Tipp der Redaktion

Mechanik: Geradlinige Bewegungen

Fahrradspur mit Schatten eines Fahrrads
Tipp der Redaktion

Mechanik: Geradlinige Bewegungen

In dieser Einheit lernen die Schülerinnen und Schüler Bewegungsabläufe kennen, die ihnen vom Auto- oder Radfahren her bekannt sein sollten.

Tipp der Redaktion

Westafrika - über die größte Wüste der Welt

Sahara Wüste
Tipp der Redaktion

Westafrika - über die größte Wüste der Welt

Die Lernenden leiten aus einem Bild der Erdoberfläche eine thematische Karte Westafrikas ab und formulieren Aussagen zur Landschaftszusammensetzung.

Tipp der Redaktion

Der Wahrscheinlichkeitsbegriff am Beispiel Fußball

Fußball Ergebnisse
Tipp der Redaktion

Der Wahrscheinlichkeitsbegriff am Beispiel Fußball

Am Beispiel der Fußball Europameisterschaft werden in dieser Unterrichtseinheit die Wahrscheinlichkeiten zusammengesetzter Ergebnisse und Ereignisse bestimmt.

  • Schulstufe2
  • Klassenstufe
  • Schulform
  • Fach
  • Materialtyp11
  • Quelle8
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Das Blut und seine Eigenschaften

Unterrichtseinheit / Interaktives
14,99 €

In dieser Unterrichtseinheit erfahren die Schülerinnen und Schüler mithilfe eines animierten Videos, wie das Blut zusammengesetzt ist und welche Aufgaben die verschiedenen Blutkörperchen haben. Die Informationen aus dem Erklärvideo werden auf zwei Arbeitsblättern festgehalten. In dieser Unterrichtseinheit geht es um den Aufbau des Blutes. Die Schülerinnen und Schüler schauen sich ein Erklärvideo an und bearbeiten dazu die Aufgaben der beiden Arbeitsblätter. Thematisiert werden die prozentualen Bestandteile von Blutplasma und Blutkörperchen sowie deren Hauptfunktionen. Diese Unterrichtseinheit bietet den Schülerinnen und Schülern eine anschauliche Darstellung des Blutaufbaus und ermöglicht ihnen, das Gelernte aktiv festzuhalten und zu verinnerlichen. Außerdem gibt es ergänzende interaktive Übungen, auf die Sie hier zugreifen können. Die interaktiven Übungen sollen den Schülerinnen und Schülern ermöglichen, das Wissen über die Blutbestandteile und ihrer Funktionen eigenständig einzuüben, zu festigen und zu überprüfen. Inhalte des Erklärvideos im Überblick Das Erklärvideo beginnt mit den prozentualen Bestandteilen des Blutplasmas und der Blutkörperchen, anschließend werden die verschiedenen Blutkörperchen mit ihren Hauptfunktionen präsentiert. Zuerst erfolgt die Vorstellung der roten Blutkörperchen (Erythrozyten), die mithilfe von Hämoglobin Sauerstoff transportieren. In diesem Zusammenhang wird der Weg der Blutkörperchen von der Lunge in den Körper, die dortige Sauerstoffabgabe, der Weg zurück zum Herzen, weiter zur Lunge und die dortige Sauerstoffaufnahme übersichtlich dargestellt. Auch die Zellatmung der Zellen im Körper wird vereinfacht abgebildet. Es folgen die weißen Blutkörperchen (Leukozyten), deren gemeinsame Aufgabe die Abwehr von Krankheitserregern ist. Am Beispiel von Fresszellen und antikörperproduzierenden Lymphozyten werden zwei Möglichkeiten erklärt, die Krankheitserreger unschädlich zu machen. In diesem Zusammenhang werden Antikörper erwähnt, die ein Beispiel für die löslichen Proteine im Blutplasma sind. Auch die Zunahme der weißen Blutkörperchen während einer akuten Infektion und die Abnahme auf die Normalkonzentration nach überstandener Infektion werden gezeigt. Zuletzt wird die Funktionsweise der Blutplättchen (Thrombozyten) mithilfe einer Verletzung an einer Hand vereinfacht dargestellt. Im Film wird auch erwähnt, dass Thrombozyten keine kompletten Zellen, sondern nur Zellbruchstücke sind, die bei Verletzungen von Blutgefäßen miteinander Verkleben und so die Blutung stillen. Hör-Seh-Verstehen: Informationsentnahme aus einem Erklärvideo üben Am Ende des Videos erfolgt die Aufforderung an die Schülerinnen und Schüler, die Informationen aus dem Video nun auf den Arbeitsblättern festzuhalten. Das erste Arbeitsblatt enthält zwei Abbildungen zur prozentualen Zusammensetzung des Blutes aus Blutplasma und festen Blutbestandteilen. Daneben ist jeweils ein Schreibfeld abgebildet, in dem die Schülerinnen und Schüler die Informationen aus dem Video festhalten. Auf dem zweiten Arbeitsblatt sind die Abbildungen der roten und weißen Blutkörperchen und der Blutplättchen mit jeweils einem Schreibfeld zum Festhalten der Funktionen dargestellt. Die Schülerinnen und Schüler können entweder schon während des Videos die Informationen notieren oder dazu aufgefordert werden, sich die Informationen zu merken und erst nach dem Video gemeinsam in Paararbeit festzuhalten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nennen die Zusammensetzung des Blutes aus Blutplasma und den festen Blutbestandteilen und ihren jeweiligen prozentualen Anteil im Blut. zählen die verschiedenen Blutkörperchen auf und beschreiben ihre jeweiligen Funktionen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler fassen eigenständig Informationen aus dem Video zusammen und halten sie fest. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben soziale Kompetenzen ein, indem sie in Paararbeit Informationen zusammentragen und diese gemeinsam festhalten.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
  • Sekundarstufe I

Blutgruppen und Blutspende

Unterrichtseinheit / Interaktives
14,99 €

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler das menschliche Blutgruppensystem und den Ablauf einer Blutspende kennen. Ergänzt wird die Unterrichtseinheit durch interaktives Begleitmaterial, das aus vier interaktiven Übungen besteht. Die Schülerinnen und Schüler lesen zum Einstieg einen Zeitungsartikel über den möglichen Tod einer Patientin aufgrund einer unverträglichen Bluttransfusion. Daraufhin spekulieren sie über die Ursache – wie zum Beispiel eine verdorbene Blutkonserve oder eine falsche Blutgruppe. Die Lehrkraft lenkt die Aufmerksamkeit auf die Wichtigkeit der korrekten Blutgruppenzuordnung . Im nächsten Schritt recherchieren die Schülerinnen und Schüler die Entdeckung der Blutgruppen und stellen dann den Versuch von Karl Landsteiner mithilfe eines Quiz nach. Sie erkunden, welche Blutkörperchen mit welchem Blutplasma verklumpen. Die Unterschiede zwischen den Blutgruppen sowie die Begriffe Antigen und Antikörper werden durch einen Text erklärt. Die Klasse erkundet nun mithilfe des Internets die Verteilung der Blutgruppen in Deutschland . Anschließend erarbeiten sie den Ablauf einer Blutspende , indem sie die Website des roten Kreuzes nutzen. Die Lehrkraft betont die Bedeutung von Blutspenden und es wird zusammengetragen, welche Voraussetzungen ein Blutspender erfüllen muss. Mithilfe einer Tabelle erforschen die Lernenden, welche Blutgruppe an welche andere Blutgruppe spenden darf, und identifizieren Universalempfänger und Universalspender. Der Rhesusfaktor bei Blutspenden wird kurz angesprochen. Die Lehrkraft kann optional die Rhesusfaktor-Inkompatibilität bei Schwangerschaften thematisieren. Abschließend wird die ursprüngliche Vermutung der falschen Blutgruppe aus dem Zeitungsartikel aufgelöst. Die Unterrichtseinheit wird durch ein interaktives Begleitmaterial , bestehend aus vier interaktiven Übungen , ergänzt, auf das Sie hier zugreifen können. Das Thema Blutgruppen und Blutspende ist für die Gesellschaft sehr relevant. Immer wieder hört man – und vielleicht auch die Lernenden – von einem Mangel an Blutkonserven und den Gefahren, die damit verbunden sind. Die Lehrkraft sollte über die Bedeutung der Blutspende aufklären und die Lernenden dazu ermutigen, Blut zu spenden, wenn sie erwachsen sind. Jeder Mensch kann eines Tages in die Situation kommen, eine Blutkonserve zu benötigen. In dieser Einheit lernen die Schülerinnen und Schüler die theoretischen Hintergründe der Blutgruppen und die verbundene Bedeutung dieser für die Blutspende kennen. Der Fokus liegt hierbei eher auf den biologischen Inhalten, nicht auf den moralisch-gesellschaftlichen. Vorwissen Die Lernenden sollten bereits die Aufgaben und Zusammensetzung des Blutes kennen, damit sie zum Beispiel die Begriffe rote Blutkörperchen und Blutplasma zuordnen können. Die Einheit ist so gestaltet, dass die Lernenden möglichst viel selbstständig und eigenverantwortlich erarbeiten können. Sie könnte mit einigen Hinweisen auch als Arbeitsauftrag für eine Lerngruppe durchgeführt werden. Sowohl Lehrkraft als auch Lernende sollten wissen, wie man Informationen online recherchiert und weiterverarbeitet. Sollte die Lerngruppe noch nicht in Berührung mit H5P-Formaten gekommen sein, so müsste die Lehrkraft hier eventuell unterstützen. Bei Bedarf könnte – bei Thematisierung der Rhesusfaktor-Inkompatibilität bei Schwangeren – eine Illustration aus dem Internet dazu gezeigt werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler benennen die biologischen Unterschiede zwischen den Blutgruppen. skizzieren den Ablauf einer Blutspende. benennen Spender- und kompatible Empfänger-Blutgruppen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren und verarbeiten Informationen. bearbeiten ein Online-Quiz. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler vergleichen eigene Informationen mit Informationen von Mitlernenden. vertreten ihre Meinung zur Blutspende vor anderen Schülerinnen und Schülern.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
  • Sekundarstufe I

Mobilfunk im Unterricht

Fachartikel / Video-Tutorial

Mobile Kommunikation – Wie funktioniert das eigentlich? Dieses Informationsangebot, bestehend aus einem E-Magazin für Lehrkräfte sowie einem unterrichtsbegleitenden Online-Lernmodul für Schülerinnen und Schüler ab Klasse 7, nimmt Sie mit auf eine spannende Reise in die Welt des Mobilfunks. In sieben Kapiteln erkunden Lernende die Technologien und Grundlagen des Mobilfunks, elektromagnetische Wellen, Wechselwirkungen zwischen Körper und Materie und erfahren mehr über Rohstoffe in Smartphones und Nachhaltigkeit im Mobilfunk-Sektor. Jugendliche verbringen einen Großteil ihrer Freizeit am Smartphone – sie surfen, telefonieren und streamen Serien. Mobile Kommunikation ist für sie und für uns alle ein integraler Bestandteil des Alltags und damit von gesellschaftlicher Relevanz. Nicht nur deshalb muss das Thema in Schule und Unterricht integriert werden. Auch wenn für Jugendliche die Nutzung im Vordergrund steht, werden im E-Magazin sowie im begleitenden Online-Modul für Schülerinnen und Schüler physikalische und technische Aspekte verständlich dargestellt: Elektromagnetische Felder, Aufbau unseres Mobilfunknetzes, Übertragungswege von Daten und vieles mehr. In einer Zeit, in der die Nutzung von Technologie einen immer größeren Stellenwert einnimmt, wird es immer wichtiger, den Schülerinnen und Schülern ein Bewusstsein für nachhaltige Kommunikation zu vermitteln. Dabei geht es nicht nur um ein grundlegendes Verständnis der Funktionsweise der Mobilfunktechnologie und einen verantwortungsvollen Umgang mit Mobilfunkgeräten, sondern auch um den Einfluss von Technik auf die Umwelt . Denn die Nutzung von elektronischen Geräten verbraucht Ressourcen und sollte möglichst umweltfreundlich gestaltet werden. Ebenso gilt auch für den Mobilfunkbereich: Moderne Technologien tragen schon heute zur Energieeffizienz und Ressourcenschonung bei.

  • Physik / Astronomie

Nachhaltigkeit erleben mit der App ProtAct17

Fachartikel / Video-Tutorial

Was können wir heute tun, damit wir auch morgen auf unserem Planeten ein gutes Leben führen können? Das können Kinder zuhause oder in der Schule mit ihren Klassen herausfinden – mit der App ProtAct17. Die App richtet sich an Kinder ab acht Jahren und leitet sie an, die Umwelt zu schützen (engl. protect) und im Sinne der 17 Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen aktiv zu werden (engl. act). Sie richtet sich an Kinder ab acht Jahren, vermittelt Wissen altersgerecht und interaktiv und weckt durch virtuelle und reale Experimente die Neugier und den Forschergeist. Vor allem aber: sie zeigt eigene – wenn auch kleine – Handlungsmöglichkeiten für die jungen Forscherinnen und Forscher auf.

  • Chemie / Natur & Umwelt / Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt / Ich und meine Welt / Fächerübergreifend

Das menschliche Ohr erforschen

Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit für das Fach Biologie der Klasse 8 vermittelt grundlegendes Wissen über Aufbau und Funktionsweise des menschlichen Ohrs. Die Schülerinnen und Schüler erforschen, wie Schallwellen übertragen und im Gehirn verarbeitet werden, vergleichen den Hörbereich von Mensch und Tier und lernen, wie Lärm das Gehör schädigen kann. Ein Rätsel und Hörtests vertiefen das Verständnis auf anschauliche Weise. Der Einstieg in die Unterrichtseinheit zum Thema "Hörst du mich – das menschliche Ohr erforschen" erfolgt über die Anatomie des menschlichen Ohrs. Mithilfe eines kurzen Sachtextes und einer Abbildung lernen die Schülerinnen und Schüler den Aufbau des menschlichen Ohrs, dessen Bestandteile und Aufgaben kennen und lokalisieren dessen Bestandteile selbstständig. Anschließend haben die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, ihren persönlichen Hörbereich zu testen und mit Vertretern aus dem Tierreich zu vergleichen. Dies ermöglicht einen persönlichen Zugang zu dem Thema und beinhaltet ein hohes Aktivierungspotenzial. In der folgenden Erarbeitungsphase lernen die Schülerinnen und Schüler etwas über die Gefahren für das menschliche Ohr. Zudem erfahren sie, wie ein Hörgerät funktioniert und welche Aufgaben zu dem Berufsbild einer Hörakustikerin beziehungsweise eines Hörakustikers gehören. In einem abschließenden Rätsel haben die Schülerinnen und Schüler die Gelegenheit, ihr neu erworbenes Wissen spielerisch zu testen. Die kurzen Expertentexte gehen auf alltagsnahe Fragen ein und können somit das Interesse der Schülerinnen und Schüler am Thema fördern. In dieser Unterrichteinheit soll durch das Testen des eigenen Hörbereichs ein persönlicher Zugang zum Thema "Hörsinn" ermöglicht werden. Wichtig dabei ist, dass dieser Test auf freiwilliger Basis und am besten im häuslichen Kontext erfolgt, denn es sollen keinesfalls Schülerinnen und Schüler bloßgestellt werden. Der Vergleich des eigenen Hörbereichs mit Vertretern aus dem Tierreich kann für die Lernenden dabei spannend sein. Die Bearbeitung der Materialien erfordert die Kenntnis darüber, wie Reize an unser Gehirn weitergeleitet werden (Reiz-Reaktions-Schemata) sowie Grundkenntnisse über den Aufbau von Sinneszellen. Darüber hinaus ist ein sicherer Umgang mit Sachtexten erforderlich. Die Schülerinnen und Schüler sollten in der Lage sein, wichtige Informationen selbstständig zu erkennen und zu markieren. Die Markierungen erleichtern den Umgang mit dem Sachtext, indem die wichtigsten Begriffe bereits hervorgehoben sind. Dies erleichtert das Herauslesen der wichtigen Informationen aus dem Text. Das Material arbeitet mit alltagsnahen Fragestellungen, um die naturwissenschaftliche Thematik zu veranschaulichen und mit der Lebenswelt der Jugendlichen zu verknüpfen. Zudem ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern einen ersten Einblick in das Hörakustiker-Handwerk. Das abschließende Rätsel dient der spielerischen Festigung der neuen Inhalte und ermöglicht den Schülerinnen und Schülern die gezielte Auseinandersetzung mit spannenden Teilgebieten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen die Fachbegriffe zur Anatomie des menschlichen Ohrs kennen und ordnen die Bestandteile des Ohrs selbstständig mithilfe eines Sachtextes einer anatomischen Abbildung zu. lernen den hörbaren Frequenzbereich für Menschen kennen. kennen Gründe für Gehörschädigungen und den Handwerksberuf der Hörakustikerinnen und Hörakustiker, der sich mit Hörschädigungen beschäftigt. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler ermitteln ihren persönlichen Hörbereich mithilfe eines Onlinetongenerators. entnehmen wichtige Informationen eines Sachtextes selbstständig beziehungsweise mithilfe von Fragestellungen. wenden ihr neu erworbenes Wissen in Form eines Kreuzworträtsels an.

  • Biologie
  • Sekundarstufe I

Erneuerbare Energien im Detail

Unterrichtseinheit

In dieser aktualisierten Unterrichtseinheit befassen sich die Lernenden mit dem Thema erneuerbare Energien. Im Mittelpunkt stehen dabei Photovoltaik und Windkraft. Die Auseinandersetzung mit Ideen und Trends des energieeffizienten Bauens unter Berücksichtigung erneuerbarer Energien rundet die Unterrichtseinheit ab. Neu sind die Materialien zu den Arten und der Funktionsweise von Batteriespeichern sowie Wärmepumpen. Ausgehend von der aktuellen und zukünftigen Bedeutung erneuerbarer Energien für die Stromversorgung sowie den Chancen und Herausforderungen der Energiewende befassen sich die Schülerinnen und Schüler näher mit den Energieformen Batteriespeicher und Wärmepumpen, Windenergie und Photovoltaik. Dabei lernen sie unter anderem die Verbreitung und Funktionsweise der Anlagen kennen. Abschließend befassen sie sich mit den Möglichkeiten, energiesparend zu wohnen. Dabei steht auch das Konzept des vernetzten, smarten Wohnens und Arbeitens im Quartier im Mittelpunkt. Fossile Brenn-, Kraft- und Heizstoffe wie Kohle und Öl sind nicht unbegrenzt vorhanden. Viele davon müssen teuer importiert werden. Zudem belasten sie Umwelt, Klima und Gesundheit. Aus diesem Grund werden erneuerbare Energien immer wichtiger. So ist in der Novelle des Erneuerbaren-Energien-Gesetz von 2017 festgelegt, dass bis zum Jahr 2025 der Anteil erneuerbarer Energien am Bruttostromverbrauch auf 40 bis 45 Prozent steigen und sich bis zum Jahr 2035 auf 55 bis 60 Prozent erhöhen soll. Im Jahr 2050 soll der dann mindestens 80 Prozent betragen. Wissen über die Merkmale erneuerbarer Energieträger, die mit ihrer Nutzung verbundenen Vorteile und Herausforderungen sowie neue Trends für das vernetzte Zusammenleben von Menschen ist deshalb elementar. Umsetzung der Unterrichtseinheit Die aktualisierte Unterrichtseinheit ermöglicht Schülerinnen und Schülern einen fächerübergreifenden Zugang zum Thema erneuerbare Energien. Dazu erschließen sie in einem ersten Schritt die verschiedenen erneuerbaren Energieträger mit ihren Merkmalen und Funktionsweisen. Dabei reflektieren sie auch die mit der Energiewende verbundenen Chancen und Herausforderungen. Darauf aufbauend lernen sie den Aufbau und die Funktionsweise einer Windkraftanlage und einer Photovoltaikanlage näher kennen. Gleichzeitig lernen sie aktuelle Entwicklungen wie den Solarstromspeicher kennen. Abschließend setzen sie sich mit Möglichkeiten energiesparenden Wohnens und Arbeitens unter der Nutzung erneuerbarer Energien auseinander. Dabei geht es neben der Funktionsweise um neue Konzepte wie das des vernetzten, smarten Wohnens und Arbeitens im Quartier. Anhand zwei neuer Arbeitsmaterialien befassen sie sich mit den Arten und der Funktionsweise sowie den Vor- und Nachteilen von Batteriespeichern sowie Wärmepumpen. Ein interaktives Multiple-Choice-Quiz dient der Wiederholung und Festigung des in dieser Unterrichtseinheit erlangten Wissens. Jedes Arbeitsblatt umfasst neben Infotexten, Grafiken und Schaubildern auch Aufgaben zur Bearbeitung. Neu ist, dass die angegebenen Links zu Videoclips, Webseiten oder weiterführenden Materialien über QR-Codes erreichbar sind und so direkt per Smartphone abgerufen werden können. Einsatzmöglichkeiten Die aktualisierte Unterrichtseinheit kann aufgrund ihres Bezuges zu den Lehr- und Bildungsplänen in allen deutschen Bundesländern in der Sekundarstufe II eingesetzt werden. Dabei bilden die Fächer Physik, Geografie, Technik und Sozialkunde den fachlichen Bezugspunkt. Aber auch im fachübergreifenden und fächerverbindenden Unterricht kann das Material eingesetzt werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen, wie sich der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung entwickelt. kennen die wichtigsten nachwachsenden beziehungsweise erneuerbaren Energieträger. kennen den Aufbau und die Funktionsweise einer Windkraftanlage und einer Photovoltaikanlage und können diese mit eigenen Worten beschreiben. wissen, wie ein Solarstromspeicher funktioniert. kennen den Unterschied zwischen On- und Offshore-Windkraft. kennen Konzepte und Möglichkeiten energiesparenden Wohnens und Arbeitens unter der Nutzung erneuerbarer Energien. kennen die Arten und Funktionsweise von Batteriespeichern und Wärmepumpen und können sie mit eigenen Worten verständlich beschreiben. wissen um die Bedeutung eines durchdachten Energiemanagements für eine effektive Verteilung der zur Verfügung stehenden Energie in den eigenen vier Wänden. diskutieren die mit der Energiewende verbundenen Chancen und Herausforderungen. analysieren die Stromrechnung des eigenen Haushalts und erfahren so, aus welchen Quellen der von ihnen genutzte Strom stammt. diskutieren die Auswirkungen der verstärkten Hinwendung zu erneuerbaren Energien für die Bereiche Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt. überlegen und diskutieren, inwieweit neue smarte, vernetzte, intelligente Wohn- und Arbeitskonzepte auch in ihrer eigenen Zukunft infrage kommen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren das selbstständige Erschließen von Themen und Inhalten sowie das Recherchieren im Internet. üben sich im eigenständigen Analysieren und Interpretieren von Grafiken, Schaubildern und Zahlenmaterial. nutzen aktiv verschiedene Medien und erkennen deren Vor- und Nachteile im Rahmen der Informationsaufbereitung. bereiten eigene Ideen und Visionen schriftlich und gestalterisch auf. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren im Rahmen von Partner- oder Gruppenarbeit ihre Zusammenarbeit mit anderen Personen. lernen, Diskussionen argumentativ und rational zu führen. schulen im Rahmen von Diskussionen und Präsentationen die eigene Ausdrucksfähigkeit und aktives Zuhören. trainieren das kreative Entwickeln und Ausformulieren eigener Ideen.

  • Physik / Astronomie / Technik / Sache & Technik / Elektrotechnik / Fächerübergreifend
  • Sekundarstufe II

Künstliche Intelligenz selbst programmieren: Autonomes Fahren mit dem Calliope Mini

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit lernen Schülerinnen und Schüler der 6. bis 13. Klasse eine "Künstliche Intelligenz" selbst zu programmieren. Die Lernenden bringen ein simuliertes Auto auf dem Calliope Mini dazu, selbstständig zu fahren. Es wird der komplette Zyklus des maschinellen Lernens vermittelt. Künstliche Intelligenz (KI) und damit das Maschinelle Lernen (ML) sind Megatrends in der IT. Selbst wenn der Hype vorüberziehen sollte, wird ML-basierende Software mehr und mehr die "klassische" prozedurale Programmierung ergänzen und ersetzen. Die heutigen "Digital Natives", mit eigenem Smartphone schon ab der Grundschule, sind schon im frühen Alter mit "Alltags-KI/ML" konfrontiert. Nachrichten mittels Social Media, Produktempfehlungen, Internetsuche, Gesichts- und Objekterkennung in Fotoalben, Sprachassistenten wie Siri, Alexa oder Google Assistant, Navigation, Augmented-Reality-Spiele-Apps, Haushaltsroboter und autonom fahrende Autos sind nur ein paar Aufzählungen des breiten KI-/ML-Spektrums. Viele der Lernenden spielen Autorennen in der realen Welt, zum Beispiel in Form eines Seifenkistenrennens oder virtuell mit Autorennspiel-Apps und -Computerspielen. Dementsprechend einfach ist es auch zu vermitteln, was "Autonomes Fahren" bedeutet: Nicht mehr der Mensch steuert das Auto, sondern das "Computer-Hirn" des dann "autonomen" Autos. Daher eignet sich das Szenario "Autonomes Fahren" ganz besonders für eine KI-Unterrichtseinheit. Daran knüpft sich für die Lernenden die naheliegende Frage, wie denn ein "Computer-Hirn" des autonomen Autos lernt, gut Auto zu fahren. Ein Mensch geht in die Fahrschule, aber was macht das autonome Auto? Hier setzt die Unterrichtseinheit an. Die Lernenden lernen, wie sie einem "autonomen Auto” das selbständige Fahren beibringen können. Durch einen Calliope Mini wird das selbstständige Fahren mittels künstlicher Intelligenz programmiert, sodass der Calliope Mini als Auto autonom Hindernissen auf der Straße ausweichen kann. Die Motivation wird dabei durch den Bezug zum "Gaming" zusätzlich erhöht. Benötigte Vorkenntnisse der Lernenden Für die Unterrichtseinheit sind Kenntnisse im Thema "Künstliche Intelligenz" hilfreich, aber nicht notwendig, da das Unterrichtsmaterial entsprechende Folien enthält, die zum Einstieg verwendet werden können. Grundkenntnisse in klassischer prozeduraler Programmierung sind ebenfalls hilfreich, aber nicht notwendig, da das Programmieren mithilfe Künstlicher Intelligenz einen Paradigmenwechsel in der Programmierung darstellt, der eigenständig mithilfe des Unterrichtsmaterials erklärt wird. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen (nach dem DigCompEdu Modell) Die Lehrperson benötigt Grundkompetenzen hinsichtlich des Programms Powerpoint – mindestens Level A1 (Einsteigerinnen und Einsteiger). Sie benötigt zudem fortgeschrittene digitale Kompetenzen hinsichtlich der Erstellung und Anpassung digitaler Ressourcen – mindestens Level A2 (Entdeckerinnen und Entdecker). Sie benötigt zusätzliche fachspezifische Kompetenzen hinsichtlich der Basistechnologien Git und Python und hinsichtlich des maschinellen Lernens – mindestens Level B1 (Insiderinnen und Insider). Diese Kompetenzen sind hilfreiche Voraussetzungen, um die Unterrichtseinheit als Lehrperson umsetzen zu können. Didaktisch-methodische Analyse Die Schülerinnen und Schüler können am Beispiel des Unterrichtsmaterials lernen, wie Künstliche Intelligenz auf der Grundlage von Daten programmiert wird. Diese Daten werden in der Unterrichtseinheit von den Lernenden selbst gesammelt. Die Unterrichtseinheit kann in Einzelarbeit (Einzelspiel-Modus) oder Gruppenarbeit (Gruppenspiel-Modus) durchgeführt werden. Die Gruppenarbeit wird aufgrund der weniger aufwändigen Installation und Durchführung für die Unter- und die Mittelstufe empfohlen. In der Gruppenarbeit wird pro Lernenden-Gruppe eine Künstliche Intelligenz trainiert. Hierfür ist eine Basis-Installation der Open Source Software auf einem Lerngruppenrechner erforderlich, damit jede Lerngruppe dort ihre Daten sammeln kann. Die Einzelarbeit ist erst ab der Oberstufe empfohlen und kann optional mit einer Experten-Variante erweitert werden. Die Einzelarbeit bietet den Lernenden umfangreichere Experimentier- und Lernmöglichkeiten zu dem Thema. In der Einzelarbeit kann die Künstliche Intelligenz individuell von jedem Lernenden trainiert werden. Dafür benötigt jeder Lernende mindestens eine Basis-Installation auf einem individuellen Rechner. Die Experten-Variante kann optional mit der Software "Orange" installiert werden, um verschiedene Varianten Künstlicher Intelligenz miteinander vergleichen und darstellen zu können. Je niedriger die Klassenstufe, in der die Unterrichtseinheit durchgeführt wird, desto mehr Unterstützung benötigen die Lernenden, um das Konzept hinter "Daten" zu verstehen, was als das zentrale Konzept in der KI erkannt werden sollte. Die Lehrkraft kann, falls Schwierigkeiten bei der Erkenntnis des Konzepts "Daten" entstehen, mit Analogien aus dem Alltag der Lernenden arbeiten: beispielsweise Daten auf dem Smartphone oder Daten, die entstehen, wenn sie Soziale Medien nutzen oder Daten, die im Internet gespeichert sind. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erlenen die Fachkompetenz des Programmierens einer KI mittels Maschinellem Lernen. erlangen Datenkompetenz. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken ihr Verständnis darüber, wie die sozialen Medien funktionieren. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken ihre Sozialkompetenz in der Gruppenarbeit dank des gemeinsamen Ziels, die KI ihrer Gruppe möglichst gut anzulernen. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler erschließen Probleme und komplexe Themengebiete zunächst unter Anleitung in der ersten KI-Lernrunde. erschließen Probleme und komplexe Themengebiete eigenständig in der zweiten KI-Lernrunde. übertragen das über KI gewonnene Wissen in andere Bereiche des Alltags. üben sich in kritischem Denken.

  • Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co.
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Gewinnung und Verarbeitung von Eisen zu Stahl

Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit für das Fach Chemie der Klasse 11 vermittelt Grundlagenwissen über die Gewinnung und Verarbeitung von Eisen zu Stahl. Die Schülerinnen und Schüler analysieren Redoxreaktionen im Hochofen, beschreiben die Umwandlung von Roheisen zu Stahl und erörtern chemische Prozesse im Kontext von Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit. So werden sowohl Reaktionsprinzipien als auch stoffliche Eigenschaften praxisnah erarbeitet. Diese Unterrichtseinheit kann in den Rahmenlehrplan der Sekundarstufe II eingeordnet werden. Thematisch orientiert sie sich dabei an einem Werkstoff, der nicht nur in der Industrie, sondern auch im Alltag eine ganz entscheidende Rolle spielt: Stahl. Er lässt sich in jeglichen Branchen wiederfinden und ist als Werkstoff nicht wegzudenken. Im Fokus dieser Unterrichtseinheit steht die Gewinnung von Eisen sowie die Weiterverarbeitung zu Stahl. Dabei wird zunächst der Abbau von Metalle rzen im Detail betrachtet. Besonderes Augenmerk wird dann auf den Hochofenprozess und die dabei ablaufenden chemischen Reaktionen gelegt, wodurch die Schülerinnen und Schüler das Thema der Redoxgleichungen wiederholen und lernen es anzuwenden. Neben der Herstellung von Eisen wird auch die Umwandlung von Roheisen zu Stahl näher betrachtet, wobei hier vor allem das Linz-Donawitz-Verfahren eine wichtige Rolle spielt. Außerdem kann in einer fächerübergreifenden Aufgabenstellung die Stahlherstellung in Bezug auf Ressourcenschonung und Umweltfreundlichkeit zunächst in Gruppen und dann innerhalb der Klasse diskutiert werden. Dabei werden das kritische Hinterfragen und das Zusammenarbeiten in einer Gruppe sowie die Verteilung der Aufgaben geübt. In einigen Aufgabenstellungen dieser Unterrichtseinheit wird die eigene Recherchefähigkeit entwickelt und geschult. Abschließend beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Thema Stahl als Werkstoff. Hierbei wird vor allem auf die enorme Vielfältigkeit an Anwendungsgebieten sowie verschiedenen Legierungsmöglichkeiten hingewiesen. Die Schülerinnen und Schüler erhalten einen groben Überblick über die Einteilung der Stähle nach ihrer chemischen Zusammensetzung und erkennen Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften der Stahllegierungen und den zugesetzten Elementen. Stahl ist einer der am häufigsten verwendeten Werkstoffe der Welt . Er begegnet uns überall im Alltag, ob am Frühstückstisch, auf dem Weg zur Schule oder in der Freizeit am Computer. Doch nicht nur im Alltag besitzt er größte Relevanz, auch als Werkstoff für die Bauindustrie, in Werkzeugen oder Maschinen ist er nicht mehr wegzudenken. Daher ist diese Thematik von höchster Bedeutung für den schulischen Unterricht. Die Unterrichtseinheit ist ideal für den Chemie- und Geografieunterricht der Sekundarstufe II geeignet. Sie kann im Anschluss an das Themengebiet "Energie und chemische Reaktionen" als möglicher Kontext in Bezug auf die "Metallgewinnung" sowie einem "Nachhaltigen Umgang mit Stoffen und Energie" behandelt werden und bezieht sich dabei vor allem auf die Rahmenlehrpläne der Länder Berlin, Brandenburg und Nordrhein-Westfalen. Die Einheit bietet ebenso fächerübergreifende Aspekte und könnte teilweise als vertiefendes Modul im Fach Geografie für das Themengebiet "ökonomisch relevante Bodenschätze" beziehungsweise "Überblick über Arten und Verteilung von Bodenschätzen" eingesetzt werden. Außerdem kann diese Einheit in verringertem Umfang als ergänzendes und weiterführendes Material für die Sekundarstufe I während der Thematik "Metalle – Schätze der Erde" verwendet werden. Grundlegende chemische Kenntnisse werden für die Bearbeitung der Aufgaben vorausgesetzt. Die Aufstellung von Reaktionsgleichungen und insbesondere von Redoxgleichungen sollte zuvor mit den Schülerinnen und Schülern besprochen worden sein. Außerdem sollte die grundlegende Fähigkeit vorliegen, themenbezogen in verschiedenen Quellen zu recherchieren. Weiterhin sind keine Vorkenntnisse notwendig. In der ersten Doppelstunde wird zunächst über das Thema der Metalle rze gesprochen. Als zentraler Punkt bei der Stahlherstellung wird auch hier besonderes Augenmerk auf den Hochofenprozess gelegt. Wahlweise kann hier eine klimafreundlichere Alternative zum Hochofenprozess – die wasserstoffbasierte Stahlerzeugung – thematisiert und so auf die Wichtigkeit einer nachhaltigen Großindustrie eingegangen werden. Im Anschluss werden der Werkstoff Stahl und seine Eigenschaften näher betrachtet. Im Verlauf der Unterrichtseinheit kann zwischen darbietendem Unterricht und der aktiven Mitgestaltung durch Schülerinnen und Schüler immer wieder variiert werden, was eine abwechslungsreiche Unterrichtsgestaltung erlaubt. Die Einheit bietet vertiefendes chemisches Wissen in Anlehnung an den Alltag mit breit gefächerten, binnendifferenzierbaren Aufgabenstellungen in verschiedenen Schwierigkeitsstufen. Diese können je nach Wissensstand, Grund- oder Leistungskurs flexibel ausgetauscht oder ergänzt werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich detailliiertes Wissen über Metallerze und deren Abbau. erläutern die chemischen Vorgänge im Hochofen. kennen das Linz-Donawitz-Verfahren. können verschiedene Stähle grob einteilen und sie an Gerüsten in ihrer Umgebung kennenlernen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können Informationen aus einem Text entnehmen und wiedergeben. können in verschiedenen Quellen zu einem naturwissenschaftlichen Sachverhalt recherchieren und verbessern dabei auch die Fähigkeit zur reflektierten Recherche im Internet. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen kritisch zu hinterfragen. können ihr Wissen auf fächerübergreifende Fragestellungen anwenden. bewerten und diskutieren in einer Gruppe.

  • Chemie
  • Sekundarstufe II

Werkzeug trifft Digitalisierung – Berufsfeld LandBauTechnik

Fachartikel

Dieser Fachartikel zeigt, wie Digitalisierung und technologische Entwicklungen die Anforderungen an Fachkräfte verändern. Am Beispiel des Berufsbildes der Land- und Baumaschinenmechatroniker/-innen werden die erforderlichen Kompetenzen in Mechanik, Elektronik, IT und Hydraulik erläutert. Zudem wird die Bedeutung von Fernwartung, autonomen Maschinen und nachhaltigen Antriebssystemen dargestellt. So wird deutlich, warum der Beruf für technisch interessierte Schülerinnen und Schüler besonders spannend ist. Land- und Baumaschinenmechatroniker/-innen sind Handwerker/-innen, die Land- und Baumaschinen, Motorgeräte und Flurförderzeuge zum Beispiel in Werkstätten, bei Bauhöfen, bei Kunden oder im Straßenbau reparieren, warten und instand setzen. Seit über 80 Jahren gibt es das Land- und Baumaschinenmechatroniker-Handwerk, dessen Frauenanteil seit den 1980er Jahren langsam, aber stetig wächst. In den vergangenen Jahren hat sich das Berufsbild stark gewandelt, denn in kaum einem anderen Handwerksberuf ist die Digitalisierung so weit vorangeschritten wie in diesem. Während zur Entstehungszeit dieses Handwerks ausschließlich metalltechnische Bearbeitungen, das Instandhalten, Reparieren und Neuanfertigen mechanischer Bauteile und Baugruppen im Fokus standen, rückt die Beschäftigung mit Sensorik, (Elektro-)Hydraulik, Informatik und Steuerungstechnik in mechatronischen Gesamtsystemen von Maschinen und Geräten immer mehr in den Mittelpunkt und ist Gegenstand der täglichen Arbeit. Dadurch erweitert sich die Bandbreite an beruflichen Anforderungen und Ausbildungsinhalten stetig, denn Land- und Baumechatroniker/-innen befassen sich sowohl mit klassischen Maschinen als auch mit hoch technologisierten Fahrzeugen. Für (angehende) Fachkräfte in diesem Beruf bedeutet das, dass sie ein ausgeprägtes Verständnis für Elektrik, Elektronik, Mechanik und Hydraulik haben müssen, damit sie mit neuen wie älteren Fahrzeugen und Maschinen umgehen können. Zudem müssen sie über ein Kombinationsvermögen verfügen, denn der Schraubenschlüssel begleitet sie in ihrer täglichen Arbeit gleichsam wie der Laptop und dessen digitale Softwares. Das Wissen und die Anwendungsgebiete sind dabei vielfältig. Sie reichen von mathematischen und physikalischen Grundlagen über Fertigkeiten in der Metallbearbeitung (schweißen, flexen, schneiden, …) bis hin zu Arbeiten in unterschiedlichsten High-Tech-Bereichen wie Smart Farming, autonom fahrenden Systemen und Vernetzung von Fahrzeugen und Maschinen. Die Bandbreite dieses Berufsprofils zeigt sich tatsächlich auch in der Evolution seiner Bezeichnung: Sprach man 1941 noch von Landmaschinenschlossern und später von Landmaschinenmechanikern, sind es heutzutage die Land- und Baumaschinenmechatroniker/-innen, um die Vielfalt und die gesteigerten technischen Anforderungen auch in der Berufsbezeichnung abzubilden. Entsprechend wurde der Meistertitel 2021 zum Land- und Baumaschinenmechatroniker Meister angepasst. Berufsbild Land- und Baumaschinenmechatroniker/-in im Zeitalter der Digitalisierung Digitalisierung spielt in diesem Handwerk eine tragende Rolle. In einer Online-Umfrage des Bundesinstituts für Berufsbildung bewertete 2019 etwa die Hälfte der befragten Teilnehmenden ihren eigenen Betrieb im Arbeitsbereich Land- und Baumaschinenmechatroniker/-innen als hochgradig und rund 42 Prozent als mittelmäßig digitalisiert. Doch wie sieht hier Digitalisierung konkret aus? Ein Beispiel: Es ist Erntezeit und der Maishäcksler auf dem Feld, der im Dauereinsatz ist, fällt plötzlich aus. Die Landwirtin / Der Landwirt oder die Lohnunternehmerin / der Lohnunternehmer steht unter Zeitdruck, denn das Wetter kann sich schnell ändern – wird die Landmaschine nicht rechtzeitig repariert oder ersetzt, kann dies zu Ernteausfällen führen. Daher kontaktiert sie/er den Bereitschaftsdienst einer Werkstatt, der die Maschinendaten des Maishäckslers digital via Satelliten anfordert und analysiert. Nach der Ferndiagnose organisiert der/die Land- und Baumaschinenmechatroniker/-in in der Werkstatt ein Ersatzteil, fährt zum Feld, repariert und überprüft mit Werkzeug und Laptop-Software das Fahrzeug. Die Maisernte kann fortgesetzt werden. Wie das Beispiel zeigt, müssen Fachkräfte dieses Handwerks in der Lage sein, auch mit Sensorik, Vernetzung und Datenkommunikation umgehen zu können. Mithilfe von Signalen, die über Sensoren erfasst, netzbasiert übertragen und mit Softwares analysiert werden, können Land- und Baumaschinenmechatroniker/-innen physikalische Prozesse steuern und regeln. Auf diese Weise können sie auf Maschinendaten auch auf Entfernung zugreifen und dadurch Prozesse effektiver und effizienter gestalten. In der Landwirtschaft zeigt sich dies zum Beispiel durch Maschinen, die auf Boden-, Flur- und Feuchtigkeitskarten zugreifen und dadurch Flächen, die nicht gedüngt werden müssen, aussparen können. Auch ist es durch digitale Datenanalyse möglich, Betriebsstände, Fehlercodes und Spritverbrauch von Fahrzeugen auszulesen und anschließend Rückschlüsse auf proaktive oder präventive Fehlerbehebungen und Optimierungen zu ziehen. Das wirkt sich wiederum positiv auf nachhaltiges, umweltfreundlicheres und ressourcensparendes Arbeiten sowie bessere Ernteergebnisse aus. Ebenso werden zunehmend maschinelle Funktionen mittels Informations- und Kommunikationstechnologien automatisiert. So gibt es bereits autonom fahrende Traktoren, Erntemaschinen und Feldroboter. Sensoren erfassen die Umgebung des Fahrzeugs, das GPS-System bestimmt die Position auf der Fläche, um Erntearbeiten auf vorprogrammierten Routen autonom durchführen zu können. Während der Ernte werden die Daten ausgewertet, um Erntestrategien zu optimieren, Bewegungen und Schneidevorgänge anzupassen. Land- und Baumaschinenmechatroniker/-innen können dies aus der Ferne via Datenübertragung überwachen. Dementsprechend müssen sie die Technik dahinter verstehen, um bei möglichen Fehlern fundierte Fehleranalysen, Reparaturen und Optimierungen an den Maschinen vornehmen zu können. Ein technologisches Verständnis ist auch in anderen Arbeitsbereichen erforderlich. So arbeitet man in der Baumaschinentechnik zum Beispiel mit 3D-Maschinensteuerungen, um zentimetergenau arbeiten zu können. Viele moderne Baumaschinen und -fahrzeuge setzen zudem bereits auf alternative Antriebsmöglichkeiten (hybrid, solar, elektronisch) und können dadurch einen Beitrag zum Ressourcen- und Umweltschutz beitragen. In der Motorgerätetechnik finden sich elektronisch steuerbare und akkubetriebene Geräte (zum Beispiel vollautomatische Mähroboter), die mit dem Smartphone, Tablet oder Laptop ferngesteuert werden können. In der Flurfördertechnik wiederum können Gabelstapler beziehungsweise Lagertechnikgeräte selbständig ideale Routen berechnen und cloudbasiert gesteuert werden. Zusammenfassend lässt sich also festhalten, dass die Digitalisierung im Handwerk der Land- und Baumaschinenmechatroniker/-innen eine äußerst entscheidende Rolle spielt. Dementsprechend kann sich dieser Beruf besonders für Schülerinnen und Schüler eignen, die stark in Mathematik, Physik und Werken/Technik und gegenüber technologischen Entwicklungen aufgeschlossen sind. Zudem sollten sie handwerkliches Geschick, Sorgfalt und Verantwortungsbewusstsein sowie ein ausgeprägtes technisches Verständnis von und Interesse an aktuellen technologischen Entwicklungen mitbringen. Fazit Land- und Baumaschinenmachtroniker/-innen reparieren, warten und setzen Land- und Baumaschinen, Motorgeräte und Flurförderzeuge instand. Heutzutage müssen sie dafür sowohl das mechanische als auch das digitale Handwerk beherrschen und dementsprechend Elektrik, Elektronik, Mechanik, Hydraulik, Motortechnik und Metallurgie verstehen. Digitalisierung durchdringt dabei das gesamte Handwerk und erweitert damit auch das Anforderungsprofil an die (potenziellen) Fachkräfte, die sich mit klassischen sowie voll- und teilautomatisierten Maschinen, mit Fernsteuerungssystemen, digitaler Fehlerdiagnostik oder Hybrid-, Solar- und Elektroantriebssystemen befassen und damit immer am Puls der Zeit arbeiten. In der Berufsorientierung kann sich dieses Berufsfeld an Lernende richten, deren Stärken und Interessen sich in der Physik und Mathematik und in (hoch technologisierten) Großmaschinen und -fahrzeugen befinden. Als Land- und Baumaschinenmechatroniker/-in ist Kontakt mit Kunden und die dazugehörige Dokumentation ebenso Bestandteil des Jobs wie der Umgang mit großen und kleineren Maschinen. Verwendete Internetadressen Agrartechnikonline.de. "Aus 'Landmaschinenmechaniker' wird 'Land- und Baumaschinenmechatroniker-Handwerk'". Online: https://www.agrartechnikonline.de/news/aus-landmaschinenmechaniker-wird-land-und-baumaschinenmechatroniker-handwerk/ . Bayerischer Rundfunk: "Land- und Baumaschinenmechatroniker/-in| Ausbildung | Beruf | Ich mach’s | BR". Online: https://www.youtube.com/watch?v=mWwfKAzh6aY . Bundesagentur für Arbeit: "Land- und Baumaschinenmechatroniker/-in". Online: https://web.arbeitsagentur.de/berufenet/beruf/124412 . Bundesagentur für Arbeit: "Steckbrief. Land- und Baumaschinenmechatroniker/-in". Online: https://planet-beruf.de/fileadmin/assets/PDF/BKB/124412.pdf . Bundesinstitut für Berufsbildung: "Berufsbildung 4.0 – Fachkräftequalifikationen und Kompetenzen für die digitalisierte Arbeit von morgen: Der Ausbildungsberuf 'Land- und Baumschinenmechatroniker/-in' im Screening“. Online: https://www.bibb.de/dienst/publikationen/de/10371 . Deutsches Handwerksinstitut: "Technologische Entwicklungen in der Landbautechnik". Online: https://hpi-hannover.de/Technologische_Entwicklungen_in_der_Landbautechnik_Ergebnisbericht_LBT-Forward.pdf?m=1657620513 . Deutscher Industrie- und Handelskammertag: "Statistik Ausbildung 2020". Online: https://www.dihk.de/resource/blob/47836/ddb56f26823aab09dbb3981afe04d6d3/statistik-ausbildung-2020-data.pdf . LandbauTechnik-Bundesverband e.V.: "Land- und Baumaschinenmechatroniker/in: Meister/in: Der Beruf für >starke Typen<". Online: https://www.landbautechnik.de/wp-content/uploads/RZ_142-23_Folder-Meister_230830-1_VIEW.pdf .

  • Fächerübergreifend

Kraft-Wärme-Kopplung im Verbrennungsmotor

Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit für das Fach Physik der Klasse 10 beleuchtet zentrale Konzepte der Energieumwandlung und Energieversorgung am Beispiel des Verbrennungsmotors. Die Schülerinnen und Schüler analysieren den Aufbau und die vier Takte des Motors, führen ein Experiment zur Verdichtung und Ausdehnung von Gasen durch und deuten die Ergebnisse im Kontext der Kraft-Wärme-Kopplung. Animationen und Diskussionsaufgaben regen zur Auseinandersetzung mit der Zukunft dieser Technologie an. Die Unterrichtseinheit "Motortyp Verbrennungsmotor – ohne Motor läuft nichts" thematisiert bezugnehmend auf den Themenbereich "Energieversorgung" den Verbrennungsmotor. Dabei werden der Aufbau und die vier Takte des Verbrennungsmotors thematisiert und die physikalischen Vorgänge beim Arbeitstakt experimentell untersucht. Bei der Auswertung des Experimentes werden Differenzierungen angeboten, um leistungsstarke Schülerinnen und Schüler zu fördern beziehungsweise leistungsschwächere Schülerinnen und Schüler nicht zu überfordern. Die im Experiment erworbenen und formulierten Fachkenntnisse werden anschließend wieder auf den Kontext des Verbrennungsmotors rückbezogen. Methoden der physikalischen Kenntnisgewinnung werden so mit dem Themenfeld Kraftfahrzeug (Kfz) verknüpft. Abschließend erarbeiten die Schülerinnen und Schüler ausgewählte Aspekte, die für einen rund laufenden Motor relevant sind. Der Unterschied zwischen Zündung und Klopfen wird dabei mit Hilfe einer Animation erarbeitet. Die Unterrichtseinheit schließt mit einer Diskussion zur Zukunft des Verbrennungsmotors ab und bettet das Themenfeld somit in einen übergreifenden Kontext ein. Die Lernenden erhalten in der Unterrichtseinheit die Möglichkeit, ihre Kenntnisse und Fähigkeiten im Zusammenhang mit dem Themenfeld alleine und in Zusammenarbeit mit anderen zu entwickeln, anzuwenden und im Plenum zu diskutieren. Die Unterrichtseinheit thematisiert den im Lehrplan fakultativ enthaltenen Verbrennungsmotor und entwickelt die prozessbezogenen Kompetenzen im Bereich der Erkenntnisgewinnung und Kommunikation gezielt weiter. Der Verbrennungsmotor ist ein alltägliches technisches System, mit dem die Schülerinnen und Schüler bereits vertraut sind. Die Lerneinheit zum Verbrennungsmotor kann daher das Interesse der Schülerinnen und Schüler wecken, da es ihnen ermöglicht, physikalische Phänomene in ihrem täglichen Leben zu erkennen und besser zu verstehen. Auch kann das Thema im späteren beruflichen Kontext eine Rolle spielen, so beispielsweise in handwerklichen Berufen im Bereich des Kfz oder auch in Ingenieurs-Berufen. Um die Vorgänge im Verbrennungsmotor fundiert thematisieren zu können, sind Vorkenntnisse bezüglich der physikalischen Fachbegriffe "Arbeit", "Kraft" und "Energie" notwendig, die im Rahmen der Unterrichtseinheit verwendet werden. Der Begriff "Wirkungsgrad" kann noch einmal aufgegriffen und vertieft werden. Des Weiteren bietet sich bei den mit dem Verbrennungsmotor verknüpften Themen "Nachhaltigkeit" und "Klimawandel" ein Fächerübergriff zu den Fächern "Politik und Wirtschaft" und "Erdkunde" an. In der Unterrichtseinheit werden verschiedene Methoden der Wissensvermittlung wie beispielsweise Einzel- und Gruppenarbeit und die Arbeit im Plenum angewandt, um eine Aktivierung aller Lerntypen zu erreichen. Dabei werden naturwissenschaftliche Methoden der Erkenntnisgewinnung wie das Entwickeln und Bearbeiten physikalischer Fragen und das experimentelle Arbeiten angewandt. Im Bereich der Kommunikationskompetenz üben die Schülerinnen und Schüler das Erschließen und Aufbereiten von Informationen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau und die vier Takte des Verbrennungsmotors. erläutern die physikalischen Vorgänge im jeweiligen Arbeitstakt. wenden ihre physikalischen Kenntnisse zur Wärmeausdehnung von Gasen auf den Verbrennungsmotor an. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können sich Informationen selbst erschließen und adressatengerecht aufbereiten. können digitale Werkzeuge bedarfsgerecht einsetzen. Erkenntnisgewinnungskompetenz Die Schülerinnen und Schüler identifizieren und entwickeln Fragestellungen zu physikalischen Sachverhalten. beziehen theoretische Überlegungen und Modelle zurück auf Alltagssituationen und reflektieren ihre Generalisierbarkeit. führen zur Untersuchung einer physikalischen Fragestellung geeignete Experimente durch und werten diese aus.

  • Physik
  • Sekundarstufe I

E-Schrott in anderen Ländern

Unterrichtseinheit

Diese Unterrichtseinheit zum Thema Elektroschrott in anderen Ländern sensibilisiert Schülerinnen und Schüler für die weltweite und in Deutschland illegale Entsorgung von Elektroschrott. Hier erfahren die Schülerinnen und Schüler, dass ein großer Teil des illegal entsorgten Elektroschrotts auf Müllhalden in Afrika landet und dort ein hohes Gesundheitsrisiko für Kinder birgt und deswegen die richtige Entsorgung von Elektroschrott auf dem Wertstoffhof und im Handel so wichtig ist. Die Schülerinnen und Schüler lernen ein Kinderlied aus Afrika kennen und erarbeiten sich anhand eines Erklärtextes Informationen darüber, dass afrikanische Kinder aufgrund der Armut ihrer Eltern gezwungen sind, mit für den Lebensunterhalt der Familie zu sorgen. Die Schülerinnen und Schüler befassen sich mit der Situation der Kinder auf einer der größten Halden für Elektroschrott in Ghana (Globales Lernen) . Sie erfahren, dass die Kinder versuchen, aus weggeworfenen Elektrogeräten und Smartphones die wertvollen Metalle zu isolieren und zu verkaufen. Dabei lernen sie, dass dies mit erheblichen Gesundheitsgefahren verbunden ist. Verknüpfung zu vorangegangenen Einheiten In der vorangegangenen Unterrichtseinheit "Rohstoffe – Woraus besteht eigentlich unser Müll?" , in der es um die wertvollen Inhalte des Elektroschrotts ging, erzeugte das Wissen um die Metalle Silber, Gold und anderer Stoffe in Smartphones eine gewisse Faszination bei den Schülerinnen und Schülern. In dieser Einheit erfahren sie nun, dass unser Elektroschrott das Leben und die Gesundheit armer Kinder in einem anderen Erdteil schwer beeinträchtigt. Nachdem die Schülerinnen und Schüler in Einheit 3 Informationen über das Video "Was hat das Handy mit dem Regenwald zu tun?" erhalten haben, arbeiten die Kinder in dieser Einheit viel mit Textinformationen. Umso wichtiger ist es, dass sie über Musik und Fotos eine weitere inhaltliche Ebene beziehungsweise emotionale Botschaft mit dem Kontext "unser Elektroschrott in anderen Ländern" verbinden können. Über diese Emotionalität entwickeln sie eine gewisse Verantwortungsbereitschaft – sowohl dafür, mit wertvollen Elektrogeräten nicht gedankenlos umzugehen, als auch dafür, wie es Gleichaltrigen in fernen Ländern geht. Diese Einheit nimmt damit Bezug zum Orientierungsrahmen für den Lernbereich Globale Entwicklung im Rahmen einer Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) , der in den folgenden Unterrichtseinheiten breiter aufgefächert wird. Dabei geht es um gemeinsame Verantwortung für eine gute Zukunft für alle Menschen auf diesem Planeten. Schülerinnen und Schüler sollen zentrale Kompetenzen erwerben, zum Beispiel die Fähigkeit zum Perspektivenwechsel und zur Empathie, und lernen, sich als junge Bürgerinnen und Bürger in der Einen Welt zu verstehen. Sensibler Umgang mit dem Thema Kinderarbeit Gleichwohl ist es in dieser Einheit eine wichtige Aufgabe für Lehrpersonen, beim Thema der "Elektroschrott-Kinder" in Accra nicht zu moralisieren bzeziehungsweise den Schulkindern kein schlechtes Gefühl zu machen. Hilfreicher ist es, aufzuzeigen, was jedes Kind tun kann. Dazu dient insbesondere die zuletzt gestellte Frage "Was können wir selbst tun, damit nicht so viel Elektroschrott in Afrika landet?". Diese Frage leitet bereits über zu den nachfolgenden Einheiten, in denen es um Nachhaltigkeit, Reparieren und das richtige Recyclen geht. Die Begriffe "Kinderarbeit/Kinderrechte" werden hier noch nicht ausdrücklich eingeführt, um die Einheit nicht zu überfrachten. Mit Kinderrechten befassen sich die Schülerinnen und Schüler in einer nachfolgenden Unterrichtseinheit. Mehr Sachinformationen erhalten Sie im Dokument "Ablaufplan", siehe Download-Bereich. Fächerübergreifend lernen: Gesang und Tanz aus Tansania "Simama Kaa" ist ein beliebtes und bekanntes Kinderlied und Bewegungsspiel aus Tansania. Es wird in der ostafrikanischen Sprache Swahili gesungen. Der Liedtext von Simama Kaa beschreibt die Bewegungen des Spiels. Die Kinder stehen auf, sie setzen sich hin, sie hüpfen und laufen im Kreis oder auf der Stelle. Das gemeinsame Singen des Kinderliedes dient als emotionale Brücke (Identifikation) zu den Gleichaltrigen im Erdteil Afrika, die unter Inkaufnahme schwerer gesundheitlicher Belastungen den Elektroschrott nach verwertbaren Komponenten durchsuchen. Das gemeinsame Singen entlastet aber auch beim Verarbeiten der durchaus bedrückenden Informationen. In dieser Einheit werden die Kinder durch Material und gezielte Fragen dazu angeregt, das Thema Elektroschrott in anderen Ländern und unsere Verantwortung dafür zu reflektieren. In unterschiedlichen Settings hören sie einander zu, überlegen gemeinsam und diskutieren. Der für manche Kinder sicher anspruchsvolle Erklär-Text ist in unterschiedlich lange Absätze unterteilt und kommt den unterschiedlichen Vorlesekompetenzen ein wenig entgegen. Das reflektierte Gespräch der eigenen Eindrücke und die Auseinandersetzung mit den Sachinformationen haben hier einen hohen Stellenwert. Deshalb wird empfohlen, nach jedem vorgelesenen Absatz ein kurzes Unterrichtsgespräch einzuplanen. Idealerweise gelingt es den Lehrkräften, auch stille oder schwächere Schülerinnen und Schüler zur Beteiligung zu ermutigen. Das Aufgabenblatt kann auch in Einzelarbeit erarbeitet werden, denn nicht jedes Kind arbeitet gerne in einer Gruppe. Manchen Kindern tut es auch gut, sich der Atmosphäre der großen Gruppe/Klasse hin und wieder zu entziehen; deshalb wird empfohlen, dass Kinder sich auch außerhalb des Raumes dem Aufgabenblatt widmen dürfen. Fachliche und methodische Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler geben ein kriteriengestütztes Feedback zu den Ergebnissen von Hausaufgaben. üben sich im Vortragen eigener Arbeitsergebnisse. lernen in einem kindgerechten Ansatz die umwelt- und geopolitischen Dimensionen der Entsorgung von Elektroschrott kennen. können die gesundheitlichen Gefahren des Verbrennens von Elektroschrott benennen und erfassen. erarbeiten sich anhand eines längeren Informationstextes Sachinformationen. Kompetenzen bezogen auf die Kernkompetenzen des Orientierungsrahmens Globale Entwicklung Die Schülerinnen und Schüler entnehmen und verarbeiten Informationen über die Lebensverhältnisse von Kindern und ihren Familien aus anderen Ländern aus bereitgestellten Informationsquellen. (4.1.2. Erkennen: Informationsbeschaffung und -verarbeitung) analysieren an Beispielen den Wandel der Lebensverhältnisse von Kindern unter Berücksichtigung der sozialen und wirtschaftlichen Gegebenheiten. (4.1.2 Erkennen: Analyse des globalen Wandels) berücksichtigen bei Lösungsvorschlägen zu problematischen Lebensverhältnissen die zugrunde liegenden Rahmenbedingungen und Wertvorstellungen. (4.1.2 Bewerten: Perspektivenwechsel und Empathie) bilden sich eine eigene Meinung zu Konfliktfällen: Was sind die Ursachen? Was ist ungerecht? Was wäre fair? (4.1.2. Bewerten: Kritische Reflexion und Stellungnahme) entwickeln Ansätze für eigenes umweltgerechtes Verhalten (4.1.2. Handeln: Handlungsfähigkeit im globalen Wandel) Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler halten sich in reflektierenden Gesprächen an Gesprächsregeln der Gruppe. präsentieren sich durch die Vorstellung eigener Arbeitsergebnisse (oder die anderer) fachlich angemessen vor einer Gruppe. sind fähig, einander zuzuhören. können das gemeinsame Singen als verbindendes Gruppenerlebnis wertschätzen. entwickeln Empathie für Kinder, die außerhalb ihres eigenen soziokulturellen Umfeldes leben.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt / Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co.
  • Primarstufe, Sekundarstufe I

Wundervolles Ich – für starke Grundschulkinder

Unterrichtseinheit

Mithilfe dieser spielerisch gestalteten Unterrichtsmaterialien zum Thema Selbstwertgefühl und Körperbewusstsein lernen Schülerinnen und Schüler schon in der Grundschule, ihr eigenes Selbstvertrauen zu stärken, indem sie Bodytalk (also das Sprechen über Aussehen und Körper) verstehen und warum es nicht guttut, sich mit anderen zu vergleichen. Darüber hinaus befassen sie sich mit dem Thema Mobbing und Hänseleien und lernen so einen wertschätzenden Umgang mit sich selbst und anderen gegenüber zu entwickeln. Ziel der Grundschul-Workshops ist das Erlernen und Entwickeln von Strategien , mit denen die Schülerinnen und Schüler ein positives Körpergefühl stärken und sich vor negativen Einflüssen schützen können. Dies geschieht anhand von zwei spielerisch gestalteten Unterrichtseinheiten und anhand von kindgerechten Videos und Comicanimationen zu den Themen Körpervertrauen sowie Mobbing und Hänseleien: Unterrichtseinheit Körpervertrauen (drei Blöcke je 45 Minuten) In dieser Unterrichtseinheit stellen die Grundschülerinnen und -schüler Grundregeln für ein respektvolles Verhalten auf, bevor sie das Konzept des Körperbewusstseins kennenlernen. Sie finden heraus, wie das Vergleichen mit anderen , sowohl persönlich als auch in den Medien, negative Folgen haben kann, indem ihnen "Schönheitsideale" sowie "gesunde Ideale" nähergebracht werden. Sie lernen die Auswirkungen von Bodytalk (= das Sprechen über Aussehen und Körper) durch verschiedene altersgerechte, verständliche Kurzvideos kennen und befassen sich mit ihren eigenen Gefühlen und Erfahrungen zum Thema "sich mit anderen zu vergleichen". Unterrichtseinheit Mobbing und Hänseleien (drei Blöcke je 45 Minuten) In dieser Unterrichtseinheit finden die Grundschülerinnen und -schüler spielerisch heraus, was Körpervertrauen und Selbstbewusstsein sind und wie sie dies erreichen und erhalten können. Die Schülerinnen und Schüler erforschen mithilfe von Arbeitsblättern und Rollenspielen die Funktionen des Körpers und lernen, wie die Fokussierung darauf, wie sie sich fühlen und was ihr Körper kann, ihr Selbstvertrauen stärken kann. Die Schülerinnen und Schüler werden in das Thema Mobbing und Hänseleien eingeführt und setzen sich insbesondere mit dem Thema Mobbing aufgrund von Gewicht auseinander. Dabei untersuchen sie auch den Zusammenhang zwischen Mobbing und Körperbewusstsein. Das Körperbewusstsein ist definiert als die Gedanken, Gefühle und Verhaltensweisen gegenüber dem eigenen Körper. Die Forschung zeigt, dass Körperunzufriedenheit zur Entwicklung ungesunder Verhaltensweisen bei Kindern und Erwachsenen beiträgt. Es ist wahrscheinlicher, dass Menschen ungesunde Dinge tun, um ihr Gewicht und ihre Körperform zu kontrollieren, wenn sie sich mehr auf das Aussehen als auf die Körperfunktionalität konzentrieren. Es gibt viele Faktoren, die bei Kindern zu Körperunzufriedenheit führen können. Einige dieser Faktoren sind Körperbilder in den Medien und von Prominenten, Druck von Familie und Freundinnen und Freunden, ein bestimmtes Aussehen anzustreben, sowie Hänseleien und Mobbing von Gleichaltrigen. Alle Gespräche über den Körper oder den Körpertyp (auch positive Aussagen) können zu negativen Gefühlen gegenüber dem eigenen Körper führen. Die Forschung zeigt auch, dass Eltern und Lehrkräfte die Möglichkeit haben, das Körperbewusstsein junger Menschen zu stärken, etwa indem sie Kindern dabei helfen, sich der Faktoren bewusst zu werden, die ihr Selbstbild negativ beeinflussen. Kinder sind gesünder, wenn sie sich der emotionalen und körperlichen Veränderungen bewusst sind, die während ihrer Entwicklung auftreten. Sie haben mehr Selbstvertrauen, wenn sie ihren sich verändernden Körper akzeptieren können. Forschungen haben ergeben, dass das Selbstvertrauen in den eigenen Körper mit unterstützenden Beziehungen wächst anstatt durch die, die auf Konkurrenz oder Vergleichen basieren. Regelmäßige Gespräche über diese Themen ermutigen Kinder, sich mit Gleichaltrigen zu identifizieren und sich mit ihnen zu verbinden, anstatt sich mit anderen zu vergleichen . Deshalb wurden diese Unterrichtsmaterialien entwickelt, mit denen speziell Grundschülerinnen und Grundschüler (Klasse 4 bis 5) durch verschiedene spielerische Einzel-, Paar, und Gruppen-Übungen lernen, die Funktionen ihres Körpers zu erforschen. Anhand von kindgerechten Videos und Comicanimationen erkennen sie, wie die Fokussierung darauf, wie sie sich fühlen und was ihr Körper kann, ihr Selbstvertrauen stärken kann. Die Schülerinnen und Schüler werden in das Thema Mobbing und Hänseleien eingeführt mit dem Schwerpunkt auf Mobbing aufgrund von Gewicht. Dabei untersuchen die Schülerinnen und Schüler den Zusammenhang zwischen Mobbing und Körperbewusstsein. Weitere didaktisch-methodische Hinweise Weitere Hintergrundinformationen, Tipps zur Unterrichtsvorbereitung sowie didaktisch-methodische Hinweise zu jeder einzelnen Unterrichtsstunde finden Sie in den entsprechenden Leitfäden der beiden Unterrichtseinheiten (siehe Download). Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler reflektieren aktiv den Einfluss gesellschaftlich normierter Schönheitsideale, wie sie auch in den (sozialen) Medien zuhauf repräsentiert werden. hinterfragen die gesellschaftlich normierten Schönheitsideale und üben, sich von dem in den Medien dargestellten vermeintlichen Ideal zu lösen. erkennen gesellschaftlich geprägte Stereotypen und hinterfragen diese kritisch. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erwerben Medienkompetenz und erforschen, in welchem Umfang Schönheitsideale in der Werbung und in den sozialen Medien oftmals ein unrealistisches Bild wiedergeben. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entwickeln ein ausgeprägteres Selbstwertgefühl gegenüber ihrer eigenen Identität sowie der ihrer Mitmenschen um sie herum. werden ermutigt, ihre Individualität zu finden und stolz auf sie zu sein. werden sensibilisiert, Mobbing und Hänseleien zu erkennen und sie bewusst zu vermeiden, um andere nicht zu verletzen – und miteinander wertschätzend umzugehen.

  • Ich und meine Welt / Deutsch / Kommunikation / Lesen & Schreiben
  • Primarstufe, Sekundarstufe I

Unterrichtsmaterial und News für den Fachbereich MINT: Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik

In diesem Fachbereich finden Lehrkräfte der Sekundarstufen I und II kostenlose und kostenpflichtige Arbeitsblätter, Unterrichtsmaterialien und interaktive Übungen mit Lösungsvorschlägen zum Download und für den direkten Einsatz im MINT-Unterricht oder in Vertretungsstunden. Ob für das Fach Chemie, Physik, Mathematik, Informatik, Astronomie, Biologie, Technik oder Geographie: Dieser Fachbereich bietet Lehrerinnen und Lehrern jede Menge Unterrichtsideen, Bildungsnachrichten sowie Tipps zu Apps und Tools für ihren Fach-Unterricht. 

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