit studiert er Physik und Mathematik an der ETH-Zürich. Sein Hauptinteresse gilt dabei der Relativitätstheorie und der Kosmologie. Bernd Lackner ist Lehrer für Physik und Mathemathik am Grazer Kepler-Gymnasium und hat das hier vorgestellte Projekt im Rahmen des Freifachs Astronomie betreut. Aufgrund seiner geringen Entfernung zur Erde kann man sich bereits mit "leichtem Gerät" wie einem Fernglas oder einem kleinen Teleskop ein Bild von Kratern und Gebirgen sowie den großen "Meeren" verschaffen. Da der Mond ein sehr helles Objekt ist, können bei seiner Beobachtung hohe Vergrößerungen genutzt werden. Die Lichtverschmutzung macht sich wegen der Helligkeit des Objektes nicht bemerkbar, so dass der Mond auch in Städten gut zu beobachten ist. Gegenüber vielen weiteren Himmelsobjekten hat der Erdtrabant zudem den großen Vorteil, dass er das ganze Jahr über zu sehen ist - Neumondnächte ausgenommen. Eine Beobachtung um die Zeit des Vollmondes ist nicht zu empfehlen. Da die Sonne dann in fast rechtem Winkel auf die Oberfläche trifft, sind die Schatten sehr kurz und selbst markante Strukturen wirken flach. Schöne Beobachtungen kann man an der Licht-Schattengrenze machen, da hier die von den Formationen geworfenen Schatten sehr lang sind und der Oberfläche ein eindrucksvolles Profil verleihen. Mit einem größeren Teleskop und der Möglichkeit zur Astrofotografie gelingen Aufnahmen der Mondoberfläche, auf denen Details wie kleine Rillen oder Gebirgsketten sehr gut zu erkennen sind. Wir verwendeten für unsere Aufnahmen das Cassegrain Spiegelteleskop der Schulsternwarte (Öffnung 12,5 Zoll/32 Zentimeter, Brennweite 476 Zentimeter). Die Videosequenzen wurden mit einem Camcorder aufgenommen (Abb. 1). Prinzipiell kann auch eine handelsübliche Webcam mit Adapter verwendet werden. Luftunruhen können die Bildschärfe deutlich reduzieren. Dieser Effekt lässt sich durch bildtechnische Verfahren ausschalten: Man filmt einen Teil der Mondoberfläche und legt die Einzelbilder der Sequenz mithilfe eines Computerprogramms übereinander ("Stapeln" von Bildern). Entsprechende Software, wie zum Beispiel RegiStax, erzeugt aus den vielen Bildern dann ein scharfes Endergebnis. Zuerst werden die Bitmap-Sequenzen (BMP) geöffnet. Dann wird eine möglichst kontrastreiche Formation gewählt, wobei die Auswahlfelder "Color" und "LRGB" sowie "FFT" und "Graph" aktiviert sind. Die "Processing-Area" wird dimensioniert (in unserem Fall auf 1.024 Pixel). Die Größe der "Alignmentbox" (64 Pixel) und die "Lowest Quality" (50 Prozent) werden festgelegt. Anschließend werden die Funktionen "Align" und "Limit" ausgeführt. Um ein optimales Bild zu erhalten, wird einen "Reference Frame" erzeugt, wobei jedes Mal fünf Bilder berücksichtigt werden. Dann wird die Funktion "Continue" ausgeführt und die "Search Area" eingestellt (vier Pixel). Nun wird der Arbeitsschritt "Optimize" eingeleitet. Dieser nimmt etwas Zeit in Anspruch. Danach wird in der oberen Menüleiste die Kategorie "Stack" gewählt. An den Feineinstellungen nehmen wir an dieser Stelle keine Veränderungen vor. Jetzt wird das Endergebnis abgewartet. Wir wechseln in die Menüauswahl "Wavelet" und können das fertige Bild betrachten. Um noch weitere Details hervorzulocken, werden wir die Schieberegler der ersten beiden Filter verstellt (in unserem Fall auf 4,0 für den 1:1-Filter und 2,0 für den der 1:2-Filter). Nun ist das Bild fertig und wird per "Save Image" gespeichert. Bildränder wegschneiden - "Feathering" Da die Bilder aus RegiStax einen ungenauen Bildrand haben, kann man diesen mit der Funktion "Feathering" wegschneiden. Unter dem Menüpunkt "View/Settings" werden dazu "Feather margin" und "Feather trim" eingestellt (bei unseren Bildern liegt der "Feather margin"-Wert bei 170 und der "Feather trim"-Wert bei 13). "Autobrighten" und "Monochrome" Ist die Funktion "Autobrighten" aktiviert, werden die Bilder, die man übereinander legt, automatisch in ihrer Helligkeit korrigiert. In unserem Fall ist Autobrighten jedoch deaktiviert, da - bedingt durch die Aufnahmetechnik und das Aufnahmeobjekt - die Helligkeit der Bilder bereits korrekt ist. Eine automatische Helligkeitskorrektur würde zudem den dunkleren Terminator (die Licht-Schattengrenze) der Helligkeit der restlichen Mondoberfläche angleichen. Ist "Monochrome" aktiviert, wird das Bild in Graustufen gespeichert. Bei unserem Bild ist diese Einstellung im Prinzip bedeutungslos, weil der Mond im Wesentlichen nur grau ist. Um die schwachen Farbinformationen später jedoch verstärken und so ein farbiges Bild erzeugen zu können, das die Verteilung verschiedener Gesteinsarten auf der Mondoberfläche erkennen lässt, muss das Bild im Farbmodus gespeichert werden. Allgemeine Hinweise Fotos von der Mondoberfläche enthalten schwache Farbinformationen - von Blau über Grün und Gelb bis hin zu Rot kann man nahezu alle Farben finden. Diese Informationen können für die Darstellung der Verteilung verschiedener Gesteinsarten an der Mondoberfläche genutzt werden. Um diese Informationen "herauszukitzeln" haben wird die Farbsättigung des Mondbildes mit der Software Adobe Photoshop erhöht und leichte Änderungen an der Farbbalance vorgenommen. Da das Bild durch diese Manipulationen an Schärfe verliert, ist es notwendig, über das farbige Ergebnis noch einmal das Originalbild zu legen. So werden die Kontrastwerte des Originals mit den Farbwerten des bearbeiteten Bildes kombiniert und man erhält einen ungewohnt farbenfrohen Mond, der einen guten Überblick über die verschiedenen Bodengesteine und ihre Formationen bietet (Abb. 4, zur Vergrößerung anklicken). Blaue Gebiete sind sehr titanhaltig, während orange und violette Farben auf Gesteine hinweisen, die relativ arm an Titan und Eisen sind. Die zum gewünschten Ergebnis führende Vorgehensweise hängt sehr stark von dem für die Aufnahmen verwendeten Teleskop ab. Zur Einstellung der optimalen Farbsättigung und Farbbalance muss man mit den Werten etwas experimentieren. Die Bildbearbeitung erfolgt in drei Schritten: Bearbeiten des Tonwert-Histogramms Anpassen der Farbsättigung Veränderung der Farbbalance Beispiel Theophilus Die für die Berechnungen erforderlichen Daten zu den Positionen von Erde, Mond und Sonne zum Zeitpunkt der Aufnahmen wurden dem Programm "Guide 8.0" entnommen. Eine kostenfreie Alternative bietet der "Virtual Moon Atlas" (siehe Links und Literatur zum Thema ). Erläuterungen und Grafiken zu den Rechenwegen sowie sämtliche Ergebnisse finden Sie in der Datei "mondberge.pdf". Hier ein Beispiel: Die Höhe der Wand des Kraters Theophilus (Abb. 5), vom Kraterboden aus gemessen, wurde mit 4.483 Metern berechnet (beobachtete Schattenlänge: 28.413 Meter). Für die Höhe des Zentralgebirges bestimmten wir einen Wert von 1950 Metern (Schattenlänge: 14.400 Meter). Unsere Ergebnisse stimmen mit den Literaturwerten überein: So liegen die Angaben für die Höhe des Kraters Theophilus in verschiedenen Quellen zwischen 4.300 bis 4.500 Metern (Mondatlas, Antonin Rükl, Dausien Verlag; Virtual Moon Atlas). Um nicht bei jedem Krater die komplette Rechenoperationen auf dem "Fußweg" durchführen zu müssen, haben wir eine Excel-Tabelle erstellt (mondberge.xls), in die wir unsere Daten nur noch eintragen mussten, um verschiedene Formationen berechnen zulassen (Abb. 6, Platzhalter bitte anklicken). Die Erstellung der Tabelle beanspruchte viel Zeit, weil lange Formeln schnell unübersichtlich werden können und es dann sehr schwierig ist, Fehler zu finden und auszubessern. Erschwerend kam noch hinzu, dass Excel den Sinus eines Winkels nicht direkt berechnen kann, sondern der Winkel zuerst in den Radiant umgewandelt werden muss. Später erkannten wir, dass Excel eine Funktion zum Umwandeln von Winkel in Bogenmaß zur Verfügung stellt, was uns die Erstellung der Tabelle erheblich erleichterte [BOGENMASS(?)]. 3D-Modell des Theophilus Unsere Daten nutzten wir als Grundlage für die Erstellung eines maßstabsgetreuen Modells des Kraters Theophilus, um so die Proportionen von Kraterwänden, Zentralberg und Kraterdurchmesser erlebbar zu machen (Abb. 7). Mithilfe einer handelsüblichen Modelliermasse formten wir zuerst einen kreisförmigen Block und ritzten in diesen mit einem Holzstäbchen die Umrisse des Kraters ein. Theophilus hat einen Durchmesser von etwa 100 Kilometern, das Modell einen Durchmesser von 15 Zentimetern. Somit entsprechen der Höhe der Kraterwände von etwa vier Kilometern in unserem Modell etwa sechs Millimeter. Nun entfernten wir aus der Mitte des Blocks die überflüssige Masse und bildeten so die Kraterwände. Abschließend wurde noch das Zentralgebirge geformt und platziert. Um eine originalgetreue Färbung zu erzielen wurde der Krater mit Wasserfarbe bemalt. Schattenwirkungen am Modell Das Modell ermöglichte uns die Simulation verschiedener Mondphasen am Krater. Dazu wurde es auf ein höhenverstellbares Stativ platziert, so dass der Krater stufenlos in andere Positionen gebracht werden konnte. Als Lichtquelle verwendeten wir eine Kohleelektroden-Lampe, die einen recht punktförmigen Lichtbogen und somit einen scharfen Schatten erzeugt. Besonders beeindruckend ist der Moment, in dem fast der ganze Krater im Schatten liegt und nur die Spitze des Zentralgebirges angestrahlt wird (Abb. 8, oben). Außerdem haben wir das Modell aus einer Position fotografiert, aus der man den Krater betrachten könnte, wenn man auf seinem Rand stehen oder mit einem Raumschiff knapp darüber hinweg fliegen würde (Abb. 8, unten). J. W. Ekrutt Höhenmessung auf der Mondoberfläche, Sterne und Weltraum 1968 (10), Seiten 259-260

Setzen Sie das Klima aufs Spiel! Anhand von Keep Cool Online können Ursachen des Klimawandels simuliert, nach Wegen des Klimaschutzes und Strategien zur Anpassung gesucht werden. Keep Cool Online basiert auf dem Brettspiel Keep Cool, das von Wissenschaftlern des Potsdam Instituts für Klimafolgenforschung entwickelt wurde. Vom Brettspiel zur digitalen Version: ?Keep Cool? lädt die Mitspielerinnen und Mitspieler ein, sich in die globale Klimapolitik spielerisch einzumischen. Nun liegt das Spiel, das Bewusstsein für ökonomische und ökologische Zusammenhänge schärft, auch in einer Online-Version vor. Das im Netz frei aufzurufende Spiel orientiert sich stark an den Regeln und Mechanismen des Brettspiels. Darüber hinaus bietet es Zusatzfunktionen, die gerade in der Bildungsarbeit nützlich sind. So kann es Lehrkräften zur Einführung in den Themenkomplex ?Klimawandel? dienen. Zum Spielen sind keine speziellen Vorkenntnisse erforderlich. Im Spielverlauf werden jedoch zahlreiche Themen eingespielt, die nachfolgend im Unterricht vertieft werden können. Grundzüge erklären Bevor das Spiel gestartet wird, sollten die Grundzüge des Spiels und seine Spielregeln erläutert werden. Zwar können sich die Spielerinnen und Spieler das Spiel auch selbst aneignen, die Erfahrung zeigt aber, dass dies schneller geht, wenn es durch die Lehrkraft moderiert wird. Spielablauf Nach Spielbeginn ist Keep Cool Online grundsätzlich ein ungeführtes Spiel, ein Eingreifen oder eine Moderation der Spielleitung ist nicht vorgesehen oder notwendig. Während des Spielablaufs können die Spielerinnen und Spieler eigene Taktiken entwickeln, mit denen sie glauben, ihren Spielzielen näher zu kommen. Eine optimale Taktik gibt es nicht, schon allein deshalb, weil die Spielziele immer wieder unterschiedlich sind. Nachbereitung Keep Cool Online legt während des Spiels ein Protokoll an, in dem die wesentlichen Spielaktivitäten dokumentiert werden. Dieses Protokoll kann für die Nachbereitung abgerufen und verwertet werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen lernen, dass der Mensch das Weltklima beeinflusst. die Handlungsoption der Anpassungsmaßnahmen, also Schutz und Vorbeugung gegen die Klimafolgen, kennenlernen. sich über Möglichkeiten politischen Handelns informieren. ein Gefühl für die Schwierigkeiten weltpolitischen Handelns bekommen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen sich mit den Regeln eines Computerspiels vertraut machen und dementsprechend das Spiel bedienen. zu ausgewählten Themen im Internet recherchieren. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen als Gruppe eine Spielpartei übernehmen. durch Verhandlungen einerseits ihre Interessen (Spielziele) verfolgen, andererseits aber auch fähig sein, Kompromisse einzugehen. Thema Keep Cool Online - das Planspiel zum Klimawandel Autor Till Meyer Fächer Geographie, Politik/SoWi Zielgruppe Klassen 8-10 Zeitraum Spieldauer 1-2 Stunden, Vorbereitung circa 1 Stunde, Nachbereitung sehr variabel, je nach Anzahl der ausgewählten Themen und Vertiefung. Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang je nach Anzahl der Beteiligten Spielparteien (3-6), Flash-Player ( kostenloser Download ) Bei Keep Cool Online übernehmen die drei bis sechs Spieler - oder Spielgruppen - die Rollen von Ländergruppen in der Welt: ­USA und Partner, ­Europa, Ehemalige Sowjetunion, OPEC (Organisation der Erdöl exportierenden Länder), Schwellenländer und Entwicklungsländer. Es gilt diese Ländergruppe und deren Ziele zu vertreten. In Abb. 1 (zum Vergrößern bitte Anklicken) wird die Ländergruppe "Schwellenländer" dargestellt. Jede Ländergruppe hat ein "Wirtschaftliches Ziel", das darin besteht, eine bestimmte Anzahl Fabriken aufzubauen, um sein Wirtschaftswachstum zu sichern. Dieses wirtschaftliche Ziel ist allen Spielern bekannt. Gleichzeitig hat jeder Spieler für seine Ländergruppe ein "Politisches Ziel". Die politischen Ziele der Spieler können - wie auch in der Realität - stark voneinander abweichen oder sich sogar zuwider laufen. Kein Spieler kennt die politischen Ziele seiner Mitspieler. Sobald ein Spieler sowohl das wirtschaftliche als auch das politische Ziel erreicht hat, gewinnt er sofort. Das wirtschaftliche Ziel erreicht jeder Spieler durchaus allein, indem er das Geld, das seine Fabriken erwirtschaften, in den Bau neuer Fabriken investiert. Das politische Ziel hingegen erreichen die Spieler nur in Zusammenarbeit mit anderen. Das bedeutet, dass neben der Entwicklung einer eigenen Gewinnstrategie ein hohes Maß an Verhandlungsgeschick und Kompromissbereitschaft notwendig ist. Umfang der Klimafolgen Schutzmaßnahmen sind nicht zuletzt deshalb erforderlich, weil die Treibhausgasemissionen der (klimaschädlichen) Fabriken immer dramatischere Klimafolgen verursachen. Die Konsequenz sind häufigere und stärkere Katastrophen, deren Schäden bezahlt werden müssen. Damit werden nicht nur finanzielle Mittel für den wirtschaftlichen Aufbau gebunden, sondern oft genug das Erreichte wieder zunichte gemacht. Umsetzung im Spiel Eine Möglichkeit hier sind Anpassungsmaßnahmen - im Spiel "Schutzstufen" -, welche die Katastrophenschäden zumindest verringern. Eine andere Möglichkeit sind "grüne" Fabriken, die im Gegensatz zu den "schwarzen" Kohlenstoffdioxid-emittierenden Fabriken klimaneutral produzieren (siehe Abb. 2, zum Vergrößern bitte Anklicken). Grüne Fabriken sind aber erheblich teurer und verlangsamen damit den wirtschaftlichen Aufbau. Allerdings können die Spieler allein oder gemeinsam Forschung betreiben und so die Baukosten klimaneutraler Fabriken senken. Welche Strategien die Spieler verfolgen, bleibt weitgehend ihnen überlassen. Das Spiel gibt keinen optimalen Weg vor. In jedem Fall muss aber die Veränderung des Klimas im Auge behalten werden - denn kein wirtschaftliches oder politisches Ziel ist mehr etwas wert, wenn das Klima aus den Fugen gerät. Zwar können einzelne Spieler Keep Cool Online gewinnen, aber es können durchaus alle Spieler gemeinsam verlieren, wenn das Karbometer das Ende des roten Bereichs erreicht hat. Systemvoraussetzungen Das Spiel steht ausschließlich online zur Verfügung. Je Spieler oder Spielgruppe (drei bis sechs) muss ein Computer mit Internetzugang zur Verfügung stehen. Die Computer müssen über einen Flash Player verfügen, der bei Bedarf kostenlos aus dem Internet heruntergeladen werden kann ( Adobe Flash Player ). Neues Spiel anlegen Ein neues Spiel kann nur von einem registrierten Spielleiter angelegt werden. Nach erfolgreichem Spielleiterlogin gelangt man automatisch auf die Seite "Spiel(er) bearbeiten". Dort kann ein Neues Spiel angelegt werden. Wichtig ist, dass die Anzahl der Spieler passend zur Zahl der gewünschten Spieler beziehungsweise Spielgruppen gewählt wird. Die Angaben zu Spielname, Spielnotiz und Spielername sind optional. Sie sind lediglich für den Spielleiter nützlich, um bei mehreren Spielen nicht die Übersicht zu verlieren. Durch klicken auf den Button "Neues Spiel anlegen" werden automatisch die individuellen Login-Codes erstellt (siehe Abb. 3, zum Vergrößern bitte Anklicken). Bei Bedarf können diese Login-Codes manuell überschrieben werden. Anhand dieser Codes können sich die Spieler auf der Startseite von Keep Cool Online einloggen und gelangen dann in das speziell für sie angelegte Spiel mit der vorgesehenen Rolle. Wichtig: Die Codes funktionieren erst dann, wenn der Spielleiter das Spiel gestartet hat. Schweigen ist Silber, Reden ist Gold Im Rahmen des Spiels sollten die Spieler miteinander in Verhandlung treten, um ihre Spielziele möglichst schnell zu erreichen. Wird das Spiel in einem Raum gespielt, kann diese Kommunikation mündlich passieren. Dabei ist es ratsam, die Rollen der verschiedenen Spieler oder Spielgruppen durch eine Tischkarte oder Ähnliches anzuzeigen. Sind die Spielparteien räumlich verteilt, muss ein zusätzliches Kommunikations-Tool genutzt werden, zum Beispiel ein Chat der Plattform lo-net², ein ICQ-Chat, die Plattform Schüler-VZ oder Twitter. Nutzung von lo-net² Wenn Sie lo-net² nutzen wollen, jedoch noch keinen Account hierfür haben, bieten wir Ihnen einen Testzugang an, mit dem Sie und Ihre Schülerinnen und Schüler für eine begrenzte Zeit die Plattform und die darin enthaltene Chat-Funktion nutzen können. Bitte beantragen Sie diesen Testzugang über per E-Mail an die oben genannte Adresse. Spielanleitung verstehen Die Spielleitung sollte sich vor dem Beginn der Einheit mit den Spielregeln und Aktionsmöglichkeiten vertraut machen. Die Erfahrung zeigt, dass Menschen Spiele sehr unterschiedlich lernen und es in den meisten Fällen effizienter ist, wenn die Spielleitung das Spiel erklärt, als wenn alle Spieler selbst versuchen, die Spielanleitung zu verstehen. Es gibt aber auch eine Hilfefunktion, die während des Spiels jederzeit von den Spielerinnen und Spielern in Anspruch genommen werden kann. Übersicht Sinnvoll ist es, den Spielern eine kurze Übersicht über das Spiel, den Spielablauf und die Spielziele zu geben. Als Orientierung kann der Text der Kurzbeschreibung des Spiels dienen. Anschließend können Verständnisfragen geklärt werden. Gruppenaufteilung Vor dem weiteren Einstieg ins Spiel sollten den Spielern oder den Spielgruppen ihre Ländergruppen zugeteilt werden. Wenn mit Spielgruppen anstelle einzelner Spieler gespielt wird, sollten die Gruppen einigermaßen gleich groß sein. Ansonsten kann jede Methode der Gruppeneinteilung genutzt werden, die bekannt ist und die es erlaubt, diesen organisatorischen Teil der Einheit schnell und zügig durchzuführen. Verhandeln erwünscht Die ärmeren Ländergruppen - Entwicklungsländer, Schwellenländer, Ehemalige Sowjetunion und OPEC - sind erheblich mehr darauf angewiesen, mit reicheren Partnern zu kooperieren. Das bedeutet, dass die ärmeren Ländergruppen vorrangig mit Spielern besetzt werden sollten, die Spaß am Reden und Verhandeln haben. Spieler, die das weniger können, oder die ohnehin eine schwierige Stellung in der Gruppe haben, werden möglicherweise in diesen Rollen eher frustriert sein und die Motivation verlieren. Spielphasen erläutern Im nächsten Schritt sollte die Spielleitung gemeinsam mit den Spielern die einzelnen Spielphasen durchgehen und die jeweiligen Abläufe und Aktionsmöglichkeiten erläutern. Wieder sollten Verständnisfragen geklärt werden. Zu Beginn des Spiels sollten sich alle Parteien über die vom Spiel vorgegebenen Spielziele informieren. Wenn die Maus auf das Feld "Deine Spielziele" geführt wird, erscheint das wirtschaftliche Ziel in dem Textfeld daneben. Wird gleichzeitig die linke Maustaste gedrückt, erscheinen die beiden politischen Ziele, wovon lediglich eines erreicht werden muss. In Abb. 4 (zum Vergrößern bitte anklicken) ist eine Übersicht über alle wirtschaftlichen Ziele aller Spielgruppen zu sehen, wie sie in Phase 3 (Auswertung) angeboten wird. Die Abbildung zeigt die Ansicht bei gedrückter Taste "Deine Spielziele". Bei Keep Cool Online entspricht jede Spielrunde ungefähr einem Jahrzehnt und läuft in vier unterschiedlichen Phasen ab: Einnahmen Die Einnahmen beziehen alle Gelder ein, die ein Spieler in einer Runde bekommt. Aktion In der Phase Aktion findet das eigentliche Spiel statt. Hier können die Spieler miteinander agieren und ihre Gewinnstrategien verfolgen. Auswertung In der Phase Auswertung erhalten die Spieler eine Übersicht darüber, was sie selbst und die anderen Ländergruppen getan haben. Ereignis In der letzten Phase jeder Spielrunde können alle oder nur einige Spieler von Ereignissen betroffen werden, die sich aus den Veränderungen des Weltklimas ergeben. In jeder Phase agieren alle Spieler gleichzeitig. Es kann sein, dass Spieler in einigen Phasen nichts tun. Die Phasen "Auswertung" und "Einnahmen" können aber erst begonnen werden, wenn alle Spieler ihre Aktionen in der vorgeschalteten Phase abgeschlossen oder bestätigt haben, dass sie momentan nichts tun wollen. Es kann also nicht vorkommen, dass einige Spieler sich in einer Phase befinden, andere schon in der nächsten. Nachdem die letzte Phase einer Spielrunde beendet wurde, wird Zwischenbilanz gezogen und das globale Klima erholt sich. Das Maß der Erholung hängt vom Stand des Karbometers ab. Bei hohem Kohlenstoffdioxid-Gehalt fällt es der Erde schwerer, sich zu erholen. Danach beginnt die nächste Spielrunde wieder mit Phase "Einnahmen". Wie lang jede Spielrunde dauert, hängt wesentlich von den Aktionen der Spieler und den Verhandlungen untereinander ab. Einige Spielrunden werden sehr kurz sein, andere relativ lang, insbesondere dann, wenn die steigenden Temperaturen zum Handeln zwingen. Unterschiedliche Rundenzeiten ergeben sich auch durch die politischen Ziele, die die Spieler verfolgen und die sich widersprechen können. Daraus ergeben sich im Spielverlauf in der Regel Interessengemeinschaften, die gleiche oder ähnliche Ziele verfolgen. Keep Cool Online ist ein sehr kommunikatives Spiel. Entsprechend sollte dem Austausch der Spieler untereinander angemessen Raum gegeben werden. Aufgrund der Erfahrung mit potentiell gefühlsbetonten Spielen hat sich eine Auswertung in drei Phasen als gute Möglichkeit herausgestellt, für die Spielerinnen und Spieler eine deutliche Trennung zwischen dem Spielablauf und der inhaltlichen Bedeutung des Spiels herzustellen. Bei Keep Cool Online kommt hinzu, dass eines der Spielziele das "Politische Ziel" ist. Dieses Ziel muss selbstverständlich nicht mit den persönlichen Überzeugungen der Spieler übereinstimmen, wird aber mit aller Energie verfolgt, selbst wenn das bedeutet, dass eine globale Problemlösung behindert oder sogar verhindert wird. Die dreiteilige Auswertungsmethode hilft also auch, zwischen der Persönlichkeit der Spieler und den im Spiel übernommenen Rollen zu differenzieren. Es ist die Aufgabe der Spielleitung, auf die Einhaltung der Regeln dieser Auswertungsmethode zu achten. Wie ist das Spiel verlaufen? Im ersten Schritt der Auswertung geht es ausschließlich um eine Bestandsaufnahme des tatsächlichen Spielablaufs. In dieser Phase können die Spieler schlichtweg alles aussprechen, was ihnen während des Spiels aufgefallen ist. Sie sollten dabei darauf achten, immer aus der Spielrolle heraus zu sprechen. Diese Art von Auswertung kann durch die Dokumentation in Form einer CSV-Datei unterstützt werden. Gefühle sind erlaubt Es sollte kein Problem darstellen, wenn sich Spieler verbal angreifen und sich beschuldigen, rücksichtslos, gemein oder sonst wie negativ verhalten zu haben. Die Spielleitung sollte hier nach Möglichkeit überhaupt nicht eingreifen, da die geäußerten Gefühle ein wesentlicher Bestandteil des Bezugs der Spieler zum Thema und des letzten Auswertungsschritts sind. Wann sollte die Spielleitung intervenieren? Die Spielleitung sollte allerdings eingreifen, wenn die Diskussion zu chaotisch wird, oder wenn Konflikte von außerhalb des Spiels einfließen. Unter Umständen sollte die Spielleitung dann Diskussionsregeln aufstellen und verfolgen, sowie die gesamte Phase moderieren. Die Phase sollte beendet werden, wenn deutlich wird, dass immer wieder die gleichen Punkte genannt werden, oder wenn zwei Spieler beginnen, zu zweit ein Streitgespräch zu führen, während sich die anderen Spieler herausnehmen. Die zweite Spielphase dient ausschließlich dazu, eine deutliche Trennung zwischen erster und dritter Auswertungsphase herzustellen. Wenn die erste Phase sehr emotional geführt wurde, kann es sinnvoll sein, ein kurzes Bewegungsspiel einzusetzen. Bei Keep Cool Online wird eine solche Dynamik nur in den allerseltensten Fällen entstehen, aber auf jeden Fall sollte hier eine kurze Pause angesetzt und die Spieler gebeten werden, nicht über das Spiel zu sprechen. Die Rolle im Spiel In der dritten Auswertungsphase geht es darum, über das Spiel und seinen Bezug zur Realität zu sprechen. Zu Beginn werden die Regeln dieser Phase erläutert: Während in der ersten Phase darauf geachtet wurde, aus der Spielrolle heraus zu sprechen, das heißt "ich", "wir", "du" et cetera zu benutzen, darf dies in der dritten Phase nicht mehr vorkommen. Der Spieler, der zum Beispiel die Entwicklungsländer gespielt hatte, sollte in dieser Phase von den "Entwicklungsländern" sprechen, also gewissermaßen die dritte Person benutzen, und entsprechend auch andere Spieler nicht mit "Du" ansprechen, sondern die entsprechende Ländergruppe bezeichnen. Fokus auf fachliche und inhaltliche Auseinandersetzung In dieser Phase sollte die Spielleitung anhand der Dokumentation des Spiels die Gespräche moderieren. Mit Sicherheit wird auch die erste Phase der Auswertung wichtige zusätzliche Aspekte zur Sprache gebracht haben, die hier aufgegriffen werden sollten. In der Regel wird es auch Fragen entsprechend des Fachunterrichts geben, die bereits vor dem Beginn des Spiels formuliert wurden. In welcher Form der Austausch stattfindet ist unerheblich. Ganz wesentlich ist aber, dass die Spielleitung unmittelbar interveniert, wenn Spieler wieder in ihre Spielrolle zurück fallen. Während des Spiels werden kontinuierlich Daten über alle Käufe, Verkäufe, Katastrophenschäden und Finanzen festgehalten. Die Spielleitung kann diese Daten nach dem Spiel als CSV-Datei abrufen und diese in einem Tabellenkalkulations-Programm weiterverarbeiten (siehe Abb. 5, zum Vergrößern bitte Anklicken). So können beispielsweise in Excel Datensätze ausgewählt und als Diagramme dargestellt werden. In dieser Dokumentation sind sowohl die globalen Daten, zum Beispiel alle Käufe klimafreundlicher Fabriken aufgelistet, aber auch nationale Daten. Je nachdem, welche Diagrammform ausgewählt wird, können in Excel Balken-, Säulen- oder Kreisdiagramme erstellt werden. Die CSV-Datei ist so angelegt, dass aussagekräftige Diagramme leicht erstellt werden können: Die markierten Zeilen 2 bis 6 ergeben eine Übersicht über den Zustand des Karbometers, der klimaschädlichen und klimafreundlichen Fabriken, der Schutzstufen und der Katastrophenschäden im Ablauf der gespielten Runden. Die markierten Zeilen 7 bis 12 ergeben eine Übersicht über die Finanzen der Länder Die markierten Zeilen 13 bis 18 ergeben eine Übersicht über die klimaschädlichen Fabriken der Länder. Wenn eine nationale Übersicht dargestellt werden soll, etwa die Entwicklung der Schwellenländer im Verlauf des Spiels, können bei gedrückter Strg-Taste die Zeilen 9, 15, 21, 27, 33 und 39 markiert und als Grundlage eines Diagramms herangezogen werden. Die CSV-Datei steht auf den Portalseiten von Keep Cool Online zum Herunterladen zur Verfügung. Dazu loggen Sie sich bitte als Spielleiter ein und wählen den Menüpunkt "Spiel(er) bearbeiten". Öffnen Sie die für das gewünschte Spiel zugehörige "Karte" und klicken Sie auf den Link "CSV-Export". Ihr Browser wird dann das übliche Download-Menü starten, mit dem Sie diese Datei auf Ihrer Festplatte oder einem anderen Medium speichern können.

In dieser Unterrichtsreihe werden anhand des Fallbeispiels "Global Frost in Zahlungsschwierigkeiten" ausgewählte Kreditarten des Handels thematisiert.Ein fiktives Unternehmen, die "Global Frost GmbH", gerät aufgrund der schlechten Zahlungsmoral seiner Kunden in finanzielle Bedrängnis. Wie soll nun eine geplante Werbekampagne finanziert werden? Schülerinnen und Schüler haben hier die Aufgabe, sich über Vor- und Nachteile verschiedener Finanzierungsmöglichkeiten zu informieren, um dem Unternehmen "aus der Klemme" zu helfen. Das zentrale Medium dieses Unterrichtsprojekts ist entweder eine PowerPoint-Präsentation oder eine HTML-basierte Präsentation.Da Liquiditätsschwierigkeiten in Zeiten der Globalisierung der Märkte und des damit verbundenen verschärften Wettbewerbs verstärkt auftreten, ist die Forderung nach Praxisnähe erfüllt. Strukturanalyse Die Verkürzung der Entwicklungs-, Transport-, Marketing-, Entscheidungs- und Erkenntnisprozesse im Zuge der Globalisierung der Märkte hat in der Betriebswirtschaftslehre zu einem Perspektivenwechsel von einer funktionalen, strukturorientierten Betrachtung wirtschaftlichen Handelns hin zu einer Orientierung an den Geschäftsprozessen geführt, die einem umfassenden, kundenorientierten Service- und Qualitätsdenken eher gerecht wird (Hammer und Stanton 1995). Vor dem Hintergrund der prozessorientierten Sichtweise gewinnen die bereichsübergreifenden betrieblichen Querfunktionen Logistik, Finanzwesen, Personalwesen und insbesondere Informationsmanagement gegenüber den klassischen Grundfunktionen Einkauf, Produktion und Absatz zunehmend an Bedeutung (Gouillart und Kelly 1995). Anhand des Fallbeispiels "Global Frost in Zahlungsschwierigkeiten" werden ausgewählte Kreditarten des Handels unter besonderer Berücksichtigung des Computers als zentrales Schülerwerkzeug erarbeitet. Strukturierung von Finanzierungsmöglichkeiten Als Kriterien für die Strukturierung von Finanzierungsmöglichkeiten dienen die Kapitalherkunft (Innen- bzw. Außenfinanzierung) und die Rechtsstellung des Kapitalgebers (Eigen- bzw. Fremdfinanzierung). Die Finanzierung durch Kredite entspricht in dieser Systematik einer Außenfinanzierung mit Fremdkapital. Dauer der Kapitalüberlassung Nach der Dauer der Kapitalüberlassung (Fristigkeit) wird die Kreditfinanzierung wiederum in kurzfristig (in der Regel bis zu 90, teilweise bis zu 360 Tagen), mittelfristig (90 bzw. 360 Tage bis zu 4 Jahren) und langfristig (über 4 Jahre) untergliedert (Wöhe 1986). Die kurzfristige Kreditfinanzierung kann durch Kredite der Lieferanten, durch Anzahlungen von Kunden und durch die Aufnahme kurzfristiger Bankkredite erfolgen. Die mittel- bis langfristige Kreditfinanzierung erfolgt mittels Darlehen. Dabei stellt der Kreditgeber dem Kreditnehmer eine bestimmte Geldsumme zur Verfügung. Der Kreditnehmer verpflichtet sich, den Betrag zum vereinbarten Zeitpunkt einschließlich Zinsen zurückzuzahlen. Im Gegensatz zum Kontokorrentkredit kann beim Darlehen über zurückgezahlte Beträge nicht erneut verfügt werden. Je nach Höhe und Laufzeit werden Darlehen durch Bürgschaften, Lombardierungen, Sicherungsübereignungen oder Grundpfandrechte abgesichert (vgl. Nolden, Bizer 1990). Leasing und Factoring Finanzierungsformen, die sich hinsichtlich der Fristigkeit nicht eindeutig zuordnen lassen, sind Leasing und Factoring. Leasing ist die vertragliche Einräumung eines zeitlich begrenzten Nutzungsrechts an Gebäuden oder beweglichen Anlagegütern durch einen Leasing-Geber gegenüber einem Leasing-Nehmer. Rechtlich handelt es sich nicht um einen Kauf sondern um einen Mietvertrag. Factoring ist der Ankauf von kurzfristigen Forderungen aus Warenlieferungen und Dienstleistungen durch ein besonderes Finanzierungsinstitut (Factor) (vgl. Kühn und Schlick 1996). Factoring wird in den meisten Fach- und Lehrbüchern der kurzfristigen Fremdfinanzierung zugeordnet. Bei kontinuierlicher Anwendung ließe sich das Factoring auch als mittel- oder langfristige Finanzierungsmöglichkeit einstufen. Beurteilung nach Berechnung Die Beurteilung verschiedener Kreditfinanzierungsvarianten erfordert eine Vielzahl von Berechnungen, die durch den Einsatz eines Tabellenkalkulationsprogramms erleichtert werden können. Der Einsatz der Präsentationsgrafik ermöglicht die Erstellung von Ergebnissen, die hinsichtlich ihrer Gestaltung, Austauschbarkeit und Wiederverwendbarkeit über die Möglichkeiten einer manuellen Erstellung hinausgeht. Didaktisch-Methodische Überlegungen Praxisnähe und didaktische Reduktion Da Liquiditätsschwierigkeiten in Zeiten der Globalisierung der Märkte und des damit verbundenen verschärften Wettbewerbs verstärkt auftreten, ist die Forderung nach Praxisnähe erfüllt. Durch die Nichtberücksichtigung von Sonderfällen der Kreditfinanzierung und komplexer Finanzpläne erfolgt eine Reduktion, um die Schüler nicht zu überfordern. Gleichzeitig soll die hypertextgestützte vernetzte Präsentation der relevanten Information die Fasslichkeit des Falls erhöhen. Berufsrelevanz Berufsrelevante Tätigkeiten der Unterrichtsreihe sind die im Rahmen einer Fallstudie definitionsgemäß zu bearbeitenden Handlungsschritte: Analyse einer Problemsituation, Interpretation zur Verfügung stehenden Informationsmaterials, Herleiten und Bewerten von Entscheidungsalternativen und die abschließende Präsentation und Diskussion der Ergebnisse. Durch die intensive Nutzung der Informationstechnologie werden die Praxisnähe und die Selbstständigkeit der Schülerinnen und Schüler gefördert. Die Fallstudie in der Präsentation Den Kern der Präsentation bilden die Ausgangssituation, in der der Fall dargestellt wird, sowie die Seiten für den Arbeitsauftrag und die für die Problemlösung erforderlichen Informationen. Die Struktur der Präsentation orientiert sich somit an der Konstruktion von Fallstudien im Allgemeinen. Um das einfache Navigieren zwischen den Grundkomponenten der Fallbeschreibung zu ermöglichen, enthalten die Präsentationsseiten am linken Rand Symbole für die einzelnen Fallabschnitte, die Website entsprechende Links. Innerhalb der Informationsseite können durch Anklicken der unterstrichen dargestellten Begriffe zusätzliche Informationen zu diesen Begriffen angezeigt werden. Sozialform Unterstützung durch den Computer Computerunterstütztes Lernen ist nicht auf das individuelle Einzellernen beschränkt. Vielmehr wird angestrebt, dass "die Lernsoftware innerhalb des sozial-kommunikativen Kontexts einzelne didaktische Funktionen übernehmen kann, dabei aber dem sozialen Geschehen der Lerngruppe untergeordnet wird" (Euler 1997). Im konkreten Fall dient die Hypertext-Präsentation der Information, die Excel-Tabelle der Unterstützung bei den als Entscheidungsgrundlage anfallenden Berechnungen sowie die Präsentationsgrafik zur übersichtlichen Dokumentation und verständlichen Präsentation. Das Finden von Lösungsalternativen und deren Bewertung sowie die Entscheidung für eine Alternative erfolgt durch Diskussion in der Gruppe. Arbeitsgleiche Gruppenarbeit Die Gruppenarbeit erfolgt arbeitsgleich, da dies den Wissenstransfer zwischen den Gruppen im Hinblick auf den Einsatz der neuen Medien erleichtert. Durch die offene Gestaltung der gemeinsamen Fragestellung ist darüber hinaus gewährleistet, dass die unterschiedlichen Gruppen zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen, so dass einerseits Anlass zur Diskussion gegeben ist und die Schülerinnen und Schüler andererseits erfahren, dass es für viele Probleme der betrieblichen Praxis keine eindeutigen Musterlösungen gibt. Ablauf der Unterrichtseinheit "Kreditarten des Handels" Unterrichtsablauf "Kreditarten des Handels" Auf dieser Seite finden Sie eine detaillierte Beschreibung des Unterrichtsverlaufs dieser Unterrichtseinheit Die Schülerinnen und Schüler erkennen Finanzierungsanlässe. beschreiben Finanzierungsmöglichkeiten. verstehen ausgewählte Kreditarten des Handels (Lieferantenkredit, Kontokorrentkredit, Diskontkredit, Darlehen) und beurteilen sie nach betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten. wenden Diskontrechnung an. wenden arithmetische Funktionen auf Datumsfelder an. erkennen Grundsätze der Gestaltung von Bildschirmpräsentationen. Die folgenden Quellen wurden für die Unterrichtseinheit "Kreditarten des Handels" herangezogen: D. Euler: Pädagogische Konzepte des multimedialen Lernens. In: Wirtschaft und Erziehung 1/97, Wolfenbüttel 1997 F. Gouillart und J. Kelly: Transforming the Organisation, New York 1995 M. Hammer und S. Stanton, The Reengineering Revolution, New York 1995 G. Kühn und H. Schlick: Spezielle Wirtschaftslehre Groß- und Außenhandel, Bad Homburg 1996 R. Nolden, E. Bizer: Groß- und Außenhandelsbetriebslehre, Köln 1990 M. Schinner: Software-Sanierung mittels Strukturierung im Großen. Inaugural-Dissertation, Institut für Informatik der Universität Zürich, Zürich 1993 G. Wöhe: Einführung in die Betriebswirtschaftslehre, 16. Auflage, München 1986 Vor dem Hintergrund der prozessorientierten Sichtweise gewinnen die bereichsübergreifenden betrieblichen Querfunktionen Logistik, Finanzwesen, Personalwesen und insbesondere Informationsmanagement gegenüber den klassischen Grundfunktionen Einkauf, Produktion und Absatz zunehmend an Bedeutung (Gouillart und Kelly 1995). Anhand des Fallbeispiels "Global Frost in Zahlungsschwierigkeiten" werden ausgewählte Kreditarten des Handels unter besonderer Berücksichtigung des Computers als zentrales Schülerwerkzeug erarbeitet. Strukturierung von Finanzierungsmöglichkeiten Als Kriterien für die Strukturierung von Finanzierungsmöglichkeiten dienen die Kapitalherkunft (Innen- bzw. Außenfinanzierung) und die Rechtsstellung des Kapitalgebers (Eigen- bzw. Fremdfinanzierung). Die Finanzierung durch Kredite entspricht in dieser Systematik einer Außenfinanzierung mit Fremdkapital. Dauer der Kapitalüberlassung Nach der Dauer der Kapitalüberlassung (Fristigkeit) wird die Kreditfinanzierung wiederum in kurzfristig (in der Regel bis zu 90, teilweise bis zu 360 Tagen), mittelfristig (90 bzw. 360 Tage bis zu 4 Jahren) und langfristig (über 4 Jahre) untergliedert (Wöhe 1986). Die kurzfristige Kreditfinanzierung kann durch Kredite der Lieferanten, durch Anzahlungen von Kunden und durch die Aufnahme kurzfristiger Bankkredite erfolgen. Die mittel- bis langfristige Kreditfinanzierung erfolgt mittels Darlehen. Dabei stellt der Kreditgeber dem Kreditnehmer eine bestimmte Geldsumme zur Verfügung. Der Kreditnehmer verpflichtet sich, den Betrag zum vereinbarten Zeitpunkt einschließlich Zinsen zurückzuzahlen. Im Gegensatz zum Kontokorrentkredit kann beim Darlehen über zurückgezahlte Beträge nicht erneut verfügt werden. Je nach Höhe und Laufzeit werden Darlehen durch Bürgschaften, Lombardierungen, Sicherungsübereignungen oder Grundpfandrechte abgesichert (vgl. Nolden, Bizer 1990). Leasing und Factoring Finanzierungsformen, die sich hinsichtlich der Fristigkeit nicht eindeutig zuordnen lassen, sind Leasing und Factoring. Leasing ist die vertragliche Einräumung eines zeitlich begrenzten Nutzungsrechts an Gebäuden oder beweglichen Anlagegütern durch einen Leasing-Geber gegenüber einem Leasing-Nehmer. Rechtlich handelt es sich nicht um einen Kauf sondern um einen Mietvertrag. Factoring ist der Ankauf von kurzfristigen Forderungen aus Warenlieferungen und Dienstleistungen durch ein besonderes Finanzierungsinstitut (Factor) (vgl. Kühn und Schlick 1996). Factoring wird in den meisten Fach- und Lehrbüchern der kurzfristigen Fremdfinanzierung zugeordnet. Bei kontinuierlicher Anwendung ließe sich das Factoring auch als mittel- oder langfristige Finanzierungsmöglichkeit einstufen. Beurteilung nach Berechnung Die Beurteilung verschiedener Kreditfinanzierungsvarianten erfordert eine Vielzahl von Berechnungen, die durch den Einsatz eines Tabellenkalkulationsprogramms erleichtert werden können. Der Einsatz der Präsentationsgrafik ermöglicht die Erstellung von Ergebnissen, die hinsichtlich ihrer Gestaltung, Austauschbarkeit und Wiederverwendbarkeit über die Möglichkeiten einer manuellen Erstellung hinausgeht. Praxisnähe und didaktische Reduktion Da Liquiditätsschwierigkeiten in Zeiten der Globalisierung der Märkte und des damit verbundenen verschärften Wettbewerbs verstärkt auftreten, ist die Forderung nach Praxisnähe erfüllt. Durch die Nichtberücksichtigung von Sonderfällen der Kreditfinanzierung und komplexer Finanzpläne erfolgt eine Reduktion, um die Schüler nicht zu überfordern. Gleichzeitig soll die hypertextgestützte vernetzte Präsentation der relevanten Information die Fasslichkeit des Falls erhöhen. Berufsrelevanz Berufsrelevante Tätigkeiten der Unterrichtsreihe sind die im Rahmen einer Fallstudie definitionsgemäß zu bearbeitenden Handlungsschritte: Analyse einer Problemsituation, Interpretation zur Verfügung stehenden Informationsmaterials, Herleiten und Bewerten von Entscheidungsalternativen und die abschließende Präsentation und Diskussion der Ergebnisse. Durch die intensive Nutzung der Informationstechnologie werden die Praxisnähe und die Selbstständigkeit der Schülerinnen und Schüler gefördert. Die Fallstudie in der Präsentation Den Kern der Präsentation bilden die Ausgangssituation, in der der Fall dargestellt wird, sowie die Seiten für den Arbeitsauftrag und die für die Problemlösung erforderlichen Informationen. Die Struktur der Präsentation orientiert sich somit an der Konstruktion von Fallstudien im Allgemeinen. Um das einfache Navigieren zwischen den Grundkomponenten der Fallbeschreibung zu ermöglichen, enthalten die Präsentationsseiten am linken Rand Symbole für die einzelnen Fallabschnitte, die Website entsprechende Links. Innerhalb der Informationsseite können durch Anklicken der unterstrichen dargestellten Begriffe zusätzliche Informationen zu diesen Begriffen angezeigt werden. Unterstützung durch den Computer Computerunterstütztes Lernen ist nicht auf das individuelle Einzellernen beschränkt. Vielmehr wird angestrebt, dass "die Lernsoftware innerhalb des sozial-kommunikativen Kontexts einzelne didaktische Funktionen übernehmen kann, dabei aber dem sozialen Geschehen der Lerngruppe untergeordnet wird" (Euler 1997). Im konkreten Fall dient die Hypertext-Präsentation der Information, die Excel-Tabelle der Unterstützung bei den als Entscheidungsgrundlage anfallenden Berechnungen sowie die Präsentationsgrafik zur übersichtlichen Dokumentation und verständlichen Präsentation. Das Finden von Lösungsalternativen und deren Bewertung sowie die Entscheidung für eine Alternative erfolgt durch Diskussion in der Gruppe. Arbeitsgleiche Gruppenarbeit Die Gruppenarbeit erfolgt arbeitsgleich, da dies den Wissenstransfer zwischen den Gruppen im Hinblick auf den Einsatz der neuen Medien erleichtert. Durch die offene Gestaltung der gemeinsamen Fragestellung ist darüber hinaus gewährleistet, dass die unterschiedlichen Gruppen zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen, so dass einerseits Anlass zur Diskussion gegeben ist und die Schülerinnen und Schüler andererseits erfahren, dass es für viele Probleme der betrieblichen Praxis keine eindeutigen Musterlösungen gibt. Problematisierung: Ausgangssituation Die Schüler und Schülerinnen erfahren aus dem Dialog zwischen den beiden Geschäftsführern die Ausgangssituation: Global Frost will in die Realisierung einer Plakatkampagne investieren, hat jedoch Zahlungsschwierigkeiten, so dass der dafür gewährte Liefererskonto nicht genutzt werden kann. Die Schüler und Schülerinnen äußern spontan Lösungsmöglichkeiten für den Liquiditätsengpass. Diese Lösungsmöglichkeiten werden im Anschluss gemeinsam in kurz-, mittel- und langfristig wirksame gegliedert. Der Fall "Global Frost" Die Schülerinnen und Schüler bilden Gruppen und blättern durch die PowerPoint-Präsentation (finanzierung.ppt) beziehungsweise die Website. Sie informieren sich über die genaue finanzielle Situation der Global Frost GmbH, insbesondere über: den kurzfristigen Kapitalbedarf aufgrund des Investitionsvorhabens unter Berücksichtigung der Zahlungsbedingungen den Termin der Rechnungsstellung die Höhe der ausstehenden Wechsel die zur Verfügung stehenden Kreditangebote Entwicklung von Entscheidungsalternativen Die Gruppen führen unter Einsatz der Tabellenkalkulation Berechnungen zu unterschiedlichen Finanzierungsvarianten durch. Sie kombinieren verschiedene Kreditangebote zu alternativen Lösungsmöglichkeiten und beurteilen die jeweiligen Vor- und Nachteile nach betriebswirtschaftlichen Kriterien. Sie dokumentieren die Ergebnisse dieser und der nachfolgenden Phase in einer zur Verfügung gestellten PowerPoint-Präsentation (präsentation.ppt). Auswählen und Begründen einer Entscheidung Die jeweiligen Gruppen entscheiden sich für eine Lösung und begründen ihre Entscheidung. Als Hilfestellung erhalten Sie Feedback über die Ergebnisse der Exploration von ihrem 'Vorgesetzten'. Präsentation und Diskussion der Lösung Die Schülerinnen und Schüler präsentieren und diskutieren ihre Lösungen. Artikulation der Eindrücke Die Schülerinnen und Schüler dokumentieren im Rahmen eines stummen Schreibgesprächs ihre Eindrücke zu den folgenden Aspekten: Thema Fallbeschreibung Einsatz der Präsentationsgrafik Gruppenarbeit Lehrerverhalten D. Euler: Pädagogische Konzepte des multimedialen Lernens. In: Wirtschaft und Erziehung 1/97, Wolfenbüttel 1997 F. Gouillart und J. Kelly: Transforming the Organisation, New York 1995 M. Hammer und S. Stanton, The Reengineering Revolution, New York 1995 G. Kühn und H. Schlick: Spezielle Wirtschaftslehre Groß- und Außenhandel, Bad Homburg 1996 R. Nolden, E. Bizer: Groß- und Außenhandelsbetriebslehre, Köln 1990 M. Schinner: Software-Sanierung mittels Strukturierung im Großen. Inaugural-Dissertation, Institut für Informatik der Universität Zürich, Zürich 1993 G. Wöhe: Einführung in die Betriebswirtschaftslehre, 16. Auflage, München 1986

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

Auf dieser Seite haben wir Informationen und Anregungen für Ihren Physik-Unterricht zum Thema Atomphysik zusammengestellt. Ein Remotely Controlled Laboratory (RCL) ist ein über das Internet fernbedienbares Realexperiment. Dieser Artikel ist die Basis aller Lehrer Online-Unterrichtseinheiten zum Einsatz von RCLs. Hier finden Sie grundlegende Informationen zu folgenden Themen: Prinzip von RCLs, allgemeiner und spezifischer Mehrwert von RCLs, Konzeption des RCL-Portals, Überblick zu RCLs auf dem RCL-Portal und Einordnung von RCLs unter den Physikmedien. Wie macht man aus einem MCL ein RCL? Um aus einem von Hand durchgeführten Experiment - einem Manually Controlled Laboratory (MCL) - ein Remotely Controlled Laboratory (RCL) zu machen, müssen Experiment und Experimentator über Schnittstellen zum Internet miteinander verbunden werden (Abb. 1). Experimentseitig wird das MCL mit Sensoren und Aktoren ausgestattet. Aktoren sind meist Schrittmotoren, die das zu bewegende Element - wie beim RCL zum Fotoeffekt die Räder mit Grau- und Farbfiltern (Abb. 1) - sehr genau positionieren. Sensoren sind je nach RCL zum Beispiel Lichtsensoren, Geiger-Müller-Zählrohre, Schalter oder - wie beim Fotoeffekt - eine Fotozelle. Interface Das an einen Computer angeschlossene Interface mit Microcontroller und anpassbarer Sensor/Aktor-Elektronik übernimmt die Steuerung der Datenströme von und zu den Sensoren/Aktoren. Bereits jetzt kann ein Experimentator das RCL lokal vor Ort über ein Terminal-Programm mit dem programmierten Befehlssatz des Microcontrollers bedienen (Nahsteuerung). Ein auf dem Computer installierter Webserver mit Informationen zum RCL auf statischen Webseiten und mit der Bedienung des RCLs auf dynamischen Webseiten ermöglicht den Zugriff auf das RCL über das Internet (Fernsteuerung). Bildübertragung per Webcam Die Interaktivität zwischen dem RCL und dem Experimentator wird durch Videobilder von einer oder zwei Webcams (Beobachtung von Versuchseinstellungen und Versuchsergebnissen) und den dynamischen Webseiten (Auswahlfelder für Versuchseinstellungen, Ein- und Ausgabe von Versuchsdaten) hergestellt. Experimentatorseitig werden lediglich ein Internetzugang und ein Computer mit javafähigem Browser benötigt. Gestaltung von RCLs Die Entwicklung von RCLs ist zeitaufwändig und kostenintensiv. Die Investitionen müssen sich bei einer entsprechenden Gestaltung des RCLs und dem Einsatz der Internettechnologie in einem allgemeinen Mehrwert gegenüber MCLs auszahlen. Dazu werden folgende Aspekte beachtet: Authentizität zum MCL RCLs in der Raumfahrt müssen teilweise vollautomatisiert ablaufen. RCls zum Lernen von Physik müssen dagegen möglichst authentisch in der Durchführung zu einem MCL sein, um den Schülerinnen und Schülern Möglichkeiten und Anknüpfungspunkte für ihr eigenes Lernen zu geben. Dazu gehört, dass das RCL in ähnlicher Weise wie das MCL bedient (zum Beispiel Einschalten von Versuchsgeräten) und auf eine automatisierte Auswertung der Versuchsdaten verzichtet wird. Außer der schriftlichen Versuchsauswertung mit einem Taschenrechner können hierbei Tabellenkalkulationsprogramme und Computeralgebrasysteme genutzt werden (siehe Einordnung von RCLs unter den Physikmedien ). Barrierefreie Zugriffsmöglichkeit Der Zugriff auf die RCLs des RCL-Portals ist jederzeit, weltweit, kostenlos, ohne zusätzliche Software und ohne Anmeldung möglich. Ein Buchungssystem wird zukünftig auch die Reservierung von RCLs bieten (siehe Das RCL-Portal ). Intuitive Bedienbarkeit Die Bedienung der meisten RCLs erfolgt mit wenigen Bedienelementen bei maximaler Interaktivität des Nutzers mit dem RCL (siehe Das RCL-Portal ). Vollständigkeit Mit der Lernumgebung zum RCL kann der Nutzer ohne zeitaufwändige Suche von Informationen das RCL durchführen (siehe Das RCL-Portal ). Nachbaubarkeit Durch Dokumentation und durchgehenden Aufbau des RCLs mit Open-Source-Software ist ein Nachbau durch Schülerinnen und Schüler mit möglichst geringen Kosten möglich (siehe Zusatzinformationen ). Gestaltungsfreiheit Der Aufbau von RCLs bietet große Freiheiten in der Gestaltung der Experimentiermöglichkeiten mit dem RCL (siehe Spezifischer Mehrwert von RCLs ). Vorteile gegenüber MCLs und Kompensation von Nachteilen Ein zu flüchtiger Blick auf RCLs verleitet leicht zu der Aussage, dass eine Zwischenschaltung des Internets zwischen Experimentator und Experiment aufgrund der Distanz zu einem Verlust an Qualität gegenüber dem MCL führt. Das Dokument "vorteile_nachteile_RCL.pdf" informiert in Tabellenform über die Vorteile von RCLs gegenüber MCLs und zeigt, wie Nachteile von RCLs kompensiert beziehungsweise vorteilhaft genutzt werden können. Die Realisation eines RCLs nach dem mechanistischen Schema, die Versuchsdurchführung "irgendeines" Experiments fernbedienbar zu machen, ist wenig Erfolg versprechend, weil die Anforderungen an ein qualitativ hochwertiges RCL sehr komplex sind. Die nachfolgenden Leitfragen stellen die Entscheidung für oder gegen die Umsetzung eines in Planung befindlichen RCLs auf eine rationale Basis. Nur so lässt sich ein Mehrwert des realisierten RCLs gegenüber anderen Medien gewährleisten. Leitfragen zum Lehr-Lern-Kontext Ist das Thema des Experiments in der Physik, im Alltag und als Anwendung physikalischer Gesetze bedeutsam? Ist das Thema des Experiments auch Lehrplanthema? Ist das Experiment nicht an Schulen verfügbar (zu teuer)? Wird das Experiment im Unterricht nicht oder nur selten eingesetzt (zu zeitaufwändig, zu kompliziert, zu anspruchsvoll)? Haben Schülerinnen und Schüler Lern- oder Verständnisschwierigkeiten mit dem Thema des Experiments? Ist das Experiment nicht als Schülerversuch durchführbar (zu gefährlich: hohe Spannungen, gefährliche Strahlungen, giftige Substanzen)? Leitfragen zum Experiment Gibt es ausreichende und vielfältige Experimentiermöglichkeiten? Kann eine ausreichende Anzahl quantitativer Messungen durchgeführt werden? Sind über den Standardversuch hinausgehende Messungen möglich? Handelt es sich um ein völlig neues oder von Lehrgeräte-Herstellern nicht lieferbares Experiment? Kann das Experiment als Multi-Use-RCL mit vielen Experimentiermöglichkeiten im Rahmen eines Themengebiets realisiert werden? Leitfragen zur RCL-Realisation Ist der finanzielle und zeitliche Aufwand bei der Realisation durch den Mehrwert des RCLs gerechtfertigt? Ist die Verwendung von Standardkomponenten möglich? Sind alle Versuchsmaterialien beschaffbar oder herstellbar? Ist ein RCL wirklich das geeignete Medium (Simulationen und Messvideos als Alternativen)? Ist das Experiment bis jetzt noch nicht als RCL verfügbar? Können zeitabhängige Versuchsabläufe im Webcam-Bild dargestellt werden (Problem Datenübertragungsrate)? Folgende Punkte sind im Hinblick auf den Erwerb experimenteller Fertigkeiten und Fähigkeiten mit RCLs relevant: Die Anzahl der Experimente, die Schülerinnen und Schüler in Schulen selbst durchführen können, sind durch fehlendes Experimentiermaterial, zu große Klassen, zu hohen zeitlichen Aufwand oder dadurch, dass fast alle Oberstufenexperimente Lehrerdemonstrationsexperimente mit geringen Beteiligungsmöglichkeiten für die Lernende sind, stark begrenzt. Bei RCLs entfällt zwar der Aufbau und die haptische Durchführung des Experiments, was jedoch schneller höhere experimentelle Fähigkeiten in den Fokus rücken lässt. Bei der Nutzung von RCLs als Hausexperimente haben die Schülerinnen und Schüler genügend Zeit, um unbeeinflusst von anderen Lernenden und der Lehrkraft im eigenen Lerntempo experimentelle Fertigkeiten und Fähigkeiten zu üben. Das RCL-Portal zeichnet sich durch die folgenden Eigenschaften aus: Da auf RCLs im Internet weltweit zugegriffen werden kann, sind alle RCLs in englischer und deutscher Sprache, zwei zusätzlich in italienischer und französischer Sprache, verfügbar. Nutzer, die RCLs in ihre Landessprache übersetzen möchten, werden von der AG Didaktik der Physik an der TU Kaiserslautern unterstützt. Der Zugang zum RCL-Portal ist kostenlos und anmeldungsfrei (auch unter einem zukünftigen Buchungsystem). Die technischen Voraussetzungen sind: Ports 8080, 8081 (Windkanal), 8082 (Radioaktivität) und 8083 (Weltpendel Kaisersesch) müssen freigeschaltet sein. Zur Darstellung der Videobilder ist ein Browser mit installierter JRE (kostenloser Download) und mindestens DSL 1000 erforderlich. Zielgruppen des RCL-Portals sind technisch oder naturwissenschaftlich interessierte Laien, Schülerinnen und Schüler sowie Präsenz- oder Fernstudierende. Struktur der RCL-Webseiten Unter dem Hauptmenüpunkt "Labs" findet man die einzelnen RCLs. Nach der Auswahl eines RCLs gelangt man zu dem für alle Experimente einheitlich gestalteten Versuchs-Menü aus Einstieg (Einführung und Zielsetzung), Aufbau (Beschreibung und Daten), Theorie (theoretische Grundlagen und Hinweise zur Versuchsdurchführung), Aufgaben (experimentelle Fragestellungen), Labor (Versuchsdurchführung mit dem RCL), Diskussion (weiterführende Fragestellungen), Material (Versuchsmaterial, didaktisches Material und Literaturhinweise) und Betreuung (Inhaltliche Verantwortung und Versuchsentwickler). Abb. 2 (zum Vergrößern anklicken) zeigt einen Screenshot des RCLs "Windkanal". Struktur der Laborseiten Neben der linken Menüleiste (Abb. 2) werden die Videobilder (maximal zwei) der Webcams sowie die zur Durchführung und Auswertung des Versuchs unmittelbar benötigten Hinweise und Daten angezeigt. Im Bedienfeld rechts daneben kann der Experimentator über Buttons, Auswahllisten, Ein- und Ausgabefelder das RCL steuern. Mit dem Button "RCL RESET" lässt sich bei einer auftretenden Fehlfunktion der Webserver ferngesteuert neu starten. Verfügbarkeit der RCLs Da RCLs Liveexperimente sind, kann immer nur ein Experimentator die Kontrolle über das RCL haben. Ihm steht eine vom RCL abhängige, heruntergezählte Experimentierzeit zwischen zwei und fünf Minuten zur Verfügung (siehe Abb. 2, Bedienfeld oben). Innerhalb dieser Zeit setzt jede Aktion im Bedienfeld die noch verfügbare Experimentierzeit auf den Anfangswert zurück. Damit bleibt das Experiment auch für andere Nutzerinnen und Nutzer verfügbar, die die verbleibende Experimentierzeit angezeigt bekommen und die Aktionen des Experimentators im Videobild der Webcam(s) mitverfolgen können. Um in der Lehre das RCL mit Sicherheit verfügbar zu haben, wird zurzeit ein Buchungssystem entwickelt. Auf dem RCL-Portal sind derzeit die RCLs Elektronenbeugung, Lichtgeschwindigkeit, Fotoeffekt, Beugung und Interferenz, U-I-Kennlinen (zwei Varianten), Roboter im Labyrinth, Windkanal, Maut, Heißer Draht, Optische Pinzette, Optische Computertomographie, Radioaktivität, Rutherfordscher Streuversuch und Oszilloskop verfügbar. Eine verbesserte Variante von Beugung und Interferenz, Weltpendel, Optische Fouriertransformation/Ordnung und Unordnung werden bis Ende 2008 verfügbar sein. Der Datei "ueberblick_RCL_portal.pdf" können zu diesen fast 20 RCLs folgende Angaben entnommen werden: Fachgebiet, Zielgruppe und Lehrplanbezug Das RCL ist einem oder mehreren Fachgebieten zugeordnet. Es ist angegeben, ob das RCL in Sekundarstufe I, Sekundarstufe II oder der Universität und ob es im Rahmen der exemplarisch ausgewählten Lehrpläne von Rheinland-Pfalz eingesetzt werden kann. Single- oder Multi-Use-RCL Single-Use-RCLs sind solche, die in einem Themen- oder Fachgebiet der Physik nur einmalig eingesetzt werden. Häufig sind das Experimente zur Bestimmung von Konstanten. Dagegen decken Multi-Use-RCLs inhaltlich mit ihrer Vielfalt an Experimentiermöglichkeiten fast ganze Themengebiete der Physik ab. Motivation/Lernkontext Es ist angegeben, ob das RCL eher in einem anwendungsorientierten, einem alltagsorientierten oder einem innerphysikalisch Kontext eingesetzt werden kann. In den letzten zwei Jahrzehnten sind im Zuge der Entwicklung von Multimedia und Internet zahlreiche "Species" digitaler Medien entwickelt worden (Abb. 3, zum Vergrößern anklicken). Speziell der Vermittlung physikalischer Inhalte dienen Physikmedien wie Simulationen, Realexperimente sowie Informations- und Lehr-/Lernsysteme. Kognitive Werkzeuge entlasten die Lernenden von Routinearbeiten und regen sie gleichzeitig zu einer vertiefenden Informationsverarbeitung an. Unter den Realexperimenten sind RCLs und die digitale Messwerterfassung Live-Experimente, während bei der Videoanalyse, den interaktiven Bildschirmexperimenten (IBEs) und den Messvideos zunächst ein Video des Experiments aufgenommen und dann zeitversetzt das Experiment wiederholt und ausgewertet wird. Mit Live-Experimenten kann der gleiche Versuch beliebig oft wiederholt werden, was insbesondere bei der Gewinnung größerer Datenmengen und von statistischen Aussagen notwendig ist. Während Realexperimente und speziell RCLs der Untersuchung ausgewählter Realitätsbereiche dienen, werden diese mit Simulationen anhand bekannter physikalischer Gesetzmäßigkeiten vom Programmierer (Applets, Physlets und Simulationsprogramme) oder von den Lernenden selbst (Modellbildung) nachgebildet und untersucht. Die Ergänzung von RCLs durch Simulationen ermöglicht die physiktypische Wechselwirkung von Experiment und Theorie. Innerhalb des RCL-Konzepts, das Experiment durch den Verzicht auf eine automatisierte Auswertung möglichst authentisch zum MCL zu gestalten, spielen die kognitiven Werkzeuge Tabellenkalkulation und Computeralgebrasysteme zur Auswertung und Weiterverarbeitung von Versuchsdaten sowie zum Vergleich von experimentellen und theoretischen Daten eine große Rolle. Die Schülerinnen und Schüler sollen Atommodelle kennen. die alpha-, beta und gamma-Strahlung kennen. künstliche Kernumwandlungen kennen. das Aufstellen von Zerfallsgleichungen beherrschen. erkennen, dass der Unterschied zwischen gesteuerter und ungesteuerter Kettenreaktion für die Nutzung der Kernenergie immens wichtig ist. Thema Atomphysik - vom Atommodell zur Kernenergienutzung Autor Jens Tiburski Fach Physik Zielgruppe Klasse 9, Klasse 10 zur Prüfungsvorbereitung Zeitraum 1-3 Stunden, je nach didaktischem Ort Technische Voraussetzungen Computerarbeitsplätze in ausreichender Anzahl (Einzel- oder Partnerarbeit); VRML-Plugin (zum Beispiel BlaxxunContact ), Java , Video-Player (zum Beispiel DivX oder RealOne Player ) Einsatz im Unterricht Der Einsatz der Sammlung von interaktiven Übungen und 3D-Animationen zur Atomphysik sollte unterrichtsbegleitend erfolgen. Nach der Behandlung des jeweiligen Themas im Unterricht (Arbeitsblätter als Word-Dokumente im Download-Paket "atomphysik_materialien.zip") können Übungsphasen im Computerkabinett den Unterricht lebendiger gestalten und zur Binnendifferenzierung genutzt werden. Die Verwendung der 3D-Animationen soll dabei die Anschaulichkeit erhöhen und die Visualisierung der Aufgabenstellung gerade bei den "unsichtbaren" Sachverhalten im submikroskopischen Bereich vereinfachen. Hinweise zur Nutzung der interaktiven Arbeitsblätter In der Klassenstufe 9 hat sich der Einsatz des Beamers bewährt, wenn die Schülerinnen und Schüler die Arbeit mit interaktiven Arbeitsblättern noch nicht gewohnt waren. Für die Eingaben in die Formularfelder der interaktiven Übungen sollte ein Hinweis auf die Notwendigkeit einer korrekten Schreibweise erfolgen. Dies führt zu erhöhter Konzentration und weniger Frusterlebnissen, wenn Fragen inhaltlich richtig, aber infolge falscher Rechtschreibung als falsch beantwortet wurden. Auch Partnerarbeit von Lernenden mit guten Deutschkenntnissen zusammen mit Schülerinnen und Schülern, welchen die deutsche Sprache schwer fällt (Integrationskinder), ist hier gut möglich. Technische Hinweise Um die 3D-Modelle öffnen zu können, ist ein VRML-Plugin nötig. Alle animierten GIFs und interaktiven 3D-Animationen der verwendeten Übungen wurden vom Autor der Unterrichtseinheit mithilfe des 3D-CAD-Programmes FluxStudio erzeugt. Dieses Programm ist für die pädagogische Arbeit als Freeware verfügbar (~ ~http://www.sn.schule.de/~ms16l/virtuelle_schule/Projektwoche_2008/index_projekt.htm~~). Die Schülerinnen und Schüler sollen eine zeitgemäße Atomvorstellung kennen. die Entstehung von Licht beschreiben können. Kenntnisse über die geschichtliche Entwicklung von Modellen haben. physikalische Größen darstellen und interpretieren können. den Zusammenhang zwischen Linienspektren und atomaren Übergängen kennen. die Spektralanalyse anwenden und physikalisch erklären können. Thema der Unterrichtseinheit Das Elektronium-Modell Autor Patrick Bronner Fächer Physik, Chemie Zielgruppe Klasse 10 (Fortsetzung in Sek II möglich) Zeitraum 9 Stunden (mit Lernzirkel zum Thema "Analogie Licht-Schall": 14 Stunden) Technische Voraussetzungen Demonstrationsrechner mit Beamer, kostenlose Plugins Quicktime-Player und Java3D Methoden Lernzirkel, Gruppenarbeit, Kugellager, Gruppenpuzzle, Theaterspiel, Schülerreferat, Lehrervortrag Die Schülerinnen und Schüler sollen die Vorgänge bei der Fusionsreaktion von Deuterium und Tritium sowie das Ergebnis beschreiben können. das Funktionsprinzip des Magnetfeldkäfigs zum Einschließen des heißen Plasmas am Beispiel der beiden grundlegenden Reaktortypen Stellarator und Tokamak kennenlernen und erklären können. die Gefahren bei der Nutzung der Kernfusion erarbeiten und im Vergleich mit anderen Formen der Energieerzeugung bewerten. die Kernfusion als potenzielle, nahezu unerschöpfliche Energiequelle der Zukunft erkennen. Thema Wann "zündet" die Idee der Kernfusionstechnologie? Autorinnen und Autor Roland Wengenmayr, Dieter Lohmann, Sabina Griffith Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II, nach didaktischer Reduktion auch Klasse 9 und 10 Zeitraum 2 Stunden Technische Voraussetzungen Rechner mit Internetanschluss in ausreichender Anzahl (Arbeit in Kleingruppen), Flash-Player (kostenfreier Download) Planung Tabellarischer Verlaufsplan Die Materialien der Unterrichtseinheit sind ein Angebot der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e. V. Auf der Webseite max-wissen.de finden Sie weitere Materialien für den Unterricht und Hintergrundinformationen zu aktuellen Forschungsthemen aus Physik, Chemie, Biologie und Erdkunde. An allen max-wissen-Beiträgen sind Fachwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler der Max-Planck-Gesellschaft beteiligt: Aktualität und fachliche Richtigkeit sind somit gewährleistet. Ein weiteres Angebot der Gesellschaft ist das Fragen-Portal : Lernende und Lehrpersonen können hier Fragen an Forscherinnen und Forscher stellen. Unterrichtsverlauf und Materialien Fachliche Voraussetzungen, Einbettung des Themas in den Unterricht und der Verlauf der Doppelstunde werden hier skizziert. ITER ? der Weg zu neuer, sauberer Energie Für die Fortführung des Themas im Unterricht finden Sie hier weitere Informationen, Grafiken und Links zur internationalen Fusionsforschungsanlage. Ein Remotely Controlled Laboratoy (RCL) ist ein über das Internet fernbedienbares Realexperiment. Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe in der Atomphysik nutzt die mediendidaktischen Eigenschaften des RCLs "Rutherfordscher Streuversuch". Lernende können das an Schulen nur selten vorhandene Demonstrationsexperiment als Hausexperiment durchführen, Messdaten in Gruppen zusammentragen und auswerten. Diese werden mit den Vorhersagen der Atommodelle von Dalton, Thomson und Rutherford verglichen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Kenntnisse aus der Mechanik, Elektrostatik und Radioaktivität zur Erklärung der Streuung von Alpha-Teilchen anwenden. mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch" die Streuung von Alpha-Teilchen experimentell untersuchen. die Vorhersagen zur Streuung der Alpha-Teilchen nach dem Daltonschen, Thomsonschen und Rutherfordschen Atommodell mit den Messergebnissen vergleichen. Arbeitsergebnisse sachgerecht präsentieren. Thema Entdeckung des Rutherfordschen Atommodells mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch" Autor Sebastian Gröber Fächer Physik, Chemie Zielgruppe Sekundarstufe II, Grundstudium Physik und Chemie Zeitraum 10-15 Unterrichtsstunden, je nach Lerngruppe und Unterrichtszielen Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser Software Zur Auswertung der Messergebnisse: Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) oder Computeralgebrasystem (zum Beispiel (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitsubpages:646351) als kostenfreie 30-Tage-Testlizenz) Zur Simulation der Ablenkung von Alpha-Teilchen: Modellbildungsprogramm (zum Beispiel kostenlose Version von Powersim oder Coach 6 Studio MV. Der Rutherfordsche Streuversuch gehört zu den zentralen Versuchen der Physik. Historisch bildet das mit ihm abgeleitete Rutherfordsche Atommodell den Übergang von früheren Atomvorstellungen (antike Atommodelle und Thomsonsches Atommodell) zu unserer heutigen Atomvorstellung, nach der ein Atom aus einem positiv geladenen Kern und einer negativ geladenen Atomhülle besteht. Der Rutherfordsche Streuversuch liefert ebenso die physikalischen Grundlagen für die heutige Standardmethode der elementspezifischen Analyse von Festkörperproben mittels Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS). Damit ist dieser Versuch sowohl allgemeinbildend für Lernende in Schule und Hochschule als auch fachbildend für Studierende der Physik und Chemie. Vorteile und Lernpotentiale des RCL Welche Vorteile hat das RCL gegenüber dem traditionellen Experiment? Welches Lernpotenzial hat der Rutherfordsche Streuversuch? Steckbrief und Materialien zum RCL ?Rutherfordscher Streuversuch? Informationen zum Versuchsaufbau, zu den Experimentiermöglichkeiten und Link zum RCL; kommentierte Materialien der Unterrichtseinheit zum Herunterladen. Die Schülerinnen und Schüler sollen die reibungsbehaftete Bewegung der Öltröpfchen in Luft qualitativ erklären können. das Ziel "Ladungsbestimmung" des Millikan-Versuchs erkennen. möglichst eigenständig die Formel einer Messmethode zur Bestimmung der Öltröpfchenladung herleiten. einzeln oder in Gruppen mit dem RCL "Millikan-Versuch" Messdaten erheben, zusammentragen und in Diagrammen darstellen. die Ladungsquantelung als Hypothese formulieren und bestätigen sowie die Elementarladung bestimmen. Beschießt man ein Plättchen aus Graphit mit beschleunigten Elektronen, dann beobachtet man auf einem Fluoreszenzschirm ein Muster aus konzentrischen Ringen. Das Erstaunliche dabei ist, dass mit dem "Materieteilchen" Elektron von der Struktur her die gleichen Beugungsmuster erzeugt werden wie mit elektromagnetischen Wellen (Röntgenstrahlung). Mit dem RCL "Elektronenbeugung" können Schülerinnen und Schüler dieses Phänomen im Vergleich zum traditionellen Unterricht in einem ersten Schritt eigenständiger und ohne den lenkenden Einfluss der Lehrkraft entdecken und beginnen, es zu verstehen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Kenntnisse zur Röntgenbeugung an polykristallinen Kristallen im Versuch zur Elektronenbeugung anwenden. erkennen, dass Elektronen Welleneigenschaften zugeordnet werden können. ihre Arbeitsergebnisse an der Tafel oder mit einer PowerPoint-Präsentation vorstellen. Thema Elektronenbeugung - das Elektron als Welle Autor Sebastian Gröber Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum 2-3 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser Software Bei der Messung der Ringradien kommen ein Zeichenprogramm (zum Beispiel Paint) und ein Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) zum Einsatz. Die Schülerinnen und Schüler sollen qualitative Experimente zum Fotoeffekt deuten können. Hypothesen zum Zusammenhang zwischen Größen des eingestrahlten Lichts und Größen der ausgelösten Elektronen formulieren. den Zusammenhang zwischen der Energie der Elektronen und der Frequenz beziehungsweise der Intensität des Lichts mit dem RCL "Fotoeffekt" untersuchen. begründet angeben können, welche Versuchsergebnisse zum Fotoeffekt sich im Wellenmodell nicht erklären lassen und wie diese im Fotonenmodell erklärt werden. technisch-physikalische Anwendungen des äußeren und inneren Fotoeffekts kennen lernen. Thema Fotoeffekt und Fotonenmodell des Lichts Autor Sebastian Gröber Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum etwa 4 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder zuhause, javafähiger Browser Software Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel), Computeralgebrasystem ( Maple ) oder spezielles Datenanalyseprogramm (zum Beispiel Origin ) für die Hochschule Wellen- und Fotonenmodell des Lichts sind in ihrer Struktur sehr unterschiedlich: Ist beim Wellenmodell die Lichtenergie über den Raum verteilt, abhängig von der Amplitude und unabhängig von der Frequenz der elektromagnetischen Welle, so ist beim Fotonenmodell die Lichtenergie in einzelnen Fotonen konzentriert und frequenzabhängig. Schülerinnen und Schüler mit dem Fotoeffekt vom Wellen- zum Fotonenmodell zu führen, ist nicht einfach: Anhand eines Versuchs sollen relevante experimentelle Ergebnisse gewonnen und als im Wellenmodell nicht erklärbar erkannt werden. Das Fotonenmodell wird eingeführt und der Fotoeffekt damit erklärt. Die Unterrichtseinheit folgt diesem Weg und versucht die genannten Schritte zum besseren Verständnis für die Lernenden möglichst klar gegeneinander abzugrenzen. Das RCL "Fotoeffekt", eine Tabelle und Aufgaben sind dazu die wichtigsten Medien und Materialien dieser Unterrichtseinheit. Hinweise zum Unterrichtsverlauf und Materialien Lernvoraussetzungen, Unterrichtsverlauf, Steckbrief des RCLs "Fotoeffekt" und Arbeitsmaterialien zur Unterrichtseinheit