In dieser Unterrichtseinheit zu Wasser auf dem Mond lernen die Schülerinnen und Schüler verschiedene Eigenschaften des Mondes hinsichtlich seiner Beschaffenheit kennen, zum Beispiel durch abschätzen und berechnen. Außerdem wird wissenschaftliches Arbeiten angebahnt und anhand von Fallbeispielen nähergebracht. Die Unterrichtseinheit "Wasser auf dem Mond: Mond-Eisbohrkerne filtern, um Wasser zu gewinnen" soll eine Diskussion zum Wasser-Verbrauch und zur Aufbereitung von Wasser sowohl auf der Erde als auch im All anstoßen und die Lernenden zum Nachdenken anregen. Des Weiteren lernen die Schülerinnen und Schüler die Vorgehensweisen beim wissenschaftlichen Arbeiten und die jeweiligen Teilschritte kennen (Versuchsaufbau, systematisches Messen und Aufnahme von Daten sowie deren Auswertung). Probleme werden hierbei selbstständig durch die Anwendung der Mathematik, von Messungen und Maßeinheiten gelöst. Die Unterrichtseinheit wurde im Rahmen der Projekte ESERO Germany und "Columbus Eye - Live-Bilder von der ISS im Schulunterricht" an der Ruhr-Universität Bochum entwickelt. In dieser Unterrichtseinheit schreiben die Schülerinnen und Schüler einen Tag lang auf, wieviel Wasser sie ungefähr bei verschiedensten Aktivitäten in ihrem Alltag verbrauchen. Diese Aufzeichnungen werden dann für anschließende Berechnungen im Plenum weitergenutzt. Es wird die Beschaffenheit des Mondes erklärt und in welcher Form man auch auf dem Mond Wasser finden kann. Dem folgen experimentelle Aufgaben im Klassenzimmer, bei denen die Lernenden vorbereitete "Mond-Eisbohrkerne" benutzen und filtern, um Wasser zu erhalten. Die Wirkungsweise eines Filtersystems wird hierbei näher erläutert. Die Ergebnisse der ersten beiden Übungen werden dann benutzt, um zu berechnen, wieviel Mond-Eis die Schülerinnen und Schüler ausgraben müssten, um genug Wasser für einen kompletten Tag zu erhalten. Die Schülerinnen und Schüler berechnen den Wasserverbrauch einer Person an einem durchschnittlichen Tag. lernen, dass manche permanent im Schatten liegende Regionen des Mondes Wasser in Form von Eis enthalten. schätzen ab, wieviel Mondsand man benötigen würde, um genug Wasser für eine Person für einen durchschnittlichen Tag zu gewinnen. verstehen, dass ein Filtersystem genutzt werden kann, um Feststoffe und Flüssiges zu trennen. machen sich mit dem wissenschaftlichen Arbeiten, insbesondere dem Versuchsaufbau, systematischem Messen und der Aufnahme von Daten vertraut. lösen Problemstellungen mithilfe der Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division sowie durch Messungen und Maßeinheiten.

Die Schülerinnen und Schüler untersuchen Stoffgemische und lernen die Begriffe „Reinstoff“ und „Stoffgemisch“ kennen. Sie werden zum eigenständigen experimentellen Erforschen naturwissenschaftlicher Phänomene ermuntert. Mit dieser Unterrichtseinheit sollen Schülerinnen und Schüler dazu befähigt werden, naturwissenschaftliche Projekte weitgehend selbstständig durchführen zu können. Die Lernenden untersuchen verschiedene Stoffgemische in praktischen Experimenten. Dabei werden sie vor das Problem gestellt ein vorliegendes Stoffgemisch in seine Bestandteile zu zerlegen. Die Schülerinnen und Schüler erhalten die geeigneten Gerätschaften und dürfen dann ausprobieren. Begonnen wird mit der einfachen Auslese, gefolgt von Filtrieren und Trennen mit einem Magnete, dabei steigert sich nach und nach der Schwierigkeitsgrad. Im letzten Schritt experimentieren die Kinder selbst mit Reagenzglas und Brenner, um ein Gemisch zu erhitzen und es auf diese Weise in seine Bestandteile zu trennen. Entstanden ist diese Unterrichtseinheit im Rahmen der Initiative "Naturwissenschaftliche Erlebnistage" mit jährlich stattfindenden Präsentationstagen. Die Schülerinnen und Schüler können sich allein oder in Gruppen mit dem Thema beschäftigen, wobei die Gruppenarbeit bevorzugt werden sollte. Es bietet sich an, dass die Lernenden im Anschluss an ihre eigene Durchführung als Experten für andere auftreten. Zur Dokumentation erstellen sie einfache, übersichtliche Plakate, die den Versuchsablauf zeigen und mit Bildern illustrieren. Die Versuche führen sie dann mit anderen Schülerinnen und Schülern, die die Versuche noch nicht kennen, gemeinsam durch. Für diese Präsentation eignet sich der Rahmen der Naturwissenschaftlichen Erlebnistage. Hinweise zur Durchführung Verschiedene Versuche zum Thema Stofftrennung, die die Schülerinnen und Schüler eigenständig durchführen können, werden erläutert. Die Schülerinnen und Schüler sollen ihre naturwissenschaftlichen Kenntnisse und methodischen Fähigkeiten erweitern. anhand der angeeigneten Methoden eigene Versuche planen und durchführen. mit dem Brenner umgehen können, um Wasser von Salz zu trennen. die Versuche und Versuchsergebnisse dokumentieren und präsentieren. Thema Trennen von Stoffgemischen Autor Nicole Neumann Fach Sachkunde, Chemie, Biologie Zielgruppe Grundschule Klasse 3-4 Hauptschule Klasse 5-6 Realschule Klasse 5 Zeitraum etwa 4 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang für die Recherche; Präsentationsprogramm wie PowerPoint oder Ähnliches Material Laborbedarf: Bechergläser, Reagenzgläser, Reagenzglashalter, Brenner, Trichter, Rundfilter, Eisenspäne, Petrischale, Siedesteinchen, Schutzbrillen; Haushaltsmaterialien: verschiedene Döschen, mehrere Haushaltssiebe, Lupe, zu siebende Substanzen (Vollkornmehl, Salz, Erdboden, Nüsse, Linsen Senfkörner, Reis und Ähnliches), Löffel, Sand, Küchenrolle; der Umgang mit dem Gasbrenner sollte vertraut sein. Dieser Versuch eignet sich, um mit den Schülerinnen und Schülern den Begriff "Reinstoff" und "Stoffgemisch" zu erläutern. Den Lernenden werden Dosen ausgeteilt, in denen sich verschiedene Hülsenfrüchte befinden: Reiskörner, Senfkörner, Linsen, Nüsse, Bohnen und so weiter. Die Schülerinnen und Schüler erhalten die Aufgabe, Ordnung in dieses "Chaos" zu bringen. Anschließend wird geklärt, nach welchen Kriterien die Kinder sortiert haben. Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten. Manche von ihnen sortieren zum Beispiel nach Farbe oder Größe. Wichtig ist, dass die Lösungen nicht falsch sind. Die Lernenden sollen letztlich aber den Unterschied zwischen Stoffgemisch und Reinstoff verstehen. Reinstoff Einheitliche Stoffe, die nicht mit anderen Stoffen gemischt sind, nennt man "Reinstoffe". Sie bestehen aus gleichen Teilchen. Stoffgemisch Ein Stoffgemisch besteht aus verschiedenen Reinstoffen. Ein Stoffgemisch ist nicht einheitlich. Zunächst erhalten die Schülerinnen und Schüler die Aufgabe, das Mehl mit einer Lupe zu betrachten, um die einzelnen Stoffe, die vielleicht mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind, zu identifizieren. Anschließend sollen sie selbstständig das Vollkornmehl in Schrot und Mehl trennen. Die Bodenprobe wird in einem Becherglas mit Wasser vermischt und mit dem Löffel umgerührt. Die Lernenden setzten den Trichter auf den Erlenmeyerkolben und setzten den Rundfilter ein. Langsam gießen die Schülerinnen und Schüler das Schmutzwasser in den Filter. Der Vorgang kann nach Bedarf wiederholt werden. Die Kinder erhalten eine Petrischale, die ein Sand-Eisenspäne-Gemisch enthält. Mithilfe des Magneten sollen die Schülerinnen und Schüler nun das Gemisch trennen. Achtung: Unbedingt den Magneten mit einem Küchentuch einwickeln lassen, da sich die feinen Eisenspäne nur schwer bis gar nicht vom Magneten lösen und dieser unbrauchbar wird! Die Lernenden erhalten die Salz-Wasser-Lösung und überlegen, wie sie dieses Gemisch trennen können. Dazu erhalten sie die im rechten Kasten angegebenen Materialien. In das Reagenzglas werden Siedesteinchen gegeben, damit das Wasser nicht so leicht aus dem Reagenzglas spritzt. Die Schülerinnen und Schüler setzten sich Schutzbrillen auf. Während das Gemisch erhitzt wird, ist darauf zu achten, dass die Kinder das Reagenzglas leicht hin und her bewegen und die Öffnung nie auf Personen richten, da das heiße Wasser herausspritzen kann. Das Wasser verdampft und im Reagenzglas bleibt das Salz zurück. Die Kinder können unter Anleitung der Lehrkraft überlegen, ob ihnen ein Beispiel zur Salzgewinnung dazu einfällt. In manchen Ländern nutzt man die Verdunstungskraft der Sonne und lässt Meerwasser in flachen Becken verdunsten, bis das Salz auskristallisiert, das man anschließend "erntet". Die Schülerinnen und Schüler bekommen die Aufgabe im Internet nach Informationen zum Thema "Reinstoff" und "Stoffgemisch" zu suchen. Ziel ist es, Beispiele für Reinstoffe und Stoffgemische zu finden. Außerdem sollen die Schülerinnen und Schüler recherchieren, ob sie noch weitere Trennverfahren von Stoffgemischen finden. Zur Dokumentation bietet es sich an, dass die Gruppen einfache, übersichtliche Plakate zu ihren Versuchen erstellen. Es wäre aber auch denkbar, dass die Schülerinnen und Schüler am Computer kleine PowerPoint-Präsentationen erstellen, in denen die Durchführung der Versuche in kleinen Schritten dargestellt wird. Diese Präsentationen könnten dann an Schülerinnen und Schüler einer anderen Schule weitergeleitet werden. Mithilfe einer Plattform wie lo-net² können sich die Lernenden der beiden Schulen austauschen und über ihre Erfahrungen berichten.

In dieser Unterrichtssequenz aus der Reihe "Feuer und Verbrennung" lernen die Schülerinnen und Schüler die Nachweise für die Verbrennungsprodukte Wasser und Kohlenstoffdioxid kennen und führen entsprechende Versuche durch. Nachdem die Lernenden in den vorherigen Stunden der Unterrichtsreihe "Feuer und Verbrennung" bereits die Voraussetzungen für eine Verbrennung kennengelernt haben und sich mit der Frage auseinandergesetzt haben, was eine Flamme eigentlich ist , wissen sie theoretisch, welche Produkte bei der Verbrennung entstehen. Sie haben diese Verbrennungsprodukte aber noch nicht selbst nachgewiesen. Dies ist Thema der vorliegenden Unterrichtseinheit, die für ein bis zwei Unterrichtsstunden im Fach Chemie konzipiert ist. Zunächst müssen die Schülerinnen und Schüler in der Theorie wissen, wie der Nachweis von Wasser und Kohlenstoffdioxid funktioniert. Anschließend erstellen sie eine entsprechende Versuchsanleitung. Zum Schluss führen sie den Versuch zum Nachweis der Verbrennungsprodukte durch und können dabei selbst erfahren, ob ihre Versuchsanleitung vollständig ist. Das Thema Verbrennung im Unterricht Feuer und Verbrennung ist eines der ersten Themen im Chemie-Unterricht, in dem es tatsächlich um chemische Reaktionen mit ihren Stoff- und Energieumsätzen geht. In diesem Kontext werden Grundlagen für das Verständnis von Oxidation und Reduktion und Atombau geschaffen. Die Versuche, die im Unterricht gemacht werden, werden sowohl in der Durchführung als auch im "Gehalt" anspruchsvoller. Vorkenntnisse Die Lernenden kennen die Voraussetzungen für eine Verbrennung und wissen, dass eine Flamme brennendes Gas ist. Sie haben bereits erfahren, dass bei der Verbrennung von Kerzenwachs Kohlenstoffdioxid und Wasser entstehen. Sie kennen den Aufbau einer Versuchsanleitung aus dem Unterricht. Die Kenntnis der Sicherheitsregeln im Chemieraum wird vorausgesetzt. Didaktische Analyse Durch die zentrale Fragestellung der Stunde werden die Lernenden dann einen Schritt näher zum wissenschaftlichen Arbeiten hingeführt: Erkenntnisse müssen nachgewiesen werden. In diesem Fall muss nachgewiesen werden, dass tatsächlich Wasser und Kohlenstoffdioxid als Verbrennungsprodukte entstehen. Die Aussicht, den selbst erarbeiteten Versuchsablauf später auch durchführen zu können, motiviert die Lernenden während des theoretischen Teils der Stunde. Methodische Analyse Zum Einstieg in die Unterrichtseinheit "Feuer und Verbrennung: Verbrennungsprodukte nachweisen" werden die Kenntnisse der Lernenden zuerst allein, dann mit einer Partnerin beziehungsweise einem Partner und anschließend im Plenum wiederholt. Dieser Ablauf ermöglicht auch unsicheren Lernenden, mitzuarbeiten. Beim Think-Pair-Share wird das Wissen der Lernenden in Erinnerung gerufen und die Fragestellung für die Stunde wird gemeinsam herausgearbeitet. Durch die Erstellung der Versuchsanleitung trainieren die Lernenden wichtige Kompetenzen des Chemie-Unterrichts und können ihre bereits erworbenen Fähigkeiten anwenden. Die folgende Durchführung dieser Versuche gibt ihnen eine direkte Rückmeldung über die Vollständigkeit und Richtigkeit ihrer Anleitung. Erkenntnisgewinnung Die Schülerinnen und Schüler formulieren zu naturwissenschaftlichen Fragestellungen begründete Hypothesen und geben Möglichkeiten zu ihrer Überprüfung an. führen Untersuchungen und Experimente selbstständig, zielorientiert und sachgerecht durch und benennen dabei mögliche Fehlerquellen. können Kohlenstoffdioxid (und Wasser) experimentell nachweisen und die Nachweisreaktion beschreiben. Kommunikation Die Schülerinnen und Schüler halten bei Untersuchungen und Experimenten Fragestellungen, Handlungen, Beobachtungen und Ergebnisse nachvollziehbar schriftlich fest. finden Informationen zu vorgegebenen Begriffen in ausgewählten Quellen und fassen sie zusammen.

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler anhand von abwechslungsreichen und interaktiven Aufgaben, wie die Luft zusammengesetzt ist. Mithilfe eines interaktiven Versuchsvideos des Kolbenproberversuchs zur Bestimmung des Sauerstoffanteils der Luft können die Schülerinnen und Schüler selbstständig den Versuch durchlaufen. Sie erkennen, dass Sauerstoff durch die Verbrennung mit Eisen reagiert und dadurch in der Luft nicht mehr vorhanden ist. Die Schülerinnen und Schüler fixieren ihre Beobachtungen und Ergebnisse auf einem Arbeitsblatt. Anschließend wird durch ein digitales "Drag the words"-Quiz die Zusammensetzung der Luft erarbeitet. Es folgt eine Gruppenarbeit mit vorgefertigten Informationstexten über die Stoffe, die in der Luft enthalten sind. Jede Gruppe bearbeitet einen Steckbrief per Arbeitsblatt über den zugewiesenen Stoff und stellt diesen im Anschluss der Klasse vor. Die Mitschülerinnen und Mitschüler fixieren die Stoffe auf dem Arbeitsblatt. Als Transfer beziehungsweise Vertiefung kann das Video des Schwimmkerzenversuchs gezeigt werden. Hier vermutet man das gleiche Prinzip, warum die Kerze mit dem Wasser nach oben steigt. Tatsächlich ist es jedoch vor allem die Abkühlung der Luft und der damit entstehende Unterdruck, der die Wassersäule im Glas ansteigen lässt. Die Schülerinnen und Schüler sehen, dass ähnliche Phänomene unterschiedliche Erklärungen haben können. Zur Gesamtzusammenfassung lösen die Schülerinnen und Schüler selbstständig ein Quiz. Nach dem Bearbeiten des interaktiven Videos kann die Lehrkraft die Schülerinnen und Schüler dazu auffordern, den Versuch in eigenen Worten wiederzugeben. Dadurch werden die Fachsprache und das freie Formulieren geübt. Im Kreisdiagramm auf dem Arbeitsblatt sind die Spurenstoffe in der Luft nicht dargestellt. Diese sind auf dem Arbeitsblatt unter dem Diagramm zu notieren. Je nach Gruppenarbeitserfahrung der Klasse sollte hier mehr oder weniger Zeit eingeplant werden. Die Gruppen erhalten durch das Ausfüllen des Steckbriefes einen konkreten Auftrag und sollten dadurch relativ zügig sein. Am einfachsten stellt die Lehrkraft den Gruppen jeweils den zugeteilten Text zur Verfügung. Falls möglich, können die Gruppen den ausgefüllten Steckbrief während der eigenen Präsentation zeigen, z. B. per Dokucam. Die Notizen durch die Klasse können bereits während oder nach dem Präsentieren angefertigt werden. Als Transfer/Vertiefung kann der Schwimmkerzenversuch als Video gezeigt werden. Die Schülerinnen und Schüler könnten diesen auch selbst ansehen. Hier könnte man vermuten, ähnlich wie beim Kolbenproberversuch, dass allein der Verbrauch des Sauerstoffs durch die Verbrennung für das Ansteigen des Wassers im Glas verantwortlich ist. Da aber ebenfalls Kohlenstoffdioxid bei der Verbrennung entsteht, ist dieser Effekt kaum wahrnehmbar. Der Hauptgrund für das Ansteigen des Wassers ist die Abkühlung der Luft und der dadurch entstehende Platz, da sich warme Luft ausdehnt. Der Unterdruck lässt das Wasser im Glas steigen. Die Einheit ist so gestaltet, dass die Schülerinnen und Schüler möglichst viel selbstständig und eigenverantwortlich erarbeiten. Die Einheit könnte mit einigen Hinweisen auch als Arbeitsauftrag für eine Lerngruppe durchgeführt werden. Sollte die Lerngruppe noch nicht in Berührung mit H5P-Formaten gekommen sein, so müsste die Lehrkraft hier eventuell unterstützen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben und erklären den Kolbenproberversuch. beschreiben die Zusammensetzung der Luft. zählen die Eigenschaften der Stoffe, die in der Luft enthalten sind auf. erklären den Schwimmkerzenversuch. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verarbeiten Informationen. bearbeiten ein digitales Quiz. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler vergleichen eigene Informationen mit Informationen von Mitlernenden. sammeln und verarbeiten in einer Gruppe Informationen. präsentieren Informationen vor der Klasse.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Wasser ist Leben" befassen sich die Schülerinnen und Schüler mit Sachtexten und Lyrik sowie dem biblischen Symbol des Wassers. Zwei verschiedene Schwierigkeitsstufen ermöglichen den Einsatz der Sequenz in verschiedenen Jahrgangsstufen von Klasse 3 bis 10. Das Thema "Wasser ist Leben" lässt sich fachübergreifend ab Ende der Primarstufe bis in die Sekundarstufe I hinein als Projekt für den Deutsch- und Sachkunde- beziehungsweise den naturwissenschaftlichen Unterricht behandeln. Nach einem deduktiven Zugang zum Thema Wasser folgen Sachtexte zum Wasserkreislauf sowie zum realen und virtuellen Wasserverbrauch, deren Informationen anschließend produktionsorientiert im Bereich der Lyrik umgesetzt werden. Dritter Baustein dieses Projekts ist der Umgang mit dem biblischen Symbol des Wassers. Als abschließendes Material wird eine schriftliche Leistungsüberprüfung mit Bewertungsraster angeboten. Sachtexte zu Wasser und virtuelles Wasser Diese Unterrichtseinheit wird binnendifferenzierend auf zwei didaktisch-methodisch unterschiedlichen Schwierigkeitsstufen angeboten, sodass die Lehrkraft je nach Alter und Leistungsfähigkeit der Lerngruppe entscheiden kann, wie das Material eingesetzt werden soll. Einstieg ins Thema Der Einstieg ins Thema ist deduktiv. Über eine Bildbetrachtung (Arbeitsblatt 1) leiten die Lernenden selbst die Arbeitshypothesen her, dass es in den nachfolgenden Unterrichtsstunden um das Thema Wasser gehen wird. Vorbereitend zum Aspekt des Wasserkreislaufs sollen sie dabei Formen und Funktionen von Wasser beschreiben, die sie aus ihren eigenen Lebenswelt kennen (siehe weiterführende Teilaufgabe in Arbeitsblatt 1). Zwei Schwierigkeitsstufen Assoziationen zum Wasser Auf einem leichteren Niveau 1 füllen die Schülerinnen und Schüler nun ihre Assoziationen zum Wasser auf Arbeitsblatt 2 aus – wahlweise handschriftlich auf dem ausgedruckten Arbeitsblatt oder durch Einfügen von Legenden in der Textverarbeitung. Auf einem anspruchsvolleren Niveau 2 nutzen die Schülerinnen und Schüler ein Programm zur Erstellung von MindMaps, sofern ein solches zugänglich ist. Der Wasserkreislauf Jüngere oder weniger leistungsstarke Lernende (Niveau 1) erarbeiten sich im Folgenden den Wasserkreislauf mithilfe von Arbeitsblatt 3, eventuell kann als Hilfe Arbeitsblatt 4, zum Beispiel mit abgedecktem Text auf Folie, vorgegeben werden. Auf Niveau 2 erarbeiten die Schülerinnen und Schüler allein anhand der Bilder und ihres Hintergrundwissens den Wasserkreislauf gemeinsam im Unterrichtsgespräch. Zur Sicherung erstellen sie dann mit einem Textverarbeitungsprogramm und mithilfe einer Internet-Bilder-Recherche selbst ein Schaubild zum Wasserkreislauf. Animationsvideo In einer Eventualphase sehen sich die Lernenden ein Erklärvideo an und erklären sich danach gegenseitig, was sie verstanden haben. Virtuelles Wasser In einer weiteren Doppelstunde wird der Aspekt des virtuellen Wassers erarbeitet. Auf beiden Niveaus soll über Arbeitsblatt 5 (Präsentation über Beamer oder Folie) die absichtliche Anordnung der linken und rechten Bilderreihe zur eigenständigen Erschließung des Themas führen. Sachtexte zum Thema Jüngere oder lernschwächere Schülerinnen und Schüler (Niveau 1) sollten nun mithilfe der Arbeitsblätter 6 und 9 vorentlastend auf die nachfolgenden Sachtexte vorbereitet werden. Hierzu sollen sie die Kurzdefinitionen den passenden Schlagworten zuordnen. Die Arbeitsblätter 6 und 9 können dabei arbeitsteilig in Gruppenarbeit (je eine Klassenhälfte für ein Thema) vorbereitet und anschließend als Ganztexte im Plenum präsentiert werden. Die Arbeitsschritte im einzelnen Zuordnung der Begriffe im Lexikon (Arbeitsblätter 6 und 9) auf dem ausgedruckten Arbeitsblatt oder mithilfe von "Copy and Paste" in den Spalten des Arbeitsblatts. Vergleich mit der Lösung in den Händen der Lehrkraft (Arbeitsblatt 6: Lösungen) im Plenum Bearbeiten der Lückentexte (Arbeitsblätter 8 und 11) Präsentation der Ganztexte zur Lösung der Gruppenarbeit im Plenum (Arbeitsblätter 7 und 10). Zur zeitlichen Reduktion oder bei lernschwächeren Schülerinnen und Schülern können anstelle der Lückentexte auch nur die Ganztexte ausgegeben und im Plenum besprochen werden. Lückentexte zur Grammatik Die vorbereiteten Lückentexte wurden grammatisch integrativ als Lückentexte zu Verben beziehungsweise zu Verben und Adjektiven erstellt. Je nach Thema des aktuellen Deutschunterrichts könnten die Lückentexte von der Lehrkraft entsprechend gewählt werden. Eigene Arbeitsblätter erstellen Leistungsstärkeren Lernenden (Niveau 2) können nach der Zuordnungsübung (Arbeitsblätter 6 und 9) und dem Vergleich im Plenum (Arbeitsblatt 6: Lösungen und Arbeitsblatt 9: Lösungen) die Ganztexte gegeben werden, um sie online Arbeitsblätter für eine jeweils andere Kurshälfte erstellen zu lassen. Anschließend können die neu erstellten Arbeitsblätter für die Mitschülerinnen und Mitschüler hochgeladen werden, um sie im Wechsel in der jeweils anderen Gruppe bearbeiten zu lassen. Wasser-Lyrik und Wasser als biblisches Symbol Die zuvor erarbeiteten Informationen werden produktionsorientiert im Bereich der Lyrik umgesetzt. Außerdem wird das biblische Symbol des Wassers behandelt. Kreative Auseinandersetzung mit dem Thema Produktionsorientierte Gedichte In einer weiterführenden Doppelstunde sollen die Schülerinnen und Schüler sich kreativ mit dem Wasser-Thema auseinander setzen. Hierzu präsentiert die Lehrkraft die Anleitungen und Beispiele für produktionsorientierte Gedichte in Arbeitsblatt 12. Je nach Leistungsfähigkeit des Kurses können hierzu einzelne Methoden ausgewählt oder als Ganzes präsentiert und von den Schülerinnen und Schülern gewählt werden. Denkbar ist das Hochladen einzelner oder aller Arbeitsblätter auf dem Schulserver, sodass in den entsprechenden Ordnern auch die fertigen Ergebnisse gezeigt und zum Beispiel über Foren beurteilt werden können. Die Gestaltung der neuen Gedichte sollte, wie die Beispiellösungen zeigen, in der Textverarbeitung mithilfe verschiedener Schrifttypen und -farben geschehen. Wasser-Lyrik Ergänzend zu ersten eigenen produktionsorientierten Zugängen zur Lyrik lernen die Schülerinnen und Schüler mithilfe von Arbeitsblatt 13 bekannte klassische und moderne Wasser-Gedichte kennen. Aus diesen sollen sie diejenigen auswählen, die ihnen besonders zusagen, und auch hier noch einmal kreativ mit ihnen arbeiten. Eigene Gedichte schreiben – Verdichtung oder Montage Schülerinnen und Schüler auf höherem Lernniveau oder mit schnellerem Lerntempo können daran arbeiten, während die anderen sich noch mit dem Schreiben eigener Gedichte beschäftigen. Zur methodischen Auswahl stehen die Verdichtung, das heißt sinnvolle Verkürzung originaler Werke, wie sie leicht über die Textverarbeitung am Rechner geschehen kann, oder die Montage von zwei zueinander passenden oder bewusst gegensätzlich ausgewählten Werken (siehe Arbeitsblatt 14). Öffentliche Würdigung der Ergebnisse Auch hier könnten die originalen Werke gut aus der Vorlage herauskopiert und in einem neuen Word-Dokument zusammengefügt werden (Copy and Paste). Erneut sollten alle Ergebnisse öffentlich gewürdigt werden, zum Beispiel durch Hochladen in einem Ordner und Kommentierung über Foren durch die Mitschülerinnen und Mitschüler. Gebatikte Kleidung herstellen Handlungsorientiert geht die nächste Einheit weiter: In Arbeitsblatt 15 wird anschaulich beschrieben, wie Jugendliche selbst gebatikte Kleidung herstellen können. Das Projekt kann in der Schule oder zuhause durchgeführt werden. Besonders lernschwächere Schülerinnen und Schüler haben so ein haptisch greifbares Erfolgserlebnis, das ihnen die Bedeutung von virtuellem Wasser anschaulich vor Augen führt. Transzendente Ebene Wasser in der Bibel Arbeitsblatt 16 geht schließlich über die bisherigen konkreten Informationen und Erfahrungen von Wasser hinaus und wechselt auf eine transzendente Ebene. Die bekannten biblischen Erzählungen von der Erschaffung der Welt und der Aussetzung des kleinen Moses in einem Weidenkörbchen auf dem Nil können auch religiös nicht geprägten Jugendlichen aus ihrem Allgemeinwissen heraus bekannt sein. Mögliche Ergebnisse Als mögliche Ergebnisse ergeben sich folgende Paarungen aus konkreter und übertragener Bedeutung: Urflut – Wasser als eines der ersten Elemente Gottes Geist über dem Wasser – Gottes Segen gilt dem Wasser Wasser als Trennlinie zwischen Himmel und Erde – Beginn des Lebens Dann: Trennung Meer und Land – Gemeinsamer Ursprung von Land und Meer, Zusammenhang Kind wird im Wasser des Nils ausgesetzt (Binsenkörbchen) – Lebensgefahr für das Kind; Rettung durch das Wasser, das es fortträgt Pharaonentochter badet im Nil – Fluss als Lebensmittelpunkt und Ort des Wohlbefindens Mose = "Ich habe ihn aus dem Wasser gezogen" – Wasser schenkt Leben, Mose wird gerettet Wasser ist "überall" – Wasser ist Leben Das biblische Weltbild Vertiefend kann die Zeichnung in Arbeitsblatt 17 das biblische Weltbild, wie es in der ersten Bibelstelle zum Ausdruck kommt, visualisieren. Die dazu passende Aufgabe lautet, das Bild farbig zu gestalten, um den Schülerinnen und Schülern einen Einblick in die Vorstellung von der Welt der damaligen Zeit zu vermitteln. Anschließend sollen sie im Rückgriff auf Genesis 1,1ff. noch einmal in eigenen Worten diesen Aufbau erklären. Schriftliche Übung und Bewertung Den Abschluss der Unterrichtseinheit bildet eine schriftliche Übung, die in einer Einzelstunde bearbeitet werden kann. Die anschließende Bewertung beziehungsweise Korrektur kann wahlweise in Partnerkorrektur erfolgen oder durch die Lehrkraft selbst. Weitere Aspekte Das Thema "Wasser" ist sehr umfangreich, und viele weitere Aspekte hierzu könnten im Unterricht in verschiedenen Fächern oder fachübergreifend behandelt werden. Dazu zwei Beispiele: Bedeutung des Trinkens Reisen in die Unterwasserwelt: Das Programm "Google Earth" besitzt eine Zusatzfunktion, mit der nicht nur Wasseroberflächen betrachtet werden können, sondern auch Reisen in die Unterwasserwelt möglich sind. Schauen Sie mit der Klasse gemeinsam bei Google Ocean vorbei. Die Schülerinnen und Schüler reflektieren im Rückgriff auf ihre persönliche Lebenswelt verschiedene Formen und Funktionen von Wasser. lernen naturwissenschaftliche Fachbegriffe des Umgangs mit realem und virtuellem Wasser kennen. erarbeiten sich den Wasserkreislauf und lernen Tipps zum Wassersparen kennen. resümieren ihre Erkenntnisse, indem sie sie produktionsorientiert in Lyrik verarbeiten. übertragen ihr Sachwissen auf eine transzendente Ebene, indem sie anhand ausgewählter Bibelstellen Wasser als Symbol des Lebens interpretieren. lernen das biblische Weltbild und die damalige Vorstellung von Wasser anhand einer passenden Skizze und Genesis 1,1ff. kennen. arbeiten handlungsorientiert mit virtuellem Wasser, indem sie Kleidung batiken. überprüfen ihr erarbeitetes Wissen, indem sie eine schriftliche Übung bearbeiten und sich in dieser anschließend gegenseitig beurteilen.

Der Ausbau erneuerbarer Energien macht gleichzeitig auch die Weiterentwicklung von Speichertechnologien notwendig, da Stromproduktion und Stromnachfrage im Zeitverlauf schwanken. Gerade beim Thema Erneuerbare Energien spielen Speichertechnologien eine bedeutsame Rolle. Denn häufig ist die Menge der Stromproduktion aus Solar- oder Windkraft nicht genau vorhersehbar und entspricht nicht immer der Nachfrage. Speichertechnologien sind aus diesem wichtig, um überschüssigen Strom (beispielsweise bei starkem Wind) zwischenzuspeichern und in Zeiten höherer Nachfrage in das Netz einzuspeisen. Ohne sie erscheint ein weiterer Ausbau Erneuerbarer Energien kaum denkbar. Ziel dieser Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern zu vermitteln, dass der Ausbau erneuerbarer Energien ebenso eine parallele Weiterentwicklung von Möglichkeiten zur Energiespeicherung erfordert. Die Lernenden sollen im Internet verschiedene Speicherformen und ihre Funktionsweise recherchieren und die Ergebnisse dann im Plenum präsentieren. Energiespeicher in Stromversorgungssystemen Der Text des VDE bietet zusammenfassende Informationen zu verschiedenen Formen von Energiespeichern und kann als Ausgangsbasis für die Internetrecherche dienen. Die Schülerinnen und Schüler sollen lernen, dass Stromversorgungssysteme mit einem hohen Anteil an regenerativen Energien wie Solar- oder Windkraft aufgrund des schwankenden Angebots Energiespeicher benötigen. im Internet Informationen zu Energiespeichern recherchieren und dabei verschiedene Energieformen unterscheiden (mechanisch, chemisch). in Partner- oder Gruppenarbeit das Funktionsprinzip einzelner Speichertechnologien genauer erarbeiten. ihre Ergebnisse den Mitschülerinnen und Mitschülern in geeigneter Form präsentieren. Thema Energiespeicher in Stromversorgungssystemen Autor Antje Schmidt Fach Physik, Technik Zielgruppe Klasse 8 bis 10 Zeitraum 2-3 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang (im Idealfall ein Computer für 2 Personen) In einem Stromversorgungsnetz muss die erzeugte Leistung zu jeder Zeit dem Bedarf entsprechen. Insbesondere die meisten erneuerbaren Energien (Wind, Sonne, Laufwasser) sind jedoch nicht gleichmäßig verfügbar. Zudem werden keine Vorräte gebildet, und sie sind in ihrer Intensität im Voraus nicht exakt planbar. Daher stellt sich die Herausforderung, wie mit Schwankungen zwischen Stromangebot und -nachfrage umzugehen ist. Erforderlich sind flexible Lösungen, die kurzfristig Ausgleich schaffen können. Geplant ist der Ausbau erneuerbarer Energien bis 2020 auf bis zu 40 % der gesamten Stromerzeugung. Dies kann bei einem Überangebot (zum Beispiel bei Starkwind) dazu führen, dass thermische Kraftwerke zum Ausgleich gedrosselt oder abgeschaltet werden müssen, da erneuerbare Energien als CO 2 -freie Energiequelle Vorrang haben. Wenn solche thermischen Kraftwerke nur im Teillastbetrieb laufen, erhöhen sich der Verschleiß und die Aufwendungen für Wartung und Instandhaltung. Insgesamt sind dadurch steigende Stromerzeugungskosten zu erwarten. Ideal wäre es daher, Speichermöglichkeiten für Strom aus erneuerbaren Energiequellen zu haben, um den Strom dann abzurufen, wenn er gebraucht wird und Angebotsschwankungen abzufedern. Solche Energiespeicher können einen Überschuss an erzeugter Energie für einige Tage oder Wochen zwischenspeichern. Prinzipiell sind solche Technologien verfügbar, jedoch sind bis zur Marktreife noch hohe Investitionen für Forschung und Entwicklung erforderlich. Im Folgenden werden einige Speichertechnologien vorgestellt. Diese Wasserkraftwerke verbinden zwei Wasserbecken unterschiedlicher Höhe. Ist das Angebot an elektrischer Energie größer als die Nachfrage (in der Regel nachts), kann der Überschuss an Energie genutzt werden, um Wasser aus dem unteren Becken in das obere Becken zu pumpen. Bei Bedarf lässt man das Wasser zurück in das untere Becken fließen und so eine Turbine antreiben. Der mit der Turbine verbundene Motor-Generator kann dann die gespeicherte Energie wieder in Elektrizität wandeln und in das Stromnetz einspeisen. Der Wirkungsgrad liegt derzeit im Bereich 70 bis 80 %, da zum Hochpumpen mehr Energie benötigt wird als beim Herunterfließen des Wassers wieder gewonnen werden kann. Im Vergleich zu anderen Speichertechnologien ist die Leistung deutlich höher und die Generatoren können etwa 4 bis 8 Stunden Strom erzeugen. Pumpspeicher sind jedoch an bestimmte topografische Voraussetzungen gebunden. Abgesehen von den Landschaftseingriffen beim Bau solcher Anlagen sind geeignete Standorte in der Regel zu weit entfernt von Gebieten mit hohem Windpotenzial wie Küstengegenden. Diese auch als CAES-Kraftwerke bezeichneten Energiespeicher (CAES = Compressed Air Energy Storage) arbeiten nach dem Prinzip, ein Luftreservoir in einer unterirdischen Kaverne (meist ein ausgehöhlter Salzstock) zu verdichten. In Spitzenzeiten wird die so gespeicherte Energie zum Antrieb von Gasturbinen genutzt, indem man die komprimierte Luft sich wieder ausdehnen lässt. Eine solche Anlage dient im Wesentlichen zur Netzregelung, da sie zur Abfederung von Spitzenlasten eingesetzt wird. Ein wichtiges Merkmal ist die Fähigkeit, das ein solches Werk schnell gestartet werden kann (innerhalb von Minuten stehen 100 % der Leistung zur Verfügung). Weltweit gibt es derzeit zwei diabate CAES-Anlagen, davon eine in den USA und eine in Deutschland. Die deutsche Anlage in norddeutschen Huntorf hat die Aufgabe, Strom in Schwachlastzeiten vom Kernkraftwerk Unterweser zwischenzuspeichern. Daneben sichert sie die Stromversorgung des Kernkraftwerks im Fall eines Netzzusammenbruchs ab. Druckluftspeicher sind an bestimmte geologische Voraussetzungen gebunden (Salzstöcke), die in Norddeutschland häufig vorkommen. Damit können sie als Speicher für den weiteren Ausbau von Windkraftanlagen in der Nordsee dienen und zukünftig eine größere Bedeutung erlangen. Um elektrische Energie über längere Zeit zu speichern (mehrere Tage bis Wochen), kommen Systeme infrage, die Wasserstoff als Energieträger nutzen. Dazu wird mithilfe von Elektrolyse überschüssige elektrische Energie in Wasserstoff gewandelt, der dann verdichtet und in unterirdischen Kavernen gespeichert werden kann. Somit bieten insbesondere Wasserstoffspeicher die technische Möglichkeit, fluktuierende erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind bei Bedarf auszugleichen. Aufgrund der höheren Energiedichte kann mit Wasserstoff in Kavernen im Vergleich zu Druckluftspeichern die 60-fache Nutz-Energiemenge gespeichert werden. Wasserstoff-Speichersysteme bieten zwei Vorteile: zum einen eignen sie sich für Szenarien, bei denen die Energie relativ selten, das heißt im Schnitt weniger als einmal pro Woche, benötigt wird. Zum anderen muss der Wasserstoff nicht zwingend in elektrische Energie zurückgewandelt werden, sondern es ist auch eine direkte Nutzung des Wasserstoffs etwa als Fahrzeugantrieb (Brennstoffzellen) oder in der industriellen Produktion denkbar. Grob lassen sich elektrochemische Speicher in zwei Gruppen einteilen: mit internem und mit externem Speicher. Zur ersten Gruppe zählen übliche Batterien für tragbare Geräte wie Laptops, Handys oder MP3-Player. In diesen Systemen wird die Energie dort gespeichert, wo auch die elektrochemische Reaktion stattfindet. Bei Systemen mit externem Speicher kann das Speichermedium getrennt der Reaktionseinheit gelagert werden, beide können unabhängig voneinander dimensioniert werden. Blei-Säure-Akkumulatoren Sie finden derzeit die größte Verwendung. Genutzt werden sie als Starterbatterien in Verbrennungsmotoren, als Traktionsbatterien in Elektrofahrzeugen sowie für die Notstromversorgung. Im Bereich erneuerbare Energien dienen Blei-Säure-Akkumulatoren als Zwischenspeicher für Photovoltaik- oder Windkraftanlagen. Lithium-Ionen-Batterien Schon seit einiger Zeit werden Lithium-Batterien erfolgreich in Laptops und Handys als Energiespeicher genutzt. Ihr Vorteil liegt in einer geringen Selbstentladungsrate und einer hohen Energiedichte. Sie gelten auch als vielversprechend für Elektrofahrzeuge (siehe auch Energiespeicherung im Verkehrssektor). Redox-Flow-Batterien Zur Langzeitspeicherung oder Spannungsregulierung bieten sich Redox-Flow-Batterien an. Da hier das Seichermedium getrennt von der Umwandlungseinheit ist, kann die Energiemenge flexibel dimensioniert werden. In zwei Tanks werden die Flüssigkeiten, bestehend aus in flüssigen Elektrolyten gelösten Salzen, getrennt gelagert. Bei Bedarf werden die Flüssigkeiten mittels Pumpen der zentralen Reaktionseinheit für den Lade- oder Entladeprozess zugeführt. Diese Batterien haben den Vorteil, dass sie sich praktisch nicht entladen und daher sehr lange Energie speichern können. Für die zukünftige Entwicklung des Verkehrssektors werden erneuerbare Energien eine zunehmende Bedeutung haben. Viele Autokonzerne bringen derzeit Elektrofahrzeuge auf den Markt. Man unterscheidet drei Varianten: Hybridfahrzeug (HEV) Diese Fahrzeugart besitzt einen Speicher von etwa 1 kWh und lädt diesen nur während der Fahrt auf. Mithilfe des Elektroantriebs lässt sich eine Einsparung von Kraftstoff von bis zum 20% erzielen. Plug-in Hybrid (PEHV) Hier handelt es sich um ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb, dessen Elektroantrieb über eine Steckdose geladen werden kann. Der Speicher ist größer als bei einem reinen Hybridfahrzeug und enthält 5 bis 10 kWh. Die Reichweite des Elektromotors beträgt 30 bis 70 km, bei längeren Strecken erfolgt der Antrieb über Kraftstoff wie Benzin, Erdgas oder auch Biokraftstoffe. Elektrofahrzeug (EV) Ein reines Elektrofahrzeug hat derzeit eine Reichweite von 100 bis 300 km bei einem Speicher von 14 bis 40 kWh. Auch hier lässt sich die Batterie über Steckdosen gewöhnlicher Hausanschlüsse laden. Zeiten, in denen das Fahrzeug nicht benötigt wird, zum Beispiel während der Arbeitszeit oder in den Nachtstunden, können zum Aufladen genutzt werden. Als geeignete Speichertechnologie erweist sich dabei vorzugsweise die Lithium-Ionen-Batterie, da sie eine hohe Energiedichte besitzt. Viele der genannten Speichersysteme weisen ein erhebliches Entwicklungspotenzial auf. Teilweise ist noch Forschungs- und Entwicklungsarbeit notwendig, um die erforderliche Marktreife zu erreichen. Insbesondere die Batterieentwicklung als eine Schlüsseltechnologie für Elektrofahrzeuge wird eine große Rolle spielen. Bedeutsam für die Etablierung von Speichersystemen allgemein sind zudem planbare energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen, wie sie beispielsweise Anreizsysteme bieten. Parallel zum Einsatz von Energiespeichern ist der Ausbau der Netzkapazitäten erforderlich, um die Menge an erzeugtem Strom durch regenerative Energieträger über lange Distanzen zu übertragen und lokale Netzengpässe zu entspannen. Der Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (VDE) hat im Jahr 2008 eine Studie veröffentlicht zum Thema "Energiespeicher in Stromversorgungssystemen". In ausführlicher Form behandelt die Studie die verschiedenen Energiespeicher und ihre Rolle bei der Entkoppelung von Angebot und Bedarf an elektrischer Energie. Interessierte Lehrkräfte können die Studie direkt beim VDE bestellen (250 Euro für Nichtmitglieder): VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. Stresemannallee 15 60596 Frankfurt am Main service@vde.com

Eine Milliarde Kilometer von der Sonne entfernt umkreist ein winziger Mond namens Enceladus den Saturn. Enceladus ist eines der hellsten Objekte im Sonnensystem. Vermutungen zufolge sollen sich auf ihm Ozeane mit heißem, flüssigem Wasser befinden. Könnte Enceladus demnach Heimat für außerirdisches Leben sein?Durch Hinweise der Weltraumsonde Cassini vermutet man Ozeane heißen Wassers auf Saturns Eismond Enceladus. Könnte sich in diesen Ozeanen außerirdisches Leben befinden? In dieser Unterrichtseinheit wenden die Lernenden ihr Wissen über das Verhalten von Wasser in flüssigem und gefrorenem Zustand an, um die Beweise für oder gegen die Existenz flüssigen Wassers auf Enceladus abzuwägen. Anschließend entscheiden sie, ob es sinnvoll ist, eine zweite Raumsonde ins Weltall zu schicken, die nach außerirdischem Leben auf diesem Eismond sucht. Bezug zum Lehrplan Wissenschaftliches Arbeiten Experimentelle Fähigkeiten und Recherchen: Interpretation von Beobachtungen und weiteren Daten und Darstellung begründeter Erklärungen Physik Materie: Die Unterschiede der Partikelanordnungen erklären Zustandsänderungen, Form und Dichte sowie die Dichteanomalie von Eiswasser. Chemie Partikel: Beschreibung der wichtigsten Merkmale des Partikelmodells in Bezug auf Zustände der Materie. Ablauf Ablauf der Unterrichtseinheit "Enceladus" Der Ablauf der Unterrichtssequenz "Gibt es Leben auf Enceladus?" ist auf dieser Seite übersichtlich für Sie zusammengestellt. Die Schülerinnen und Schüler lernen, wie durch Partikelanordnungen die Eigenschaften flüssigen Wassers und Eis erklärt werden können. bewerten die Bedeutung eines Beweises für eine Schlussfolgerung. Über das Projekt Das Projekt ENGAGE ist Teil der EU Agenda "Wissenschaft in der Gesellschaft zur Förderung verantwortungsbewusster Forschung und Innovation" (Responsible Research and Innovation, RRI). ENGAGE Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben. Erste Aufgabe Zeigen Sie Folie 2 der PowerPoint-Präsentation (PPT), um Enceladus vorzustellen, ein Mond des Saturns. Die Schülerinnen und Schüler sollen paarweise Vermutungen anstellen, warum der Mond so hell ist. Bitten Sie um Feedback. Zeigen Sie Folie 3 der PPT und erklären Sie, dass die eisige Oberfläche von Enceladus 99 Prozent des Sonnenlichts reflektiert, das auf ihm ankommt. Aus diesem Grund erscheint er so hell. Eruieren Sie den Schmelzpunkt des Wassers auf der Erde (0 ºC) und bitten Sie die Schülerinnen und Schüler um Vorschläge, wo sich das flüssige Wasser auf Enceladus befinden könnte. Überprüfen Sie, ob die Lernenden den Unterschied der Partikelanordnung in einer typischen Substanz in ihrem festen und flüssigen Zustand kennen. Zeigen Sie Folie 4 der PPT, um eine Theorie über die Ursprünge des Lebens auf der Erde zu präsentieren. Könnten auf Enceladus ähnliche Quellen unterhalb der Wasseroberfläche vorkommen? Könnte sich auf diesem Mond außerirdisches Leben befinden? Wenn Sie möchten, können Sie einen Videoclip über Enceladus und sein Potential für die Entwicklung von Leben zeigen. Stellen Sie anschließend die Lernziele auf Folie 5 der PPT vor. Beweise zuordnen Zeigen Sie Folie 6 der PPT und erzählen Sie den Schülerinnen und Schülern von Cassini, einer Roboter-Weltraumsonde, die seit 2004 täglich einen Datenstrom aus dem System des Saturns schickt. Die Folie stellt zwei Schlussfolgerungen dar, die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus diesen Daten gewonnen haben. Zeigen Sie Folie 7 der PPT und definieren Sie die Aufgabe. Die Schülergruppen analysieren die im Klassenzimmer aufgehängten Beweiskarten (SI1a-h) und entscheiden, welcher Beweis für oder gegen die Schlussfolgerung, es gäbe heißes Wasser auf Enceladus, spricht. Sie sollen den Titel jeder Beweiskarte in eines der Kästchen auf Folie SI2 schreiben. Die vorgeschlagenen Antworten lauten: Beweis für die Schlussfolgerung - A, B, C, E, F, H Beweis gegen die Schlussfolgerung - D, G Bearbeitung der Aufgaben Die Schülergruppen lösen nun Aufgabe 3 auf Folie 7 der PPT. Es existiert nicht die eine richtige Antwort - es liegt an den Lernenden, die Beweise für sich selbst abzuwägen. Einzelne Schülerinnen und Schüler können Aufgabe 4 auf Folie 7 der PPT lösen, um eine Bewertung für individuelles Lernen zu erhalten. Zeigen Sie Folie 8 der PPT. Die Schülergruppen oder die gesamte Klasse sollen darüber diskutieren, ob es sich lohnt, eine weitere Weltraumsonde auf Enceladus landen zu lassen, um nach außerirdischem Leben zu suchen. Während der Diskussion werden weitere Fragen auftauchen, wie zum Beispiel: Welchen Nutzen hätte es für verschiedene Personengruppen, wenn sich auf Enceladus Lebewesen befinden? Wie viel kostet es, eine Raumsonde zu diesem Mond zu schicken? Wann könnten Wissenschaftler mithilfe der Daten der Raumsonde diese Frage beantworten?

In dieser Unterrichtseinheit erforschen die Schülerinnen und Schüler, wie die Luft, das Wasser, die Erde, die Temperatur und der Zugang zu Nährstoffen das Wachstum von Pflanzen beeinflussen. Die verschiedenen Faktoren werden anschließend auf das Wachstumsverhalten von Pflanzen im Weltall übertragen. In den sechs Übungen dieser Lerneinheit erforschen die Lernenden, welche verschiedenen Faktoren das Wachstum von Pflanzen beeinflussen. Die Schülerinnen und Schüler entdecken, dass Pflanzen Luft, Licht, Wasser, Nährstoffe und gleichbleibende Temperaturen benötigen, um wachsen zu können. Sie werden beobachten, was mit Pflanzen passiert, wenn einige dieser Faktoren variieren. Um die Mechanismen hinter dem Pflanzenwachstum und die biologischen Abläufe besser verstehen zu können und für die Lernenden anschaulicher zu machen, werden einfach gehaltene Versuche durchgeführt. Abschließend übertragen sie das Erlernte dann auf die Kultivierung von Pflanzen im All. Die Unterrichtseinheit wurde im Rahmen der Projekte ESERO Germany und "Columbus Eye - Live-Bilder von der ISS im Schulunterricht" an der Ruhr-Universität Bochum entwickelt. Pflanzen sind für die Ökosysteme unserer Erde wichtig. Sie sind eine Nahrungsquelle für Tiere und wandeln bei der Photosynthese Kohlenstoffdioxid in Sauerstoff um. Diese Übungsreihe veranschaulicht den Lernenden, was Pflanzen benötigen, um zu überleben und gesund zu sein. Die Hauptfaktoren Zugang zu Luft, Licht, Wasser, Nährstoffen, eine passende und nicht zu stark schwankende Temperatur werden in verschiedenen Experimenten selbst ermittelt. Des Weiteren werden die eigenen, gesammelten Messwerte und Erfahrungen anschließend zusammengefasst und auf die wichtigsten Voraussetzungen für ein Pflanzenwachstum auf dem Mond übertragen. Die Unterrichtseinheit kann im Klassenzimmer über einen längeren Zeitraum durchgeführt und immer wieder in den Unterricht eingebaut werden. Aufgrund der Wachstumszeit der Pflanzen bietet es sich an, in regelmäßigen Abständen auf das Projekt im Unterricht zu verweisen. Altersgruppe: 8 bis 12 Jahre Unterrichtsfach: Naturwissenschaften (Sachunterricht, Biologie, NAWI) Schwierigkeitsgrad: Mittel Benötigte Zeit: 3 bis 4 Unterrichtsstunden Benötigte Materialien: Kresse-Samen, Radieschen-Samen, Blumen mit weißen Blüten Die Schülerinnen und Schüler lernen, dass Pflanzen Wasser, Licht, Luft, Nährstoffe und passende Temperaturen benötigen, um zu wachsen. verstehen, dass die Umwelt sich verändern und gefährlich für lebendige Organismen werden kann. lernen, dass es möglich ist, Pflanzen ohne Erde anzubauen. führen einfache Tests beziehungsweise Experimente genau durch. erkennen Variablen und ändern diese bei Bedarf. interpretieren Beobachtungen und leiten Ergebnisse aus ihnen ab. lösen Probleme alleine oder in der Gruppe.

WASsERLEBNIS, das neue gemeinsame Bildungsprojekt der BUNDjugend und DLRG-Jugend, bietet die Möglichkeit, mithilfe von GPS-Geräten interaktive und moderne Geocaching-Routen zum Thema Wasser in der Natur anzulegen oder zu lösen. Legen Sie mit Ihrer Schulklasse selbst einen "Blue Cache" an oder heben Sie den Schatz. Um das Thema Nachhaltigkeit zu vermitteln, wird mit WASsERLEBNIS Geocaching zu Bluecaching. Geocaching ist kurz gesagt eine Schnitzeljagd mit einem GPS-Gerät. Beim Bluecaching wird Geocaching als Methode genutzt, um auf moderne Art und Weise über die Verbindung von Naturerlebnis und Technik Bildungsprozesse für eine nachhaltige Entwicklung anzubahnen. Blue Caches enthalten spannende Informationen rund um das Thema Nachhaltigkeit am Beispiel Wasser. Blue Cache-Routen überraschen mit einfallsreichen Verstecken an ganz unterschiedlichen Wasserplätzen, mit kniffligen Rätseln, Aufgaben und Experimenten, die Mitmach-Bereitschaft und Teamgeist entfachen. Thema Nachhaltigkeit Das Thema Nachhaltigkeit ist heute in aller Munde. Eine nachhaltige Lebensweise aller Menschen muss gesellschaftliches Ziel sein. Das Wissen um die Begrenztheit der Naturressourcen, die Ungleichheit der Verfügbarkeit und die absolute Schieflage der Nutzung stellt für alle Lebewesen eine Überlebensfrage dar. Es ist wichtig, dass alle Menschen erkennen, dass sie selbst etwas damit zu tun haben und sie mit ihrem Verhalten eine Menge Positives auf dieser Erde bewirken können. Auch die nachfolgenden Generationen müssen verstehen, was sich hinter dem Begriff der Nachhaltigkeit verbirgt, um sich kraftvoll und mit Perspektive für eine gerechtere und bessere Welt einzusetzen. Wissen - Team - Aktion durch informative Rätsel an Wasserthemen herangeführt, die spannend aus verschiedener Perspektive beleuchtet werden und Nachhaltigkeitsbezüge herstellen zu Teamwork animiert, das den Gemeinsinn anspricht und unmittelbar erlebbar werden lässt, wie durch Ziehen an einem Strang Lösungen gefunden, Herausforderungen bewältigt und Hürden überwunden werden und zu eigenen WASsERRETTUNGs-Aktionen motiviert, indem sie die neu gewonnenen Erkenntnisse und Gestaltungsideen vor Ort in die Praxis umsetzen, Verhaltensalternativen ausprobieren können und feststellen, dass bereits kleine Verhaltensveränderungen in ihrem eigenen Alltag von großem Wert sind. Persönlichkeitsentwicklung Die Kompetenzen, Gestaltungsfähigkeiten und sozialen Fertigkeiten, die beim Bluecaching trainiert werden, tragen insbesondere aufgrund ihrer starken Alltagsbezogenheit zur Persönlichkeitsentwicklung der Heranwachsenden bei und kommen ihnen auf ihrem Lebens- und Ausbildungsweg zu Gute. Gerade der partizipative Ansatz des Projekts, der eine aktive Beteiligung und die Ermunterung zur Eigeninitiative in einem starken Team vorsieht, ist von hohem Stellenwert, da sich so anhaltende Selbstbildungsprozesse in Gang setzen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erwerben Wissen über aktuelle Fragen der nachhaltigen Entwicklung und können dieses Wissen anwenden. stellen eine Verbindung zwischen dem erlangten Wissen und ihrem Alltag her und hinterfragen diese kritisch. lernen die Verbindung zwischen den drei Dimensionen der Nachhaltigkeit Ökologie, Ökonomie und Soziales kennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren mithilfe verschiedener Medien rund um das Thema Wasser. lernen, wie eine GPS-Bildungsroute erstellt wird. lernen, wie GPS-Geräte funktionieren. Die BUNDjugend ist die Jugendorganisation des Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND). Als ökologischer Jugendverband setzt sich die BUNDjugend für den Schutz von Natur und Umwelt sowie die Förderung der Kinder- und Jugendarbeit ein. Gegründet wurde sie 1984 und hat aktuell etwa 43.000 Mitglieder unter 27 Jahren. Es bestehen 14 Landesverbände in verschiedenen Bundesländern. Die DLRG-Jugend ist die Jugendorganisation der Deutschen Lebens-Rettungs-Gesellschaft (DLRG). Mitglieder der DLRG-Jugend sind alle DLRG-Mitglieder unter 26 Jahren. Ziel des Verbandes sind die Lebensrettung, die Stärkung der Rechte von Kindern und Jugendlichen sowie die Entwicklung ihrer Mitglieder zu verantwortlichen und selbstbestimmten Individuen. Wasserpingpong Das Thema Nachhaltigkeit lässt sich den Jugendlichen sehr gut spielerisch näher bringen. Finden Sie in einem "Wasserpingpong" heraus, was ihnen zu Nachhaltigkeit und Wasser in den Sinn kommt. Notieren Sie vor Spielbeginn auf zwei Papierbannern oder Plakaten diese beiden Fragen: Warum ist Wasser wichtig? Warum brauchen wir auf der Erde WASsERRETTERINNEN und WASsERRETTER? Legen Sie die Fragen für alle sichtbar als Tischtennisnetz auf den Boden. Zwei bis drei Teilnehmende fungieren als Linienrichter, die übrigen, auch die Lehrkräfte, verteilen sich gleichmäßig auf beide Seiten. Ziel des Spiels In Runde 1 spielen sich die Gruppen nach dem Rundlaufprinzip oder in zwei Teams über das Netz hin und her mit jedem Ballwechsel eine Idee zu Frage 1 zu und im zweiten Spielsatz eine Idee zu Frage 2. Die Linienrichterinnen und -richter sammeln alle Ideen auf Moderationskärtchen, die hinterher gemeinsam auf die Plakate geklebt werden. Ziel ist, dass am Ende beide Plakate voller Wasserthemen und Nachhaltigkeitspotential stecken. Interessant wäre auch, die Ideen den drei Dimensionen der Nachhaltigkeit (Ökologie, Ökonomie, Soziales) zuzuordnen. Bedenken Sie hier das Alter und die Vorkenntnisse Ihrer Schülerinnen und Schüler. Die Spielregeln Nach den Geocaching-Spielregeln werden kleine Gegenstände, die in den Cache-Dosen liegen, gegen andere im gleichen Wert getauscht, beispielsweise ein Aufnäher gegen eine Überraschungseifigur. Manche Geocacherinnen und Geocacher hinterlegen eine individuell geprägte Münze, andere schicken einen Schlüsselanhänger oder eine Metallmarke, die mit einer einmaligen Nummer versehen ist, einen sogenannten "Traveller", auf Weltreise. Wer einen Schatz hebt, trägt sich als Finderin oder Finder in ein kleines Logbuch vor Ort oder online ein. Die GPS-Geräte Die GPS-Geräte, die sich für die Blue Cache-Aktion mit Kindern und Jugendlichen eignen, zeichnen sich durch eine einfache Handhabung aus und verfügen über die vier elementaren Grundfunktionen: Positionsbestimmung, Richtungsbestimmung, Geschwindigkeitsbestimmung und Entfernungsbestimmung. Machen Sie sich vorher mit den Geräten, die Sie benutzen möchten, vertraut, damit Sie Ihren Schülerinnen und Schülern die Funktionsweise gut erklären können. Wissen sollten Sie auf jeden Fall, wie Sie Koordinaten eingeben, wie Sie Wegpunkte anlegen und wie Sie die Navigation starten. Unbedingt zu beachten! Verstecke gehören nicht an Plätze, die die Geocacherinnen und Geocacher gefährden. Zu vermeiden sind daher ungesicherte oder stark befahrene Straßen und steile, rutschige Abhänge. Verstecke gehören außerdem nicht an Bahngleise, Stromanlagen, Schleusen oder einsturzgefährdete Gebäude. Alle nicht-öffentlichen Gelände, wie Privatgrundstücke, kommen für eine GPS-Bildungsroute nicht in Frage. GPS-Bildungsrouten gehören nicht in Naturschutzgebiete, Naturschutzdenkmäler und Nationalparks. Baum- und Felshöhlen sind Wohnungen von wildlebenden Tieren. Schilf- und Ufergebiete sind sehr sensibel und deshalb als Verstecke ausgeschlossen. Zielsetzung Bluecaching, die Suche nach dem "blauen Schatz", ist darauf ausgerichtet, Denk- und Verhaltensweisen für eine nachhaltige Entwicklung anzustoßen. Beim Bluecaching wird die Nachhaltigkeitstheorie am Beispiel Wasser spielerisch in die Praxis übertragen und das, was nachhaltige Entwicklung meint, in einer interaktiven Schatzsuche erlebbar. Blue Caches liegen in der Natur, steigern Abenteuerlust und erwecken Umwelt- und Umfeldbewusstsein. Blue Caches zeigen Wünsche, Sorgen und Hoffnungen auf, und inspirieren mit Ideen und konkreten Handlungsempfehlungen für eine nachhaltige Lebensweise. Formen Mögliche Blue Cache-Formen sind beispielsweise: die klassische Schnitzeljagd zu Fuß oder mit dem Fahrrad eine Kanu- oder Bootstour eine Unterwasser-Route eine Bachwanderung eine Wattwanderung eine konsumkritische Stadtralley Themen Es gibt Blue Cache-Routen zu ganz unterschiedlichen Wasserthemen. Auf der WASsERLEBNIS-Projekthomepage wurden zahlreiche Routen veröffentlicht. Vielleicht gibt es ja in Ihrer Nähe eine Strecke zum Testen. Klimawandel Hochwasserschutz Trinkwasser und Wasserverschmutzung Schutz der Meere Flüsse und Auen Tiere im und am Wasser Wassersport sowie Ferien und Tourismus Wasserkonsum und Wassermangel Für die erste Praxiseinheit müssen Sie eine Blue Cache-Route ausgelegt haben. Wenn möglich sollte diese Route vor der Blue Cache-Aktion auch schon von einer Kollegin oder einem Kollegen getestet worden sein. So ist sichergestellt, dass die Koordinaten korrekt vermessen worden sind. Auf www.wasserlebnis.de finden Sie unter der Rubrik "Downloads" Vorlagen, sogenannte Roadbooks, zu unterschiedlichen mobilen Blue Cache-Routen. Diese Routen bearbeiten verschiedene Wasserthemen wie Hochwasser, nachhaltigen Fischfang, Wasserverfügbarkeit auf der Welt oder virtuelles Wasser. Suchen Sie, eventuell mit Ihrer Klasse zusammen, ein Thema aus, das Sie interessiert und das gut zur Umgebung passt. Einfach ausdrucken, ergänzen und loscachen! Vermessen Sie die Versteck-Koordinaten, die ja ortsabhängig sind, und tragen Sie sie an der richtigen Stelle ein. Bestücken Sie dann die Dosen und Stationen mit dem Material. Wenn die Bluecacherinnen und Bluecacher von ihrer ersten blauen Schatzsuche zurückkehren, erwartet sie noch eine Überraschung: Sie selbst werden im zweiten Schritt für ihre Freundinnen und Freunde zur WASsERRETTERIN und zum WASsERRETTER. Sie können entweder an das Wasserthema ihres gerade bearbeiteten Blue Caches anknüpfen und diesen mit einer weiteren Station ausbauen. Oder sie finden sich für eine "Aktion Lieblingsplatz" in kleinen Teams zusammen, suchen zu zweit oder zu dritt nach einem für sie besonderen Ort in Wassernähe oder mit Wasserbezug und verstecken dort eine Dose beispielsweise mit einem Hinweis, wieso sie gerade diesen Wasserplatz gewählt haben. Nachdem die Kinder und Jugendlichen eine Blue Cache-Route durchlaufen und vielleicht auch noch eine Dose versteckt haben, sollte der Projekttag mit einer kurzen Reflexionsrunde abschließen. Ratsam ist es im Allgemeinen immer in einem Kreis zu sitzen, sodass sich alle ansehen können. Darin, dass die Teilnehmenden einander von ihrem Erlebnis und ihren Gedanken berichten, liegt die Chance, dass sich das Erlebte multipliziert. Gerade durch das Teilen von Inspirationen und positiven Eindrücken bleibt die gemeinsame Zeit als besonders schön und mit Wiederholungswert in Erinnerung. Außerdem trägt eine Diskussion zur kritischen Analyse der Inhalte und der Methoden bei. Leitfragen hierbei können sein: Welche Station hat euch besonders gut gefallen? An welcher Station habt ihr etwas Neues kennengelernt? Wer einen eigenen Blue Cache für Wasser und nachhaltige Entwicklung plant, sollte vor der eigentlichen Erstellung Ideen und Inspiration sammeln und sich über einige wesentliche Punkte klar werden: Zur Inspiration und Übung sollte man Multicaches heben und Blue Caches erleben. Zum Finden eines Wasserthemas sollte man seine Umgebung erkunden und "Wasserstoff" sammeln. Für Versteckideen sollte man in der Umgebung nach geeigneten Verstecken suchen. Für Ideen zu Rätseln und Inhalten sollte man die Zielgruppe des Caches festlegen. Temporär oder permanent Wer einen eigenen Blue Cache anlegt, muss sich überlegen, ob die Route temporär, beispielsweise für eine bestimmte Veranstaltung, oder permanent sein soll. Ausschlaggebend für die Entscheidung ist dabei vor allem der Ort und der mit der Instandhaltung verbundene Zeitaufwand. Eine permanent ausgelegte Route muss regelmäßig gewartet werden um sicherzustellen, dass alle Stationen an ihrem Platz und vollständig sind. Linear, sternförmig oder gegenläufig Es gibt ganz verschieden GPS-Bildungsrouten- Konzepte: Eine lineare Route hat einen Anfang und ein Ende und eine vorgegebene Richtung, in der die Route gelöst werden muss. Es gibt aber auch lineare Routen mit Abzweigungen, zum Beispiel Bonusverstecke für besonders schnelle Cacherinnen und Cacher. Bei sternförmigen Routen suchen Kinder und Jugendliche ausgehend von einem Zentrum in verschiedenen Richtungen nach einzelnen Stationen. Ist eine Station gelöst, kehren sie zum Zentrum zurück und tauschen die Ergebnisse aus. Diese Methode eignet sich vor allem für größere Gruppen. Für sie bietet sich außerdem sie gegenläufige Route an: Man teilt sich in zwei Gruppen auf, die von beiden Enden die Route verfolgen. In der Mitte trifft man sich und kann nur gemeinsam den finalen Schatz heben. Ein weiteres Modell ist der "Markt der Möglichkeiten", bei dem viele Verstecke auf einem fetgelegten Bereich verteilt sind. Hier teilen sich die Kinder und Jugendlichen in kleine Teams auf, die alle gleichzeitig auf Schatzsuche gehen. Wer am Ende die meisten Schätze gehoben hat, gewinnt das Rennen. Da Blue Cache-Routen an der frischen Luft ausgelegt werden, muss darauf geachtet werden, dass alle verwendeten Gegenstände aus witterungsbeständigem Material sind. Geeignete Versteckbehälter sind beispielsweise: verschraubbare Kunststoff- oder Metalldosen mit Dichtungsring Vorratsdosen mit Clip & Close-Verschluss sogenannte PETlinge, Rohlinge für Kunststoffflaschen Filmdosen Verstecke Die Dosen müssen geschickt platziert werden. Schließlich sollen sie nicht auf Anhieb gefunden werden. Mit wenig Bastelaufwand lassen sich die meisten Behälter gut an die Umgebung anpassen. Metalldosen lassen sich einfach mit einem Knopfmagneten an einer Straßenlaterne oder Regenrinne befestigen. Wirkungsvoll sind auch Attrapen wie ein alter hohler Lichtschalter aus Plastik, eine Überwachungskamera oder ein ganzer Briefkasten. Rätseltypen und Aktionsideen Es gibt sehr viele unterschiedliche Rätseltypen, die mit Aufgaben oder Aktionen verbunden sind oder damit verknüpft werden können. Zur nächsten Station navigiert zum Beispiel die Lösung eines Bilderrätsels, eines Lückentextes oder eines Puzzles. Eine (Bilder-)Geschichte zum Weg des Trinkwassers von der Quelle bis in die Getränkeflasche kann das Bewusstsein auf den Mangel an sauberem Trinkwasser lenken. Sieben Kärtchen versehen mit den einzelnen Zahlen der neuen Koordinate, bilden bei richtiger Sortierung die Zielkoordinate ab. Mit einer eigenen Reportage über die Baumwollproduktion in Asien oder die Entstehung eines Apfels kann das Thema des versteckten Wasserverbrauchs (virtuelles Wasser) aufgegriffen werden. Auch Suchaufgaben wie das Recherchieren in Hinweisschildern vor Ort oder in einem Lexikon der Schulbücherei ist eine spannende Aktionsidee. Die Lösung kann zum Beispiel eine Jahreszahl sein, die verbunden mit einer Rechenaufgabe die letzten Ziffern der Ostkoordinate ergibt. Ein Experiment mit (Ja/Nein-)Fragen bringt die ersehnten Hinweise. Mit sogenannten QR-Codes, die mit Smartphones gelesen werden können, lassen sich Worte und Zahlen verschlüsseln. Stationsliste Eine Stationsliste ist eine hilfreiche Übersicht für die Planung einer Blue Cache-Route. Sichtbar werden die benötigten Materialien und die Nachhaltigkeitsinhalte. Ist ein Bildungsziel erst mal formuliert, lässt es sich viel gewandter verfolgen. Jede Stationsliste sollte folgende Informationen enthalten: Ort und Datum, Namen der Finderinnen und Finder, Name der Route und Anzahl der Stationen und Final. Dazu werden in einer Tabelle die Stationsnummern, die Koordinaten, der Inhalt des Verstecks, der Bildungsinhalt und die ungefähre Routen-Dauer vermerkt. Empfohlen wird außerdem, Fotos der Verstecke aufzunehmen, sodass kein Versteck in Vergessenheit gerät. Roadbook Das Roadbook ist die finale Routenbeschreibung mit Weginformationen und allen Hinweisen zu den einzelnen Stationen. Die Bluecacherinnen und Bluecacher bekommen es in die Hand, wenn die Suche losgeht. Es darf also keine Fehler mehr enthalten. Wie das Roadbook gestaltet ist, ist jedem selbst überlassen. Der Umfang hängt von der Länge der Route ab. Es kann also ein einzelnes DIN-A4-Blatt oder ein kleines Heft sein. Ist es auf dem Computer geschrieben, kann es ausgedruckt an die Interessierten verteilt werden oder per E-Mail zugeschickt werden. Möglich ist auch ein Audio-Roadbook. Hauptsache ist, dass es verständlich ist. Um die eigene Blue Cache-Route mit anderen zu teilen, laden Sie und Ihre Schülerinnen und Schüler die Route auf die Projekthomepage www.wasserlebnis.de hoch. Ist die Route permanent, kann sie zusätzlich auch auf www.opencaching.de oder www.geocaching.com veröffentlicht werden.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Aufenthaltswahrscheinlichkeiten beim linearen Potentialtopf" werden die Schülerinnen und Schüler mithilfe des Potentialtopfmodelles an die tatsächlichen Vorgänge in einem Atom herangeführt. Dabei werden die Lernenden mit quantenmechanischen Beschreibungen konfrontiert, die ein nicht unerhebliches Abstraktionsvermögen verlangen. Allerdings können die notwendigen Gleichungen in Analogie zu bereits bekannten Herleitungen aus der Mechanik beziehungsweise Elektrodynamik abgeleitet werden. Es wird für Schülerinnen und Schüler benötigt, die Physik als Leistungsfach und gegebenenfalls als Abiturfach gewählt haben. In Anlehnung an die mechanische Wellenfunktion zur Beschreibung von Seilschwingungen oder Wasserwellen werden die Schülerinnen und Schüler zur Beschreibung der quantenmechanischen Wellenfunktion mit Begriffen wie Wahrscheinlichkeitsamplitude und Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte vertraut gemacht. Den Lernenden wird an konkreten Beispielen erläutert, dass man solche als Wahrscheinlichkeitswellen bezeichnete Funktionen nicht wie Wasserwellen beobachten kann, sondern nur zur mathematischen Beschreibung eines quantenmechanischen Zustandes benutzen kann. Anhand konkreter Beispiele können dann entsprechende Wahrscheinlichkeiten berechnet werden, ein in einem Potentialtopf befindliches Elektron an einer bestimmten Stelle zu finden. Aufenthaltswahrscheinlichkeit beim linearen Potentialtopf Zum Verständnis der noch folgenden Unterrichtseinheit zur quantenmechanischen Beschreibung des Wasserstoffatoms sind Kenntnisse über quantenmechanische Grundprinzipien wie Welle-Teilchen-Dualismus und Wahrscheinlichkeitsberechnungen zu Aufenthaltsorten von Elektronen notwendig. Dies kann mithilfe des linearen und dreidimensionalen Potentialtopfes den Schülerinnen und Schülern sehr gut nahegebracht werden. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden können kaum vorausgesetzt werden. Allerdings helfen die aus der Mechanik und Elektrodynamik bekannten Beschreibungen von mechanischen und elektromagnetischen Wellen sehr bei der Einführung der abstrakten Wahrscheinlichkeitswellen. Didaktische Analyse Bei der für die Lernenden nicht ganz einfachen Herleitung von Wahrscheinlichkeitswellen ist Abstraktionsvermögen gefragt. Deshalb müssen Lehrkräfte sehr darauf achten, durch Abbildungen und Animationen den Sachverhalt möglichst anschaulich zu gestalten. Im Übrigen sollte der anspruchsvolle Stoff den Schülerinnen und Schülern vorbehalten bleiben, die Physik als Leistungsfach beziehungsweise Abiturfach gewählt haben. Methodische Analyse In einer schrittweisen Hinführung werden die Lernenden in die Berechnungen von Aufenthaltswahrscheinlichkeiten eingeführt. Ergänzende Übungsaufgaben erläutern und verfestigen das Gelernte mit dem Ziel, damit auch die realen Vorgänge in einem Wasserstoffatom verstehen zu können. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass die quantenmechanischen Vorgänge im atomaren Bereich mit den Methoden der klassischen Physik nicht beschrieben werden können. können Begriffe wie Wahrscheinlichkeitswelle und Aufenthaltswahrscheinlichkeit beschreiben. wissen, wie man Wahrscheinlichkeiten in der Quantenphysik herleitet und berechnet. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler überprüfen selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. lernen die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin zu überprüfen und einzuordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden wertfrei diskutieren zu können.