Mit einfachen Mitteln bauen Schülerinnen und Schüler in nur 60 Minuten ein Gitterspektrometer. Spektren verschiedener Lichtquellen können fotografiert und mithilfe eines Kalibrierungsspektrums und eines Grafikprogramms auch quantitativ ausgewertet werden.Die Zerlegung des Lichtes in seine Bestandteile ist für viele Schülerinnen und Schüler ein geläufiges Phänomen. Meistens ist es aufgrund der Dispersion am Prisma bekannt. Allerdings haben die wenigsten Schülerinnen und Schüler ein Prisma zu Hause. Ebenfalls vertraut ist die Zerlegung des Lichtes mithilfe der Reflektion an einer CD. Allerdings bleibt es dabei nur bei einer qualitativen Betrachtung des Lichtes. Mit dem hier vorgestellten Selbstbau-Gitterspektrometer sind quantitative Messungen möglich, die eine Genauigkeit von einigen Nanometern aufweisen.Die Spektroskopie ist nicht nur eine der wichtigsten Untersuchungsmethoden in der instrumentellen Analytik, sondern zeichnet sich auch durch ihren hohen ästhetischen Reiz aus. Sie bietet zudem die Möglichkeit, im Rahmen des Physikunterrichts einen Bogen zur Astronomie zu schlagen, von der ebenfalls eine starke Faszination ausgeht. So kann zum Beispiel untersucht werden, was das Licht von Sternen oder galaktischen Gasnebeln über die Zusammensetzung astronomischer Objekte verrät (siehe Unterrichtseinheit Spektroskopie an galaktischen Gasnebeln ). Bau und Einsatz des Spektrometers im Unterricht Neben der Kopiervorlage mit Bauanleitung finden Sie hier wichtige Sicherheitshinweise und Tipps zu den Beobachtungsobjekten sowie zur Auswertung der Spektren. Die Schülerinnen und Schüler sollen mit einfachen Mitteln nach einer Bastelanleitung ein einfaches Spektrometer bauen. die Spektren verschiedener Lichtquellen qualitativ untersuchen. das Spektrometer kalibrieren, die Spektren künstlicher Lichtquellen fotografieren (Digitalkamera) und am Rechner quantitativ auswerten. Thema Versuche mit dem Eigenbau-Gitterspektrometer Autor Heinrich Kuypers Fach Physik Zielgruppe Mittelstufe, Sekundarstufe II Zeitraum etwa 1 Zeitstunde für den Bau des Spektrometers; die quantitative Auswertung eines Spektrums (Digitalfoto) am Rechner nimmt nach der Einarbeitung etwa 15-20 Minuten in Anspruch. Technische Voraussetzungen Durchlicht-Beugungsgitter (Gitterweite: 1.111 nm = 900 Linien pro mm; Träger: 0,05 mm Acetatfolie; Quelle: astromedia.de); für quantitative Auswertungen: Digitalkamera und Bildbearbeitungsprogramm (zum Beispiel MS Paint) Das Gitterspektrometer kann in der Mittelstufe der Sekundarstufe I sowie in der Oberstufe eingesetzt werden. Die Konstruktion nimmt etwas mehr als eine Einzelstunde in Anspruch. Man benötigt dafür folgende Materialien: Die Kopiervorlage (spektrometer_bastelvorlage.pdf) sollte auf möglichst schwerem Papier gedruckt werden (200 oder 250 Gramm Papier hat sich bewährt). Sie enthält zugleich die Bauanleitung für das Spektrometer. Das benötigte Gitter kann vom AstroMedia Verlag bezogen werden (siehe "Internetadressen") Außerdem benötigt man einen Holzspieß oder -stab (Mindestlänge 30 Zentimeter). Holzspieße erhält man im Baumarkt als "Pflanzspieße" in der Gartenabteilung oder als Schaschlikspieße in Supermärkten. Für die Fixierungen hat sich Klebefilm bewährt. Flüssigkleber hat den Nachteil, dass er bei unvorsichtiger Anwendung auf das Gitter gelangt und es unbrauchbar macht. Mit dem Spektrometer lassen sich im Unterricht sofort einige Stoffe anhand ihres Spektrums identifizieren. Verschiedene Gasentladungslampen können dazu an verschieden Plätzen im Unterrichtsraum aufbaut werden. Die Schülerinnen und Schüler können dann von Tisch zu Tisch wandern und mithilfe des Spektrometers und einer Spektraltafel, wie sie in vielen Physikbüchern auf den letzten Seiten zu finden ist, die Stoffe identifizieren. Weitere Bebachtungsziele können den Lernenden als Hausaufgabe vorgegeben werden: Glühlampen Die Glühlampe zeigt ein kontinuierliches Spektrum. Wichtig dabei ist der insgesamt bebachtbare Spektralbereich. Dioden Die Emissionslinien dieser in der Regel monochromatischen Lichtquellen sind nicht scharf, sondern besitzen eine breite Streuung. Energiesparlampen Bei der Beobachtung von Energiesparlampen lässt sich der Quecksilber-Gehalt nachweisen. Straßenbeleuchtung Häufig besitzen die Straßenlampen Natriumlinien. Mond Der Vollmond gibt (gefahrlos) das Sonnenspektrum wieder (Frauenhofersche Linien sind bei der in der Bastelvorlage vorgegebenen Spaltbreite nicht zu erkennen). Keine Sonne, keine Laser! Weisen Sie die Schülerinnen und Schüler nachdrücklich darauf hin, dass die Sonne nicht beobachtet werden darf (Zerstörung der Netzhaut). Ebenso scheidet die Untersuchung von Lasern, zum Beispiel Laserpointern, aus. Auge und Holzspieß Beim Betrachten der Spektren mit dem Auge können sonst harmlose und ungewollte kleine "Schubsereien" unter den Lernenden gefährlich werden, da sich ein Ende des Holzstabs sehr nah am Auge beobachtender Schülerinnen und Schüler befindet. Weisen Sie die Klasse oder den Kurs ausdrücklich darauf hin. Verletzungsmöglichkeiten lassen sich hier zum Beispiel durch das Aufsetzen von Weinkorken auf die Enden der Holzspieße wirksam ausschließen. Die Skala der Kopiervorlage kann nach Belieben noch genauer unterteilt werden, falls dazu die Notwendigkeit besteht. Allerdings liegt die Messunsicherheit der Konstruktion bei über fünf Nanometern. Die Lage der Markierungen ( d ) für eine genauere Unterteilung der Wellenlängen (lambda) lässt sich mit der Formel berechnen. Dabei ist g die Gitterkonstante (1,11 Nanometer) und a der Abstand zwischen Gitter und Spalt (27 Zentimeter). Möchte man diese Änderung unter MS Word durchführen, muss man die Zeichenraster von Word ausschalten oder beim Einzeichnen der Markierungslinie die Alt-Taste gedrückt halten. Die farbige Aufteilung des Lichtes wird immer durch Linien dargestellt, deshalb spricht man stets von Spektrallinien. Allerdings wird häufig vergessen, woher sie eigentlich stammen. Die Linien sind nur die Beugungsfigur des Spaltes. Dies wird sofort anschaulich klar, wenn man den Spalt durch eine andere geometrische Figur ersetzt. Dies lässt sich sehr leicht durch einen Motivstanzer verdeutlichen. Anstelle eines Spalts wird mit einem Motivstanzer (erhältlich in Bastelgeschäften) eine Figur, beispielsweise ein Weihnachtsbaum, aus der Pappvorlage gestanzt. Dies führt zum Beispiel bei einer Energiesparlampe - abhängig von den emittierten Wellenlängen - zu fünf bunten Tannenbäumen. Eine quantitative Auswertung von Digitalfotos erfordert "Laborbedingungen", da Kamera und Gitterspektrometer immer in gleicher Position zu einander gehalten werden müssen. Für die Eichung der Messanordnung wird die Digitalkamera unmittelbar hinter dem Gitter positioniert. Auf dem Suchermonitor erscheint das Spektrum der Kalibrierungslampe. Die Kamera wird dann vorsichtig so weit verschoben, bis die bekannten Spektrallinien des Referenzspektrums mit den richtigen Markierungslinien der Wellenlänge übereinstimmen. Damit ist das Spektrometer kalibriert. Anschließend kann jede weitere Lichtquelle vor dem Spalt platziert und deren Spektrum aufgenommen werden. Die Fotos werden dann mit einem Grafikprogramm, zum Beispiel MS Paint, geöffnet. Dort kann die Position der bekannten Wellenlänge vom Spalt aus gemessen und in Pixeln ausgedrückt werden. Anschließend wird ein Bild mit einem unbekannten Spektrum überlagert. Die Pixeldifferenz zu den bekannten Linien wird dann in Wellenlängen umgerechnet.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Prismen und Körper" lernen die Schülerinnen und Schüler die Begriffe und die Eigenschaften verschiedener Körper kennen. Sie berechnen die Oberfläche und das Volumen eines Quaders und eines Würfels. Sie lernen die Volumeneinheiten mit einfachen Umrechnungen kennen. Ziel ist die Umsetzung im Sinne des selbstgesteuerten Lernens. Diese Unterrichtseinheit hat das Ziel, die Lerninhalte zum Thema "Prismen und Körper" für eine 5. Klasse der Realschule mit den Elementen des selbstgesteuerten Lernens den Schülerinnen und Schülern zu vermitteln. Die Unterrichtseinheit ist thematisch in vier Lernmodule eingeteilt. Zu jedem Modul stehen Lernkarten als interaktives H5P Element bereit: Lernmodul 1: Begriffe zu Körper und Prismen mit den interaktiven H5P Lernkarten "Körperarten" . Lernmodul 2: Netze und Schrägbilder mit den interaktiven H5P Lernkarten "Begriffe" und "Netze und Schrägbilder" . Lernmodul 3: Mantelflächenberechnung und Oberflächenberechnung mit den interaktiven H5P Lernkarten "Oberflächenberechnung" . Lernmodul 4: Volumenberechnung und Volumenberechnung II mit den interaktiven H5P Lernkarten "Volumeneinheiten" und "Volumenberechnung" . Die Inhalte der Lernmodule sind jeweils der Beschreibung der Plenumsphase aus dem Unterrichtsablauf zu entnehmen. Vorkenntnisse Für die inhaltliche Umsetzung sind für die jeweiligen Lernmodule folgende Voraussetzungen relevant: Bestimmung der Begriffe Kanten, Ecken und Flächen und Bestimmung der Eigenschaften von Würfel, Quader, Zylinder, quadratische Pyramide, Kegel und Kugel mit der Zuordnung zu den Prismen (Lernmodul 1). Die Zuordnung von Netzen und das Erstellen von Schrägbildern fokussiert auf Würfel und Quader (Lernmodul 2). Die Berechnung der Oberfläche O ist beschränkt auf Quader und Würfel (Lernmodul 3). Die Berechnung der Volumina V ist beschränkt auf Quader und Würfel (Lernmodul 4). Didaktische und methodische Analyse Diese Einheit basiert auf dem Prinzip des eigenständigen Lernens. Die Lernenden arbeiten in den Übungsphasen an den Lernmodulen wöchentlich nach eigenem Zeitplan . Die Lehrkraft klärt in den Plenumsphasen, die sich nach einem festgelegten Zeitraster orientieren, mit den Lerngruppen die Themen- und Aufgabenstellung des jeweiligen Lernmoduls. Es empfiehlt sich, mehrere solcher Phasen in einer Woche anzubieten, sodass die Lernenden sich ihre "Präsenszeit" aussuchen können. Die Rückmeldungsphase gestaltet sich individuell über die Plenumsphasen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler operieren gedanklich mit Strecken, Flächen und Körpern. stellen Körper (zum Beispiel als Netz, Schrägbild oder Modell) dar und erkennen Körper aus ihren entsprechenden Darstellungen. berechnen Volumen und Oberflächeninhalt von Prisma, Pyramide, Zylinder, Kegel und Kugel sowie daraus zusammengesetzten Körpern. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler suchen, verarbeiten und bewahren Inhalte und Materialien auf. kommunizieren und kooperieren auf verschiedenen Ebenen miteinander. setzen digitale Werkzeuge zum Lösen von Problemen ein. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kommunizieren sachlich. bearbeiten und führen gemeinsam Aufgaben aus. halten sich an Absprachen und Vereinbarungen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Exoplaneten" erarbeiten sich die Lernenden zwei wichtige Nachweismethoden extrasolarer Planeten. Zum einen die Transitmethode und zum anderen das Verfahren der Radialgeschwindigkeitsanalyse. Die Arbeitsblätter nehmen Bezug auf ein Poster zur Vergabe des Nobelpreises 2019 für Physik. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.Der erste Nachweis eines Exoplaneten (51 Pegasi b) gelang 1995 mithilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode. Viele weitere Entdeckungen weit entfernter Planeten und Planetensysteme sollten folgen, wobei ein großer Teil dieser Objekte mithilfe der Transitmethode aufgespürt wurde. Die Unterrichtseinheit thematisiert daher beide Methoden, wobei Computersimulationen und Originaldaten einen besonders motivierenden und schüleraktivierenden Unterricht ermöglichen. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht . Das Thema "Exoplaneten" im Unterricht Die Unterrichtseinheit verbindet Inhalte der Oberstufen-Physik (beispielsweise den Dopplereffekt, die Aufnahme und Interpretation von Spektren sowie die Darstellung und Auswertung von Daten) mit interessanten Fragen der modernen Astronomie. Dadurch werden Inhalte des Physik-Unterrichts in einen stark motivierenden und anwendungsorientierten Kontext gestellt. Vorkenntnisse Im Unterricht sollte die Wellen-Eigenschaft des Lichts bereits behandelt worden sein. Speziell sollten Kenntnisse vorhanden sein, wie man Lichtspektren aufnimmt (Prisma oder optisches Gitter) und auswertet. Didaktische und methodische Analyse Die Tatsache, dass man aus dem äußerst spärlichen Licht, das uns von weit entfernten Sternen erreicht, auf die Existenz extrasolarer Planeten schließen kann, stellt ein faszinierendes Thema dar, das in hohem Maße motivierende Impulse in den Physik- oder Astronomie-Unterricht einbringen kann. Die beiden Methoden zum Nachweis von Exoplaneten stellen inhaltlich und didaktisch unterschiedliche Anforderungen an die Lernenden. So ergibt die Transitmethode recht schnell eine anschauliche Vorstellung von dem Verfahren, wobei sich die Computersimulation als hilfreiches didaktisches Werkzeug erweist. Auch die Auswertung realer Transitkurven ist nicht besonders schwierig, zumal ein Beispiel Schritt für Schritt vorgerechnet wird. Die Radialgeschwindigkeitsmethode ist dagegen um einiges komplexer. So müssen der Dopplereffekt und die Spektralanalyse des Sternenlichts gut verstanden werden. Zudem ergeben sich unter Umständen Probleme bei der räumlichen Vorstellung, wenn es darum geht, den Einfluss der Inklination der Bahnebene der Planetenbahn zu verstehen. Auch hier erweist sich eine Computersimulation als äußerst hilfreich, da das Programm nicht nur die Entstehung der Geschwindigkeitskurven veranschaulicht, sondern darüber hinaus die Variation verschiedener Parameter erlaubt. So erhalten die Lernenden einen nahezu spielerischen und dennoch fachlich seriösen Zugang zu den komplexen Zusammenhängen. Interessant sind die Ergebnisse, welche die Lernenden für den Exoplaneten "51 Pegasi b" im Arbeitsblatt 4 erhalten: Eine Planetenmasse, die der des Jupiters entspricht, hingegen eine Umlaufbahn, deren Radius gerade mal 5 % der Astronomischen Einheit (Abstand Erde-Sonne) beträgt. Damals war das eine große Überraschung für die Astronomen, denn man war bis dahin doch eher davon ausgegangen, dass Planetensysteme ähnlich aufgebaut sein müssten wie unser Sonnensystem, also dass die Planeten mit kleiner Masse nahe dem Stern und die mit großer Masse weit entfernt zu finden sind. Die Entdeckung von "51 Pegasi b" bewies, dass es offenbar auch völlig anders sein kann. Es lohnt sich, auch im Unterricht auf diesem Aspekt einzugehen. Überhaupt eröffnet die Unterrichtseinheit den Einstieg in detaillierte und umfangreichere Recherchen zu den Themen Exoplaneten, habitable Zonen und Suche nach der Erde 2.0. Hier ergeben sich äußerst spannende und motivierende Aufgabenstellungen für Referate, Facharbeiten oder besondere Lernleistungen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen die Transitmethode zum Nachweis von Exoplaneten kennen und den Einfluss der Randverdunkelung der Sternenscheibe auf die Form der Lichtkurven. lernen den optischen Dopplereffekt kennen und wenden ihn an, um die Entstehung der Radialgeschwindigkeitskurven zu verstehen. werten eine Radialgeschwindigkeitskurve aus und bestimmen so die Masse des Exoplaneten Pegasi 51 b. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren im Internet und sammeln, sortieren und bewerten Informationen. verwenden Computersimulationen. binden Informationen eines Posters in ihre Lösungen ein. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Aufgaben in Partner- und Gruppenarbeit. tauschen Informationen und Messergebnisse untereinander aus. diskutieren und hinterfragen Lösungen im Plenum.

In dieser Unterrichtseinheit zur Expansion des Weltalls erarbeiten die Schülerinnen und Schüler grundlegende Ansätze zum Verständnis des Urknall-Modells. Dabei geht es in erster Linie um die physikalische Interpretation der Rotverschiebung in den Spektren weit entfernter Galaxien. Die Arbeitsblätter nehmen dabei Bezug auf ein Erklärvideo zum Thema Kosmologie. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.Die Verschiebung von Spektrallinien in den Spektren von Galaxien wird zunächst als Folge des optischen Dopplereffekts gedeutet, was dem Vorgehen von Edwin Hubble bei seinen Auswertungen im Jahre 1929 entspricht. Die Lernenden stellen in diesem Zusammenhang mithilfe von 14 Galaxienspektren ein Entfernung-Geschwindigkeit-Diagramm für die Galaxien auf und bestimmen einen Wert der Hubble-Konstante. In einem weiteren Arbeitsblatt erfahren die Lernenden dann, dass der Astrophysiker George Lemaître die Rotverschiebung der Spektrallinien mit der Ausdehnung des Raumes erklärte und damit als einer der Ersten das Urknall-Modell postulierte. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier "Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht" . Das Thema "Expansion des Weltalls" im Unterricht Die Unterrichtseinheit verbindet Inhalte der Oberstufen-Physik (beispielsweise den Dopplereffekt, die Aufnahme und Interpretation von Spektren sowie die Darstellung und Auswertung von Daten) mit interessanten Fragen der modernen Kosmologie. Dadurch werden Inhalte des Physik-Unterrichts in einen stark motivierenden und anwendungsorientierten Kontext gestellt. Vorkenntnisse Im Unterricht sollte die Wellen-Eigenschaft des Lichts bereits behandelt worden sein. Speziell sollten Kenntnisse vorhanden sein, wie man Lichtspektren aufnimmt (Prisma oder optisches Gitter) und auswertet. Kenntnisse zum Dopplereffekt sind nützlich, können aber auch während der Unterrichtseinheit durch Recherche erarbeitet werden. Einige astronomische Grundkenntnisse sollten ebenfalls vorhanden sein. So ist es hilfreich, wenn die Lernenden wissen, was die Einheit "Lichtjahr" bedeutet, was eine Spiralgalaxie ist, und wie das Spektrum des Wasserstoff-Atoms aussieht. Didaktische und methodische Analyse Die Entdeckung von Edwin Hubble, dass die Rotverschiebung in den Spektren von Galaxien mit deren Entfernung von der Erde korreliert, war für die Entwicklung der modernen Kosmologie außerordentlich bedeutsam und befeuerte die Diskussion über die Beschaffenheit und Dynamik des Universums. Theoretische Folgerungen auf der Basis der Allgemeinen Relativitätstheorie konnten nun auf den experimentellen Prüfstand gestellt werden. Selbst Albert Einstein wurde veranlasst, seine Idee eines statischen Universums und die Einführung seiner kosmologischen Konstante zu überdenken. Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass Edwin Hubble keineswegs die Idee eines expandierenden Weltalls formulierte, sondern lediglich die Verknüpfung von Entfernung und Rotverschiebung feststellte, dies aber mit einer Relativgeschwindigkeit der Objekte zueinander zu erklären versuchte. Der eigentliche Vater des Urknall-Modells ist aber der belgische Priester und Astrophysiker Georges Lemaître, der die Ergebnisse von Hubble ganz anders interpretierte: Der Raum ist es, der sich kontinuierlich ausdehnt, die Galaxien dabei mitnimmt und so eine scheinbare Bewegung der Objekte bezüglich des Beobachters erzeugt. Die Rotverschiebung entsteht dann dadurch, dass die Lichtwellen praktisch auseinandergezogen werden, wenn der Raum sich auf ihrem Weg zu uns vergrößert hat. Dies nennt man kosmologische Rotverschiebung. Für ein eingängiges Beispiel, das man auch gut im Unterricht vorführen kann, eignet sich ein Luftballon. Dieser wird ein wenig mit Luft gefüllt, dann werden an verschieden Stellen Punkte (Galaxien) mit einem Filzstift aufgezeichnet. Auch eine "Lichtwelle" in Form einer aufgemalten engen Sinuskurve sollte nicht fehlen. Wenn man nun den Luftballon langsam aufbläst (der Raum vergrößert sich), erkennen die Lernenden gut, dass sich die Punkte voneinander wegbewegen, obwohl sie ihren Platz nicht verlassen. Außerdem wird die Lichtwelle auseinandergezogen, was besagter kosmologischer Rotverschiebung entspricht. Die Deutung der Rotverschiebung als Dopplereffekt ist dennoch akzeptabel für nicht zu weit entfernte Galaxien, da der Wert von H 0 dann noch als konstant angesehen werden kann. Allerdings muss man sich bei dieser Deutung darüber im Klaren sein, dass man dann der Galaxie eine Geschwindigkeit zu einem Zeitpunkt zuordnet, als das Licht von ihr ausging. Wird die Rotverschiebung der Galaxie hingegen kosmologisch gedeutet, können wir daran ablesen, in welchem Maße sich das Universum seither ausgedehnt hat. Die Unterrichtseinheit "Die Expansion des Weltalls" orientiert sich in ihrer Struktur an dem wissenschaftshistorischen Weg: So wird zunächst der Dopplereffekt als nützliches Hilfsmittel zur Messung von Geschwindigkeiten im Weltall behandelt. Die Auswertung von Galaxienspektren führt dann unter Verwendung der Dopplerformel zu einem Entfernung-Geschwindigkeit-Diagramm, so wie es Hubble seinerzeit erstellt hatte. Daraus lässt sich dann das Hubble-Gesetz herleiten und aus der Steigung der Regressionsgerade die Hubble-Konstante bestimmen. Dass die Geschwindigkeit, die aus der Rotverschiebung mithilfe der Dopplerformel gewonnen wurde, eher als scheinbare Bewegung verstanden werden sollte, wird schließlich im dritten Arbeitsblatt thematisiert, wenn die Idee des sich aufblähenden Raumes und das Urknall-Modell zur Sprache kommen. Für die Erstellung des Hubble-Diagramms stehen die Spektren von 14 Galaxien zur Verfügung. Diese befinden sich in unserer kosmischen Nachbarschaft, also in einem Raumbereich, in dem die Rotverschiebung deutlich unter 10 % (z=0,1) liegt. Dann nämlich darf man davon ausgehen, dass die Hubble-Konstante wirklich eine Konstante ist. Für weiter entfernte Objekte gilt das nicht mehr, da ihr Licht aus einer Zeit stammt, als die Ausdehnungsrate des Weltalls einen anderen Wert hatte als jetzt. Man weiß inzwischen, das die Expansionsgeschwindigkeit sich im Laufe der Jahrmilliarden verändert hat und die Hubble-Konstante daher zeitabhängig ist (also eher ein Hubble-Parameter ist). Es ist ratsam, dass die Lernenden die 14 Galaxienspektren arbeitsteilig auswerten und ihre Ergebnisse anschließend in einer Tabelle im Plenum eintragen. Die Auswertung erfolgt sinnvollerweise mithilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms. Achten Sie darauf, dass die Lernenden eine Gerade als Trendkurve wählen, die durch den Ursprung geht. Die Lernenden werden feststellen, dass die Streuung der Punkte um diese Gerade recht groß ist. Dies dient als willkommener Anlass, im Plenum die Gründe zu besprechen. Hier sollte vor allem kurz auf die Problematik der Entfernungsmessung von Galaxien eingegangen werden. Der Streit um den Wert der Hubble-Konstanten ist übrigens in der Wissenschaft zurzeit in vollem Gange. Erstaunlicherweise haben gänzlich verschiedene und voneinander unabhängige Methoden zu unterschiedlichen Werten für H 0 geführt, wobei sich die Fehlergrenzen der Ergebnisse kaum überlappen. Bisher konnte niemand schlüssig erklären, woher diese Unterschiede kommen. Das Thema dieser Unterrichtsreihe streift also ein brandaktuelles Thema der modernen Astrophysik. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen den optischen Dopplereffekt kennen und wenden ihn an, um die Geschwindigkeit astronomischer Objekte zu bestimmen. werten Spektren von Galaxien aus und bestimmen aus einem Diagramm die Hubble-Konstante. lernen die grundlegenden Ideen des Urknall-Modells kennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren im Internet und sammeln, sortieren und bewerten Informationen. verwenden ein Tabellenkalkulationsprogramm zur Darstellung und Auswertung von Daten. binden Informationen eines Erklärvideos in ihre Lösungen ein. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Aufgaben in Paar- und Gruppenarbeit. tauschen Informationen und Messergebnisse untereinander aus. diskutieren und hinterfragen Lösungen im Plenum .

Auf dieser Seite haben wir Informationen und Anregungen für Ihren Astronomie- und Physik-Unterricht zum Thema Optik für Sie zusammengestellt. Die Optik (vom griech. opticos – "das Sehen betreffend") beschäftigt sich als Teilgebiet der Physik mit dem aus Photonen bestehenden Licht. Photonen werden gemäß dem Welle-Teilchen-Dualismus auch als Lichtteilchen bezeichnet, die je nach Beobachtung Teilcheneigenschaften oder Welleneigenschaften aufweisen können – man unterscheidet deshalb zwischen der geometrischen Optik und der Wellenoptik . Geometrische Optik In der geometrischen Optik wird Licht durch idealisierte (geradlinig gedachte) Lichtstrahlen angenähert. Dabei lässt sich der Weg des Lichtes (zum Beispiel durch optische Instrumente wie Lupe, Mikroskop, Teleskop, Brillen oder auch durch die Reflexion des Lichtes an einem Spiegel) durch Verfolgen des Strahlenverlaufes konstruieren; man spricht in diesem Zusammenhang auch von Strahlenoptik . Die dazu notwendigen Abbildungsgleichungen oder Linsengleichungen ermöglichen es, zum Beispiel den Brennpunkt einer optischen Linse zu bestimmen. Analog dazu kann auch die Brechung des Lichtes – beispielsweise durch eine Prisma – und die Aufspaltung in seine sichtbaren Anteile von violett bis rot ( Regenbogen-Farben ) mittels des Snelliu'schen Brechungsgesetzes beschrieben werden. Wellenoptik Die Wellenoptik beschäftigt sich mit der Wellennatur des Lichtes – dabei werde diejenigen Phänomene beschrieben, die durch die geometrische Optik nicht erklärt werden können. Bedeutende Elemente der Wellenoptik sind die Interferenz von sich überlagernden Wellenfronten, die Beugung beim Durchgang von Licht durch sehr kleine Spalten oder Kanten oder die Streuung von Licht an kleinen Partikeln, die in einem Volumen verteilt sind, die das Licht gerade durchdringt. Zudem kann die Wellenoptik auch Effekte beschreiben, die von der Wellenlänge des Lichtes bestimmt sind – man spricht in diesem Zusammenhang auch von Dispersion. Die häufig gestellte Frage "Warum ist der Himmel blau?" kann in diesem Zusammenhang erklärt werden. Oberflächlich auftretende Phänomene wie die Abgabe von Licht ( Lichtemission ) und die Aufnahme von Licht ( Lichtabsorption ) werden weitestgehend der Atom- und Quantenphysik (auch unter dem Begriff Quantenoptik ) zugeordnet. Die für den Unterricht an Schulen notwendigen Gesetze der Optik betreffen hingegen in erster Linie die Ausbreitung des Lichtes und sein Verhalten beim Durchqueren durchsichtiger Körper . Die hier vorgestellte Lerneinheit erläutert die Funktionsweise eines Satelliten, der das von der Erdoberfläche reflektierte Licht zur Bildaufnahme nutzt und dabei auch Wellenlängen jenseits des sichtbaren Lichts einbezieht. Zusätzlich zum Verständnis der physikalischen Inhalte lernen die Schülerinnen und Schüler auf diese Weise auch Aspekte der Fernerkundung kennen. Eine "Vermittlerfigur" in Form eines virtuellen Professors begleitet die Lernenden bei der Erforschung des elektromagnetischen Spektrums. Das Projekt FIS des Geographischen Institutes der Universität Bonn beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Dabei entstehen neben klassischen Materialien auch Anwendungen für den computergestützten Unterricht. Die Schülerinnen und Schüler sollen Reflexionseigenschaften unterschiedlicher Objekte kennen lernen. die Begriffe "Reflexion" und "Absorption" erklären und unterscheiden können. den Zusammenhang zwischen Objektfarbe und Reflexionseigenschaften erklären können. das elektromagnetische Spektrum kennen und verstehen, dass es neben dem sichtbaren Licht noch andere Wellenlängenbereiche gibt. die Grundlagen der Umwandlung der Reflexionswerte in Bildinformationen beschreiben können. die Entstehung von Falschfarbenbildern beschreiben können. Thema Dem Unsichtbaren auf der Spur: was sieht ein Satellit? Autoren Dr. Roland Goetzke, Henryk Hodam, Dr. Kerstin Voß Fach Physik Zielgruppe Klasse 7 Zeitraum 3-4 Stunden Technische Ausstattung Adobe Flash-Player (kostenloser Download) Planung Dem Unsichtbaren auf der Spur Die Unterrichtseinheit "Dem Unsichtbaren auf der Spur" beschäftigt sich mit dem Themenkomplex Optik und geht dabei vor allem auf Reflexion, Absorption und die Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums ein. Durch den Bezug zur Satellitenbildfernerkundung werden diese drei Bereiche miteinander verknüpft und ergänzt. Zunächst soll an einem einfachen Beispiel die Charakterisierung verschiedener Objekte hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Reflexions- und Absorptionseigenschaften untersucht werden. Weiterführend soll das gesammelte Wissen auf den Satelliten übertragen werden, so dass die Funktionsweise eines Satelliten verstanden wird. Als dritter Punkt wird dann neben der Betrachtung des sichtbaren Lichts der erweiterte Bereich des elektromagnetischen Spektrums (infrarotes Licht) mit einbezogen. Ziel der Unterrichtseinheit ist es, Zusammenhänge zwischen elektromagnetischem Spektrum, Reflexion, Absorption sowie Aufnahme und Entstehung von Satellitenbildern zu verstehen. Aufbau des Computermoduls Das interaktive Modul gliedert sich in eine Einleitung und zwei darauf aufbauende Bereiche. Inhalte des Computermoduls Hier wird der Aufgabenteil mit den drei Bereichen Einleitung, Satellit und "Unsichtbares" Licht genauer beschrieben. Henryk Hodam studierte Geographie an der Universität Göttingen. In seiner Diplomarbeit setzte er sich bereits mit der didaktischen Vermittlung räumlicher Prozesse auseinander. Zurzeit arbeitet Herr Hodam als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt "Fernerkundung in Schulen". Dr. Kerstin Voß ist Akademische Rätin am Geographischen Institut der Universität Bonn und leitet das Projekt "Fernerkundung in Schulen". Sie studierte Geographie an der Universität Bonn und schloss ihre Dissertation 2005 im Bereich Fernerkundung ab. Die Schülerinnen und Schüler sollen mithilfe des Reflexionsgesetzes beschreiben können, wie ein Bild durch Reflexion am ebenen Spiegel entsteht. in der verwendeten GEONExT-Konstruktion die Elemente Einfallswinkel, Ausfallwinkel, Gegenstand und Bild zuordnen können. mithilfe des Arbeitsblattes ein einfaches Konstruktionsverfahren für die Bildentstehung am ebenen Spiegel erarbeiten. die Ergebnisse mit einem Bildbearbeitungsprogramm, zum Beispiel dem kostenlosen GIMP, dokumentieren. Thema Reflexion am ebenen Spiegel mit GEONExT Autor Dr. Karl Sarnow Fach Physik Zielgruppe Klasse 8 Zeitraum 1 Stunde Voraussetzungen idealerweise pro Schülerin oder Schüler ein Rechner; Internetbrowser, Java Runtime Environment , GEONExT (kostenloser Download aus dem Netz), Bildbearbeitungssoftware (zum Beispiel GIMP) Die Schülerinnen und Schüler können offline oder online mit dem HTML-Arbeitsblatt arbeiten, in das die GEONExT-Applikation eingebettet ist. Voraussetzung ist, dass auf den Rechnern die benötigte Java-Abspielumgebung installiert ist. Falls dies nicht der Fall ist, bleibt das GEONExT-Applet in der Online-Version des Arbeitsblattes (siehe Internetadresse) für Sie unsichtbar. Mithilfe des Screenshots (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken) können sich aber auch (Noch-)Nicht-GEONExTler einen Eindruck von dem Applet machen. Bereits Philosophen der Antike wie Empedokles (494-434 v. Chr.), Aristoteles (384-322 v. Chr.) und Heron von Alexandria (zwischen 200 und 300 v. Chr.), stellten Überlegungen und Mutmaßungen zur Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit an. Johannes Kepler (1571-1630) und René Descartes (1596-1650) hielten die Lichtgeschwindigkeit für unendlich, erst Olaf Christensen Römer (1644-1710) gelang 1676 der Nachweis der Endlichkeit. Heute kann an vielen Schulen mit Demonstrationsexperimenten die immer noch faszinierende Frage nach der Geschwindigkeit des Lichts experimentell untersucht und beantwortet werden. Der Foucaultsche Drehspiegelversuch ist jedoch vorbereitungsaufwändig für die Lehrkraft und enttäuschend im beobachteten Effekt für die Schülerinnen und Schüler. Auf einer Messung der Phasenverschiebung eines modulierten Lichtsignals beruhende Versuche sind für Lernende nicht einfach zu verstehen. Das RCL "Lichtgeschwindigkeit" arbeitet daher mit einem modifizierten Leybold-Versuch nach der auch für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I verständlichen Laufzeitmethode von Lichtimpulsen. Darüber hinaus können die Lernenden anhand selbst durchgeführter Messungen die Lichtgeschwindigkeit bestimmen. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit als messtechnisches Problem erkennen. mit dem RCL "Lichtgeschwindigkeit" Messungen nach der Laufzeitmethode durchführen. aus Strecke-Zeit-Messwertpaaren möglichst genau die Lichtgeschwindigkeit bestimmen und den Messfehler abschätzen. sich mit geeigneten Materialien und Kenntnissen aus der geometrischen Optik und Mechanik weitere Bestimmungsmethoden (Olaf Christensen Römer, Hippolyte Fizeau, Jean Bernard Léon Foucault) erarbeiten und vortragen. eine Vorstellung von der Bedeutung der Lichtgeschwindigkeit in der Physik gewinnen. Thema Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit Autor Sebastian Gröber Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe I (ab Klasse 10) und II Zeitraum Teil 1 für Sekundarstufe I oder II: 3 Stunden Teil 2 für Sekundarstufe II: 3 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang und Beamer Software Zeichenprogramm (zum Beispiel Paint) zur Auswertung des Oszilloskopbildes, Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) zur Auswertung der Messdaten

Neue Medien können nicht nur Texte, sondern auch Bilder in eine Hyperstruktur bringen. Wie so ein Hypercomic entsteht, zeigt dieser Beitrag zum Kunstunterricht mit Computer, Scanner und digitaler Bildbearbeitung.Hypercomic bedeutet das Erforschen von neuen Erzählformen, in denen der User seinen eigenen Weg durch eine vernetzte Bild-Geschichte kreiert. Wie verändert sich das Erzählen von Bild-Geschichten durch die erweiterten Möglichkeiten der Hyperstruktur? Die vielschichtige, nicht-lineare Aufbereitung von Geschichten im Web aus dem Fundus schon bestehender Zeichnungen, Fotografien oder computergenerierter Bilder kann für die Eigenarten des World Wide Web sensibilisieren. Der Einsatz multimedialer und netzbasierter Medien in der ästhetischen Bildung nimmt dabei nicht nur Bezug auf die Lebenswelt Jugendlicher, sondern fördert das Verstehen von analogen und digitalen Bildwelten sowie von entstehenden Realitätsebenen in "Virtual Reality" und "Mixed Reality". Neue ästhetische Ausdrucksformen entstehen mit neuen Medien im Mittelpunkt. Gestaltung bedeutet Handlungsorientierung Gerade das Fach Kunst kann in einer neuartigen visuellen Kultur eine wichtige Aufgabe für die Bildung übernehmen, da innerhalb dieses Fachs traditionellerweise der Fokus auf das Bild in seinen geschichtlichen und gesellschaftlichen Zusammenhängen gelegt und zugleich eine handlungsorientierte Anwendung geübt wird. Bildungsziele, die die Gestaltbarkeit der medialen Werkzeuge in den Vordergrund stellen, können konkretisiert werden. Als pädagogischer Mehrwert erweisen sich in diesem Kontext insbesondere die Sensibilisierung für neuartige ästhetische Prozesse und Kommunikationsstrukturen. Kooperatives Lernen im Mittelpunkt Neben die ästhetische Bildung tritt die kommunikative Bildung, zum Beispiel kooperatives Lernen und vernetztes Denken. Denn in der Annäherung an Netzmedien erweisen sich traditionelle Lehr- und Lernmethoden als nicht mehr adäquat. Es bildet sich gezwungenermaßen ein neues Lernen mit neuen Medien heraus, bei dem oftmals herkömmliche Unterrichtsformen überschritten und einzelne Fachsdisziplinen verzahnt werden. Bilder im Hypertext Die besonderen Eigenschaften von Bildern im Internet im Vergleich zum Papier. Mission Impossible - ein Projektbeispiel Studierende entwickeln einen Krimi als Hypertext. Tipps für die Umsetzung im Unterricht Tipps zur Arbeitsorganisation bei der Umsetzung im Unterricht. Tipps zur Hard- und Software Die Umsetzung eines Hypercomics ist mit Freeware möglich. Hinweise zum Projektunterricht Hinweise zu den Grundzügen der Projektmethode. Inhaltliche Ziele Die Schülerinnen und Schüler sollen Anknüpfungspunkte an ihre Lebenswelt entdecken. analoge und digitale Bildmedien verstehen. für neuartige ästhetische Prozesse sensibilisiert werden. neue ästhetische Ausdrucksformen mit Computer- und digitaler Bildtechnik finden. Ziele im Bereich der Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen mediale Kommunikationsstrukturen im Internet verstehen. Medien gestalten und zur Kommunikation einsetzen. die Gestaltbarkeit der medialen Werkzeuge erkennen. kooperatives Lernen und vernetztes Denken mithilfe neuer Netzmedien erlernen. Thema Hypercomic - Geschichten erzählen in Hyperstrukturen Autor Michael Scheibel Fach Kunst und fächerübergreifender Unterricht Zielgruppe Klasse 8 bis 10, Sekundarstufe II Zeitraum circa 12 Unterrichtsstunden Verlaufsplan Verlaufsplan Hypercomic zur Unterrichtseinheit Medien Computer mit Internetanschluss, Scanner, Digitalkameras, Bildbearbeitungssoftware, Netscape Composer, Webspace Voraussetzungen Grundkenntnisse in der digitalen Bildbearbeitung und Website-Gestaltung Online-Charakteristika Jedes Medium hat seine Eigenarten, so wie auch das Internet spezifische Charakteristika besitzt, die nicht durch andere Medien ersetzt werden können. Möchte man den charakteristischen Merkmalen insbesondere des Bildes im WWW auf die Spur kommen, ist es notwendig, jedwede Transformation dieses Bildes auf ein anderes Medium auszuschließen. Das heißt, wenn ein Bild mit all seinen Funktions- und Gebrauchsweisen aus dem Internet auf ein anderes Medium kopiert oder übertragen werden kann, dann hat dieses Bild keine spezifischen Online-Merkmale getragen. Ein Bild aus dem Web lässt sich beispielsweise auf Papier ausdrucken, aber die Verknüpfung dieses Bildes mit anderen Bildern nicht. Ist es zudem einmal auf Papier festgehalten, so ist es fixiert und nicht mehr digital veränderbar. Dies verdeutlicht, dass gewisse Merkmale eines Bildes, das im Internet integriert ist, nicht auf andere Träger übertragen werden können. Wendet man diese Überlegung positiv, dann lassen sich folgende Kriterien als zwei spezifische Merkmale des Bildes im Internet formulieren: Das Prozesshafte: Das Internet entwickelt keine Produkte, sondern Prozesse. Das Bild im WWW ist kein einmalig fixiertes Objekt, sondern ist inhaltlich und materiell einem ständigen Prozess unterworfen. Bilder können jederzeit aus ihrem Kontext gelöst, verarbeitet und in neue Umgebungen integriert werden. Bilder können zudem beliebig oft und mit beliebig vielen Adressaten kommuniziert werden. Die Verknüpfbarkeit: Im Internet dominiert die nicht-lineare Struktur des Hypertextes. Äquivalent werden für das Bild die Begriffe Hypergraphic, Hyperpicture und Hyperimage benutzt. Als Hypergraphic bezeichnet man eine Grafik in einem HTML-Dokument, die zugleich ein Verweis (Link) ist. Klickt man auf die Grafik, verzweigt der Browser zur angegeben URL. Die Einbettung des Bildes in eine Hyperstruktur erlaubt die Schaffung eines beliebig verknüpfbaren und variablen Bildsystems. Beispiel: Ein Kino-Projekt im Internet Der Künstler David Blair arbeitet seit 1994 an einem interaktiven Kino-Projekt im Internet. Grundlage dieses Projekts ist Blairs Spielfilm "WAX oder die Entdeckung des Fernsehens bei den Bienen". Die Internetarbeit Waxweb arbeitet mit Szenen dieses Filmes, die zu einem assoziativen Netz vielfältiger Bezüge verbunden werden. Je nach Interaktion des Betrachters formen die Elemente immer andere Erzählstränge und erzeugen zugleich permanent neue Interaktionsmöglichkeiten. Die lineare Filmerzählung wird durch die nicht-lineare Hyperstruktur des Webs aufgehoben. Gleichzeitig wird die Möglichkeit der Interaktion im Internet genutzt, um Prozesse zu erzeugen. Neue Funktions- und Gebrauchsweisen Das Beispiel zeigt, wie die Bedingungen des World Wide Web neue Funktions- und Gebrauchsweisen des Bildes generieren. Die Hyperstruktur schafft ein Netz mit Informationsknoten, das es ermöglicht, Bilder in einer neuen Weise zu strukturieren. Der Zugriff auf Bilder hängt wesentlich von dieser Organisationsstruktur ab. Über Verknüpfungen folgen wir Bildpfaden und zugleich stehen wir in einem interaktiven Prozess, der ein simultanes Rezipieren und Generieren von Bildverknüpfungen erlaubt. Kunst mit Netzmedien In einem einsemestrigen Kurs für Studentinnen und Studenten der Kunsterziehung an der Staatlichen Akademie der Bildenden Künste Stuttgart wurden unter der Leitung von Bettina Lockemann theoretische und praktische Grundlagen zum Internet vermittelt und in einem Projekt umgesetzt. Thema des Kurses war die Suche nach Schnittstellen zwischen analogen und digitalen Bildwelten. Dies ermöglichte den Studierenden, ihre künstlerischen Ideen mit den Gegebenheiten der Netzmedien zu verbinden. Ein Krimi entsteht als Hypertext In den Diskussionen entstand die Idee, mit hypertextuellen Mitteln eine Bildergeschichte zu erzählen, deren Handlung an der Akademie angesiedelt ist. Die Akademie war als Basis der Auseinandersetzung wichtig, da sie die Grundlage der gemeinsamen Erfahrungen der Kursmitglieder bildete. Die Studierenden entwickelten eine Kriminalgeschichte, in die das Personal der Akademie ebenso einbezogen wurde wie die verschiedenen Institutionen. Die Hypertextstruktur wurde auf eine Weise konstruiert, dass die Geschichte nicht immer gleich verläuft, sondern die Entscheidungen der User den Verlauf beeinflussen. Grundwissen vermitteln Die Möglichkeiten und Schwierigkeiten der Arbeit mit Hypertext wurden mithilfe von Schaubildern erörtert. So konnte den Studierenden auf anschauliche Weise die Funktion von Hypertextstrukturen vermittelt werden. Neben den theoretischen Diskussionen wurde in die Handhabung der notwendigen Bildbearbeitungs- und Websitegestaltungssoftware eingeführt, diese Kenntnisse wurden anschließend in der Anwendung vertieft. Individuelle Arbeitsorganisation Die Gestaltung der Hypertextgeschichte wurde von den unterschiedlichen Ideen der Teilnehmerinnen und Teilnehmer geprägt. Jeder war für die Umsetzung einer bestimmten Anzahl von Seiten verantwortlich. Die Studierenden einigten sich gemeinschaftlich auf den Verlauf der Geschichte und nahmen daraufhin die Umsetzung individuell vor. Das entstandene Hypercomic "Mission Impossible" arbeitet mit der Non-Linearität des World Wide Web. Die vielschichtige, nicht-lineare Aufbereitung der Geschichte im Web aus dem Fundus von Zeichnungen, Fotografien und computergenerierten Bildern konnte für die Eigenarten des Internets sensibilisieren. Die Entwicklung eines Hypercomics bedeutete das Erforschen von neuen Erzählformen, in denen der User seinen eigenen Weg durch eine vernetzte Geschichte kreiert. Vorkenntnisse und Übungsschritte Für die Unterrichtseinheit Hypercomic benötigen Lehrkräfte wie Schülerinnen und Schüler Grundkenntnisse in der digitalen Bildbearbeitung und der Internetanwendung. Üben Sie am besten vorab das Aufbereiten des Bildmaterials für das Web: das heißt das Anpassen der Bildgröße und die Komprimierung der Bilder im GIF- und JPEG-Format in einem beliebigen Bildbearbeitungsprogramm. Ein Grundsatz: Bilder sollten bei möglichst bester Bildqualität das geringste Speichervolumen benötigen. Üben Sie ebenso den rezeptiven Umgang mit dem World Wide Web: das Navigieren mit einem Browser, das Finden mit Suchmaschinen, das Speichern von Bildern aus dem Web sowie das Downloaden von ganzen Websites. Analysieren und besprechen Sie vorgefundene Websites in Hinblick auf die Gestaltung und Bedienbarkeit. Multimediale Präsentation Die Veröffentlichung des Hypercomics im Internet ist eine Motivation für die Klasse, da so eine breitere Öffentlichkeit erreicht werden kann. Allerdings ist eine Online-Veröffentlichung unter Umständen mit regelmäßigen Kosten für eine Domain verbunden. Alternativ wäre eine Veröffentlichung im Schulnetzwerk oder auf einer CD-ROM denkbar, die für die Schülerinnen und Schüler gebrannt und verteilt wird. Arbeitsformen im Wechsel Beim Unterrichten am Computer ist ein Methodenwechsel in der Aktionsform für die Aufmerksamkeit und Motivation der Klasse förderlich. Wechseln Sie zwischen lehrerzentrierten Unterrichtsformen, wenn Sie beispielsweise eine Einführung in die Software-Tools geben, und der Gruppenarbeit. Wechseln Sie zudem zwischen individuellem Arbeiten, beispielsweise beim Recherchieren und Materialsammeln, und kollektivem Arbeiten in Kleingruppen oder der gesamten Gruppe, wie zum Beispiel bei Diskussionen oder beim Entwurf einer Hyperstruktur. Ein Tipp: Um eine Hyperstruktur für die Links einer Website zu erarbeiten, ist eine traditionelle Tafel oder eine Pinnwand das beste Medium. So lässt sich die non-lineare Struktur veranschaulichen und zugleich kann jeder bei der Verlinkung seiner Website die Übersicht behalten. Schülerinnen und Schüler als Co-Lehrkräfte Letztendlich stellen sich die Schülerinnen und Schüler immer wieder als gute Mentoren heraus. Jugendliche, die mit ihrem technischen Know-how anderen voraus sind, können als Lehrende eingebunden werden und für Teilbereiche des Unterrichts verantwortlich sein. Zu beachten ist die Tatsache, dass die technisch versierten Schülerinnen und Schüler nicht unbedingt auch für künstlerisch-gestalterische Fragestellungen zuständig sind. Mobile Medieneinheiten Für den Kunstunterricht erweisen sich mobile Medieneinheiten und Medienecken als eine aussichtsreiche Lösung. Zwei bis vier internetfähige Computer mit multimedialer Zusatzausstattung im Kunstraum bieten die Möglichkeit, digitale Anwendungen jederzeit in den Unterricht einzubinden. Dagegen sind mobile Medieneinheiten flexibel einsetzbar und bieten optimale Bedingungen für fächerübergreifenden Projektunterricht und medienbezogene Schulprojekte. Eine mobile Medieneinheit enthält multimediafähige Notebooks, die über ein Funknetzwerk verbunden sind, sowie kompatible digitale Peripherie-Geräte wie digitale Foto- und Videokamera, Scanner und DVD-Brenner, Drucker und Beamer. Flexibilität Solch eine Medieneinheit, die in den Kofferraum eines Mittelklassewagens passt, ermöglicht einen flexiblen und ortsunabhängigen Unterrichtseinsatz jenseits des traditionellen Computerraums mit fixierten Computertischreihen. In kurzer Zeit installiert, kann im Unterricht effektiv mit den neuen Medien gearbeitet werden oder diese, während anstehender Diskussionen, an den Rand geschoben werden. Zudem kann ein Wechsel zwischen traditionellen analogen und neuen digitalen Medien reibungslos geschehen. Die Ortsunabhängigkeit führt dazu, dass der Unterrichtsraum verlassen werden kann, um mit Kameras und Notebooks an anderen Orten weiterzuarbeiten. Über das Funknetz können dabei jederzeit alle Daten von Notebook zu Notebook gesendet werden. Die technologischen Voraussetzungen erzeugen hierbei ein intensives Arbeitsklima und genügend Freiräume, um kreativ mit den Netzmedien zu arbeiten und das Potenzial dieser Medien in der Tätigkeit zu erfahren. Inzwischen gibt es ein umfangreiches Softwareangebot an Open Source oder Freeware für die Internet-Anwendung. Freeware sind Programme, die im Internet kostenlos zur Verfügung stehen und auf den Computer heruntergeladen werden können (Download). Das Bildbearbeitungsprogramm GIMP zählt zur Open Source Software. SmartFTP ist dagegen nur für private und unterrichtliche Zwecke kostenlos. Vorteil: Kostenlos Der Vorteil von Freeware sind in erster Linie Kostenersparnisse für die Bildungseinrichtungen. Darüber hinaus können die Lehrkräfte und später die Schülerinnen und Schüler diese Programme auch auf den privaten Computer herunterladen und dort mit ihnen weiterarbeiten. Zahlreiche Programme für Anwendungen zur Bildbearbeitung, Website-Gestaltung und virtuellen Realität stehen im Internet kostenfrei zur Verfügung. Um eine schnelle und kostengünstige Ausstattung der Schulen zu gewährleisten, ist ein Rückgriff auf diese Softwarelösung zu bedenken. Nachteil: Bedienung Als ein Hemmnis stellte sich in Lehrversuchen jedoch heraus, dass Freeware bisweilen in ihrer Bedienungsfreundlichkeit und Laufsicherheit einer käuflich erwerbbaren, professionell programmierten Software unterlegen ist. Zudem hat der Einsatz von Freeware oftmals den Nachteil, dass die Schülerinnen und Schüler in der Schule bisweilen mit einfacherer Software arbeiten, als ihnen selbst zu Hause zur Verfügung steht. Angesichts einer späteren Berufsausbildung oder eines Studiums ist eine einigermaßen professionelle Software-Ausstattung in den Schulen selbstverständlich wünschenswert. Bildbearbeitung mit Gimp Gimp ist ein leistungsfähiges Bildbearbeitungsprogramm. Es bietet einfache Funktionen wie unterschiedliche Malwerkzeuge (Pinsel, Airbrush und so weiter), Effekte für Fotos (unter anderem Strichzeichnungen, Prisma, Ölgemälde), Klonen, Text einfügen wie auch Profi-Funktionen, beispielsweise das Arbeiten mit Ebenen und Folien, Filter sowie Framefunktionen. Es werden alle gängigen Dateiformate (JPG, GIF, TIFF, BMP und andere) unterstützt. Die Bedienung ist für Windows-Anwender etwas gewöhnungsbedürftig, da das Programm für Linux entwickelt wurde. Allerdings kann mit dem Programm schon nach kurzer Einarbeitungszeit sehr zügig gearbeitet werden. Website-Gestaltung mit Netscape Composer Mit dem Netscape Composer erstellen und publizieren Sie sehr einfach Dokumente für das Internet. Der Netscape Composer ist Bestandteil des Netscape Communicator. Dieser bietet Ihnen als Komplettpaket alle Komponenten, die Sie für die Nutzung des Internets benötigen. Sie surfen zum Beispiel mit dem Browser Netscape Navigator im Internet oder Sie schreiben, senden und empfangen mit dem Netscape Messenger Ihre E-Mails. Website-Veröffentlichung mit FTP SmartFTP ist ein Windows-Programm für die Dateiübertragung zwischen dem lokalen PC und einem FTP-Server. Mit diesem Programm können Sie eine Verbindung zu anderen Rechnern herstellen, Dateien und Ordner suchen und zwischen den Rechnern hin- und herkopieren. Verfügen Sie über Webspace, so können Sie mit diesem FTP-Client Ihre Website im Internet publizieren. Für eine Internet-Präsentation ist nicht zwingend eine neue Domain erforderlich. Es reicht ein Unterordner auf einer bestehenden Domain, zum Beispiel auf der Schulhomepage. Mit- und selbstbestimmtes Lernen Der amerikanische Pragmatiker John Dewey formulierte Anfang der 1920er Jahre sein "Ideal des demokratischen Staatsbürgers" und entwickelte daraus eine alternative Form von Unterricht, den projektorientierten Unterricht: eine Organisationsform des Lernens, die dem Lernenden Mit- und Selbstbestimmung ermöglicht bei der Wahl der Inhalte und Unterrichtsthemen, der Festlegung der Unterrichtsziele und der Erarbeitung der Probleme. In aller Kürze zusammengefasst zeichnet sich der Projektunterricht durch folgende wesentliche Merkmale aus: Interessen und Bedürfnisse der Lernenden stehen im Vordergrund, um im Prozess der Selbstorganisation ihrer Arbeit Planen, Lernen und Handeln zu verbinden. Bei der Planung und Durchführung des Unterrichts sind Lernende selbsttätig. Lehrerdominanz wird abgebaut. Lernende haben Verantwortung für die Planung und Durchführung der Arbeit. Problemorientiertes und forschendes Lernen. Schülerinnen und Schüler erwerben und überprüfen Wissen in der Anwendung. Produktorientierung beziehungsweise Einbeziehung der Zieldimension ist eine selbst erarbeitete Aufgabe, die einen größeren Arbeitsvorgang umfasst. Unterricht und Medien als Plattform In der Medienarbeit wird die Projektmethode oftmals und erfolgreich eingesetzt. Eine Medienbildung im Projekt umfasst mehr als intentionale, im Lehrplan formulierte Aktionen, ist vielmehr eine offene Plattform für selbstständiges Lernen. Diese Plattform stellt mit dem technischen Equipment und der professionellen Anleitung durch die Lehrkräfte einen Bedingungsrahmen, in dem nicht nur auf einen Lehrplan reagiert, sondern selbst agiert werden kann. Fächerverbindendes Modell Der Unterricht wird idealerweise nicht im wöchentlichen Turnus, sondern als fächerverbindendes oder fächerübergreifendes Projekt durchgeführt. Nach einer Lehreinheit, in der Theorie und Analyse im Vordergrund stehen, gibt es eine praxisorientierte Projektphase, die mit einer Präsentation des Ergebnisses endet. Während die erste Lehreinheit inhaltlich vorstrukturiert ist, wird in der zweiten Einheit, der Projektphase, die Planung weitgehend der Klasse überlassen. Weshalb diese Reihenfolge? Wie sich im projektorientierten Unterricht oft zeigt, gestaltet sich besonders die Wahl des Projektvorhabens beziehungsweise die Formulierung eines Ziels in der Gruppe als schwierig und führt meist zu Nachahmungen bereits bekannter Projekte. Anstöße zu andersartigen Ideen werden erst dann geliefert, wenn bereits ein Vorwissen über den Gegenstand vorhanden ist. Einstieg mit Theorie und Beispielen Um dieser Problematik zu entgehen, erweist sich eine vorangehende theoretische Auseinandersetzung als sinnvoll. In einer Lektüre- und Diskussionsgruppe, in der auch die Betrachtung und Analyse von Websites und Netzkunst einen hohen Stellenwert einnehmen, können Aspekte gesammelt werden, die dann als Vorhaben im Projekt weitergeführt werden. Eine thematische Lektüre und Diskussion, die am Anfang steht, hat zudem den Vorteil, dass schon hier eine kritische Auseinandersetzung stattfindet, bevor diese im praktischen Erlernen der ausgefeilten Techniken verloren geht. Die Reflexion geht dann voran, begleitet das Projekt und kann am Ende in der Rekapitulation des Vorhabens wieder aufgegriffen werden. Projektplanung Das Projekt indes wird von den Schülerinnen und Schülern auf der Basis der erworbenen theoretischen Kenntnisse entwickelt. Vorschläge werden gesammelt, in der Gruppe diskutiert und auf ihre zeitliche und technische Realisierbarkeit geprüft. Entweder es ergibt sich ein Gesamtprojekt, zu dem Kleingruppen einzelne Bausteine liefern können, oder zwei, drei Projekte werden von einzelnen Gruppen bearbeitet. Die Projektziele werden selbstbestimmt von den Schülerinnen und Schülern unter der Beratung der Lehrenden formuliert. Alle medientechnischen Anwendungen, die während der Projektarbeit für die Realisierung benötigt werden, sollten dann im selbst gestalteten Lernprozess angeeignet werden. Das Lehrpersonal steht hierfür hilfsbereit zur Seite, schiebt Lerneinheiten ein, in denen grundlegende Kenntnisse über Hard- und Software vermittelt werden oder setzt Schülerinnen und Schüler als Multiplikatoren ein. Es werden Hilfestellungen gegeben, die ein selbstreguliertes Lernen fördern. Motivation durch Produktion Selbstmotivation wird dann erreicht, wenn der Lernende bemerkt, dass er etwas erlernt hat, zum Beispiel indem Wissen in der Anwendung erworben wird. Um die Motivation zusätzlich zu steigern, ist es die Überlegung wert, ob eine Präsentation der Projektarbeit in einem größeren Zusammenhang oder gar in einem Ausstellungsprojekt angestrebt werden soll. Berners-Lee, Tim: Der Web-Report. Der Schöpfer des World Wide Webs über das grenzenlose Potential des Internet, München: Econ, 1999. Eibl, Thomas: Hypertext. Geschichte und Formen sowie Einsatz als Lern- und Lehrmedium. Darstellung und Diskussi-on aus medienpädagogischer Sicht, München: kopaed 2004 Kerckhove, Derrick de: Medien des Wissens . Wissensherstellung auf Papier, auf dem Bildschirm und Online, in: Weltwissen - Wissens-welt, Ch. Maar, H. U. Obricht, E. Pöppel (Hg.), Köln: DuMont Buchverlag, 2000, S. 49-65. Winter, Carsten: Internet/Online Medien, in: Grundwissen Medien, Werner Faulstich (Hg.), 4. Aufl., München: Fink, 2000, S. 274-295.