Das Thema Fische gehört zum Standardrepertoire im Biologieunterricht der Sek I. Mithilfe dieser Unterrichtsmaterialien werden einige grundlegende Kenntnisse zum Verständnis der Lebensweise von Fischen unter Zuhilfenahme des Internets erarbeitet und einige spezielle Themen wie Fischzucht, Rote Liste, Aquarium und Vorurteile gegenüber Haien und Piranhas behandelt.Die ersten drei Themen behandeln die grundlegenden Aspekte und sind als Einheit konzipiert, die weiteren vier Themen behandeln jeweils einen einzelnen Aspekt und können auch einzeln hinzugefügt werden. Noch eine Anmerkung: Natürlich ersetzt die Behandlung unter Zuhilfenahme der Neuen Medien keine originäre Begegnung und den Einsatz von realen Objekten. Nicht umsonst ist die Präparation eines Fisches ein "Highlight" in der Sek I. Im Arbeitsblatt 3 finden Sie eine Internetadresse mit einer detaillierten Beschreibung und vielen Fotos zur Präparation. Trotzdem bietet das Internet eine Möglichkeit, die ansonsten nur schwer realisierbar ist: Den virtuellen Besuch der großen Aquarien. Unter den Internet-Adressen sind viele der Aquarien mit einer Webcam aufgelistet und können von den Schülerinnen und Schülern "besucht" werden. Unter dem Thema finden Sie jeweils Erläuterungen und ein Arbeitsblatt im pdf-Format zum Download. Fische sind eben Fische, oder? Doch wenn wir versuchen, einen Fisch genauer zu beschreiben, kommen wir doch in so manche Schwierigkeit, denn zum Beispiel ihre "Fisch-Form" oder das Leben im Wasser haben die Fische nicht alleinig und exklusiv im Tierreich. Im Tierreich unterscheiden die Biologen fünf "Klassen" von Wirbeltieren: 1. Fische mit etwa 25.500 Arten 2. Lurche (Amphibien) mit etwa 3.000 Arten 3. Kriechtiere (Reptilien) mit etwa 6.500 Arten 4. Vögel mit etwa 8.500 Arten 5. Säugetiere mit etwa 4.200 Arten Im Folgenden möchte wir versuchen, die Unterschiede der Wirbeltierklassen mithilfe unseres Vorwissens und des Internets zu sammeln und somit auch eindeutig sagen zu können: Das ist ein Fisch! Na klar leben Fische im Wasser, das wissen wir ganz genau! Aber warum? Oder besser: Wieso können die Fische sich im Wasser wie ein "Fisch im Wasser" fühlen, während wir Menschen mühsam ein paar hundert Meter schwimmen können. Von den Tiefen der Meere mal ganz zu schweigen! Fortbewegung und Schuppen Um diese Frage zu beantworten, schauen wir uns die Form eines Fisches und seine Fortbewegung einmal genauer an! Fische haben zumeist eine langgestreckte (von vorne nach hinten) und flache (seitlich) Form, die man "stromlinienförmig" nennt. Diese Form eignet sich besonders gut zur Fortbewegung im Wasser, wo der Wasserwiderstand eine große Rolle spielt. Der Körper ist mit Schuppen bedeckt: diese Knochenblättchen sind wie Dachziegel geschichtet und oft von einer schleimigen Hülle umgeben, die den Fischen beim Anfassen ihr glitschiges Äußeres geben. Auch diese Hülle verringert den Wasserwiderstand. Flossen und Seitenlinienorgan Die Fortbewegung geschieht über Flossen, die wiederum aus den harten Bestandteilen, den Flossenstrahlen und einer sie umgebenden Haut bestehen. Die Flossen sind durch Muskeln beweglich. Nach der Lage am Fisch unterscheidet man: Brustflossen, Rückenflosse, Afterflosse und Schwanzflosse (die zusammen Bauchflossen genannt werden). Ein sehr wichtiges Organ des Fisches ist nur bei genauem Hinsehen sichtbar: Die sogenannte Seitenlinie zieht sich ungefähr mittig an der Seite des Fisches vom Ende des Kopfes bis zur Schwanzflosse. Schwimmblase und Schwimmbewegungen Fische besitzen außerdem eine Schwimmblase, die Luft enthält. Die Luftmenge in der Schwimmblase kann vergrößert oder verringert werden. Die Schwimmbewegungen eines Fisches sind charakteristisch. Auf der unten angebenen Internet-Adresse siehst Du zwei kleine Schema-Zeichnungen in Bewegung (sogenannte "animated gifs", also bewegte Bilder im gif-Format). Na klar leben Fische im Wasser, das wissen wir ganz genau! Aber warum? Oder besser: Wieso können die Fische sich im Wasser wie ein "Fisch im Wasser" fühlen, während wir Menschen mühsam zwei Minuten unter Wasser bleiben können? Um diese Frage zu beantworten, schauen wir uns die Atmung der Fische einmal genauer an! Anders als wir Menschen, können Fische unter Wasser atmen. Die Atmung funktioniert im Prinzip wie die des Menschen, nämlich über den Sauerstoff, der einem Medium entzogen wird und nach dem "Verbrauch" mit Kohlenstoff als Kohlenstoffdioxid wieder abgegeben wird. Aber das Medium ist bei Fischen ein anderes: Während die Menschen der Luft den Sauerstoff entnehmen, können Fische ihren Sauerstoffbedarf aus dem Wasser bestreiten. Dazu benötigen sie spezielle Atmungsorgane, die Kiemen. Fische sind ein beliebtes beliebtes Nahrungsmittel und die essbaren Fische werden als Speisefische bezeichnet. Neben dem Fischfang, der vor allem in den Meeren große Bedeutung hat, wird auch in Deutschland vielfach Fischzucht betrieben. Dort kann man nicht nur einzelne Fische zum Verzehr kaufen, sondern - in Kilo gemessen - sogenannte "Besatzfische" kaufen, die zum Beispiel in speziellen Angelteichen ausgesetzt werden. Dort können die Hobbyangler sich "ihren" Fisch selber fangen. Mithilfe der Internet-Adressen kannst Du einen virtuellen Besuch in einigen Fischzuchtanstalten machen und dich ein wenig "umschauen". Wenn man von den gefährdeten Tierarten hört, denkt man oft nicht an Fischarten, die vom Aussterben bedroht sind. Aber auch viele Fischarten sind durch die Veränderung der Gewässer bedroht. Alle bedrohten Tierarten sind in einer sogenannte "Rote Liste" aufgelistet, die ständig aktualisiert wird. Mit Hilfe der Internet-Adressen kannst Du Dich über die "Rote Liste" auch für Fische informieren. Das Hobby heißt Aquaristik und bezeichnet die Unterhaltung eines Aquariums. Wer schon einmal mit dem Gedanken gespielt hat, ein eigenes Aquarium einzurichten, sollte dies genau planen und daran denken, dass auch ein Aquarium regelmäßige Pflege und viel Arbeit bedeutet. Auch in der Schule ist ein Aquarium ein schönes Anschauungsobjekt, wenn die Pflege auch während der Schulferien gewährleistet ist. Prinzipiell solltest Du folgende Überlegungen anstellen: Wie groß soll das Aquarium sein? Die Größe richtet sich nach der Anzahl und der Art der Fische. Wo soll das Aquarium stehen? Es muss ein Platz sein, der weder im Sonnenlicht noch an einer Heizung steht. Wie teuer darf das Aquarium werden? Die Fische sind meist nicht der größte Kostenfaktor, sondern das Aquarium selbst und die technische Ausstattung wie eine Pumpe, Heizung, Beleuchtung ... Welche Pflanzen sollen eingesetzt werden? Für die Sauerstoffzufuhr sind die Wasserpflanzen unabdingbar. Welche Fische sollen in das Aquarium? Denke daran, dass nicht alle Fische zueinander passen. Für die Größe des Aquariums gilt die Faustregel: Pro Zentimeter Fisch ein Liter Wasser! (Aber denke auch daran, dass die Fische wachsen und sich vermehren). Keine weiteren Fischarten sind mit solchen Vorurteilen belegt wie der Hai und der Piranya (der in portugiesischer Schreibweise als Piranha geschrieben wird). Angeblich soll der Hai ein Menschenfresser sein und Piranha-Schwärme sollen auch große Tiere in Sekundenschnelle bis auf das Skelett "abnagen". Doch worauf begründen sich diese Vorurteile? Entspricht dieses Bild der Wirklichkeit? Versuche dies mit Hilfe der Internet-Adressen zu bestätigen oder zu widerlegen!

Mit der Unterrichtseinheit wird ein mathematisches Verfahren vorgestellt, mit dem Näherungslösungen bei Antrieb und Flug von Raketen zu exakten Lösungen werden. Wegen des dafür nötigen Wissens zur Differential- und Integralrechnung werden nur interessierte Schülerinnen und Schüler mit den entsprechenden Kenntnissen angesprochen. Ziel der Unterrichtseinheit ist die Anwendung der Raketengrundgleichung, die vom russischen Mathematiker und Raumfahrttheoretiker Konstantin Ziolkowski erstmals im Jahr 1903 aufgestellt wurde.Ausgehend von den Vorkenntnissen ( Grundlagen der Raketenphysik ) werden die Schülerinnen und Schüler mit den Gesetzmäßigkeiten zur Differential- und Integralrechnung Schritt für Schritt an die exakte Berechnung von Raketenbewegungen herangeführt. Nach der Herleitung der Raketengrundgleichung und der daraus resultierenden Raketengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Flugzeit sind die Lernenden in der Lage, nach weiteren Herleitungen die Höhe des Raketenfluges in Abhängigkeit der Zeit sowie die maximal erreichbare Höhe nach Ablauf der Brenndauer des Raketenantriebes abzuleiten. Raketenphysik für Interessierte Die große Bedeutung von Impuls und Impulserhaltungssatz kommt gerade beim Raketenflug im Weltraum voll zum Tragen. So kann gezeigt werden, dass Bewegungen im luftleeren Weltraum allein durch die im Impulserhaltungssatz enthaltenen Gesetzmäßigkeiten ablaufen – auch ohne die uns so vertrauten irdischen Kräfte wie etwa der Reibungskraft, die für eine Fortbewegung beim Gehen oder Fahren unbedingt nötig sind. Lehrkräfte sollten gut vorbereitet sein, um auf daraus resultierende Fragen sachkompetent eingehen und antworten zu können. Vorkenntnisse Physikalische Vorkenntnisse von Lernenden können dahingehend vorausgesetzt werden, dass Impuls und Impulserhaltungssatz im Unterricht in der Regel im Unterricht bereits ausführlich behandelt wurden. Die Anwendung der Gesetze im Weltraum stellt eine interessante Ergänzung dar. Didaktische Analyse Das Rückstoßprinzip für den Antrieb von Raketen – in ähnlicher, aber nicht gleicher Weise den meisten beim Vortrieb von Flugzeugen bekannt – zeigt sehr schön die Möglichkeiten der Fortbewegung im luftleeren Raum auf. Sie bildet die Grundlage für prinzipielle Möglichkeiten zu Raketenflügen über große Distanzen, wobei allerdings die Grenzen der technischen Möglichkeiten beim Verlassen – etwa des Sonnensystems – nicht übersehen werden dürfen. Methodische Analyse Die Annäherung an die exakten Vorgänge beim Antrieb von Raketen mithilfe des an Näherungslösungen angelegten Iterationsverfahrens ist eine ideale Möglichkeit dar, auf relativ einfache Art den Lernenden das Rückstoßprinzip nahezubringen. Mit den deutlich schwierigeren Gesetzmäßigkeiten bei der mathematisch exakten Beschreibung wird es schließlich möglich, Bewegungsgleichungen für exakte Lösungen herzuleiten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die exakten Abläufe bei Raketenflügen in das Weltall. können die unterschiedliche Fragestellungen mit mathematisch präzisen Formeln unterlegen. wissen um die Bedeutung von Differential- und Integralrechnung für die Raketenphysik. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Paar- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen anderer Gruppen auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen.

In der Unterrichtseinheit "Upcycling mit Plastiktüten und Strohhalmen: Warum fliegt ein Drache?" erarbeiten die Lernenden das physikalische Prinzip "dynamischer Auftrieb" als eine zentrale Größe in der Strömungslehre und reflektieren die Folgen durch Plastikmüll für die Umwelt. Sie bauen pünktlich zum Herbst selbst einen Drachen aus einer Plastiktüte und Plastik-Strohhalmen und nähern sich damit dem Thema Fortbewegung in der Luft. Ein Verbot von Plastiktüten und Plastik-Strohhalmen in Deutschland bis 2021 rückt näher, doch bis alle Produkte durch eine entsprechende EU-Verordnung aus den Regalen verbannt sind, wird es lange dauern. Viele Plastiktüten und Plastik-Strohhalme sind täglich im Umlauf und landen als Wegwerfprodukt nach einmaliger Anwendung in der Mülltonne oder in der Umwelt. Beide Produkte tragen damit erheblich zur Verschmutzung der Meere und zum Klimawandel bei. Um auch den Lernenden dieses Problem bewusst zu machen, gehören die Themen Umweltschutz und Nachhaltigkeit unbedingt auch in den Unterricht. Daher sollen die Schülerinnen und Schüler in dieser Unterrichtseinheit fächerübergreifend in Physik und Geographie auf die ökologisch negativen Wirkungen dieses Plastikmülls aufmerksam gemacht und für die Umwelterziehung sensibilisiert werden: Die Schülerinnen und Schüler bauen angeleitet durch ein Video einen Drachen aus Plastiktüten und Strohhalmen und hinterfragen seine Funktion. Die Kraft des dynamischen Auftriebs als physikalisches Grundprinzip für das natürliche Fliegen beispielsweise von Vögeln wird damit in besonderer Weise schülerorientiert erarbeitet. Das Thema "Upcycling mit Plastiktüten und Strohhalmen: Warum fliegt ein Drache?" im Unterricht Mit diesem Unterrichtsmaterial wird aufgezeigt, wie durch die physikalische Wirkung des dynamischen Auftriebs als Kraft im Bereich Mechanik die Plastik-Produkte in die Umwelt gelangen können. Nicht zuletzt soll dadurch im Unterricht für Alternativen zur Plastiktüte und zum Plastik-Strohhalm im Sinne von Nachhaltigkeit und verantwortungsbewusstem Handeln geworben werden. Das Thema eignet sich damit auch zum Beispiel für den Einsatz Rahmen eines Projektes zum Umweltschutz sowie zur Fortbewegung in Wasser und Luft. Darüber hinaus kann der selbst gebaute Drache insbesondere im Herbst auch vermeintlich leistungsschwächere Schülerinnen und Schüler zur Mitarbeit motivieren und für Physik oder Geographie begeistern. Je nach Schwerpunktsetzung kann das Material ohne großen Aufwand angepasst und im jeweiligen Fach eingesetzt werden. Didaktisch-methodische Analyse Angeleitet durch ein Video bauen die Lernenden weitgehend selbstständig einen Drachen. Mithilfe von Arbeitsblättern strukturieren sie die wesentlichen Informationen und eignen sich das Wissen über das physikalische Prinzip des dynamischen Auftriebs sowie die Problematik um den Plastikmüll eigenverantwortlich an. Nach dem Prinzip des Kooperativen Lernens Think-Pair-Share sichern sich die Lernenden in der Partnerarbeit zunächst im geschützten Raum ab, bevor sie ihre Ergebnisse im Plenum zur Diskussion stellen und gemeinsam Alternativen zur Verwendung von Einwegprodukten aus Plastik formulieren. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verstehen Plastik-Strohhalme und Plastiktüten als ökologisches Problem. lernen das Prinzip dynamischer Auftrieb als physikalische Erklärung für den Drachenflug kennen. erarbeiten Alternativen zur Verwendung von Einwegprodukten aus Plastik im Sinne der Nachhaltigkeit. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entnehmen einem Video gezielt die wesentlichen Informationen und setzen die Anleitung zum Bau eines Drachen entsprechend um. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konzentriert und zielgerichtet mit einer Partnerin oder einem Partner zusammen, nehmen Vorschläge der anderen auf und formulieren gemeinsam Ideen für den Umweltschutz.

In dieser Unterrichtseinheit wird anhand verschiedener Beispiele zu ein- und mehrstufigen Raketen aufgezeigt, wie es zum einen möglich wird, Satelliten in eine erdnahe Umlaufbahn zu bringen und zum anderen, welche Voraussetzungen gegeben sein müssen, um den Anziehungsbereich der Erde – beispielsweise für Flüge zum Mond – zu verlassen. Dazu werden die kosmischen Geschwindigkeiten herangezogen, wobei die 3. kosmische Geschwindigkeit es auch ermöglicht, die Anziehungsbereiche von Erde und Sonne zu verlassen. Dieses Material ist eine direkte Anknüpfung an die Unterrichtseinheit "Raketenphysik: Herleitung der Raketengrundgleichung" . An verschiedenen Beispielen mit ein- bis dreistufigen Raketen wird den Lernenden gezeigt, wie man die Raketengrundgleichung für die verschiedenen Aufgabenstellungen anwenden kann. Dabei lernen die Schülerinnen und Schüler neben machbaren und bereits vielfältig durchgeführten Missionen mit Raketen zum Mond und auch zum Mars die Grenzen der Raumfahrt kennen. So erfahren sie, dass interstellare Missionen mit Raketen in die tiefen und extrem weit entfernten Bereiche des Weltalls auch in Zukunft – trotz ständig sich verbessernder technischen Möglichkeiten – aufgrund physikalischer Gegebenheiten wohl nicht möglich sein werden. Raketenphysik: Bedeutung für den Unterricht Die große Bedeutung von Impuls und Impulserhaltungssatz kommt gerade beim Raketenflug im Weltraum voll zum Tragen. So kann gezeigt werden, dass Bewegungen im luftleeren Weltraum allein durch die im Impulserhaltungssatz enthaltenen Gesetzmäßigkeiten ablaufen – auch ohne die uns vertrauten irdischen Kräfte, wie zum Beispiel die Reibungskraft, die für eine Fortbewegung beim Gehen oder Fahren unbedingt nötig sind. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden können insofern vorausgesetzt werden, dass die Nutzung des Weltraums durch stationäre und uns permanent umkreisende Satelliten ebenso bekannt sein sollte – zum Beispiel die internationale Raumstation ISS , die unsere Erde in einem 90-minütigen Turnus umkreist. Didaktische Analyse Die Möglichkeit der Fortbewegung im luftleeren Raum durch Raketen bildet die Basis für prinzipielle Möglichkeiten zu Raketenflügen über große Distanzen. Allerdings dürfen die physikalischen Grenzen und damit verbundenen technischen Möglichkeiten beim Verlassen – etwa des Sonnensystems – nicht übersehen werden. Methodische Analyse Flüge zum Mond wurden nur möglich durch den Bau mehrstufiger Raketen wie der über 100 m hohen Saturn V Rakete der amerikanischen NASA – mit einstufigen Raketen wäre der Mond nicht zu erreichen gewesen. Diese physikalischen Notwendigkeiten genau zu erläutern, ist von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der physikalischen Gegebenheiten und Unterschiede zwischen dem Aussetzen von erdnahen Satelliten und Flügen, mit denen man die Anziehungskraft der Erde und eventuell auch der Sonne überwinden muss. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die Abläufe und Unterschiede bei Raketenflügen in die verschiedenen Regionen des Weltalls. können die unterschiedlichen Fragestellungen mit mathematisch präzisen Formeln unterlegen. wissen um die Bedeutung von Differential- und Integralrechnung für die Raketenphysik. 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 Paar- 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 fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden wertfrei diskutieren zu können.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Grundlagen der Raketenphysik" wird die Fortbewegung von Raketen im Weltraum thematisiert. Diese Art der Fortbewegung ist deshalb besonders, weil im Gegensatz zu den uns auf der Erde bekannten Fortbewegungsmöglichkeiten wie etwa dem Gehen, Fahren oder auch Fliegen im Weltraum außerhalb der Lufthülle der Erde das Medium zum Abstoßen (Boden oder Luft) fehlt. Dass der Flug von Raketen trotzdem möglich ist, liegt an der Art des Antriebes von Raketen – der von der Rakete ausgestoßene verbrannte Treibstoff sorgt aufgrund des Rückstoßprinzips für die Vorwärtsbewegung der Rakete.Anhand eines einfachen Beispiels in Form eines Raketenwagens wird den Schülerinnen und Schülern das auf der Impulserhaltung basierende Rückstoßprinzip vorgestellt und Schritt für Schritt erläutert. Dabei reicht es zum Verstehen für die Lernenden zunächst völlig aus, den Ausstoß der "Treibstoffmasse" in kleinen Einzelportionen zu simulieren und die Ergebnisse für Berechnungen wie etwa die Geschwindigkeit des Raketenwagens mittels der Gesetze zur Impulserhaltung zu verwenden. Dieses sogenannte "Iterationsverfahren" macht es durch Verkleinerung entsprechender Parameter wie Masse oder Zeit möglich, Näherungslösungen zu finden, die der tatsächlichen Geschwindigkeit immer näherkommt. Für eine exakte Bestimmung der Geschwindigkeit benötigt man im weiteren Verlauf des Unterrichts dann die Gesetzmäßigkeiten der Differential- und Integralrechnung. Grundlagen der Raketenphysik: auf dem Weg in den Weltraum Die seit Jahren verstärkt zunehmenden Aktivitäten – auch von finanzstarken Privatunternehmen – zeigen deutlich, welche Rolle Raketen für den Transport einer Vielzahl von Satelliten in erdnahe Umlaufbahnen oder auch zur Erforschung weit entfernter Himmelsobjekte (Stichwort: Marsmission ) haben. Die dafür notwendige Technik und damit auch die dahinterstehende Physik ist zwar – im Detail betrachtet – äußerst kompliziert und aufwendig, kann aber im Rahmen der speziellen Möglichkeiten der Oberstufenphysik des Gymnasiums gut besprochen werden. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden können nur in der Weise vorausgesetzt werden, dass unter anderem die von jedem Jugendlichen benutzten Smartphones sehr von stationären Satelliten abhängen und mithilfe von Raketen in ihre Umlaufbahn gebracht werden müssen. Weitere Kenntnisse über Bau und Funktion von Raketen sollten eher die Ausnahme sein. Didaktische Analyse Bei der Behandlung dieses Themas kann man davon ausgehen, dass das Rückstoßprinzip, das bei Raketen, aber auch bei Flugzeugen in ähnlicher Weise den Vortrieb ermöglicht, von den meisten Lernenden, die Physik in der Oberstufe gewählt haben, problemlos verstanden werden kann. Methodische Analyse Die Annäherung an die exakten Vorgänge beim Antrieb von Raketen mithilfe des an Näherungslösungen angelegten Iterationsverfahrens stellt eine gute Möglichkeit dar, auf relativ einfache Art den Lernenden das Rückstoßprinzip nahezubringen. Damit können die Voraussetzungen für die besonders interessierten Schülerinnen und Schüler geschaffen werden, auch die deutlich schwierigeren Gesetzmäßigkeiten bei der mathematisch exakten Beschreibung zu verstehen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können die Abläufe bei Raketenflügen beschreiben und erläutern. kennen die physikalischen Gesetzmäßigkeiten, mit denen Raketenflüge möglich werden. wissen um die Bedeutung des Iterationsverfahrens für das grundlegende Verständnis für die näherungsweise Berechnung der Raketengeschwindigkeit. verwenden den Impulserhaltungssatz, um Bewegungszustände zu erklären sowie Bewegungsgrößen zu berechnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Paar- 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.

Auf dem Fahrrad sind Kinder erstmals selbstständig mit einem Verkehrsmittel am Straßenverkehr beteiligt. Darauf sollten sie gut vorbereitet sein. Grundlage dafür bildet die bundesweit durchgeführte Radfahrausbildung ab der dritten Klasse.Diese Unterrichtseinheit ist zum Einsatz im Sachkundeunterricht ab der dritten Klasse geeignet. Sie bietet einen Einstieg in die Radfahrausbildung und bereitet inhaltlich auf einige Themen der theoretischen Radfahrprüfung vor. Die Schülerinnen und Schüler lernen, welche Bestandteile ein Fahrrad verkehrssicher machen und überprüfen, ob ihr eigenes Fahrrad diesen Vorgaben entspricht. Sie vertiefen ihr Wissen zu Verkehrszeichen und -regeln. Vermittelt wird Basiswissen zu Gefahrensituationen im Straßenverkehr zum Radfahren als umweltfreundliche Fortbewegung zur verkehrssicheren Ausstattung von Fahrrädern zur Bedeutung von Verkehrsschildern zur Rechts-vor-Links-Regelung zu Radwegen Die Schülerinnen und Schüler wissen, was zu einem verkehrssicheren Fahrrad gehört. kennen Fachbegriffe der Ausstattung eines Fahrrads. erkennen, ob ihr Fahrradhelm richtig sitzt. kennen die Vorfahrtsregel rechts vor links. erkennen die wichtigsten Straßenschilder.

In dieser Unterrichtseinheit zu Tsunamis untersuchen die Lernenden die Entstehung und die Fortbewegung eines Tsunami mithilfe von Flash-Animationen und recherchieren im Internet nach möglichen Schutzmaßnahmen. Der Tsunami des Jahres 2004 im Indischen Ozean zählt zu den verheerendsten Naturkatastrophen der vergangenen Jahrzehnte und sollte den allermeisten Schülerinnen und Schülern ein Begriff sein. Für die Behandlung von Tsunamis im Unterricht bietet sich neben dem Einsatz von Animationen zur Entstehung und zum Verlauf von Tsunamis die Betrachtung von Luft- und Satellitenbildern vom Dezember 2004 an, um das Ausmaß der Zerstörung durch die Naturgewalt zu verdeutlichen. Die hier vorgestellte Unterrichtseinheit wurde in einer achten Klasse an einem Gymnasium durchgeführt. Das Thema kann aber auch für den Einsatz in der Oberstufe aufbereitet werden (Katastrophen, Krisen und Konflikte: Risikogebiete der Erde). Ablauf der Unterrichtseinheit "Tsunamis" Hinweise zum Ablauf der Unterrichtseinheit "Tsunamis - Entstehung, Verlauf und Folgen" stehen Ihnen auf dieser Seite zur Verfügung. Die Schülerinnen und Schüler verstehen, wie ein Tsunami entsteht und können dies wiedergeben. können einschätzen, welche Regionen und Länder der Erde besonders tsunamigefährdet sind. sind über Präventiv- und Schutzmaßnahmen im Zusammenhang mit Tsunamis informiert. Einstieg in die Unterrichtsstunde zu Tsunamis Als Einstieg können einige Bilder des Tsunamis aus dem Jahr 2004 dienen, um das Interesse der Schülerinnen und Schüler zu wecken und erste Fragen aufzuwerfen. Zudem kann die Lehrkraft einige Fakten kurz darstellen. Anschließend wird die betroffene Region anhand einer Karte aus dem Internet geographisch eingeordnet. Recherche-Aufgabe: Ursachen von Tsunamis Nach einer kurzen Wiederholung der Plattentektonik haben die Schülerinnen und Schüler die Aufgabe, die Platten anzugeben, die durch ihre Bewegungen das Seebeben ausgelöst haben: die Indisch-Australische Platte und die Chinesische Platte. Um die Frage zu beantworten, bieten sich beispielweise eine Internetrecherche oder der Einsatz von Atlanten beziehungsweise Online-Karten an. Bearbeiten des Online-Arbeitsblatts zu Tsunamis Die Voraussetzungen und der Verlauf eines Tsunami werden durch diese Flash-Animation veranschaulicht. Die Aufgabenstellungen erhalten die Schülerinnen und Schüler über das Online-Arbeitsblatt, das auch den Link zur Flash-Animation beinhaltet. Dieses steht alternativ auch als Word-Datei mit Hyperlinks zur Verfügung. Der Erklärungstext zu der Animation ist englischsprachig. Diese Hürde wird jedoch durch die Angabe der wesentlichen Vokabeln entschärft. Zudem steht den Lernenden im Online-Arbeitsblatt ein Link zu einem Online-Wörterbuch zur Verfügung. Internetrecherche und Ergebnissicherung Zur Ergebnissicherung können die Schülerinnen und Schüler in Partner- oder Gruppenarbeit eine kurze PowerPoint-Präsentation oder ein Plakat erstellen. Am Beispiel Japans informieren sie sich über Möglichkeiten, sich gegen Tsunamis zu schützen. Dabei recherchieren die Lernenden selbstständig im Internet. Die Ergebnisse der Recherche werden dann in einzelnen Schülervorträgen präsentiert und im Unterrichtsgespräch erörtert.

Dieses Unterrichtsmaterial regt die Lernenden zum Bau einer Rakete aus zwei Plastikflaschen, Natron und Essig an. An diesem Experiment wird neben der Problematik um den Plastikmüll zum Umweltschutz in der Schule der Antrieb einer Rakete durch das Rückstoßprinzip sowie die chemische Reaktion von Säure und Natriumhydrogencarbonat erläutert.Mit diesem Unterrichtsmaterial lernen die Schülerinnen und Schüler am Beispiel einer Rakete das Rückstoßprinzip als praktische Anwendung des 3. Newtonschen Axioms sowie die chemische Reaktion von Backpulver und Essig kennen. Sie bauen angeleitet durch ein Video selbstständig eine Rakete, erkennen ihren Antrieb und vertiefen die Phänomene der Chemie und Physik durch begleitende Arbeitsblätter. Gleichzeitig soll das Experiment auf den seit Jahren steigenden Verbrauch von Plastikflaschen aufmerksam machen, die nur zum Teil recycelt werden, während der Rest in Müllverbrennungsanlagen oder in der Umwelt landet. Das Material eignet sich je nach Lehrplan für den fächerverbindenden Unterricht in Chemie und Physik der Sekundarstufen I und II. Das Thema "Eine Rakete aus Plastikflaschen bauen: Upcycling in Chemie und Physik" im Unterricht Am Beispiel einer Rakete erarbeiten die Lernenden mit diesem Unterrichtsmaterial weitgehend selbstständig und praxisorientiert den Antrieb in einem Experiment. Diese Form der experimentellen Erarbeitung des Rückstoßprinzips im Unterricht eignet sich in besonderer Weise, um den Schülerinnen und Schülern der Sekundarstufen nachhaltig aufzuzeigen, warum Raketen eigentlich fliegen. Vorkenntnisse Zu den wesentlichen Voraussetzungen zur Durchführung dieser Unterrichtseinheit zählt, dass die Lernenden mit Lehrvideos arbeiten sowie ein chemisches beziehungsweise physikalisches Experiment aufbauen, durchführen und auswerten können. Didaktische Analyse In diesem Unterrichtsmaterial erarbeiten die Lernenden mit dem Rückstoßprinzip und einer chemischen Reaktion Phänomene der Fächer Physik und Chemie: Während das Rückstoßprinzip in Natur und Technik als praktische Anwendung des 3. Newtonschen Axioms ein physikalisches Phänomen ist, das in der Natur und Technik zur Fortbewegung dient, gilt die Verbindung von Backpulver mit Essig (Säure mit Natron) als ein Beispiel für eine Reaktion der Chemie. Darüber hinaus setzen sich die Schülerinnen und Schüler zum Umweltschutz mit ökologischen Problemen, die beim Recycling von Plastikflaschen entstehen, auseinander und lernen ein Experiment selbstständig vorzubereiten, durchzuführen und auszuwerten. Methodische Analyse Die Auswertung der Filme geschieht sowohl im Plenum als auch in Partnerarbeit. Die Vorbereitung, Durchführung und Auswertung des Experiments erfolgt in Partner- oder Gruppenarbeit, sodass die Lernenden möglichst eigenverantwortlich und selbstständig arbeiten können. Die Lehrkraft steht in diesen Phasen beratend zur Verfügung und sollte nur unterstützend eingreifen, wenn Fragen auftauchen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bereiten ein Experiment im Chemie- oder Physikunterricht selbstständig vor und führen es nach Anleitung durch. lernen das Rückstoßprinzip sowie die chemische Reaktion von Natron und Essig kennen. unterscheiden ökologisch sinnvolles Recycling von Plastikflaschen von unsinniger Müllverwertung. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entnehmen einem Video im Unterricht die wesentlichen Informationen für den Bau einer Rakete. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konzentriert und zielführend kooperativ im Team zusammen.

In dieser fächerübergreifenden Unterrichtseinheit zum Thema "Regenwürmer" erforschen die Schülerinnen und Schüler die Lebensweise des Regenwurms und seine Eigenschaften. Hierfür wird das heimische Tier als Studienobjekt ins Klassenzimmer geholt. Was wissen wir über den Regenwurm in unserem Garten? Wie bewegt er sich? Können Regenwürmer sehen, hören, riechen? Nach einer ersten Begegnung mit dem Regenwurm im Rahmen eines Unterrichtsgangs in der freien Natur bauen die Schülerinnen und Schüler eigene Regenwurmbeobachtungskästen, die sie mit lebenden Regenwürmern besiedeln und einrichten. Hier können verschiedene Bodenarten variiert werden. In einer ergänzenden Recherche füllen sie einen Steckbrief über den Regenwurm aus. In Versuchen wird dann Körperbau, Bewegungsablauf und Besonderheiten der Sinneswahrnehmung des Regenwurms erforscht: Die Tiere werden gewogen, gemessen und ihre Bewegungen dokumentiert. Die Kinder führen dazu Versuchsprotokolle und ein Projekttagebuch. In Plenumsgesprächen können die Kinder ihre eigenen Forschungsfragen einbringen (Wie viel frisst der Regenwurm? Hat er Zähne? ...) und sich austauschen. Abschluss des Projekts bildet eine von den Schülerinnen und Schülern erstellte Ausstellung oder PowerPoint-Präsentation . Als Fächerübergreifendes Unterrichtsprojekt kann das Thema neben der Erarbeitung im Sachunterricht auch sprachlich im Fach Deutsch und bildlich im Fach Kunst veranschaulicht werden: Die Entdeckungen und Forschungsergebnisse können im Kunstunterricht nachgezeichnet, unterschiedlichen Techniken dafür eingeführt werden und eigene Bild- und Bastelideen (zum Beispiel Daumenkino zur Gestaltung eines Bewegungsablaufs) entstehen. Im Deutschunterricht können eigene kleine Geschichten oder Gedichte rund um den Regenwurm entstehen. Tiere aus dem Lebensumfeld der Schülerinnen und Schüler im Unterricht zu thematisieren und mit ihnen vertraut zu werden ist wesentliches Ziel des Sachunterrichts in der Grundschule. Im Vordergrund des Projekts steht daher die originale Begegnung mit dem Regenwurm, die genaue Beobachtung dieser Tierart und der Abbau von Berührungsängsten. Die besiedelte Beobachtungskästen im Klassenzimmer ermöglichen eine eingehende Langzeitbeobachtungen des Regenwurms. Darüber hinaus wird durch die tägliche Pflege der verantwortungsbewusste Umgang mit Lebewesen erlernt. Bei der langfristigen Beobachtung der Veränderungen in den Regenwurmkästen wird auch die Bedeutung des Regenwurms für die Humusbildung eindrucksvoll deutlich. Durch die weitgehend selbstständige Planung, Durchführung, Auswertung und Dokumentation der Experimente gewinnen die Kinder erste Einsichten in die Prinzipien wissenschaftlichen Arbeitens. Auch üben sie das selbstgesteuerte Lernen: In wiederkehrenden Plenumsgesprächen berichten und bewerten sie die Ergebnisse ihrer Untersuchungen und Beobachtungen und tauschen sich aus. So kann die Lehrkraft im Hintergrunrd bleiben, bei Bedarf eingreifen und helfen, die Materialien zu sammeln und zu systematisieren. Die Auseinandersetzung mit dem Regenwurm kann medial vielfältig geschehen: So können zum Beispiel Tierbestimmungsbücher eingesetzt oder die Arbeitsweise mit dem Smartphone geübt werden. Auch können die Kinder mit einem Textverarbeitsungsprogramm arbeiten, ein Malprogramm sachgerecht nutzen lernen oder mit einer Software kleine Animationen (beispielsweise zur Fortbewegung des Regenwurms) erstellen. Bei der Zusammenstellung der Ergebnisse für eine Ausstellung in digitaler Form nutzen die Kinder den Computer, Das Tablet oder Smartphone als sinnvolle Medien, um Texte, Bilder, Plakate, Animationen er Videos adressaten- und sachgerecht zu gestalten. Sachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erwerben Sachwissen über Eigenschaften, Lebensweise und Bedeutung des Regenwurms. erhalten erste Einsichten in die Prinzipien wissenschaftlichen Forschens und Arbeitens. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen Internetrecherchen zum Thema Regenwurm durch und lernen Informationen kritisch zu hinterfragen. gestalten eine Präsentation. Sozialkompetenz Schülerinnen und Schüler üben den behutsamen und verantwortungsvollen Umgang mit Lebewesen. arbeiten selbstständig. arbeiten kooperativ.

Diese Unterrichtseinheit beschäftigt sich mit Bewegungen, die auf einer horizontalen Unterlage, einer schiefen Ebene sowie im freien Fall unter dem Einfluss einer konstanten Kraft stattfinden können.Das Wesentliche dieser Unterrichtseinheit ist die Erkenntnis für die Lernenden, dass jede Bewegung einen Widerstand entgegen der Bewegungsrichtung erfährt. Dieser Widerstand besteht zum einen aus den verschiedenen Formen der Reibung (Haftreibung, Gleitreibung, Rollreibung), zum anderen aus dem geschwindigkeitsabhängigen Luftwiderstand. Dabei lernen die Schülerinnen und Schüler, dass Reibung und Widerstand zwar in vielen Bereichen der Technik nur unter Energieaufwand überwunden werden können, aber gleichzeitig für unsere Fortbewegung unverzichtbar sind – schon Gehen, Fahren oder Bremsen auf einer fast reibungsfreien Unterlage wie etwa Glatteis sind nahezu unmöglich! Ausgehend von bereits vorhandenen Grundkenntnissen der Newton'schen Mechanik werden deren Gesetzmäßigkeiten auf horizontale Bewegungen, die schiefe Ebene und den freien Fall angewandt. Dabei wird der Unterschied zwischen theoretisch reibungsfreien Bewegungen und den in der Realität aber immer vorhandenen Widerstandskräften herausarbeitet und hinsichtlich ihrer Wirkung eingehend bewertet. Fragestellungen und detaillierte Übungsaufgaben erweitern das Verständnis für die Notwendigkeit von Reibung und Luftwiderstand. Geradlinige Bewegung unter konstanter Krafteinwirkung Fahren im Auto oder Radfahren – horizontal, bergauf oder bergab – sind den Schülerinnen und Schüler aus ihrem Alltagsleben hinlänglich bekannt. Die Bedeutung der Reibung sowie des Luftwiderstandes sollte die Lernenden sowohl unter dem Aspekt der Sicherheit als auch des Klimaschutzes interessieren. Zum einen hat eine feuchte und rutschige Unterlage ein großes Gefahrenpotential (Aquaplaning beim Autofahren, Sturzgefahr beim Radfahren vor allem auf Schnee), zum anderen führt der mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zunehmende Luftwiderstand bei schnellem Autofahren zu deutlich höheren Schadstoffemissionen als bei niedrigeren Geschwindigkeiten. Die genannten Aspekte sollten die Lernenden im Unterricht – abgesehen von den physikalischen Gesetzmäßigkeiten – auch zum Nachdenken anregen, nicht zuletzt im Hinblick auf die vor allem auch jüngeren Menschen immer wichtiger werdenden Klimaprobleme (unter anderem" fridays for future"). Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden können dahingehend vorausgesetzt werden, dass die Grundlagen der Newton'schen Mechanik bereits besprochen sein müssen, wenn man sich im Unterricht mit den wirkenden Kräften bei horizontalen Bewegungsabläufen sowie auf schiefen Ebenen und im freien Fall beschäftigt. Didaktische Analyse Hohe Geschwindigkeiten beinhalten immer ein großes Gefahrenpotential – dies richtig einzuschätzen in Abhängigkeit von der Unterlage, auf der man sich bewegt, ist sehr wichtig. Zudem sollten die Lernenden erkennen, dass eine schiefe Ebene auch ein Hilfsmittel darstellt, um zum Beispiel einen schweren Gegenstand auf eine bestimmte Höhe anzuheben. Methodische Analyse Durch das Verstehen und Anwenden physikalischer Gesetzmäßigkeiten bei den unterschiedlichen Arten von Bewegungen unter dem Einfluss einer konstanten Kraft werden die Lernenden in die Lage versetzt, Bewegungsabläufe in Abhängigkeit von der jeweiligen Unterlage richtig einzuschätzen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen, welchen Gesetzmäßigkeiten Bewegungen bei konstanter Krafteinwirkung folgen. kennen die Einflüsse von Reibung und Luftwiderstand auf Bewegungsabläufe. können die Wirkungsweise verschiedener Kräfte auf Bewegungsabläufe berechnen und hinsichtlich ihrer Wirkung einschätzen. 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 Mitschülern auseinandersetzen 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.