MINT: Willkommen im Fachbereich

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler welche Energiequellen auf dem Mond eingesetzt werden und sie befassen sich mit dem Bau eines mit Sonnenenergie betriebenen Mondfahrzeugs.Bei der Erkundung des Weltraums sind die auffälligsten Merkmale von Satelliten deren große Solarpaneele. Für die Reise durch unser Sonnensystem benötigen Satelliten und Mondfahrzeuge Energie, und die Sonne ist hierfür eine geeignete Quelle. Die Sonnenenergie ist eine erneuerbare Ressource. Sie wird auf natürliche Weise in relativ kurzer Zeit (innerhalb eines Menschenlebens) wieder aufgefüllt und sie ist umweltfreundlich. Ferner hat sie den Vorteil, wenig Zeit für Unterhaltung und Überwachung zu benötigen und sie verursacht nur geringe Betriebskosten. Eines der nächsten von der Europäischen Weltraumorganisation zu erkundenden Ziele ist der Mond! Es werden besondere Fahrzeuge entwickelt, die auf der Mondoberfläche fahren können, um wissenschaftliche Tests durchzuführen und Proben zu nehmen. Die Schülerinnen und Schüler vergleichen in dieser Unterrichtseinheit die Vor- und Nachteile erneuerbarer und nicht erneuerbarer Energiequellen und untersuchen einfache elektrische Stromkreise. Im Zusammenhang mit dem Mond bauen die Lernenden ein kleines, mit Sonnenenergie betriebenes Mondfahrzeug mit einem kleinen Motor und einer Solarzelle. Ferner ermitteln sie die Hauptmerkmale, über die ihr Mondfahrzeug verfügen muss, um auf dem Mond zu fahren und verbessern so die ursprüngliche Konstruktion des Mondfahrzeugs.Im Vorfeld der Unterrichtseinheit sollte die grundsätzliche Funktionsweise von Satelliten besprochen werden. Zudem bietet es sich an, dass verschiedene Arten von erneuerbaren und nicht erneuerbaren Energien bereits Thema des Unterrichts gewesen sind, sodass die Lernenden direkt in die Bearbeitung der Aufgaben einsteigen können. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten in Gruppen die Vor- und Nachteile von erneuerbaren Energien und stellen diese anschließend in der Klasse vor. Mithilfe von Skizzen, welche die Lernenden selbst anfertigen, wird der Bau eines Mondfahrzeugs bildlich unterstützt. Der Bau des Mondfahrzeugs wird ebenfalls per Gruppenarbeit erledigt, anschließend findet eine Diskussion über die Funktionsfähigkeit der Fahrzeuge auf dem Mond statt. Die Erprobung sollte an einem sonnigen Tag draußen erfolgen. Altersgruppe: 8 - 14 Jahre Schwierigkeitsgrad: mittel Zeitbedarf: 1 St. 30 Min. Kosten: gering (0-10 Euro) Die Schülerinnen und Schüler lernen die Arten erneuerbarer Energiequellen kennen, sowie deren Vor- und Nachteile. können einfache elektrische Stromkreise skizzieren. bearbeiten die Aufgaben mit ihren Teammitgliedern im Austausch. eignen sich die Fähigkeit an, ein einfaches Mondfahrzeug und eine Solarzelle zu bauen. diskutieren über den Zweck von Mondfahrzeugen zur Erkundung des Monds.

In dieser Unterrichtseinheit werden Beschleunigungsvorgänge beim Autofahren besprochen und erläutert. Die Lernenden bringen die Bewegungsgleichungen für geradlinige Bewegungen im Rahmen der klassischen Mechanik zur Anwendung und lernen, welch große Strecken dabei in Abhängigkeit der gefahrenen Geschwindigkeiten zurückgelegt werden müssen, um einen anderen Pkw oder Lkw zu überholen. Anhand von ausgewählten Beispielen kommen sowohl die Bewegungsgleichungen der Mechanik als auch grafische Darstellungen zur Anwendung, die das Verständnis für die nicht immer einfachen Bewegungsabläufe erhöhen sollen. Neben Überholvorgängen bei unterschiedlichen, aber konstanten Geschwindigkeiten wie etwa auf Autobahnen, wird auch der beschleunigende Überholvorgang auf der Landstraße – bei Gegenverkehr – besprochen. Zudem soll vermittelt werden, dass es bei falscher Abschätzung des Gegenverkehrs sehr leicht zu schwerwiegenden Unfällen kommen kann. Wichtig ist dabei, dass beim Überholvorgang auf die Relativgeschwindigkeit zwischen dem zu überholenden Fahrzeug und dem eigenen Auto groß genug sein muss, damit ein Überholvorgang zügig stattfinden kann. Die Schülerinnen und Schüler lernen zudem, dass bei einer Lösung auch auf schwierigere mathematische Hilfsmittel zurückgegriffen werden muss – wie etwa quadratische Gleichungen. Überholvorgänge als Thema im Physik-Unterricht Überholvorgänge mit Kraftfahrzeugen sind in der Regel – zumindest auf dreispurigen Autobahnen – relativ problemlos durchzuführen. Gefährlicher wird es auf zweispurigen Autobahnen und vor allem auf Landstraßen aufgrund des Gegenverkehrs, der vom überholenden Fahrer beziehungsweise der überholenden Fahrerin richtig eingeschätzt werden muss. Dieses nicht zu unterschätzende Fehlverhalten führt leider oft zu schwersten Verkehrsunfällen. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von den Lernenden können dahingehend vorausgesetzt werden, dass alle Schülerinnen und Schüler aus eigener Erfahrung als Beifahrer oder Beifahrerin wissen, wie Überholvorgänge ablaufen. Für das Abschätzen der jeweiligen Situation, zum Beispiel bei Gegenverkehr, fehlt jedoch die eigene Erfahrung. Didaktische Analyse Bei der Besprechung von Überholvorgängen steht das Thema Verkehrssicherheit genauso zur Debatte wie beim Beschleunigen und Bremsen . Insofern sind die verwendeten Beispiele sehr gut dafür geeignet, den Schülerinnen und Schülern mangels eigener Einschätzung für entsprechende Gefahrensituationen die bei Überholvorgängen teilweise langen Fahrwege vor Augen zu führen. Bei der Besprechung und Berechnung von Überholvorgängen sollten die Lernenden auch darauf hingewiesen werden, dass die ausgewählten Beispiele idealisiert sind, das heißt, dass in der realen Situation zusätzliche Effekte wie Wind, Regen, Schnee oder Nebel hinzukommen können – mit der Folge, dass Überholvorgänge dann noch wesentlich gefährlicher werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wenden die Bewegungsgleichungen für geradlinige Bewegungen bei Überholvorgängen an. kennen die Unterschiede beim Überholen auf Autobahnen und Landstraßen. wissen um die Gefahren bei Überholvorgängen durch die falsche Einschätzung des Gegenverkehrs. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden wertfrei diskutieren zu können.

Diese Unterrichtseinheit zum Thema Stochastik regt an und ermutigt, kombinatorische Aufgabenstellungen schon im Mathematikunterricht der Grundschule zu thematisieren. Der Computer bereichert hierbei als sinnvolles und effizientes Werkzeug die unterrichtliche Arbeit.Stochastik, aus dem Griechischen stochasmos ("Vermutung"), ist ein Sammelbegriff für Kombinatorik, Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik. Das Anbahnen systematischer Zählstrategien gehört zu den fundamentalen Zielen des Mathematikunterrichts der Grundschule. In diesem Zusammenhang können insbesondere auch kombinatorische Fragestellungen als mathematischer Unterrichtsgegenstand sinnvoll genutzt werden. Im Bereich der Kombinatorik gewinnen die Schülerinnen und Schüler ein erstes Verständnis dafür, wie man die Kombinationsmöglichkeiten von unterschiedlichen Sachverhalten aus ihrem Lebensumfeld systematisch abzählt. Zur Lösung der Aufgaben und zur Veranschaulichung aller gefundenen Lösungsmöglichkeiten nutzen die Kinder geeignete Darstellungsformen beziehungsweise stellen alle gefundenen Lösungsmöglichkeiten dar. Themen aus der kindlichen Lebensumwelt Den Forderungen der Bildungsstandards/Kerncurricula folgend werden durch kombinatorische Fragestellungen (Teilbereich der Stochastik) grundlegende mathematische Kompetenzen angebahnt. Alltagsrelevantes Wissen der Kinder wird sinnvoll aufgegriffen, da die Lebensumwelt der Schülerinnen und Schüler eine Fülle von ertragreichen Aufgabenstellungen bietet (beispielsweise beim Auswählen von Eissorten in der Eisdiele oder beim Kombinieren von Kleidungsstücken) Allgemeine Problemlösungsstrategien entwickeln Im Kontext kombinatorischer Problemstellungen können Schülerinnen und Schüler mathematische Gesetzmäßigkeiten und Resultate eigenständig entdecken, beschreiben, überprüfen und verallgemeinern. Die Auseinandersetzung mit kombinatorischen Fragestellungen leistet einen wertvollen Beitrag zum Erwerb von allgemeinen Problemlösestrategien und zum Erkennen von Mustern und Strukturen, die als grundlegend für das Fach Mathematik angesehen werden können. Kinder lösen die Aufgaben experimentell und spielerisch Einfache ausgewählte Aufgaben lassen sich dabei in besonderer Weise experimentell und spielerisch erarbeiten und sind in hohem Maße anschaulich vermittelbar. Dieses anschauliche Fundament kann von großem propädeutischem Wert für die weiterführenden Schuljahre im Bereich der Stochastik sein. Dies scheint besonders notwendig zu sein vor dem Hintergrund, dass auch vielen Erwachsenen die Beantwortung selbst einfach strukturierter stochastischer Fragen in der Regel schwer fällt. Verwunderlich ist dies nicht, wenn man bedenkt, dass in den traditionellen Lehrplänen der Themenbereich Stochastik erstmals in der 12. Jahrgangsstufe der Gymnasien aufgegriffen wurde. Aufgabenstellungen sind erweiterbar So stehen im Zentrum der vorliegenden Unterrichtsanregungen einfache kombinatorische Aufgabenstellungen, die anschaulich lösbar sind und unterschiedliche kombinatorische Zählprinzipien erfordern (Variation/Permutation/Kombination). Die für die Unterrichtseinheit konzipierten Aufgabenstellungen dienen auch als Anregung für eigene Aufgabenstellungen, da sie grundsätzlich leicht zu modifizieren und durch eigene Ideen zu ergänzen sind. Die geplante Unterrichtseinheit kann außerdem beliebig erweitert werden, je nach Lernausgangslage der Klasse zum Beispiel auch durch komplexere Aufgabenstellungen ergänzt werden. Dokumentieren und Präsentieren Der Einsatz des Textverarbeitungsprogramms unterstützt und erleichtert den Lösungsprozess. Darüber hinaus bauen die Schülerinnen und Schüler ihre Medienkompetenz aus. Sie können durch die Arbeit am Computer ihre Lösungswege schnell dokumentieren, übersichtlich gestalten und durch den Einsatz eines Beamers auch gut ihren Mitschülern präsentieren. Auf diese Weise entdecken sie die Gestaltungsmöglichkeiten des Computers im Kontext mathematischer Sachverhalte und üben sich im Umgang mit grundlegenden Fähigkeiten am Computer. Insbesondere der Umgang mit Tabellen und die Arbeit mit grafischen Elementen wird im Kontext der vorliegenden Unterrichtseinheit geübt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lösen ausgewählte kombinatorische Aufgabenstellungen selbstständig. gewinnen Einsicht in das allgemeine Zählprinzip der Kombinatorik. beschreiben und entwickeln sinnvolle Zählstrategien. nutzen geeignete Formen der Darstellung für das Bearbeiten von mathematischen Aufgaben. beschreiben und begründen eigene Lösungswege. vollziehen Lösungswege ihrer Mitschülerinnen und Mitschüler nach und überprüfen auf Sachangemessenheit. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erproben die Gestaltungsmöglichkeiten des Computers im Kontext mathematischer Sachverhalte. werden mit einem Textverarbeitungsprogramm vertraut. lernen die Programmfunktion "Zwischenablage" (Kopieren/Einfügen) kennen und üben den Einsatz. nutzen ausgewählte Funktionen eines Textverarbeitungsprogramms zur Darstellung mathematischer Sachverhalte. üben den Umgang mit Tabellen in der Textverarbeitung.

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler die Solarenergie kennen und wie diese genutzt werden kann, um Strom für den Verbrauch auf der Erde zu erzeugen. Solarenergie wird oft für Raumfahrtmissionen genutzt, da sie die einzige Energiequelle ist, die nicht mit dem Raumschiff gestartet werden muss und das Raumschiff mehrere Jahre lang mit Strom versorgen kann. In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler zwei physikalische Gesetze kennen, die das Design von Solarmodulen für Raumfahrtmissionen beeinflussen: das Abstandsgesetz (auch reziprokes Quadratgesetz oder quadratisches Entfernungsgesetz) und den Einfallswinkel. Die Lernenden führen zwei einfache Untersuchungen mit einer Photovoltaikzelle (Solarzelle) und einer Lichtquelle durch. Zuerst messen sie, wie sich die von den Solarzellen erzeugte Leistung mit der Entfernung von der Lichtquelle ändert und versuchen, das Abstandsgesetz für die Strahlungsintensität experimentell zu ermitteln. Die Lernenden führen dann ein zweites Experiment durch, um die Abhängigkeit der Leistung der Solarzelle vom Einfallswinkel zu untersuchen. Schließlich werden sie diese Konzepte auf echte ESA-Raumfahrtmissionen anwenden. Die Schülerinnen und Schüler erkennen in dieser Unterrichtseinheit den Nutzen von Solarenergie und verstehen die Abläufe, die bei der Umwandlung von Lichtenergie in Strom stattfinden. Dabei wird die Bedeutung des Einfallwinkels der Sonneneinstrahlung behandelt und wie deren Intensität zu berechnen wird. Anschließend wird der Aufbau und die Funktionsweise einer Solarzelle behandelt. Um das Erlernte zu verinnerlichen und anzuwenden, werden daraufhin Experimente zu den Themen Abstandsgesetz und Einfallswinkel durchgeführt. Zudem werden eigene Stromkreisläufe mit Solarzellen gebaut. Dabei machen sich die Schülerinnen und Schüler sich mit der elektrischen Spannung, der Stromstärke, der Leistung und der Strahlungsintensität vertraut. Zuletzt werden die Anforderungen an die Solarenergie in der praktischen Anwendung bei Weltraummissionen untersucht. Altersgruppe: 14-18 Jahre Schwierigkeitsgrad: mittel Vorbereitungszeit: Eine Stunde Kosten: gering Die Schülerinnen und Schüler verstehen, was Strahlungsintensität ist und lernen sie zu berechnen. erfahren den Aufbau und die Funktionsweise von Solarzellen. lernen die Bedeutung des Einfallswinkels kennen und führen Experimente dazu durch. führen Experimente zum Abstandsgesetz durch. analysieren Daten und stellen diese graphisch dar. bauen und gestalten eigene Stromkreise mit Solarzellen. machen sich mit der elektrischen Spannung, der Stromstärke, der Leistung und der Strahlungsintensität vertraut. untersuchen die Anforderungen an Solarenergie bei ihrem Einsatz bei Weltallmissionen.

Die Unterrichtseinheit "Halbleiterphysik für Einsteiger" macht die Schülerinnen und Schüler mit einer Technologie bekannt, die aus unserem Alltagsleben nicht mehr wegzudenken ist. Die theoretischen Grundlagen beruhen auf der Erkenntnis, dass es neben Leitern und Nichtleitern auch Materialien gibt, die unter bestimmten Voraussetzungen zum Leiter werden können – die so bezeichneten Halbleiter. Am Beispiel des strukturellen Atomaufbaus von Silizium sehen die Lernenden zunächst, welche Voraussetzungen ein Stoff besitzen muss, um zum Halbleiter werden zu können. Zudem werden die Lernenden an die Möglichkeiten der Beimischung bestimmter anderer Stoffe (Dotierung) herangeführt, was völlig neue Möglichkeiten für kontaktlose elektrische Schaltungen eröffnet. Halbleitertechnologie ist die Voraussetzung für viele technische Anwendungen – von der Solarzelle über LEDs bis hin zu Transistoren. Ohne Halbleiter wäre die immer wichtiger werdende Digitalisierung nicht denkbar. Anhand von aussagekräftigen Abbildungen oder Animationen werden die theoretischen Grundlagen besprochen: Bei tiefen Temperaturen sind Halbleiter Isolatoren – erst durch Energiezufuhr (zum Beispiel Erwärmung) lassen sich Elektronen aus ihren Paarbindungen lösen, so dass Leitungselektronen und Löcher entstehen. Legt man dann eine äußere Spannung an, beginnen die Elektronen zu wandern. Mit Abbildungen und/oder Animationen werden die Lernenden mit Begriffen wie Elektronenstrom, Löcherstrom und Eigenleitung bekannt gemacht. Halbleiterphysik Die Halbleiterphysik basiert auf verschiedenen Grundstoffen wie Silizium oder Germanium, die man mit geeigneten Stoffen wie dem fünfwertigen Phosphor P 5+ oder dem dreiwertigen Bor B 3+ dotiert. Dabei enthält ein Kubikmillimeter bis zu 2,4×10 17 Fremdatome, was eine riesige Zahl von frei beweglichen Ladungsträgern zur Folge hat. Mit diesen grundlegenden Fakten lassen sich nun die unterschiedlichsten Anwendungen herstellen – im einfachsten Fall Dioden – bis hin zu komplizierten Schaltungen von Transistoren. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden werden eher nicht zu erwarten sein, da sich die wenigsten Gedanken machen werden, wie ihre Smartphones, LEDs oder moderne Fernseher funktionieren. Gleichzeitig ist es aber sehr wichtig den Lernenden zu zeigen, welche Grundbausteine nötig sind, um die obigen Geräte zu bauen beziehungsweise die Digitalisierung voranzutreiben. Didaktische Analyse Bei der Besprechung der Grundlagen der Halbleiterphysik ist es besonders wichtig, den extremen Grad der Miniaturisierung hervorzuheben, ohne die viele Geräte nicht einmal ansatzweise gebaut werden könnten. Allerdings sind die Vorgänge nicht – wie in der Makrophysik – mit dem Auge verfolgbar, was zur Folge hat, dass Versuche nicht im Detail zu sehen sind, sondern nur über Messinstrumente nachverfolgt werden können. Methodische Analyse Bei der Erarbeitung des Stoffes ist es wichtig, dass aussagekräftige Abbildungen und gegebenenfalls Animationen oder brauchbare Videos zur Erklärung herangezogen werden – nur so können die teilweise nur schwer nachvollziehbaren Vorgänge deutlich gemacht werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die Besonderheiten von Halbleitern im Gegensatz zu Leitern beziehungsweise Nichtleitern. wissen um die Bedeutung von Fremdatomen beim Dotieren von Halbleitermaterialien. beschreiben und erläutern die Wirkungsweise einer Halbleiterdiode. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. überprüfen die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit und ordnen sie ein. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschülern auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden etc. wertfrei diskutieren zu können.

Mit diesem Unterrichtsmaterial zum Thema Wüste lernen die Schülerinnen und Schüler die räumliche Verbreitung der Wüsten, die verschiedenen Wüstenarten, Anpassungsmechanismen sowie die wirkenden Kräfte der Wüstenbildung kennen. Darüber hinaus werden die Ursachen für die räumliche Verteilung der Wüsten aufgezeigt. Die Vorstellungen, die die Schülerinnen und Schüler mit dem Begriff Wüste verbinden, gehen sehr weit auseinander. So kann man sich einerseits die Wüste als Sandwüste mit ihren typischen Dünen vorstellen, aber auch eine schroffe, felsige oder kiesige Landschaft ist eine Wüste. Darüber hinaus existieren auf der Erde ebenso Eiswüsten wie zum Beispiel die Eisschilde beziehungsweise Gletscher der Antarktis oder sogenannte Kältewüsten mit ihren typischen Permafrostböden und kiesigen geröllhaltigen Böden. Die Wüstenformen können also kaum unterschiedlicher sein und werden im Wesentlichen durch ihre geografische Lage, aber auch durch die erodierenden Kräfte von Wind und Wasser geformt. Mit diesem Unterrichtsmaterial für das Fach Geographie beziehungsweise Erdkunde nähern sich die Lernenden der Sekundarstufe I an das Ökosystem Wüste an und erarbeiten sich grundlegendes Wissen über die Wüstenentstehung, Wüstenarten sowie die Anpassungsstrategien der Tiere. Das Thema "Wüste" im Unterricht Schritt für Schritt werden die Schülerinnen und Schüler an den Charakter der Wüste herangeführt. Beginnend von der räumlichen Ausbreitung und ihrer Entstehung der Wüste erfahren sie Faktenwissen über die Trockenräume der Erde und erkennen, wie sich die Natur an die Gegebenheiten angepasst hat und welche Kräfte bei der Wüstenentstehung bedeutsam sind. Didaktische Analyse Wüsten als die trockensten vegetationslosen Ökozonen der Erde schließen sich räumlich an die Savanne an. Wüsten bedecken ungefähr 10% der gesamten Erdoberfläche und eine Fläche von circa 30 Millionen Quadratkilometer. Sie können sehr unterschiedliche Formen aufweisen – von der schroffen unzugänglichen Felswüste, Kieswüste bis hin zur Sandwüste oder auch Salzwüste. Kennzeichnendes Element einer Wüste ist demnach nicht alleine die hohe Temperatur von tagsüber bis zu 45 Grad im Schatten, sondern auch Vegetationsarmut sowie ein durchschnittlicher Jahresniederschlag von weniger als 250 mm. Die starken Schwankungen in der Temperaturamplitude kommen dadurch zustande, dass meist ein wolkenloser Himmel über der Wüste vorherrscht, denn dies führt zu einer hohen Erwärmung des Bodens. Nachts entweicht die Hitze bei klarem Himmel allerdings ebenso schnell wieder. Dies führt sogar dazu, dass wegen der starken Abkühlung der Taupunkt erreicht wird. Für manche Lebewesen sind diese Tautropfen lebenswichtig. Vor allem die Frostverwitterung beziehungsweise Frostsprengung, das heißt die stärkste Art der mechanischen Verwitterung bedingt durch die starken Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht hat großen Einfluß auf die unterschiedlichen Wüstenformen. Das Wasser gefriert in der Nacht in den Gesteinsklüften und durch die Volumenzunahme des gefrorenen Wassers wird starker Druck auf das umliegende Gestein ausgeübt, was je nach Härte des Gesteins zur Sprengung führt. Wüsten können jedoch auch nach ihrer Entstehung in unterschiedliche Wüstentypen wie zum Beispiel die Regenschattenwüste oder die Küstenwüste unterteilt werden und geben Aufschluss über ihre Genese. Binnenwüsten beispielsweise befinden sich südlich und nördlich der beiden Wendekreise, wie zum Beispiel die Wüste Gobi oder die Taklamakan und das Große Becken in den USA. Dem Thema Wüste kommt eine hohe Relevanz zu. 2006 war das Internationale Jahr der Wüste und im Zuge der Desertifikation und des Klimawandels wird die Ausbreitung von Wüsten zu einer globalen Herausforderung des 21. Jahrhunderts. Vorkenntnisse Die Schülerinnen und Schüler sollten sich die Klima- und Vegetationszonen der Erde nochmals ins Gedächtnis rufen und vor allem die Savannentypen kennen. Die Dornstrauchsavanne spielt hierbei die wichtigste Rolle, da sie räumlich betrachtet am nächsten an die Wüsten beziehungsweise Halbwüsten anschließt, wobei die Übergänge fließend sind. Methodische Analyse Je nach Wissensstand der Lernenden kann eine Wiederholung des Passatkreislaufs erforderlich oder sinnvoll sein. Zusätzlich kann ein Video über die Wüstenarten im Unterricht zur Veranschaulichung dienen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen die unterschiedlichsten Wüstenarten kennen und verstehen die Ursachen für die Wandlung von der Felswüste zur Kieswüste und schließlich zur Sandwüste. bezeichnen die wichtigsten Wüsten der Erde auf einer Weltkarte. erläutern die notwendigen Anpassungsmechanismen von Tieren und Pflanzen in der Wüste. verstehen die klimatischen Gründe für eine Wüstentypologie. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken ihre Lesekompetenz und setzen fachliche Inhalte grafisch in Schemata um. werten verschiedenartige Medien wie Texte, Tabellen, Grafiken, Videos und Bilder hinsichtlich relevanter Informationen aus. hinterfragen die fachlichen Informationen aus verschiedenen Medien kritisch. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konzentriert in Kleingruppen und nehmen die Vorschläge der anderen auf. beziehen zur weiteren Ausbreitung der Wüsten kritisch Stellung. erarbeiten abschließend Lösungsvorschläge in Kleingruppen, um der weiteren Ausbreitung von Wüsten entgegenzuwirken.

In dieser Unterrichtseinheit, bei der es um das Beschleunigen und Bremsen beim Autofahren geht, werden die Schülerinnen und Schüler mit den Bewegungsgleichungen für geradlinige Bewegungen der klassischen Mechanik anhand einfacher Aufgabenstellungen bekannt gemacht. Mit einem einführenden Video und/oder einem konstruierten Beispiel werden Reaktions- und Bremswege beispielhaft demonstriert. Dabei ist es sehr wichtig, die Lernenden auf das schwierige Einschätzen hoher Geschwindigkeiten aufmerksam zu machen, insbesondere bei zu geringen Abständen – etwa auf der Autobahn. In Abhängigkeit von der Reaktionszeit des jeweiligen Fahrers kommt es genau deshalb oft zu schweren Verkehrsunfällen , weil sowohl der Reaktionsweg als auch die Dauer des Abbremsens, trotz Hilfsmitteln wie Antiblockiersystem oder Spurhalteassistent, häufig völlig falsch eingeschätzt werden. Anhand einfacher Beispiele können die Lernenden leichter Geschwindigkeiten, Distanzen und Dauer von Brems- beziehungsweise Beschleunigungsstrecken einschätzen und die zugehörigen Bewegungsgleichungen anwenden. Mit unterschiedlichen Beispielen und Berechnungen wird auf die besondere Bedeutung der sogenannten Anfangsgeschwindigkeit bei einem Bewegungsablauf hingewiesen. "Autofahren" als Thema im Physikunterricht Alle Schülerinnen und Schüler fiebern daraufhin, selbst Autofahren zu dürfen. Mit dem Erwerben des Führerscheins ist es aber leider oft nicht getan, die Risiken und Gefahren des Straßenverkehrs richtig einzuschätzen. Deshalb ist es sehr wichtig, durch anschauliche Beispiele und zugehörige Berechnungen den jungen Leuten vor Augen zu führen, welche Reaktions- und Bremswege bei entsprechenden Geschwindigkeiten nötig sind, um ein Auto sicher zum Stehen zu bringen. Vorkenntnisse Grobe Vorkenntnisse der Lernenden sind natürlich vorhanden, weil jede Schülerin und jeder Schüler das Autofahren kennt. Inwieweit junge Menschen aber mit den Gegebenheiten beim Bewegen eines teilweise zwei Tonnen schweren Autos vertraut sind, das sei dahingestellt beziehungsweise eher nicht zu erwarten. Didaktische Analyse Das Thema "Beschleunigen und bremsen" ist sehr gut geeignet, die Lernenden für die Gefahren im Straßenverkehr zu sensibilisieren und gleichzeitig zu zeigen, dass ein vernünftiges Fahren mit angemessenen Geschwindigkeiten ein hohes Maß an mehr Sicherheit bringt. Der Begriff der Beschleunigung in seiner zweifachen Bedeutung (Abbremsung ist eine negative Beschleunigung) muss den Lernenden eindringlich vermittelt werden, insbesondere unter dem Aspekt, dass sich ein Auto vor einer Abbremsung mit einer bestimmten Geschwindigkeit (man nennt sie Anfangsgeschwindigkeit) bewegt. Dies macht den Bremsvorgang im Gegensatz zu einer positiven Beschleunigung aus dem Zustand der Ruhe heraus (Anfangsgeschwindigkeit gleich Null) wesentlich länger, nicht zuletzt wegen der unterschiedlichen Reaktionszeit der Fahrerin und des Fahrers. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die unterschiedlichen Bewegungsabläufe beim Fahren eines Autos. können die Bewegungsgleichungen für die geradlinige Bewegung auf unterschiedliche Situationen anwenden. wissen um die großen Gefahren bei zu hohen Geschwindigkeiten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden wertfrei diskutieren zu können.