MINT: Willkommen im Fachbereich

Das Löschen eines Feuers durch Ausschalten einer der Faktoren, die zu seinem Entstehen notwendig sind, stellt eine ideale Verknüpfung zu Themen wie „Nachhaltiger Umgang mit Ressourcen – Luft zum Atmen“ oder „Zündender Funke und flammendes Inferno“ her. Versuche zum Bau eines Feuerlöschers werden herkömmlicherweise mit Glasgeräten und exakten Vorgaben durchgeführt. Setzt man dazu jedoch medizinische Spritzentechnik mit entsprechenden Plastikmaterialien ein, eignet sich das Thema Feuerlöscher hervorragend für ein so genanntes "Egg Race". Bei dieser Unterrichtsform beschäftigen sich die Schülergruppen mit überschaubaren Problemsituationen, für die sie unter der Beachtung von Sicherheitsregeln eigenständig Lösungswege planen und beschreiten. Aus dem bisherigen Unterricht wissen die Schülerinnen und Schüler bereits, dass Kohlenstoffdioxid erstickend wirkt und dass dieses Gas beim Lösen einer Brausetablette in Wasser entsteht. Wenn sie zudem im Umgang mit medizintechnischen Kunststoffspritzen geübt sind, können sie ohne vorgegebene Versuchsbeschreibung selbstständig einen kleinen Feuerlöscher konstruieren und erproben. Neben realen Experimenten kommt auch ein vom SWR entwickelter Online-Brandsimulator zum Einsatz, der auch Bestandteil der CD-ROM ist. Abschluss des Themas "Luft" und Verbrennung Vor dem Bau eines Feuerlöschers nutzen die Lernenden Informationen und einen Brandsimulator aus dem SWR-Online-Angebot "Warum löscht Wasser Feuer?". Die Egg-Race-Methode Allgemeine Hinweise zur Unterrichtsform, bei der die Lernenden Experimente selbstständig entwickeln und so eigene Wege finden können. Hinweise zum Unterrichtsverlauf Die Schülerinnen und Schüler entwickeln mit medizinischer Spritzentechnik einen kleinen Schaumlöscher. Die Schülerinnen und Schüler sollen im Internet Informationen zur Brandlöschung recherchieren und dabei insbesondere die SWR-Materialien zum Thema "Warum löscht Wasser Feuer?" nutzen. gemäß der Bildungsstandards im Kompetenzbereich "Fachwissen" ihre Vorkenntnisse über Kohlenstoffdioxid, seine Herstellung aus einer Brausetablette, seine Dichte und seine erstickende Wirkung, verknüpfen, um einen Feuerlöscher zu konstruieren. im Kompetenzbereich "Erkenntnisgewinnung" einen Versuch vollkommen eigenständig entwickeln, durchführen und gegebenenfalls optimieren (E1-4). im Kompetenzbereich "Kommunikation" im Team Versuche durchführen und fachsprachlich korrekt präsentieren (K4, K7). Die hier vorgestellte Unterrichtseinheit zur Brandlöschung beschließt eine Reihe zum Thema "Luft und Verbrennung". Vor dem Bau eines eigenen Schaumlöschers werden, ausgehend vom Verbrennungsdreieck, die Bedingungen für ein Feuer noch einmal aufgegriffen. Daraus wird dann abgeleitet, wie man einen Brand löschen kann. Mithilfe der SWR-Online-Materialien zum Thema "Warum löscht Wasser Feuer?" recherchieren die Schülerinnen und Schüler in Kleingruppen, welche Löschmethoden es gibt und wie sie funktionieren. Dabei sortieren sie diese Methoden, zum Beispiel nach den Kategorien Sauerstoff entziehen. unter die Entzündungstemperatur kühlen. Brennstoff entziehen. Die SWR-Materialien bieten neben allgemeinen Informationen zu den Themen Feuer und Löschen (Geschichte, Löschmittel, Löschgeräte, ... ) auch einen Film sowie ein interaktives Online-Experiment. Dass man mit Wasser Brände löschen kann, ist jedem bekannt. Wie schnell ein kleiner Brand so intensiv wird, dass auch ein Gartenschlauch nicht mehr genügend Wasser zum Löschen liefern kann, lässt sich mit einer interaktiven Feuerlöschsimulation ermitteln. Die Simulation basiert auf der Annahme, dass der Hauptlöscheffekt des Wassers auf dem Kühlungseffekt beim Verdampfen beruht. Etwa 2.600 Kilowatt beträgt die theoretische Kühlleistung von 60 Litern Wasser pro Minute. In der Brandbekämpfungspraxis muss jedoch mit der etwa dreifachen Wassermenge gerechnet werden, da unter realen Bedingungen ein Großteil des Wassers den Brandherd nicht erreicht und somit auch nicht zur Kühlung beitragen kann. Tab. 1 gibt einen Überblick über den Zusammenhang zwischen Wassermenge und tatsächlich erreichter Kühlleistung bei der Brandbekämpfung. Tab. 1 Wassermenge Kühlleistung 50 Liter / Minute 700 kW 100 Liter / Minute 1.400 kW 200 Liter / Minute 2.800 kW 300 Liter / Minute 4.200 kW 550 Liter / Minute 7.700 kW Mit dem interaktiven Experiment kann die Entwicklung von vier verschiedenen Brandsituationen simuliert werden (Kaminfeuer, Matratzenbrand, brennendes Stapelbett und Kioskbrand). Während der Brandfilm abläuft (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken) - kann, nach der Wahl einer Löschwassermenge - jederzeit ein Löschversuch unternommen werden. Eine Effizienzanalyse gibt danach Auskunft, ob zuviel oder zu wenig Wasser eingesetzt wurde. Letztlich kann noch auf richtiges und falsches Löschen hingewiesen werden - mitunter gibt es in den Klassen Jugendfeuerwehrleute als Experten, die dazu berichten können. Zum Abschluss der Sequenz zum Thema "Luft und Verbrennung" bauen die Schülerinnen und Schüler im Rahmen eines "Egg Race" dann einen eigenen Feuerlöscher. "Normale" Schülerexperimente dienen in der Praxis häufig dem Erwerb eng vorgegebener Ziele und sollen aus zeitökonomischen Gründen meist direkt erfolgreich verlaufen. Dazu werden Fehlerquellen bereits in der Planungsphase so weit wie möglich ausgeschlossen. Dadurch erhalten die Schülerinnen und Schüler jedoch viel zu selten die Gelegenheit, eigene Lösungswege zu beschreiten, sich selbst zu korrigieren und daraus zu lernen - was aber dem eigentlichen naturwissenschaftlichen Arbeiten entspräche. Genau dies gewährleistet die so genannte Egg-Race-Methode. Die Schülergruppen erhalten bei dieser Methode überschaubare Problemstellungen, für die sie unter der Beachtung von Sicherheitsregeln eigenständig Lösungswege planen und beschreiten sollten. Das bedeutet, dass die Schülerinnen und Schüler auch Wege gehen können, die eventuell nicht oder nur teilweise zur Lösung des Problems führen. Da sie im weiteren Verlauf ihre Vorgehensweise eigenständig reflektieren und optimieren können, führen solche Fehlplanungen aber nicht zu Frustrationen. Egg Races verknüpfen Alltagserfahrungen und Fachwissen zu kreativem Denken und praktischem Handeln. nutzen innerhalb einer Gruppe Kooperation sowie die Konkurrenz zu den anderen Gruppen als Motivation und ermöglichen zugleich soziales Lernen. geben den Schülerinnen und Schülern Gelegenheit, Probleme selbstständig zu lösen und eigene Wege zu finden. Hans Joachim Gärtner und Volker Scharf Chemische "Egg Races" in Theorie und Praxis, Studienmaterialien des SIL Speyer Band 144, Boppard/Speyer 1994 Hans Joachim Gärtner Kreativität und Wettbewerb. Chemisches Egg-Racing in der Sekundarstufe I, NiU Chemie, 6/1997, S. 17-20 Gregor von Borstel und Andreas Böhm Bau eines Schaumlöschers mit medizintechnischen Geräten, NiU Chemie Nr. 74, 2003, S. 42-44 Hans Joachim Gärtner und Gregor von Borstel Kohlenstoffdioxid und Wettbewerb, "Egg-Races" in der Sekundarstufe I, NiU Chemie Nr. 78, 2003, S. 19-21 Die Grundstruktur der Stunde ist sehr einfach: Die Schülerinnen und Schüler erhalten die Aufgabe, mit vorgegebenen Materialien einen Feuerlöscher zu bauen und bearbeiten dieses Problem anschließend eigenständig in Teams mit zwei bis drei Personen. Die Aufgabe der Lehrperson besteht zunächst nur darin, die Problemstellung und die Rahmenbedingungen für die Experimentierphase festzulegen: Welche Materialien dürfen die Schülergruppen verwenden? Welche Bedingungen muss das Versuchsergebnis erfüllen? Welche Verhaltensregeln müssen von den Schülergruppen eingehalten werden? Experimentierphase In der anschließenden Experimentierphase sollte sich die Lehrperson zurückhalten und die Ansätze der Schülergruppen nur auf Sicherheit überprüfen, nicht aber auf Funktionalität. Entscheidend ist, dass die Planung der Versuche in den Schülergruppen erfolgt. Auch wenn die Lehrperson erkennt, dass der eingeschlagene Weg nicht unbedingt zur Lösung führt, wird dies nicht vorab diskutiert. Vielmehr sollen die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit haben, Optimierungen eigenständig durchzuführen. Lösungsbeispiel Eine Spritze kann mit einer Brausetablette und Spüli befüllt werden. Dann wird Wasser hineingezogen und der Kolben nach einiger Zeit arretiert (Abb. 2). Damit es keine Wasserschlacht gibt, wird die Aufgabe so eingeschränkt, dass man zur Lösung des Problems den Kolben nur ziehen, aber nicht drücken darf (siehe "feuerloescher_aufgabe.pdf"). Wenn man dann durch Zuhalten oder kurzzeitiges Verschließen per Dreiwege- oder Absperrhahn einen Druck in der Spritze aufbaut, kann man "mühelos" aus größerer Entfernung eine Kerze löschen. Präsentation In der abschließenden Präsentationsphase stellen die Schülergruppen ihre Ergebnisse vor und diskutieren sie im Plenum. Verschiedene Lösungswege Wir haben das Egg Race schon häufig mit Schülerinnen und Schülern und auch Lehrkräften in Fortbildungen und Workshops durchgeführt. Die Lösungswege und Ergebnisse sind vielfältig. Einige Gruppen mischen alle Substanzen in einer Spritze und benutzten diverse Schlauchverbindungen oder Hähne, um einen Druck aufzubauen. Andere mischen über eine Hahnbank die Substanzen durch Einspritzen von Wasser oder Spüli in die Spritze mit der Brausetablette oder greifen auch auf selbstgebaute Gasentwickler im Reagenzglas zurück. Hohe Motivation Insgesamt zeigen die Erfahrungen, dass alle Schülerinnen und Schüler in der Lage sind, die Aufgabe eigenständig zu lösen. Damit wenden sie bereits Erlerntes erfolgreich an und festigen so ihr Wissen. Den meisten Gruppen macht die Arbeit zudem schlichtweg Spaß. Sie erleben, dass nicht gleich der erste Versuch zum Erfolg führt, lassen sich davon aber nicht entmutigen. Dadurch erhält der Chemieunterricht eine stark positive Konnotation.

In dieser Unterrichtseinheit wird die Löslichkeit von Gasen in Wasser mithilfe einfacher medizinischer Spritzentechnik untersucht und durch die kritische Hinterfragung von Werbeaussagen zu einem sauerstoffhaltigen "Powergetränk" kontextnah erarbeitet.Ausgehend von der Werbung für ein sauerstoffhaltiges Getränk wie ?Active O2? wird in der Sekundarstufe I untersucht, wie viel Sauerstoff sich in Wasser lösen kann. In der Oberstufe kann man anhand der Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in Wasser das Prinzip von Le Chatelier einführen und dieses dann auf das sauerstoffhaltige Getränk übertragen. Sämtliche Experimente lassen sich kostengünstig, sicher und unkompliziert mit medizintechnischen Geräten durchführen. Die Verknüpfung mit der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler ermöglicht neben einer Einführung der Löslichkeit von Gasen auch Berechnungen zu den Gasgesetzen oder zum Massenwirkungsgesetz. Dabei liefert der motivierende Aufhänger des Modegetränks ?Active O2? die Gelegenheit zur kritischen Auseinandersetzung mit Werbeaussagen. Klasse 9 und 10: Was ist dran am "Powergetränk"? Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die in einem Getränk gelösten Gase, bestimmen die Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser und hinterfragen die Werbeversprechen zum "Powergetränk". Jahrgangsstufe 11: Le Chatelier und die Kohlensäure Ausgehend vom Kontext "Kohlensäure in Getränkeflaschen" werden die Möglichkeiten zur Beeinflussung der chemischen Gleichgewichts untersucht, bevor das sauerstoffhaltige "Powergetränk" kritisch bewertet wird. Die Schülerinnen und Schüler sollen gemäß der Bildungsstandards (PDF-Download) im Kompetenzbereich "Fachwissen" die Löslichkeit von Gasen in Abhängigkeit verschiedener Parameter kennen lernen und diese beeinflussen (F3). gemäß der Bildungsstandards im Kompetenzbereich "Erkenntnisgewinnung" Versuche eigenständig entwickeln, durchführen und gegebenenfalls optimieren (E1-E5 und E8). gemäß der Bildungsstandards im Kompetenzbereich "Kommunikation" im Team Versuche durchführen, dokumentieren und fachsprachlich korrekt präsentieren (K3, K5 und K6). gemäß der Bildungsstandards im Kompetenzbereich "Bewertung" erkennen, dass wissenschaftlich anmutende Behauptungen in der Werbung häufig suggestiv wirken und zu bewerten sind. gemäß der Bildungsstandards im Kompetenzbereich "Bewertung" in die Lage versetzt werden, ihr Konsumverhalten kritisch zu hinterfragen (B3-6). Thema Das Prinzip von Le Chatielier - einmal anders Autor Gregor von Borstel Fach Chemie Zielgruppe Klasse 9 und 10, Jahrgangsstufe 11 Zeitraum Klasse 9 und 10 (Löslichkeit von Sauerstoff): 1 Stunde Jahrgangsstufe 11 (Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff): 2 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Abspielmöglichkeit für Videoclips, Kunststoffspritzen und Zubehör Planung Tabellarischer Verlaufsplan für Das Prinzip von Le Chatelier - einmal anders (Klasse 9 und 10 ) sowie Das Prinzip von Le Chatelier - einmal anders (Jahrgangsstufe 11) Gregor von Borstel und Andreas Böhm Le Chatelier einmal anders, Gleichgewichtsverschiebungen am Kontext Sprudelwasser, Naturwissenschaft im Unterricht Chemie, Heft 96, Sicher Experimentieren, 6/2006, S. 34-37 Gregor von Borstel und Andreas Böhm "Active O2" - Powerstoff mit Sauerstoff, kontextorientierte Prüfung von Werbeaussagen, MnU 59/7 (15.10.2006), S. 413-415 Seit 2001 ist "Active O2" auf dem Markt. Es handelt sich um ein "Sauerstoffwassergetränk", das, verglichen mit einem konventionellen Mineralwasser, mit der 15-fachen Menge an Sauerstoff angereichert ist. Nach den Angaben des Herstellers wird der Sauerstoff unter Veränderung der physikalischen Parameter Druck und Temperatur und unter starker Verwirbelung in das Wasser eingebracht. Der Sauerstoff ist dann physikalisch im Wasser gelöst. Nach dem Öffnen der Flasche dauert es überraschend lange, bis er langsam entweicht und sich ein neuer Gleichgewichtszustand einstellt. "Active O2" ist gegenwärtig in der Sport- und Outdoor-Szene als "Powerstoff zum Auftanken" sehr gut positioniert und somit vielen Schülerinnen und Schülern bekannt. Ausgehend von der Werbung für das Getränk wird die Frage aufgeworfen, warum es so beliebt ist und was sich konkret hinter der Werbeaussage verbirgt, es enthalte 15-mal mehr Sauerstoff als herkömmliches Mineralwasser. Damit ist der Anreiz gegeben, das Getränk einmal genauer zu untersuchen. Active-O2-Homepage Auf der Webseite wirbt der Hersteller für die Vorzüge des Produktes. Partner- oder Gruppenarbeit Experimentell können die Schülerinnen und Schüler die Werbeaussage mit sehr einfachen medizintechnischen Plastikgeräten in Partner- oder Gruppenarbeit untersuchen: Welches Gas ist im Getränk gelöst? Alles Gas wird durch Auskochen aus dem Getränk ausgetrieben und aufgefangen. Das gewonnene Gas untersucht man durch einfache Nachweisreaktionen darauf, ob es sich im Wesentlichen um Sauerstoff handelt. Lösen von Sauerstoff in Wasser Einen etwas anderen Weg beschreitet man, wenn die Schülerinnen und Schüler untersuchen lässt, wie viel Sauerstoff sich tatsächlich bei Raumtemperatur und Normaldruck in Wasser löst. Austreibung und Nachweis gelöster Gase Das Gas kann direkt aus einer Getränkeflasche ausgetrieben werden. Will man die Flasche nicht öffnen, stülpt man über den Flaschenverschluss ein Stück eines abgequetschten, alten Fahrrad- oder Silikonschlauchs zur Abdichtung und durchbohrt Schlauch und Verschluss mit der Kanüle. Die Kanüle verbindet man gasdicht mit mehreren leicht laufenden Luer-Lock Spritzen zum Auffangen des Gases. Die Flasche wird dann im Wasserbad erwärmt. Um zu überprüfen, ob man neben Sauerstoff auch Kohlenstoffdioxid freisetzt, leitet man etwas Gas pneumatisch in ein Reagenzglas um und führt die Glimmspanprobe durch. Dann spritzt man den Rest des aufgefangenen Gases mithilfe einer flexiblen Kunststoffkanüle durch wenige Milliliter Kalkwasser. Prinzipiell kann man durch Überleiten über heißes Kupfer oder Eisen den freigesetzten Sauerstoff auch quantitativ erfassen. Wie viel Sauerstoff löst sich in Wasser? Sehr leicht kann man auch ohne Glasgeräte herausfinden, wie viel Sauerstoff sich bei Raumtemperatur und Normaldruck in einer vorgegebenen Menge Wasser löst. Dazu werden zwei Spritzen gasdicht miteinander verbunden. In die eine füllt man 40 Milliliter abgekochtes und auf Zimmertemperatur abgekühltes Wasser, in die andere im Überschuss Sauerstoff. Das Gas wird solange durch das Wasser gedrückt, bis sich kein weiteres löst. Verblüfft stellen die Schülerinnen und Schüler fest, dass dies in der Regel nur ein Milliliter ist. Damit wird die Aussage, dass in der Flasche 15-mal mehr Sauerstoff als in normalem Wasser enthalten sind, zugleich begreifbar und hinterfragt. Die Ergebnisse werden vorgestellt und festgehalten. Um wieder auf das Eingangsproblem zurückzukommen ("Wie ist die Werbeaussage zum ?Powergetränk' zu bewerten?"), kann man zum Vergleich ausrechnen, wie viel Sauerstoff man mit einem tiefen Atemzug aufnehmen kann. Vereinfachend geht man von einem maximalen Lungenvolumen von fünf Litern und einem Sauerstoffanteil in der Atemluft von 20 Prozent aus. Basierend darauf kann der mögliche Wirkungsgrad des Powergetränks bezüglich der Sauerstoffversorgung des Organismus über den Verdauungstrakt eingeschätzt, und auf die Frage hingelenkt werden, ob sich der Kauf des Getränkes aufgrund des versprochenen Sauerstoffgehaltes überhaupt "auszahlen" kann. Um den Slogan "Der Powerstoff mit Sauerstoff" weiter zu hinterfragen bietet es sich auch an, im Internet die Informationen des Getränkeanbieters mit seriösen Aussagen zu vergleichen (im Unterricht oder als Hausaufgabe). Zum Abschluss kann den Schülerinnen und Schülern die Frage gestellt werden, welche Auswirkungen die gefundenen Ergebnisse auf ihr Verbraucherverhaltens haben werden. Bei der Herleitung des für viele Sachverhalte grundlegenden Prinzips von Le Chatelier steht zunächst die Frage im Mittelpunkt, welche Parameter die Lage eines dynamischen Gleichgewichts beeinflussen. Herkömmlicherweise greift man in der Schule auf Versuche mit Stickstoffdioxid oder Kobaltchlorid zurück, die aufgrund der toxischen beziehungsweise kanzerogenen Eigenschaften nicht von den Schülerinnen und Schülern durchzuführen sind. In dieser Unterrichtseinheit werden die Möglichkeiten zur Beeinflussung des chemischen Gleichgewichts am Kontext Kohlensäure eingeführt. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten dabei die meisten Versuche mit einfachen Plastikmaterialien aus der Medizintechnik völlig eigenständig (unter der Voraussetzung, dass sie mit dem Einsatz medizinischer Spritzentechnik im Chemieunterricht vertraut sind). Im Rahmen dieser als "Egg Race" bezeichneten Unterrichtsform können die Lernenden Experimente selbstständig entwickeln und so eigene Wege finden. Egg Races und Robinsonaden - kreatives Experimentieren Allgemeine Informationen und verschiedene Egg-Race-Ideen für den Chemieunterricht auf der Website des Autors. Spritzentechnik "ChemZ" Unterrichtsideen und Informationen zu der hier eingesetzten Spritzentechnik auf der Website des Autors. Filme zur Spritzentechnik und zum Kohlenstoffdioxid Videos zum Umgang mit medizinischer Spritzentechnik für Ungeübte (Lehrkräfte, Schülerinnen und Schüler) auf der Website des Autors. 1. Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid unter Normalbedingungen Der Einfluss von Druck und Temperatur auf die Löslichkeit von Gasen ist den meisten Schülerinnen und Schülern prinzipiell vertraut - zum Beispiel über Sodastreamer oder aufgewärmte Sprudelflaschen im Sommer. Was noch fehlt, ist eine quantitative Erfassung dieser Faktoren. Ausgehend vom Sprudelwasser wird die Frage aufgeworfen, wie viel Kohlenstoffdioxid sich in Wasser lösen kann. Mithilfe eines einfachen Versuchs untersuchen die Schülerinnen und Schüler dies zunächst unter Standardbedingungen (CO2_le_chatelier.pdf, Versuch 1). Die in den Schülerversuchen ermittelten Ergebnisse liegen in der Regel bei 20 bis 22 Milliliter gelöstem Kohlenstoffdioxid pro 25 Milliliter Wasser und damit nahe am Literaturwert. Die Ergebnissicherung beinhaltet zugleich die Frage, was beim Lösen passiert. Wenn man dazu die entsprechenden Reaktionsgleichungen festhält, lässt sich im Anschluss diskutieren, welche Parameter das Gleichgewicht beeinflussen könnten. Aufbauend auf Alltagserfahrungen mündet die Hypothesenbildung (Temperatur, Druck, pH-Wert) in weitere Versuche, die mit medizinischer Spritzentechnik durchgeführt werden können (CO2_le_chatelier.pdf, Versuche 2 bis 5). 2. Einfluss der Temperatur Die Schülerinnen und Schüler erstellen mit dem aus dem ersten Experiment bekannten Versuchsaufbau eine Messreihe mit abgekochtem Wasser unterschiedlicher Temperatur. Heißes Wasser wird in einer Thermoskanne bereitgestellt und mit bereits erkaltetem gemischt, um die gewünschten Wassertemperaturen zu erhalten. Aus Sicherheitsgründen sollte das verwendete Wasser nicht heißer als 50 Grad Celsius sein! Heizungsrohrisolierungen aus dem Baumarkt, die über die Spritzen gezogen werden können, gewährleisten, dass die Wassertemperatur während des Versuchs nur um wenige Grad abnimmt. 3. Einfluss von Druck Zur Untersuchung des Einflusses von Druck gibt man etwas Sprudelwasser in eine Spritze, verschließt diese und erzeugt durch Ziehen des Stempels einen Unterdruck. Etwas weiter geht die Variante mit Indikator (Unisol 113 für pH 1 bis 13, steht in den meisten Schullaboren zur Verfügung). Dazu wird eine Spritze wie folgt präpariert: Man zieht den Stempel maximal heraus und durchbohrt ihn mit einem erhitzten Nagel. Später wird der Nagel dann als "Riegel" benutzt, um den Stempel bei Unterdruck zu fixieren (siehe Grafik im Arbeitsblatt CO2_le_chatelier.pdf). Danach zieht man in diese Spritze zehn Milliliter abgekochtes Wasser mit Indikator (wenig) und sprudelt Kohlenstoffdioxid durch das Wasser, bis die Farbe gerade nach gelb umschlägt (etwa fünf Milliliter). Überschüssiges Kohlenstoffdioxid wird verworfen, und die Flüssigkeit auf zwei Spritzen verteilt. Beide Spritzen werden verschlossen. Eine dient später dem Farbvergleich. Der Stempel der präparierten Spritze wird maximal herausgezogen (Erzeugung eines Unterdrucks) und fixiert. Die Lösung wird geschüttelt. Zu beobachten ist das Ausperlen von Gas sowie ein deutlicher Farbwechsel, der auf eine Erhöhung des pH-Wertes von etwa 3 auf 5 zurückgeführt werden kann. Die Schülerinnen und Schüler schlagen bei der Untersuchung des Einflusses von Druck in der Regel zunächst vor, per Überdruck eine größere Löslichkeit des Gases zu erreichen. Die damit einhergehende pH-Wert Erniedrigung solle über einen Indikator sichtbar gemacht werden. Dies lässt sich in der Praxis jedoch nicht umsetzen, so dass man den hier beschriebenen, umgekehrten Weg der Druckerniedrigung und der Beobachtung von ausperlendem Gas wählen sollte. 4. Einfluss des pH-Wertes Auch in dieser Versuchsreihe wird mit abgekochtem Wasser gearbeitet, das durch Zugabe von Natronlauge/Salzsäure leicht sauer/alkalisch gemacht wurde. Man kann 0,1 bis 1-molare Lösungen verwenden. In 1-molarer Natronlauge löst sich mehr als zweieinhalb Mal soviel Kohlenstoffdioxid wie in abgekochtem Wasser. Auch wenn die Gefahr der Verätzung bei 0,1-molaren Lösungen auch sehr gering ist, müssen - wie bei allen Versuchen - die Sicherheitsvorschriften beachtet werden. Sollten Sie sich für den Einsatz höher konzentrierter Lösungen mit deutlicheren Ergebnissen entscheiden, müssen die Schülerinnen und Schüler insbesondere bei der Verwendung der Natronlauge auf die Verätzungsgefahr hingewiesen werden. 5. Gelöste Stoffe Wenn die Zeit reicht, können die Schülerinnen und Schüler auch noch den Einfluss gelöster Stoffe auf die Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in Wasser untersuchen. Dabei bietet es sich an, eine Messreihe mit verschieden konzentrierten Kochsalzlösungen durchzuführen. Wenn die Schülerinnen und Schüler im Umgang mit medizinischer Spritzentechnik noch nicht geübt und der Egg-Race-Unterrichtsform noch nicht verraut sind, können sie "klassisch" mit Versuchsanleitungen versorgt oder unterstützt werden. Im Anschluss an die Sicherung der Ergebnisse erfolgt eine Verallgemeinerung. Anknüpfungspunkte bietet der Kalkkreislauf in Natur und Technik, der außerdem als Klausuraufgabe denkbar wäre. Zudem kann auch auf den Einfluss der Weltmeere auf den natürlichen Kohlenstoffdioxidkreislauf und den Treibhauseffekt eingegangen werden. Einen bewährten Schlusspunkt des Themas stellt die Untersuchung des vielen Schülerinnen und Schülern bekannten "Powergetränks Active O2" dar. Wie in den Ausführungen zur Bearbeitung des Themas in Klasse 9 und 10: Was ist dran am "Powergetränk"? beschrieben, können die Lernenden auch hier mithilfe medizinischer Spritzentechnik völlig eigenständig ermitteln, wie viel Gas in einer Getränkeflasche gelöst ist und wie viel Sauerstoff sich unter Normalbedingungen in Wasser löst. Die im Chemieunterricht sich selten bietende Gelegenheit des Transfers von Vorwissen zur kritischen Hinterfragung von Werbeaussagen sollte auf jeden Fall genutzt werden.

Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten die "goldene Regel der Mechanik" am Beispiel der schiefen Ebene mit einem dynamischen GeoGebra-Applet.?Maschine (griechisch mechane, Werkzeug), in der Technik ein Gerät zur Änderung der Stärke oder Richtung einer angewandten Kraft.? Gemäß diesem Lexikoneintrag ist ein als Rampe dienendes Brett die wohl einfachste Maschine der Welt. Denn um ein Bierfass über eine Rampe auf die Ladefläche eines LKW zu rollen, ist nur ein Bruchteil der Gewichtskraft des Fasses erforderlich. Doch leider ist im Leben nichts umsonst: Die Krafteinsparung muss man auf anderem Weg bezahlen. Wie? Das herauszufinden, ist Aufgabe der Schülerinnen und Schüler in dieser auf ein Computerexperiment gestützten Unterrichtseinheit. Und dabei springt zum Schluss noch ein wichtiges physikalisches (Abfall-)Produkt heraus, nämlich das aus Kraft und Weg: die Arbeit. Gestaltung und Einsatz der Materialien im Unterricht Fachliche Voraussetzungen sowie Hinweise zum Einsatz des virtuellen Experimentes (Eigenständige Bearbeitung ohne vorherige Behandlung im Unterricht, Vertiefung und Festigung, prägnante Wiederholung in höheren Jahrgangsstufen). Vorteile der Computersimulation und fachliche Hinweise Das virtuelle Experiment ermöglicht auch in großen Klassen selbstständiges Experimentieren und eine zeitsparende Konzentration auf die Auswertung und die Ergebnissicherung. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Zerlegung der Gewichtskraft in Normal- und Hangabtriebskraft bei der schiefen Ebene wiederholen. die Aufnahme und das korrekte Eintragen von Messdaten in eine Messtabelle planen und üben. erkennen und mathematisch begründen können, dass der Steigungswinkel und die Hangabtriebskraft nicht proportional sind. erkennen und über die Produktgleichheit mathematisch begründen können, dass Hangabtriebskraft und zurückgelegter Weg zur Überwindung eines bestimmten Höhenunterschieds indirekt proportional sind (bei konstanter Gewichtskraft). die "goldene Regel der Mechanik" verstehen, formulieren und erklären können. die Vorgehensweise zur Einführung einer neuen physikalischen Größe verstehen. Kenntnisse der direkten beziehungsweise indirekten Proportionalität von Größen mit Quotienten- beziehungsweise Produktgleichheit der Wertepaare bilden die mathematischen Voraussetzungen für den Kurs. Kräftezerlegung und -parallelogramm sollten bereits bekannt sein, können aber mit dem Applet am Beispiel der schiefen Ebene noch einmal interaktiv wiederholt werden. Für das computergestützte Experiment bieten sich verschiedene Einsatzmöglichkeiten an: Eigenständige Bearbeitung des Computerexperimentes ohne vorherige Behandlung im Unterricht Vertiefung und Festigung des bereits im Unterricht durchgeführten Experimentes, eventuell in Übungsstunden oder als Hausaufgabe prägnante Wiederholung des Stoffs in höheren Jahrgangsstufen Im Idealfall arbeiten ein bis zwei Schülerinnen und Schüler selbstständig an einem Computer. Das Experiment kann natürlich auch mit einem Beamer in einem fragend-entwickelnden Unterricht oder einem Lehrervortrag präsentiert werden. Zum Einstieg: erst "austoben lassen", dann "anleiten" Erfahrungsgemäß entdecken die Schülerinnen und Schüler bei einer selbständigen Bearbeitung des Computerexperimentes sehr schnell alleine die Bedienungsmöglichkeiten des Applets und erkennen, welche unabhängigen Objekte bewegt werden können, so dass auf ausführliche Bedienungshinweise verzichtet werden kann. Zu Beginn der Stunde hat sich bei computergestützten Unterrichtseinheiten eine "Austobphase" bewährt, in der die Lernenden etwa fünf Minuten lang einfach alle Knöpfe und Regler eines Programms ausprobieren dürfen, bevor sie dann (nach einem "Reset") zielgerecht die einzelnen Arbeitsanweisungen befolgen. Prägnante Texte Der Text der Webseiten wurde bewusst prägnant gehalten, um einen eigenständigen Hefteintrag zu erleichtern. Zur Gewährleistung eines möglichst linearen Lernablaufs wurden keine Hyperlinks eingesetzt. Hilfestellung zur Messtabelle In der Unterrichtspraxis zeigen sich oft Probleme der Schülerinnen und Schüler beim systematischen Anlegen der Messtabellen, insbesondere fehlende Sorgfalt bei der Notation von gerundeter Maßzahl und der Einheit physikalischer Größen. Als Hilfestellung sind deshalb die Tabellenstrukturen auf dem Arbeitsblatt vorgegeben. Die Computersimulation erlaubt auch bei Mangel an Versuchsmaterialien in Klassen mit mehr als 30 Lernenden selbstständiges Experimentieren. Auch lauern selbst bei simpel anmutenden Experimenten, wie dem zur schiefen Ebene, systematische Messfehler, die das Erkennen der gewünschten physikalischen Gesetzmäßigkeiten erschweren. Ein solches "Lernen aus Fehlern" ist didaktisch populär und durchaus sinnvoll, jedoch bei gegebenem Stoffdruck leider zeitlich oft nicht möglich. Das virtuelle Experiment umgeht diese systematischen Messfehler und erlaubt eine zeitsparende Konzentration auf die Auswertung des Experiments und die Sicherung der Ergebnisse für den Unterrichtsfortgang. Die Schülerinnen und Schüler können das Experiment jederzeit (zum Beispiel zur Prüfungsvorbereitung) zu Hause wiederholen. Das Beispielprotokoll einer Messung kann direkt aus dem Browser ausgedruckt und als Kontrolle verwendet werden. Die Goldene Regel der Mechanik Mit der Zuordnung Steigungswinkel - Hangabtriebskraft lernen die Schülerinnen und Schüler einen nichtproportionalen Zusammenhang von Größen kennen. Um spätere Unstimmigkeiten (zum Beispiel beim Begriff der Spannenergie oder des Wirkungsgrades) zu vermeiden, sind die präzisen Voraussetzungen der "Goldenen Regel der Mechanik" zu beachten: die Kraft ist konstant und wirkt längs des Weges, Reibungskräfte bleiben unberücksichtigt. Die Schülerinnen und Schüler sollten deshalb neben der saloppen Form "Was man an Kraft spart, muss man an Weg zulegen." auch den exakten Wortlaut der "Goldene Regel der Mechanik" formulieren können. Anschauliche Beispiele Für die "Goldene Regel" bei der schiefen Ebene bieten sich im Anschluss an die Erarbeitung viele veranschaulichende Beispiele zur Einübung des Gelernten an: Rampe für Rollstuhlfahrer, Zahnradbahn (zur Problematisierung der Reibung), Serpentinen, oder die Schraube als aufgewickelte schiefe Ebene. Zugang zum abstrakten Energiebegriff Aus der Konstanz des Produkts aus Kraft und Weg erwächst für Schülerinnen und Schüler erfahrungsgemäß leicht verständlich die Definition mechanischer Arbeit, welche dann wiederum einen guten Zugang zum abstrakten Energiebegriff bietet. Dieses in der Unterrichtspraxis bewährte Vorgehen erlaubt auch frühzeitig gut operationalisierbare Prüfungsaufgaben, die aufgrund der vielen geforderten Leistungserhebungen bei wachsenden Klassenstärken und nur einer oder zwei Wochenstunden notwendig sind.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Potenzfunktionen ordnen die Schülerinnen und Schüler mithilfe interaktiver Arbeitsblätter in eigenständiger Arbeit Funktionsgleichungen und Graphen einander zu. Sie erkennen Potenzfunktionen und tragen diese in ein interaktives Koordinatensystem. Schließlich können sie auch Wurzelfunktionen erkennen.Mit den in dieser Unterrichtseinheit genutzten Materialien (Hot-Potatoes-Übung, Multiple-Choice-Verfahren, interaktives Koordinatensystem) erweitern die Schülerinnen und Schüler den Funktionsbegriff auf die Potenzfunktionen. Fünf Arbeitsblätter bieten Möglichkeiten und Anreize, das im Unterricht vorbesprochene Thema eigenständig einzuüben und Kenntnisse zu vertiefen. Die Interaktivität der Materialien ermutigt die Schülerinnen und Schüler dabei zum selbstständigen Arbeiten und Entdecken. Voraussetzungen Für die Nutzung der interaktiven Arbeitsblätter ist das Plugin Java Runtime Environment erforderlich (kostenloser Download aus dem Internet). Zudem müssen interaktive Webinhalte zugelassen sein (Browser mit aktiviertem Javascript). Die Arbeit mit dem hier verwendeten interaktiven Koordinatensystem muss den Schülerinnen und Schülern bereits bekannt sein (siehe Unterrichtseinheiten Direkte Proportionalität und Indirekte Proportionalität). Ist die Klasse die Arbeit mit interaktiven Arbeitsblättern noch nicht gewohnt, empfiehlt sich der Einsatz eines Beamers. 1. Zuordnen verschiedener Funktionsformen Das Arbeitsblatt enthält eine Hot-Potatoes-Übung, bei der die Schülerinnen und Schüler die Zuordnung verschiedener Funktionsformen erlernen sollen. Aus einer vorgegebenen Liste können die Lernenden die jeweils passende Antwort auswählen. 2. Erkennen von Potenzfunktionen Die Schülerinnen und Schüler sollen anhand dieses Arbeitsblattes lernen, mehreren vorgegebenen Potenzfunktionsgleichungen den entsprechenden Graphen im Koordinatensystem zuzuordnen. Dies erfolgt in Form einer Multiple-Choice-Übung. 3. Darstellung von Potenzfunktionen (I) Mit diesem Arbeitsblatt sollen die Schülerinnen und Schüler üben, Wertetabellen für Potenzfunktionen zu berechnen und die erhaltenen Werte in ein interaktives Koordinatensystem einzuzeichnen. 4. Darstellung von Potenzfunktionen (II) Dieses Arbeitsblatt ist vom Prinzip her so aufgebaut wie Arbeitsblatt 3. Der Unterschied besteht darin, dass hier die Funktion einer anderen Form behandelt wird. Es kommen nun auch gespiegelte (negative) sowie gestreckte und gestauchte Potenzfunktionen ins Spiel. 5. Funktionsgleichungen mit gebrochenen Exponenten Mithilfe dieses Arbeitsblattes sollen die Schülerinnen und Schüler erlernen, verschiedenen vorgegebenen Potenzfunktionsgleichungen mit gebrochenem Exponenten den entsprechenden Graphen im Koordinatensystem zuzuordnen. Dies geschieht im Multiple-Choice-Verfahren.Die Schülerinnen und Schüler können Potenzfunktionen erkennen und in ein Koordinatensystem einzeichnen. können Potenzfunktionen mithilfe von Funktionsplottern darstellen. beherrschen das Berechnen von Wertetabellen für Potenzfunktionen. erarbeiten den Einfluss des Koeffizienten a auf den Verlauf der Potenzfunktionen y = f(x) = ax. können Wurzelfunktionsgraphen erkennen und beschreiben. Für die Nutzung der interaktiven Arbeitsblätter ist das Plugin Java Runtime Environment erforderlich (kostenloser Download aus dem Internet). Zudem müssen interaktive Webinhalte zugelassen sein (Browser mit aktiviertem Javascript). Die Arbeit mit dem hier verwendeten interaktiven Koordinatensystem muss den Schülerinnen und Schülern bereits bekannt sein (siehe Unterrichtseinheiten Direkte Proportionalität und Indirekte Proportionalität ). Ist die Klasse die Arbeit mit interaktiven Arbeitsblättern noch nicht gewohnt, empfiehlt sich der Einsatz eines Beamers. Das Arbeitsblatt enthält eine Hot-Potatoes-Übung, bei der die Schülerinnen und Schüler die Zuordnung verschiedener Funktionsformen erlernen sollen. Aus einer vorgegebenen Liste können die Lernenden die jeweils passende Antwort auswählen. Die Schülerinnen und Schüler sollen anhand dieses Arbeitsblattes lernen, mehreren vorgegebenen Potenzfunktionsgleichungen den entsprechenden Graphen im Koordinatensystem zuzuordnen. Dies erfolgt in Form einer Multiple-Choice-Übung. Mit diesem Arbeitsblatt sollen die Schülerinnen und Schüler üben, Wertetabellen für Potenzfunktionen zu berechnen und die erhaltenen Werte in ein interaktives Koordinatensystem einzuzeichnen. Dieses Arbeitsblatt ist vom Prinzip her so aufgebaut wie Arbeitsblatt 3. Der Unterschied besteht darin, dass hier die Funktion einer anderen Form behandelt wird. Es kommen nun auch gespiegelte (negative) sowie gestreckte und gestauchte Potenzfunktionen ins Spiel. Mithilfe dieses Arbeitsblattes sollen die Schülerinnen und Schüler erlernen, verschiedenen vorgegebenen Potenzfunktionsgleichungen mit gebrochenem Exponenten den entsprechenden Graphen im Koordinatensystem zuzuordnen. Dies geschieht im Multiple-Choice-Verfahren.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Kreativitätstechniken werden die beiden Methoden "6-3-5-Methode" und "Morphologischer Kasten" erarbeitet. Mithilfe dieser Techniken suchen die Schülerinnen und Schüler Lösungen zu beispielhaften Problemstellungen. In vielen Unternehmen müssen neue Produktmodelle in immer schnelleren Zyklen entstehen, ob dies Handys, Automobile oder andere Markenprodukte sind. Wie aber kann man immer wieder kreative Prozesse in Gang bringen und die Ideenfindung bei Mitarbeitenden bündeln? Kreativ sein kann jeder Mensch. Das Erbringen kreativer Leistungen kann jedoch durch bestimmte Methoden, sogenannte Kreativitätstechniken, wesentlich erleichtert werden. Zwei dieser Techniken, die "6-3-5-Methode" und der "Morphologische Kasten", werden in der Unterrichtseinheit mit Beispielen vorgestellt. Übungsaufgaben und Vordrucke ermöglichen den Schülerinnen und Schülern den sofortigen Einsatz der Methoden. Zunächst wird die zunehmende Bedeutung der Kreativität an aktuellen Beispielen verdeutlicht werden. Beispiele: Handyhersteller müssen jedes Jahr neue Modelle mit neuen Funktionen auf den Markt bringen, um weiter bestehen zu können, während vor wenigen Jahrzehnten Telefonmodelle noch viele Jahre lang verkauft werden konnten. Ebenso verhält es sich mit PKW: Heute muss ein neues Modell nach spätestens 4 Jahren auf den Markt kommen, früher konnte ein Fahrzeugmodell ein Jahrzehnt lang verkauft werden. Diese stark verkürzten Produktlebenszeiten erfordern die ständige kreative Neuentwicklung von Produkten. Dann werden die Kreativitätstechniken "6-3-5-Methode" und "Morphologischer Kasten" anhand einer Powerpoint-Präsentation vorgestellt. Zu jeder Methode werden Informationsblätter und Beispiele auf Arbeitsblättern ausgegeben. Je nach Aufnahmefähigkeit der Schülerinnen und Schüler kann man entweder: nur eine Methode erklären, im Anschluss die Übungen durchführen und dann die zweite Methode erläutern und mit Übungen vertiefen. beide Methoden erläutern und die Übungen parallel (je eine Hälfte der Klasse testet eine Methode) oder nacheinander (alle testen zunächst die eine, dann die andere Methode) durchführen. Wenn eine Gruppe beide Methoden testet, sollte sie verschiedene Themen bearbeiten, da sonst ja bereits ein Ideenpool aus der Anwendung der ersten Methode besteht. Die Präsentation enthält jeweils eine Kurzfassung der Methode, eine Beschreibung des Ablaufs, ein Beispiel und eine Bewertung der Methode. Der Ablauf der 6-3-5-Methode wird durch eine schrittweise Simulation der Vorgänge beim Ausfüllen der Bögen visuell verdeutlicht. Die Pfeile im Beispiel zeigen Ideen, die aufeinander aufbauen. Dieses Entwickeln von Ideen auf der Basis von Impulsen anderer Teilnehmerinnen und Teilnehmer ist ein zentraler Erfolgsfaktor der 6-3-5-Methode. Nach einer Fragerunde zu den Methoden probieren die Lernenden die Methoden selbst aus, um deren Stärken und Schwächen auch selbst kennenzulernen. Mithilfe eines ausgegebenen Vordrucks wird in Gruppen eine der zur Wahl stehenden Übungsaufgaben bearbeitet. Je nach zur Verfügung stehender Zeit können die Schülerinnen und Schüler nach Einteilung in Gruppen beide Methoden anwenden oder jeweils die Hälfte der Lernenden eine der Methoden. Die bearbeiteten Vordrucke werden an einer Pinnwand (oder der Tafel) als "Galerie" aufgehängt und können von allen nach Fertigstellung ihrer eigenen Aufgaben betrachtet werden. Dann berichten nacheinander alle Gruppen kurz von ihren Ergebnissen und ihren Erfahrungen mit der Methode. Die Diskussion der Erfahrungen ist hier besonders wichtig. Hier wird bei älteren Lernenden in der Regel deutlich, dass mit den Kreativitätstechniken im Vergleich zum "Nachdenken" ohne Methode deutlich mehr Ideen in gleicher Zeit gefunden werden können. Mehr Ideen bedeuten hier meist aber auch "bessere" Ideen. Es besteht auch die Möglichkeit, die Lösungen auf den Vordrucken zu bewerten, indem jedes Gruppenmitglied zum Beispiel drei Klebepunkte erhält, die es an den drei besten Lösungen befestigt. Die Lösung mit den meisten Punkten gilt dann als "beste Lösung". Die Schülerinnen und Schüler erklären die Kreativitätstechnik "6-3-5-Methode" und wenden sie an. erklären die Kreativitätstechnik "Morphologischer Kasten" und wenden sie an. nennen Vor- und Nachteile der Kreativitätstechniken. haben Spaß und Freude bei der Anwendung der Kreativitätstechniken.

Die WENN-Funktion wird hier in einem Kontext vorgestellt, der ein typisches Beispiel für eine betriebswirtschaftliche Entscheidungssituation darstellt. Die damit verbundene Notwendigkeit zum Erkennen und Abwägen von Alternativen bietet viele Ansatzpunkte, um kaufmännische Problemlösungs- und Bewältigungsstrategien zu erlernen.Die Unterrichtsstunde ist Teil einer Unterrichtsreihe, in der Schüler und Schülerinnen am Beispiel eines Verkäuferwettbewerbs des Modellunternehmens Werner Becker e. K. unterschiedliche Funktionen der Tabellenkalkulation kennen lernen oder aber auch wiederholen. Dabei wird die WENN-Funktion nicht - wie üblich - durch ein Struktogramm veranschaulicht, sondern sprachlogisch abgeleitet und dann formal im Tabellenkalkulationsprogramm erstellt. Die vorgestellte Unterrichtsstunde kann problemlos aus der Unterrichtsreihe isoliert und einzeln durchgeführt werden. Deshalb ist sie auch gut geeignet, die WENN-Funktion, die in einem ersten Schritt zum Beispiel über ein Struktogramm eingeführt wurde, zur Vertiefung sprachlogisch abzuleiten.Den Schwerpunkt der Stunde bildet die Erstellung einfacher WENN-Funktionen. Auf mögliche Verschachtelungen zur Bearbeitung komplexer Auswahlentscheidungen sollte erst in der Folgestunde eingegangen werden. Ablauf des Unterrichts und Einsatz der Materialien Die Klasse soll sich in einer ersten gemeinsamen Erarbeitungsphase zunächst sprachlich, durch Erschließung der Einstiegssituation, der WENN-DANN-SONST-Formulierung annähern. Diese Vorgehensweise wird gewählt, damit die Schülerinnen und Schüler die Logik hinter der WENN-Funktion erfassen können. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erkennen, wie eine WENN-Funktion zur Bearbeitung von zweiseitigen Auswahlentscheidungen logisch aufgebaut ist. können eine WENN-Funktion auf zwei unterschiedliche Weisen logisch formulieren können eine WENN-Funktion formal richtig anwenden. sind in der Lage, die WENN-Funktion zur Lösung einer berufsnahen Problemstellung anzuwenden. übertragen das Gelernte auf andere Problemstellungen. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren und festigen ihre Fähigkeiten, selbständig zu arbeiten, indem sie die Lösungen der Aufgaben selbst entwickeln. anderen Schülerinnen und Schülern einen Sachverhalt zu erklären. einen Rollenwechsel zu vollziehen, indem sie die Rolle eines Lehrenden wahrnehmen (Partnermix). Titel Einführung/Wiederholung der einfachen WENN-Funktion Autorin Dr. Gabriele Rother Fach Datenverarbeitungsanwendung Zielgruppe Kaufmännische Berufsschulklassen, Höhere Handelsschule, Wirtschaftsgymnasium Zeitumfang 1 Unterrichtsstunde Technische Voraussetzungen ein Computer für zwei Lernende, MS-Excel 2003, Beamer, Whiteboard oder Tafel Damit soll vermieden werden, dass die Schülerinnen und Schüler die reine Syntax einer Excel-Formel auswendig lernen. Dies erscheint wichtig, weil im Unterricht immer wieder auffällt, dass Lernende oftmals nicht in der Lage sind, die WENN-Funktion in einer veränderten Situation anzuwenden. Mit der Boni-Verteilung auf die Kundenbetreuer wird der Lerngegenstand auf der Basis eines typischen, repräsentativen Beispiels der Betriebswirtschaftslehre erarbeitet und eingeübt. Die hier verwendete Werner Becker e. K. dient den Kaufleuten für Bürokommunikation in der Abschlussprüfung als Modellunternehmen. Als Teil einer Unterrichtsreihe ist den Schülern und Schülerinnen die Situation bekannt. Die Werner Becker e. K. hat einen Wettbewerb für die Verkäufer ihrer Kunden veranstaltet. Frau Schmitz, die Geschäftsführerin, möchte den Mitarbeitern aus dem eigenen Haus, die diese Verkäufer betreuen, einen Bonus zukommen lassen. Dieser Bonus wird ausgezahlt, wenn die Verkäufer der Kundenbetreuer hohe Umsätze erwirtschaftet haben. Aisha, die Auszubildende, erhält den Auftrag die Boni der Kundenbetreuer zu errechnen. Schritt 1 Die Schüler und Schülerinnen bereiten die Tabelle für die Anfertigung der WENN-Funktion vor, indem sie die Gesamtumsätze der Kundenbetreuer errechnen. Schritt 2 Sprachlich wird am Whiteboard die WENN-Funktion formuliert. Dabei werden die Halbsätze zwei und drei auf zwei A3-Blätter geschrieben, die auf der Tafel kleben. (Diese Blätter werden anschließend für die alternative Formulierung der WENN-Funktion benötigt.) Aus der logischen Formulierung wird Schritt für Schritt die Syntax der WENN-Funktion abgeleitet. Schritt 3 Die Schüler und Schülerinnen tragen die WENN-Funktion in die Tabelle ein und errechnen die Boni. Die Ergebnissicherung erfolgt über einen Partnermix. Einer aus jeder Zweiergruppe kommt nach vorne und sucht sich dann einen anderen Partner. Als neue Zweiergruppe überprüfen die Schüler und Schülerinnen gemeinsam ihre Ergebnisse und speichern (eventuell nach Korrektur) abschließend ihre Ergebnisse. Zur Unterstützung werden die richtigen Werte zusätzlich per Beamer angezeigt. Die Schülerinnen und Schüler sehen aber nicht die Formel, sondern nur die Zahlenwerte. Wenn die Stunde hier endet, muss das Hausaufgabenblatt umgestaltet werden. Die Schülerinnen und Schüler erhalten ein weiteres Arbeitsblatt: Andi, ein anderer Auszubildender der Werner Becker e. K., formuliert die WENN-Funktion alternativ. Die Schüler und Schülerinnen erarbeiten sich eigenständig die Syntax auf dem vorgegebenen Bereich des Arbeitsblatts 2. Sie tragen anschließend die alternative WENN-Funktion in die Tabelle ein und errechnen die Boni. Die Ergebnissicherung erfolgt wieder über einen Partnermix, wobei die Zweiergruppen wieder in ihre Ausgangssituation zurückwechseln. Wieder überprüfen die Partner gemeinsam ihre Ergebnisse und speichern sie (eventuell nach Korrektur) abschließend. Zur Unterstützung werden die richtigen Werte zusätzlich per Beamer angezeigt. Die Schülerinnen und Schüler sehen aber nicht die Formel, sondern nur die Zahlenwerte. Abschließend wird die Methode "Partnermix" reflektiert. Eine mögliche Frage könnte sein: "Sie haben zur Überprüfung der Ergebnisse Ihre Partner getauscht. Welche Erfahrungen haben Sie damit gemacht?" Aisha erhält den Auftrag zu überprüfen, welche Kundenbetreuer als erfolgreich einzustufen sind. Alle anderen sollen eine Schulung zur Verkaufsförderung besuchen.

Mit einem kurzen Film, einem virtuellen Experimentallabor und Arbeitsblättern wird umfangreiches Wissen rund um die Glühbirne vermittelt.Vor mehr als 100 Jahren hat die Glühbirne ihren Siegeszug begonnen und ermöglicht es seither, die Nacht zum Tag zu machen. Ihre Lebensdauer währt etwa 1.000 Stunden. Warum Glühbirnen schließlich ?durchbrennen?, wird in dieser Unterrichtseinheit untersucht. Dabei wird auf umfangreiches Online-Material aus dem SWR-Angebot "Warum ... ist der Himmel blau?" zurückgegriffen. Das Angebot enthält neben zahlreichen Informationen auch ein virtuelles Experimentallabor und eine interaktive Grafik. Einführender Film Ein einführender Film motiviert, sich weiter mit dem Thema zu beschäftigen. Anhand konkreter Fragen wird der Film analysiert. Wissensvertiefung im interaktiven Glühlampenlabor In einem interaktiven Online-Labor können verschiedene Glühbirnen "getestet" werden. Dabei vertiefen die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen. Die Schülerinnen und Schüler sollen den Aufbau und die Funktion einer Glühbirne kennenlernen. anhand eines virtuellen Experiments herausfinden, welches Material am besten für den Glühfaden geeignet ist. Thema Warum brennen Glühlampen durch? Autoren Jürgen Spang, Hanspeter Hauke Fach Physik, Elektrizitätslehre Zielgruppe Klasse 8 bis 9 Zeitraum 2 Stunden Technische Voraussetzungen Ein Präsentations-Rechner mit Beamer und RealPlayer (kostenloser Download) zur Präsentation eines Video-Films, Computer für je zwei Lernende mit Flash Player (kostenloser Download) Jürgen Spang ist als Schulnetzberater im Kreismedienzentrum für den Landkreis Waldshut tätig. Neben seiner Tätigkeit als Webmaster arbeitet er noch an der Realschule Tiengen als Lehrer in dem Unterrichtsfach Physik. Zur Einführung in das Thema wird den Schülerinnen und Schülern ein etwa dreiminütiger Film per Beamer vorgeführt. Szenen aus dem Ablauf der Glühbirnenproduktion werden dabei mit Informationen zur Technik der Glühbirne kommentiert: Wie heiß wird der Wolfram-Glühfaden? Warum wird die Luft in einer Glühlampe gegen ein Füllgas ausgetauscht? Warum brennen die Glühfäden trotz der Abwesenheit von Sauerstoff durch? Was ist das besondere an Halogenlampen? Arbeitsblatt Nach der Vorführung können sich die Schülerinnen und Schüler spontan zum Film äußern. Ziel soll es sein, dabei die Neugier auf weitere Informationen zu wecken. Um die Sammlung der Informationen zu systematisieren, wir ein Arbeitsblatt verwendet: Die Schülerinnen und Schüler sollen zunächst einige Minuten Zeit haben, um sich mit den Fragen vertraut zu machen und Verständnisfragen zu stellen. Danach kann der Film ein zweites Mal vorgeführt werden mit der Maßgabe, besonders darauf zu achten, dass anschließend die Fragen beantwortet werden können. In leistungsschwachen Klassen kann der Film auch nach kurzen Abschnitten, in welchen die zur Beantwortung der Fragen notwendigen Informationen enthalten sind, angehalten werden. Bevor der Film dann weiter vorgeführt wird, sollte Zeit für die schriftliche Beantwortung der Fragen gegeben werden. Bereits während der Vorführung des Films können sich die Schülerinnen und Schüler Notizen auf der Rückseite des Arbeitsblattes machen. Danach können die Fragen im Lehrer-Schüler-Gespräch ausgewertet und die Antworten mithilfe der entsprechenden Filmstellen analysiert werden. Parallel dazu sollen die Schülerinnen und Schüler ihre Notizen ergänzen. Die Schülerinnen und Schüler sollen zunächst Gelegenheit haben, sich frei und ohne Vorgaben auf den SWR-Internetseiten zum Thema "Warum brennen Glühlampen durch?" zu bewegen: Warum brennen Glühlampen durch? Online-Materialien zum Thema aus dem "Warum Physik"-Angebot des Südwestrundfunks (SWR). Glühlampen-Exploratorium Mithilfe des Glühlampen-Exploratoriums lernen die Schülerinnen und Schüler die Bauteile einer Glühbirne kennen. Anschließend wird per Beamer das virtuelle Experimentallabor vorgestellt. Danach können die Schülerinnen und Schüler in Partnerarbeit mit den Glühbirnen zu experimentieren. Sie können dabei die Versuchsreihen des Glühlampen-Erfinders, Thomas Alva Edison, nachvollziehen. Zum Experimentieren stehen sechs Glühfadenmaterialien mit verschiedenen Schmelztemperaturen zur Verfügung. Im ersten Teilexperiment kann man versuchen, die Glühfäden an Luft durch Stromfluss zu erhitzen. Im Versuchsverlauf wird klar, dass ein Erhitzen an Luft schon bei Rotglut zum Verbrennen des Glühdrahts führt. Erst im Vakuum machen sich die unterschiedlichen Schmelzpunkte der Metalle bemerkbar. Dabei können die jeweiligen Schmelztemperaturen ermittelt werden. Bei Glühfadentemperaturen unterhalb des Schmelzpunktes lässt sich zusätzlich im Zeitraffer die durchschnittliche Lebensdauer des Glühfadens ermitteln. Ein Vergleich mit handelsüblichen Glühlampen ließe sich daran anschließen. Die Erkenntnis, dass auch bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes Metallatome aus dem Glühfaden verdampfen und diesen somit schwächen, lässt sich bei der Arbeit mit der Lebensdauersimulation gewinnen. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Bedingungen für die längste Brenndauer herausfinden und Ihre Einzelergebnisse in eine Tabelle eintragen. Auf Zuruf kann festgestellt werden, wer gewonnen hat. Die Siegerin oder der Sieger darf dann seinen Versuch am Lehrer-Rechner per Beamer der Klasse vorstellen. Als Hausaufgabe kann den Schülerinnen und Schüler der Auftrag erteilt werden, sich über die Geschichte der Glühbirne und deren Erfinder "schlau" zu machen. Auf zwei bis drei DIN A 5-Kärtchen sollen die wichtigsten Fakten notiert werden, um sie dann in der nächsten Stunde nur mithilfe der Aufzeichnungen und Notizen vor der Klasse vortragen zu können. Jürgen Spang ist als Schulnetzberater im Kreismedienzentrum für den Landkreis Waldshut tätig. Neben seiner Tätigkeit als Webmaster arbeitet er noch an der Realschule Tiengen als Lehrer in dem Unterrichtsfach Physik.

In dieser Unterrichtseinheit zu den Beziehungen zwischen Neben- und Scheitelwinkeln üben die Schülerinnen und Schüler anhand von dynamischen Arbeitsblättern das mathematische Argumentieren.Die in der Erarbeitungsphase der Unterrichtseinheit "Neben- und Scheitelwinkel" genutzten dynamischen Java-Applets und die variablen Aufgabenstellungen der Anwendungs- und Differenzierungsphase wurden mit der kostenlosen dynamischen Mathematiksoftware GeoGebra erstellt. Diese Software eignet sich durch ihr Konzept, algebraische mit geometrischen Elementen zu verbinden, ausgezeichnet, um interaktive dynamische Lernumgebungen zu erstellen. Einführung, Zusammenfassung und Beweis Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten die Zusammenhänge von Neben- und Scheitelwinkeln an sich schneidenden Geraden. Vertiefende Übungen Einsatz weiterer interaktiver Übungen zur Festigung und zur Unterrichtsdifferenzierung (drei sich schneidende Geraden, zusätzliche Halbgeraden). Motivation durch herausfordernde Aufgaben Begabte Schülerinnen und Schüler werden in einem spielerischen Wettkampf durch Knobelaufgaben herausgefordert. Die Schüler und Schülerinnen erkennen, dass sich Nebenwinkel zu 180 Grad ergänzen. erkennen, dass Scheitelwinkel maßgleich sind. erkennen, dass durch ein Winkelmaß alle vier Winkelmaße festgelegt sind. können ihre Kenntnisse über Neben- und Scheitelwinkel auf unterschiedliche Problemstellungen anwenden. Fachliche Voraussetzungen Die Schülerinnen und Schüler sollten bereits erste Kenntnisse über Winkel und deren Größe und Bezeichnung besitzen. Beispielhafte Aufgaben für die Grundlegung dieser Kenntnisse finden sich auf der Webseite des Autors. Technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit selbst beinhaltet vier Online-Arbeitsblätter, die mit jedem Internet-Browser (zum Beispiel Internet Explorer oder Mozilla) dargestellt werden können. Damit die dynamischen Veranschaulichungen realisiert werden können, muss Java 1.4.2 (oder höher) auf den Rechnern installiert und Javascript aktiviert sein. Aufbau und Funktion des Arbeitsblatts Das erste Arbeitsblatt dient der Erarbeitung der Zusammenhänge von Neben- und Scheitelwinkeln an sich schneidenden Geraden. Es beinhaltet zwei unterschiedliche Elemente. Zum einen eine mit GeoGebra erzeugte, dynamische geometrische Darstellung, zum anderen eine interaktive Aufgabenstellung: Anhand der dynamischen Darstellung sollen die Schülerinnen und Schüler vorgegebene Aussagen über Neben- und Scheitelwinkel per Klick als richtig oder falsch kennzeichnen (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken). Die Auswahl der Aussagen beinhaltet zum einen ganz konkrete Aussagen, wie zum Beispiel "Misst alpha = 75 Grad, so ist beta doppelt so groß", deren Wahrheitsgehalt anhand eines speziellen Beispiels ermittelt werden kann. Ferner gibt es Aussagen, wie "beta und delta sind immer gleich groß", deren Wahrheitsgehalt zwar durch zahlreiche Beispiele belegt, aber letztlich ohne mathematischen Beweis nicht verifiziert werden kann. In zwei der Aussagen werden Sonderfälle der Beziehung zwischen Neben- und Scheitelwinkeln angesprochen: Wenn ein Winkel 90 Grad misst, sind alle vier Winkel maßgleich. Misst ein Winkel 60 Grad, so ist sein Nebenwinkel doppelt so groß. Auswertung Haben die Schülerinnen und Schüler alle Aussagen mithilfe des dynamischen Arbeitsblatts untersucht, so können sie nach dem Ankreuzen der wahren Aussagen mit einem Klick auf den Button "Auswertung" ihre Resultate überprüfen lassen. Sind alle richtigen Aussagen gefunden, wird dies in einem Popup-Fenster bestätigt und unterhalb der dynamischen Zeichnung erscheint eine Zusammenfassung. Abschluss der Erarbeitungsphase Im nächsten Unterrichtsschritt stellt ein Schülerpaar im Plenum anhand des per Beamer projizierten Online-Arbeitsblatts sein Ergebnis vor. Die Lernenden sind dabei angehalten, ihre Ergebnisse zu begründen und etwaige Rückfragen ihrer Mitschüler zu beantworten. Auf dem "klassischen" Arbeitsblatt (neben_scheitelwinkel.pdf) werden nun die Bezeichnungen Neben- und Scheitelwinkel festgehalten und der allgemeine Beweis der Zusammenhänge ergänzt. Die Schülerinnen und Schüler übernehmen diesen Eintrag in ihr Arbeitsblatt. Damit ist die erste Phase der Unterrichtsstunde - die erarbeitende Phase - abgeschlossen. Fortführung des Themas Das Thema Neben- und Scheitelwinkel ist allerdings damit noch nicht als abgeschlossen anzusehen, da mit der Formulierung und dem Beweis des Zusammenhangs keineswegs sichergestellt ist, dass die Schülerinnen und Schüler den Zusammenhang verstanden haben und dessen Bedeutung abschätzen können. Um das zu gewährleisten, sollten sich eine Reihe von unterschiedlichen Übungen anschließen, anhand derer die Kenntnisse vertieft und kontrolliert werden können. Eine erste Übung stellen die Aufgaben des Arbeitsblattes dar (siehe arbeitsblatt_neben_scheitelwinkel.pdf). Sie können im Anschluss an die erste Unterrichtsphase in Partnerarbeit bearbeitet werden. Bei der sich anschließenden Besprechung im Plenum sollte die Lehrkraft darauf achten, dass die Schülerinnen und Schüler ihre Lösungen stets begründen. Diese Verbalisierung dient der Strukturierung eigener Gedanken und der Einübung mathematischer Argumentationen. Allgemeine Betrachtungen Dem interaktiven Arbeitsblatt mit der ersten variablen Übungsaufgabe (Online-Arbeitsblatt 2) liegt folgende Aufgabenidee zu Grunde: Drei sich schneidende Geraden erzeugen sechs Winkel (Abb. 2, Platzhalter bitte anklicken). Zwei der zugehörigen Winkelmaße sind gegeben. Durch die Verwendung dreier Geraden soll den Lernenden verdeutlicht werden, dass sich die Erkenntnisse über Neben- und Scheitelwinkel an zwei sich schneidenden Geraden auf andere geometrische Gegebenheiten übertragen und so allgemeiner betrachten lassen. Highscore-Liste als Anreiz zur Fehlerkorrektur Die Aufgabe für die Schülerinnen und Schüler besteht beim zweiten Online-Arbeitsblatt darin, die mit alpha, beta und delta bezeichneten Winkelmaße zu berechnen. Nach der Eingabe der entsprechenden Werte können die Lernenden durch einen Klick auf den Button "Ergebnis prüfen" ihre Eingaben prüfen lassen und bekommen eine entsprechende Rückmeldung. Dabei können durch Betätigen des Buttons "Aufgabe stellen" beliebig viele weitere Aufgaben gleichen Typs erzeugt werden. Der Hinweis, dass es nur dann Punkte gibt, wenn Fehler verbessert werden, soll einen Anreiz schaffen, Fehler zu korrigieren. Der Spiel- und Wettbewerbscharakter der interaktiven Übung - Erzielen von Punkten und deren Speicherung in einer Highscore-Liste - stellt eine zusätzliche Motivation dar, mehrere Aufgaben dieses Typs zu bearbeiten. Die Zweischneidigkeit von Routineaufgaben Eine Aufgabe, die von allen Schülerinnen und Schülern gleich gut bearbeitet und gelöst werden kann, wird von leistungsstärkeren sehr schnell als langweilig und niveaulos empfunden. Unterrichtsstörungen sind nicht selten die Konsequenz dieser Unterforderung. Andererseits schaffen "Routineaufgaben" von der oben beschriebenen Art für schwächere Schülerinnen und Schüler eine Möglichkeit, Selbstbestätigung in einem Fach zu erfahren, dem sie bislang emotional eher ablehnend gegenüber standen. Unterrichtsdifferenzierung als mögliche Problemlösung Eine Möglichkeit zur Lösung dieses unterrichtlichen Problems stellt die innere Differenzierung dar, bei der man versucht, innerhalb einer Klasse die Leistungsunterschiede teilweise dadurch aufzufangen, dass eine gewisse Variation des Lernangebots (inhaltliche Differenzierung) durch unterschiedliche Motivierungen oder Aufgabenstellungen bereitgestellt wird. Wie sich solch eine inhaltliche Differenzierung durch den Einsatz von interaktiven dynamischen Arbeitsblättern realisieren lässt, soll an den noch folgenden zwei Übungen aufgezeigt werden. Eine mögliche Variation der obigen Aufgabenstellung ergibt sich durch die Verwendung einer zusätzlichen Halbgeraden in Online-Arbeitsblatt 3 (Abb. 3, Platzhalter bitte anklicken). Diese Aufgabenstellung durchbricht die bisherige Vorstellung, dass es immer Paare gleicher Winkelmaße gibt. Additiver und multiplikativer Vergleich Da es gerade in der Unterstufe zum Teil ganz erhebliche Leistungsunterschiede bei Schülerinnen und Schülern gibt, kann es vorkommen, dass auch die Aufgaben von Online-Arbeitsblatt 3, so interessant sie für einen Großteil der Klasse sind, begabte Schülerinnen und Schüler nicht herausfordern. Deshalb sollten neben diesen Aufgaben mit expliziten Winkelmaßangaben auch Aufgabenstellungen verwendet werden, bei denen lediglich die Beziehungen zwischen zwei Nebenwinkeln gegeben ist. Dabei bieten sich zwei unterschiedliche Aufgabentypen an: Additiver Vergleich Beispielaufgabe: "Welche Nebenwinkel alpha und beta erfüllen die Bedingung beta = alpha + 88 Grad?" Multiplikativer Vergleich Beispielaufgabe: "Für welche Nebenwinkel alpha und beta gilt beta = 2 alpha?" Durch die Angabe des Größenunterschieds sind beide Winkel festgelegt. Abb. 4 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt das Beispiel einer Aufgabenstellung mit additivem Vergleich. Mit dem Button "Auswertung" können die gefundenen und eingegebenen Winkelmaße überprüft und mit dem Button "neue Aufgabe" weitere Aufgaben mit additivem oder multiplikativem Vergleich erzeugt werden. Laut Aufgabenstellung ist nicht etwa beta das gesuchte Winkelmaß, sondern alpha und delta sind zu berechnen. Hilfestellungen Die für Lernende der Unterstufe doch sehr anspruchsvollen Aufgaben von Online-Arbeitsblatt 4 können in der Regel ohne Hilfestellungen nicht bewältigt werden. Daher bietet das interaktive Arbeitsblatt die Möglichkeit, verschiedene Lösungshinweise einzublenden. Wird dabei der "Hinweise"-Button das erste Mal betätigt, so wird der Texthinweis "Nebenwinkel ergänzen sich zu 180°" eingeblendet und gleichzeitig der Hinweis visuell dadurch unterstützt, dass der rote Winkelbogen des gestreckten Winkels eingezeichnet wird. Reicht dem Lernenden dieser erste Hinweis nicht aus, so können weitere Hinweise durch das erneute Betätigen des "Hinweise"-Buttons angefordert werden (siehe Abb. 4). Die Aufgabe selbst wird dabei aber abschließend nicht gelöst. Spiel- und Wettbewerbssituation als Motivation Je mehr Hilfen die Lernenden verwenden, desto weniger Punkte erzielen sie. Daher werden sie in einer sportlichen Wettbewerbssituation anstreben, möglichst viele Punkte dadurch zu erreichen, dass sie so wenig Hilfen wie möglich in Anspruch nehmen. Sie werden daher versuchen, die algebraischen Argumentationsschemata für additive und multiplikative Vergleiche zu verinnerlichen. In einer normal strukturierten Klasse wird sich in der Übungs- und Differenzierungsphase ein komplett anderer Unterricht ergeben. Schülerinnen und Schüler werden nach ihren jeweiligen Interessen und Leistungsvermögen an unterschiedlichen Aufgaben arbeiten. Da bei allen interaktiven Übungen die Lernenden durch Rückmeldungen beziehungsweise Hilfen unterstützt werden, muss die Lehrkraft keine Bewertungen oder Korrekturen vornehmen. Die Aufgabe der Lehrkraft besteht vielmehr darin, die Schülerinnen und Schüler zu beobachten. Die angezeigten Punkte geben Aufschluss über die Arbeitsweise und den Erfolg der einzelnen Schülergruppen. Die Lehrkraft sollte alle Schülerinnen und Schüler ermutigen, sich jeweils mit Aufgaben der nächsten Anforderungsstufe zu beschäftigen. Hausaufgaben finden sich dazu in allen zugelassenen Schulbüchern. Sollten die im verwendeten Arbeitsblatt enthaltenen Aufgaben nicht verwendet worden sein, so können auch diese als Hausaufgabe gestellt werden.

Der Einsatz der Mittelwertfunktion bei der Tabellenkalkulation bildet eine Grundlage in den kaufmännischen Berufen. Daher bietet sich die Durchführung dieser Unterrichtseinheit in kaufmännischen Berufsschulklassen, der Berufsvorbereitung und in der Sekundarstufe II an. Nachdem die Schülerinnen und Schüler die Grundlagen der Tabellenkalkulation, wie Menüaufbau und Formatierung, sowie einige Funktionen wie Addition, Multiplikation und Summenfunktion gelernt haben, wird im Unterricht mit der Mittelwertfunktion die Berücksichtigung verschiedener Fälle innerhalb einer Formel erarbeitet. Die Tabellenkalkulation hat für kaufmännische Ausbildungsberufe und den Bürobereich eine wichtige Bedeutung. Die Mittelwertfunktion wird in verschiedenen Kontexten alltäglich zur Lösung vieler Probleme angewendet. Der fachliche Schwerpunkt besteht in der Erarbeitung und Anwendung der Mittelwertfunktion. Methodisch steht zunächst die Arbeit mit dem Computer (Tabellenkalkulation) und dann die Präsentation der Ergebnisse im Vordergrund. Auf eine Kombination von mehreren Funktionen (zum Beispiel Bildung einer Summe aus mehreren Durchschnittswerten) wird aus Gründen der Reduktion verzichtet. Die Relevanz des Themas ergibt sich aus der Tatsache, dass die Mittelwertfunktion zur Lösung vieler Probleme, insbesondere zur Berechnung von Kennzahlen, verwendet wird. Unterrichtsablauf Die didaktisch-methodischen Überlegungen beinhalten den Einsatz der Arbeitsmaterialien, die auch im tabellarischen Verlaufsplan eingesehen werden können. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Syntax der Mittelwertfunktion erarbeiten und Anwendungsmöglichkeiten erkennen und diese bei entsprechenden Problemfällen anwenden. die Mittelwertfunktion auf neue Problemstellungen übertragen. ihre Präsentationsfähigkeit entwickeln, beziehungsweise erweitern. durch die praktische Arbeit beim Erstellen einer Tabelle ihre Computerkenntnisse verbessern. Thema Mittelwertfunktion in der Tabellenkalkulation Autor Marius Mucyn Fach Wirtschaftsinformatik, Organisationslehre Zielgruppe kaufmännische Berufsschule, Berufsvorbereitung, Höhere Handelsschule, Wirtschaftsgymnasium Zeitumfang 1 Unterrichtsstunde Technische Voraussetzungen ein Computer für 2 Schülerinnen und Schüler, Tabellenkalkulatinsprogramm, Beamer Planung Mittelwertfunktion in Excel Die Problemstellung ist aus dem beruflichen Alltag der fiktiven Mediaworld e.K. gewählt. Das Beispiel kann auch im Hinblick auf eine andere Produktpalette variiert werden. Die Einstiegsfolie wird den Lernenden gezeigt und soll zum Gespräch anregen. Die Lehrkraft moderiert die Beschreibungen und die Diskussion. In Einzelarbeit sollen sich die Schülerinnen und Schüler über die Mittelwertfunktion informieren. In dieser Unterrichtsstunde wird mit MS-Excel gearbeitet. Es kann natürlich auch eine andere Tabellenkalkulationssoftware (zum Beispiel StarOffice- oder OpenOffice-Calc) gewählt werden. In diesem Fall müssen die Arbeitsblätter darauf abgestimmt werden. Im Anschluss an die Einzelarbeit erarbeiten die Lernenden die Syntax der Mittelwertfunktion im Plenum. Die Ergebnisse werden an der Tafel fixiert. Im Anschluss daran wird die Funktion auf die Problemstellung der Einstiegsfolie übertragen. Am Computer sollen die Lernenden dann die Funktion und die Werte in MS-Excel erstellen. Am Ende der Stunde sollen die Ergebnisse präsentiert werden. Ein oder mehrere Schülerinnen und Schüler tragen die Lösungen vor, die dann auf dem Aufgabenblatt festgehalten werden.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Soziale Marktwirtschaft" beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler sich mit Bedingungen für neue Reformen.Die Stellungnahmen von Interessenverbänden und Gewerkschaften sollen in dieser Kurzreihe gegenübergestellt werden. Die Schülergruppe sollte über hinreichendes wirtschaftspolitisches Grundwissen verfügen und die Grundzüge der Sozialen Marktwirtschaft sowie staatliche Mittel der Konjunktursteuerung kennen.Konkret werden hier die Thesen der "Initiative Neue Soziale Marktwirtschaft", einer von Arbeitgeberverbänden finanzierten Initiative, den strategischen Vorschlägen des DGB zur Steigerung des Wirtschaftswachstums und zur Senkung der Arbeitslosigkeit gegenübergestellt. Die Unterrichtseinheit hinterfragt Netzinhalte nach ihrer immanenten Werthaltigkeit, nach Richtigkeit sowie verborgenen Interessen. Die Jugendlichen müssen aus der Wertung der vorgefundenen Inhalte eigene Einschätzungen entwickeln. Durchführung der Unterrichtseinheit "Soziale Marktwirtschaft im Wandel" Die Schülerinnen und Schüler erschließen themenzentriert Positionen unterschiedlicher Interessengruppen aus deren Internetpublikationen. wenden wirtschaftspolitisches Grundwissen auf aktuelle konjunkturpolitische Problemstellungen an. definieren wirtschaftliche und soziale Problemstellungen aus unterschiedlichen Interessenslagen. entwickeln eigene Positionen. Einstieg Um an das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler anzuknüpfen, nennen diese Inhalte der "Agenda 2010" oder Elemente der Innovationspolitik der jetzigen Bundesregierung. Gleichzeitig entsteht ein Meinungsbild der Klasse zum Thema, das vermutlich noch sehr unpräzise ist. Die Schüler-Statements sollten fixiert werden, da sie am Ende der Reihe sehr gut den Lernfortschritt dokumentieren können. Erarbeitung der Thesen Die Schüler und Schülerinnen sollen einige "Leitartikel" der Website "Chancen für alle - Initiative Soziale Marktwirtschaft" zum Thema "Arbeitsmarkt" lesen und die Hauptthesen herauskristallisieren. Daraus sollen sie die Hypothesen der Autoren für notwendige Maßnahmen, die einen konjunkturellen Aufschwung nach sich ziehen sollen, zusammenstellen und die Argumentation multiperspektivisch betrachten: zunächst aus der Sicht eines Arbeitnehmers, dann aus der Sicht eines Arbeitgebers. Selbstverständlich muss geklärt werden, wer hinter dieser Initiative steht. Erarbeitung der Thesen II Im Anschluss werden die relevanten Texte der betreffenden Gewerkschaftsseite heruntergeladen und mithilfe der Leitfragen des Arbeitsblattes analysiert. Kapitel 2 betrifft die Konjunkturpolitik, Kapitel 3 betrifft die Einkommens- und Arbeitsmarktpolitik. Diese beiden Abschnitte sollten arbeitsteilig je von der Hälfte der Klasse erarbeitet und anschließend präsentiert werden. Vergleich Die Thesen der Initiative werden mit den Forderungen des DGB, "Offensive Strategien für mehr Wachstum und Beschäftigung" verglichen und im Anschluss diskutiert. Einordnung in Parteiprogramm Zur Vertiefung des Themas kann man versuchen, Reformvorschläge noch genauer einzelnen Parteien zuzuordnen. Hierbei stößt man natürlich auf das Phänomen, dass sich die Parteiprogramme der großen Volksparteien so ähnlich sind. Eine selbstständige Internetrecherche der Schüler und Schülerinnen bietet sich hier an. Formulieren einer eigenen Position Schließlich können einige Ihrer Schüler oder Schülerinnen einen Eintrag ins Diskussionsforum der Site vornehmen. UE "Soziale Marktwirtschaft im Wandel" Die Schülerinnen und Schüler des Neigungsfaches Wirtschaft, Jahrgangsstufe 13, am Theodor-Heuss-Gymnasium haben die UE gerne durchgearbeitet. Bemängelt wurde, dass Aufgabe 1, Teil 4 ("Am liebsten würde ich bis 70 arbeiten") mit dem angegebenen Text nur schlecht bearbeitbar ist. Wir haben uns entschlossen, dafür einen aktuellen Text über Thumanns gleichlautende Forderung (ebenfalls bei www.chanchenfueralle.de) zu bearbeiten. UE "Soziale Marktwirtschaft im Wandel"

Am Beispiel von Karten zur Bevölkerungsentwicklung wird gezeigt, wie man aus vorhandenen Datensätzen mithilfe des Onlinedienstes "WebGIS Sachsen" eigene thematische Karten erstellen und speichern kann. Damit kann das Themenfeld Bevölkerungsentwicklung der Erde deutlich lernerorientierter unterrichtet werden, als dies allein mit klassischen Arbeitsmaterialien möglich ist.Webgestützte GIS dienen im Allgemeinen aufgrund ihrer eingeschränkten Funktionalität als reine "Info-GIS". Dies gilt jedoch nicht für das frei zugängliche "WebGIS Sachsen". Diese Unterrichtseinheit verdeutlicht exemplarisch wichtige Aspekte des Mehrwerts der Nutzung von WebGIS im Unterricht. Mit der Möglichkeit zum Erstellen eigener thematischer Karten wird hier eine "ur"geographische Arbeitsmethode geschult. Skalierungen, Farbschemata, Zeichnen - was normalerweise nur unter hohem Zeitaufwand mit Papier und Buntstiften zu machen ist, können Schülerinnen und Schüler jetzt komfortabel und selbstständig am Computer erledigen. Die eingesparte Zeit kann für eine kritische Diskussion des eigenen Entwurfs, aber auch für das eigentliche Ziel des Unterrichts effektiv genutzt werden: die inhaltliche Beschäftigung mit regionalen Unterschieden im Bevölkerungswachstum. Mit der Möglichkeit von "WebGIS Sachsen", Kartenentwürfe zu speichern, bleiben die Ergebnisse erhalten und können somit von den Lernenden zu Hause vorbereitet oder weiterentwickelt werden.Die Unterrichtseinheit ordnet sich in die Diskussion um das Wachstum der Weltbevölkerung ein. Den Schülerinnen und Schülern ist dabei schon bewusst, dass die Bevölkerung wächst. Prognosen können im Rahmen der Unterrichtseinheit Bevölkerungsentwicklung in China und Indien mit Excel thematisiert werden. Die zentrale Frage der hier vorgestellten Unterrichtseinheit ist, ob das Bevölkerungswachstum global überall gleich erfolgt. Diese Frage wird mit dem Erstellen und Auswerten einer thematischen Karte zur Wachstumsrate mithilfe des Onlinedienstes "WebGIS-Sachsen" beantwortet. WebGIS als Werkzeug: Erstellung eigener Karten Technische Voraussetzungen und Hinweise zur Nutzung des "WebGIS Sachsen", insbesondere zur Arbeit mit dem Karteneditor. Hinweise zum Unterrichtsverlauf und Arbeitsblätter Nachdem die theoretischen Voraussetzungen geschaffen wurden, wird eine thematische Weltkarte zur Wachstumsrate erstellt und ausgewertet. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen wesentliche Einflüsse auf die Bevölkerungsentwicklung eines Landes erkennen. die Begrenztheit der Zuverlässigkeit von Prognosen erkennen. einen eigenen Kartenentwurf zur Wachstumsrate der Länder im globalen Maßstab anfertigen. die so gewonnene thematische Karte unter dem Gesichtspunkt der Bevölkerungsentwicklung auswerten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen die Arbeit am Computer als kommunikative und interaktive Gruppenarbeit verstehen. die Nutzung eines Karteneditors beherrschen. einen Einblick in die Manipulierbarkeit von Karten gewinnen. ihre Diskursfähigkeit stärken. Kritik an eigenen Kartenentwürfen üben. Thema Karten zur Bevölkerungsentwicklung mit WebGIS erstellen Autor Jens Joachim Fach Geographie Zielgruppe ab Jahrgangsstufe 11 Zeitraum 1-2 Stunden Technische Voraussetzung 1 Computer pro Arbeitsgruppe (2-3 Lernende), Beamer, Internetanschluss, Browser (Javascript und Popups müssen zugelassen sein) Mit den standardmäßigen Sicherheitseinstellungen des Browsers ist "WebGIS Sachsen" meist nicht vollständig nutzbar. Der Karteneditor läuft als Popup. Popups sind in den Browsereinstellungen jedoch meist gesperrt. Daher sollten bereits im Vorfeld des Unterrichts Popups in den Browsereinstellungen zugelassen werden. Damit die Lernenden im "WebGIS Sachsen" eine differenziertere Skalierung selbstständig durchführen können, müssen vorher wesentliche Eigenschaften des Karteneditors gemeinsam oder selbstständig mit der Online-Hilfe des WebGIS-Dienstes erarbeitet werden. Dies könnte auch zu Hause erfolgen. Nach erfolgter Registrierung bei "WebGIS Sachsen" können Karten auf dem sächsischen Bildungsserver gespeichert werden (über einen Klick auf das Diskettensymbol in der oberen Werkzeugleiste des WebGIS kommen Sie zum Anmeldeformular). Auch diese Funktion wird in der Online-Hilfe des WebGIS-Dienstes erläutert. Somit kann wertvolle Unterrichtszeit gespart werden. Die prinzipiellen Funktionalitäten des WebGIS sind auf den WebGIS-Sachsen-Seiten in Form einer Kurzanleitung als PDF-Datei abrufbar. WebGIS Sachsen Auf dem sächsischen Bildungsserver finden Sie den hier genutzten Online-Dienst zum Thema "Regionale Disparitäten auf der Erde". Anleitung zum WebGIS "Regionale Disparitäten der Erde" Hier werden die wichtigsten Funktionen und Angebote des Online-Dienstes kurz skizziert. 1. Karteneditor aufrufen Klicken Sie in der oberen Werkzeugleiste auf das Symbol des Karteneditors ("Ampel" aus rotem, gelbem und grünem Quadrat). Es erscheint ein "Blanko-Editor". 2. Indikator wählen Öffnen Sie das Pull-down-Menü zum Indikator und wählen Sie zum Beispiel den in dieser Unterrichtseinheit untersuchten Indikator "Wachstumsrate". Im Karteneditorfenster erscheint eine zu diesem Indikator vorgegebene Skalierung. 3. Festlegung der Skalierung und des Legendentextes Sie können in den entsprechenden Formularfenstern die Anzahl und die Art der Klassen verändern. Prinzipiell können Sie mit dem Karteneditor nach Festlegung der Klassenanzahl drei Skalierungsformen durchführen: Gleiche Menge Jeder Klasse wird die annähernd gleiche Anzahl von Elementen zugeordnet, im Fall der Wachstumsrate sind dies Staaten. Die Grenzen der Klassen sind daher nicht abstandsgleich, das heißt, die so gebildeten Klassen decken unterschiedlich große Wertebereiche ab. Gleiche Intervalle Die Werte werden entsprechend der angegebenen Klassenzahl arithmetisch aufgeteilt. Die Anzahl der Elemente, im Fall der Wachstumsrate also die Zahl der Länder pro Klasse, kann daher höchst unterschiedlich sein. Eigene Einteilung Nach der Wahl der entsprechenden Klassen können auch frei gewählte Einteilungen in die Formularfenster eingegeben werden. Dabei ist darauf zu achten, dass keine Lücken zwischen den Wertebereichen entstehen. Länder, die in diese Lücken fallen, werden in der neu generierten Karte nicht dargestellt. Um dies zu verhindern, sollte der Maximalwert (rechter Wert im Editorfenster) der unteren Klasse (mathematisch mit "kleiner als" definiert) der Minimalwert (linker Wert) der nächst höheren Klasse (mathematisch mit "größer/gleich als" definiert) sein. 4. Festlegung des Farbschemas Sie können über den entsprechenden Button einen Farbverlauf automatisch erzeugen oder die Farben einzeln bestimmen. Klicken Sie dazu in das jeweilige Farbfeld im Karteneditorfenster und dann auf die gewünschte Farbe in dem sich öffnenden Farbauswahlfenster. 5. Neue Karte erstellen, speichern und löschen Klicken Sie nun auf den Button "Neue Karte erstellen". Die neue Karte wird generiert und taucht im Ordner "Eigene Karten" auf. Veränderungen an der selbst erstellten und gespeicherten Karte lassen sich komfortabel durchführen. Nach dem erneuten Aufruf des Karteneditors können vorgenommene Veränderungen durch einen Klick auf den Button "Legende erneuern" abgeschlossen werden. Die veränderte Karte muss erneut auf dem Server gespeichert werden. Alle nicht gespeicherten Veränderungen der Legenden werden mit dem Schließen des Browsers gelöscht. Wenn die selbst erstellten Karten nicht mehr benötigt werden, können sie gelöscht werden. Klicken Sie dazu in der oberen Werkzeugleiste auf den Button "Karte entfernen": 6. Registrierung erforderlich! Nur die im Ordner "Eigene Karten" aufgeführten Karten lassen sich speichern. Um die eigene Karte dort speichern zu können, muss man sich bei "WebGIS Sachsen" registrieren. Die zeitliche Planung der Unterrichtseinheit hängt in erster Linie von den Fertigkeiten der Schülerinnen und Schüler im Umgang mit dem Computer und dem WebGIS sowie von dem geforderten Grad der Selbstständigkeit ab. Im Allgemeinen wird durch die Wochenstundenvorgabe der Schwerpunkt nicht auf die Erstellung der Karte gelegt werden können, so dass für die Erledigung dieser Aufgabe nicht mehr 30 Minuten in Anspruch genommen werden sollten. Zur Einsparung der kostbaren Unterrichtszeit kann die Karte von den Schülerinnen und Schülern auch bereits zu Hause vorbereitet werden. Die eigentliche Unterrichtszeit steht dann für die Interpretationen der Karte zur Verfügung. Vorüberlegungen Für die Erstellung und Auswertung einer Karte zur Bevölkerungsentwicklung sind theoretische Vorüberlegungen erforderlich. Diese werden mithilfe von Arbeitsblatt 1 angestellt (bevoelkerungsentwicklung_webgis_ab1.pdf). Die Bevölkerungsentwicklung eines Landes hängt in erster Linie von der natürlichen Bewegung und vom Migrationverhalten der Bevölkerung innerhalb und außerhalb des Landes ab. Während das Migrationsverhalten nur abgeschätzt werden kann, lassen sich durch den Vergleich von Geburten- und Sterbezahlen relativ genaue Aussagen zur natürlichen Bevölkerungsbewegung treffen. Die daraus gewonnene Wachstumsrate einer Bevölkerung lässt sich als Zusammenfassung visualisieren. Der im "WebGIS Sachsen" dafür verwendeten Datensatz beruht auf den von der Deutschen Stiftung Weltbevölkerung (DWS) herausgegeben Zahlen. Erstellen der Karte Die Erstellung der Karte erfolgt mithilfe von Arbeitsblatt 2 (bevoelkerungsentwicklung_webgis_ab2.pdf/.rtf). Da bei der Wachstumsrate der Abstand zwischen dem Minimal- und dem Maximalwert gering ist, sollte die Anzahl der Klassen nicht zu hoch gewählt werden. Auffällig ist, dass sich negative und positive Werte im Datensatz befinden. Der Rechner unterscheidet diese Feinheit in seinen automatischen Skalierungsmöglichkeiten nicht. Dieser Umstand gebietet hier, die Werte per Hand einzugeben und die Null als einen Grenzwert festzulegen. Diese wesentliche Grenze muss auch im gewählten Farbschema zum Ausdruck kommen. Ein Farbverlauf vom Minimum zum Maximum verbietet sich daher! "Manipulation" von Karten Mit der Wahl der Skalierung und der Farbschemata werden die Schülerinnen und Schüler schnell merken, dass man durch zu viele Klassen die Übersichtlichkeit verliert. Auch sollten im Farbschema für positive und negative Werte unterschiedliche Farben genutzt werden. Mehr als sieben Farbabstufungen sind nicht mehr unterscheidbar. Mit den Farben rot und grün setzt man bestimmte psychische Reaktionen in Kraft. Rot wird als Signalfarbe für Gefahr erkannt und zeigt in einer Karte etwas bedrohliches, die Farbe Grün dagegen steht für "gefahrlos". Insofern kann mit einer Karte trotz einer inhaltlich richtigen Darstellung der Zahlen mit dem verwendeten Farbschema ein Interpretationsansatz geliefert und der Betrachter der Karte somit manipuliert werden. Wenn genug Zeit zur Verfügung steht, können in diesem Zusammenhang auch andere "Verfälschungen" ausprobiert werden, wie zum Beispiel "geschickte" Skalierungen, die gewünschte Ländergruppen zusammenfassen. Karten aus dem Atlas oder der Tagespresse können in dieser Richtung hinterfragt werden. Diskussion Nach der Erstellung der eigenen Legenden erfolgt die inhaltliche Arbeit zu den globalen Entwicklungsunterschieden. Betrachtet man Teilräume der Erde, wie etwa Afrika, lassen sich in weiteren Stunden inhaltliche Vertiefungen vornehmen. Hier sei besonders auf die Ausnahme von Botswana verwiesen (siehe Unterrichtseinheit AIDS und Bevölkerungsentwicklung ).