In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Gesteinskreislauf lernen die Schülerinnen und Schüler die Umwandlung der Gesteine sowie die wichtigsten Hauptgesteinsgruppen kennen. Ziel ist es, die drei Gesteinsgruppen "magmatisches Gestein", "metamorphes Gestein" und "Sedimentgestein" zu unterscheiden sowie deren Besonderheiten aufzuzeigen.Der Kreislauf der Gesteine, der ungefähr 200 Millionen Jahre lang dauert, bezeichnet die Umwandlung von magmatischem also vulkanischem Gestein bis zur Entstehung von Sedimentgestein und weiter zur Veränderung in metamorphes Gestein durch hohen Druck oder auch durch hohe Temperaturen. Mithilfe des Gesteinskreislaufs können auch geologische Prozesse erläutert werden, die für das Verständnis von Prozessen an der Erdoberfläche wichtig sind. Anhand einiger Praxisbeispiele lernen die Schülerinnen und Schüler die einzelnen Gesteinsgruppen näher kennen. Zunächst beschäftigen sich die Lernenden mit dem Erdaufbau. Sie lernen die einzelnen Schichten der Erde kennen und beschriften diese. Anschließend stellen sie den Gesteinskreislauf durch ein Experiment nach, ehe sie die einzelnen Abläufe beschriften. Zudem lernen sie verschiedene Gesteinsgruppen kennen. Abschließend beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Frostsprengung als Beispiel für physikalische Verwitterung. Das Thema Gesteinskreislauf im Unterricht Um in die Thematik der verschiedenartigen Gesteinswelt einzusteigen, bedarf es grundlegender Kenntnisse des Erdaufbaus und einiger geologischer Prozesse auf unserer Erde. Die Gesteinswelt ist ein sehr komplexes Thema, denn seit Jahrmillionen werden die Gesteine auf und in der Erdkruste neu verteilt und anders zusammengefügt. All dies geschieht in einem lang andauernden Prozess, der zudem noch durch exogene und endogene Kräfte beeinflusst wird. Gesteine prägen unser Landschaftsbild bis heute. Der Motor der Gesteinsbildung sind die endogenen und exogenen Kräfte im Innern der Erde beziehungsweise außerhalb der Erdoberfläche. Endogene Kräfte sind die auf- und absteigenden Strömungen im Erdmantel durch flüssiges Magma, die sowohl zur Bildung von neuem Gestein oder zur Vermischung von Gesteinsarten als auch zur Bewegung der Erdplatten beitragen. Zu den exogenen Prozessen oder Kräften gehören unter anderem die auf der Erdoberfläche ablaufenden Prozesse, wie zum Beispiel Erosion, Transport und Sedimentation. Gesteine sind feste Bestandteile der Erdkruste und des Erdmantels. Meistens bestehen Gesteine aus mehreren Mineralien oder nur aus einem Mineral. Mineralien sind einheitliche natürliche anorganische feste Stoffe der Erdkruste, die bestimmte Eigenschaften aufweisen. Circa 200 Mineralien bilden die Welt der Gesteine. Je nach Entstehungsort und -art lassen sich die drei Hauptgruppen differenzieren: Magmatisches Gestein (Erstarrungsgestein), Sedimentgestein (Ablagerungsgestein) und Metamorphes Gestein (Umwandlungsgestein). Alle drei Gesteinsgruppen stehen über den Kreislauf der Gesteine in engem Zusammenhang, aber auch über den Luft- und Wasserkreislauf auf der Erde findet ein reger Austausch also eine Durchmischung der Gesteinsarten statt. Die Schülerinnen und Schüler können nach dieser Unterrichtseinheit geologische Vorgänge und auch Zusammenhänge in der Natur, wie zum Beispiel die Gebirgsbildung leichter verstehen und nachvollziehen. Vorkenntnisse Die Lernenden sollten die Begriffe endogene und exogene Faktoren auf der Erdoberfläche verstehen und Grundwissen über den Erdaufbau (Erdkern, Erdmantel, Erdkruste) sowie die inneren Vorgänge haben. Es ist sinnvoll, mit den Lernenden vorher das Thema Vulkanismus und die Plattentektonik zu behandeln. Didaktische Analyse Mithilfe dieser Unterrichtsmaterialien lernen die Schülerinnen und Schüler die Zusammenhänge des Gesteinskreislaufs und die gestaltenden Kräfte der Verwitterung auf der Erdoberfläche kennen und können abschließend die drei Hauptgesteinsgruppen magmatisches Gestein, Sedimentgestein und metamorphes Gestein unterscheiden und je ein Beispiel benennen. In der realen Natur Gesteine den jeweiligen Gesteinsgruppen zuzuordnen bleibt trotz grundlegender theoretischer Kenntnisse nur Geologen vorbehalten. Methodische Analyse Je nach Wissensstand der Schülerinnen und Schüler kann eine Wiederholung des Erdaufbaus sinnvoll sein, beispielsweise kann das dieses Video über den Aufbau der Erde hilfreich sein: Methodische Schwierigkeiten sollten durch die Anwendung von praktischen Beispielen an sich gar nicht auftreten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen die unterschiedlichen Gesteinsarten kennen und verstehen die Gründe für die Umwandlung der Gesteine und ihre Einflüsse von außen. verstehen, wie man mithilfe eines Modells die Realität des Kreislaufs der Gesteine abbilden kann. können den Gesteinskreislauf in einem ganzheitlichen Zusammenhang bringen und verstehen das physikalische Phänomen Frostsprengung. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken ihre Lesekompetenz und können grafische Schemata verstehen und Fachbegriffe zielgerichtet einsetzen. können verschiedenartige Medien wie Texte, Tabellen, Grafiken, Videos und Bilder hinsichtlich relevanter Informationen auswerten. können die fachlichen Informationen aus verschiedenen Medien kritisch hinterfragen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konzentriert in Kleingruppen und nehmen die Vorschläge der anderen auf. lernen zu komplexen Themenstellungen kritisch Stellung zu beziehen. erarbeiten Lösungsvorschläge in Kleingruppen.

In der Unterrichtseinheit "Upcycling im Physikunterricht: Energieumwandlung und Bernoulli-Effekt am Kaffeebecher" erarbeiten die Lernenden an einem selbst gebauten Hubschrauber physikalische Phänomene und setzen sich mit der Umweltverschmutzung durch Plastikmüll auseinander.Müll ohne Ende: In Deutschland werden stündlich ungefähr 32000 Einweg-Kaffeebecher weggeworfen. Zur Herstellung der Becher werden jährlich 42000 Bäume benötigt und eine Wassermenge verbraucht, die dem Konsum von 32000 Deutschen entspricht. Zudem wird Strom eingesetzt, mit dem man 100000 Musterhaushalte ein Jahr lang versorgen könnte. Dabei beträgt die Lebensdauer (Nutzwertzeit) nur 15 Minuten. Bei der Verwendung von Mehrwegbechern könnte jede Person 34 Coffee to go-Becher einsparen. Einmal weggeworfen, wird der Becher möglicherweise vom Wind erfasst, landet dort, wo er nicht hingehört. Er ist damit nicht nur klimaschädlich, sondern trägt auch zur Verschmutzung der Umwelt bei. In der vorliegenden Einheit hingegen wird durch Upcycling zum "Hubschrauber" aus einem wertlosen Gegenstand Unterrichtsmaterial, an dem physikalische Phänomene dargestellt und Diskussionen zur Lösung der Umweltproblematik ausgelöst werden können. Physikalische Phänomene sind zum einen die Umwandlung von Spannungsenergie, die in den Gummis gespeichert ist, in Bewegungsenergie, die die Rotorblätter antreibt. Zum anderen wird der Bernoulli Effekt sichtbar. Luft, die über einen gebogenen Flügel fließt, erzeugt an der Oberfläche des Flügels einen Sog. Unterhalb des Flügels entsteht ein Überdruck, beides zusammen ergibt den Auftrieb, der nötig ist, um Flugzeuge oder wie in diesen Fall einen Hubschrauber mit seinen Drehflügeln fliegen zu lassen. Das Thema "Upcycling im Physikunterricht" im Unterricht Sobald der Einweg-Kaffeebecher ausgetrunken ist, wird er weggeworfen. Er ist nicht recyclebar. Das heißt, seine Bestandteile werden nicht zu einem neuen, sinnvollen Produkt zusammengefügt. Wenn der Kaffeebecher in einer Abfalltonne endet, wird der entstandene Müll verbrannt. Die Abwärme dient dann maximal zum Heizen eines Schwimmbades, oder eines Haushaltes. Dies ist eine klimaschädliche Ressourcenverschwendung, die nicht mehr akzeptiert werden sollte. Upcycling hingegen verwendet Müll, um sie einer neuen Verwendung zuzuführen. Mülltüten werden zu Umhängetaschen, Plastikschalen zu Blumenkübeln und in unserem Fall wird ein Kaffeebecher zu Unterrichtsmaterial für die Bereiche Physik, Technik und Umwelt. Die Lehrkraft sollte sich mit den physikalischen Phänomenen des Auftriebs durch Flügel sowie mit den Energieumwandlungsketten auskennen. Aus der Spannenergie des Gummis wird Bewegungsenergie. Vorkenntnisse Der Umgang mit einfachen Werkzeugen wie Schere, Zange und Heißklebepistole wird für diese Unterrichtseinheit vorausgesetzt. Der Aufbau und die Durchführung eines einfachen Versuchs sollten bekannt sein. Die Schülerinnen und Schüler sollten im Umgang mit Youtube-Videos und PDF-Dateien vertraut sein. Andernfalls müsste eine entsprechende Begleitung eingeplant werden. Didaktische Analyse Folgende Fragen können im Rahmen des Physik-, Technik- und Umwelt-Unterrichts zum Thema gemacht werden: Wie funktioniert ein Gummimotorantrieb? Welche Energieumwandlung findet statt? Wie entsteht der Auftrieb bei einem Hubschrauber? Wie hoch ist der Ressourcenverbrauch bei der Verwendung eines Einweg Kaffeebechers? Welche sinnvollen Alternativen gibt es zum Einweg-Kaffeebecher? Methodische Analyse Durch eine arbeitsteilige Gruppenarbeit sowie die Methode des Gruppenpuzzles ist in dieser Unterrichtseinheit eine hohe Schüleraktivität gewährleistet. Dadurch, dass alle Schülerinnen und Schüler zu Experten für einen Bereich werden, arbeiten sie in besonderem Maße eigenverantwortlich und zielorientiert in Kleingruppen zusammen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen den Bernoulli-Effekt kennen. erarbeiten Energieumwandlungsketten. setzen sich mit dem Ressourcenverbrauch bei der Verwendung von Einweg-Kaffeebechern auseinander. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entnehmen einem Youtube-Video die wesentlichen Informationen. werten eine Quelle im Internet aus. stellen Unterrichtsmedien selbst her. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konzentriert in Gruppen zusammen.

In diesen auf Project-Based Learning basierenden Moodle-Kursen untersuchen und erklären Schülerinnen und Schüler interessante und relevante naturwissenschaftliche Phänomene. Bei jeder dieser sogenannten Curriculum Replacement Units (CRU) handelt es sich um eine kontextorientierte, vernetzende, digitale Unterrichtseinheit zum Basiskonzept Energie. Naturwissenschaftlicher Unterricht soll Schülerinnen und Schüler dazu befähigen, naturwissenschaftliche Phänomene zu erklären und Probleme zu lösen. Häufig können Schülerinnen und Schüler jedoch nur auswendig gelerntes, isoliertes Faktenwissen wiedergeben. Für die Erklärung von Phänomenen und die Lösung von Problemen braucht es aber eine vernetzte Wissensbasis, in der Ideen miteinander verknüpft statt isoliert sind. Zentrale Ideen verknüpfen verschiedene Teilbereiche und unterstützen daher den Aufbau einer vernetzten Wissensbasis. Die Betonung von zentralen Ideen für den Aufbau einer vernetzten Wissensbasis findet sich auch in den KMK-Bildungsstandards durch die Einführung von Basiskonzepten wieder. Mithilfe der Basiskonzepte sollen Sachgebiete der Physik stärker miteinander verbunden werden, um kumulatives Lernen zu erleichtern. Eines der Basiskonzepte und zudem eine der zentralen Ideen in Physik ist das Energiekonzept. Es lassen sich insbesondere durch die vielfältigen Manifestationen von Energie, den Energieformen, und deren Umwandlungen ineinander, unterschiedliche Sachgebiete der Physik miteinander verknüpfen. Beispielsweise können in einem elektrischen Stromkreis die Stromstärke und die Temperatur eines stromdurchflossenen Leiters über die Umwandlung von elektrischer in thermische Energie verknüpft werden Die hier zur Verfügung gestellten zehn digitalen Unterrichtseinheiten (CRUs) im Umfang von 4 bis 6 Unterrichtsstunden können zur Verknüpfung von Sachgebieten mithilfe des Basiskonzepts Energie verwendet werden. Die Links und Hinweise zu allen CRUs finden Sie am Ende dieser Seite. Beispiel einer CRU Um die elektrische Energie auf Grundlage der thermischen Energie im Anfangsunterricht der Sekundarstufe I zu vertiefen, wurde für eine der Unterrichtseinheiten die Fragestellung "Warum wird ein Laptop manchmal heiß?" identifiziert. Die Erarbeitungsphase gliedert sich nach den drei Unterfragen: Wo wird ein Laptop heiß? Wann wird ein Laptop heiß? Wie lässt sich die Erhitzung eines Laptops verhindern? Anhand von Experimenten im einfachen Stromkreis und der Erhitzung der stromdurchflossenen Leiter werden unter Einsatz einer Wärmebildkamera die ersten zwei Fragestellungen beantwortet. Zur Beantwortung der dritten Fragestellung werden die zuvor durchgeführten Experimente in Kombination mit einem Wärmerohr durchgeführt und auf diese Weise auf den (thermischen) Energietransport fokussiert. In der Reflexionsphase wird schließlich das Erlernte auf die Erhitzung eines Smartphones transferiert und mögliche Kühlungsmöglichkeiten diskutiert. Die auf dem Ansatz von Project-Based Learning basierenden Unterrichtseinheiten lassen sich in die drei Phasen Einleitung, Erarbeitung und Reflexion zerlegen. Wobei für die Einleitung eine Unterrichts-stunde, für die Erarbeitung zwei bis vier Unterrichtsstunden und für die Reflexion nochmal eine Unterrichtsstunde eingeplant werden sollte. In der Einleitungsphase sollen sich die Schülerinnen und Schüler zunächst noch keine neuen Inhalte erarbeiten, sondern sich insbesondere mit einem Phänomen und einer damit verbundenen Leitfrage beschäftigen. Gleichzeitig dient die Einleitungsphase zur Strukturierung der Unterrichtseinheit entlang der Beantwortung der Leitfrage durch die Entwicklung und Strukturierung von Unterfragen. Jede Erarbeitungsphase einer Unterrichtseinheit beginnt im ersten Schritt mit der Wiederholung der für das Phänomen beziehungsweise die Leitfrage wichtigen Energieformen. Im zweiten Schritt findet auf inhaltlicher Ebene die Vernetzung von Inhalten verschiedener physikalischer Sachgebiete über das Prinzip der Umwandlung zweier Energieformen statt. Im dritten Schritt, der Vertiefung , wird schließlich die Vernetzung durch das Aufgreifen weiterer Energieaspekte (Transfer, Entwertung und Erhaltung) vertieft und verstärkt. Passend zu den drei Schritten in der Erarbeitungsphase werden jeweils drei Unterfragen zur Leitfrage je CRU entwickelt und untersucht. Während die Einleitung der Unterrichtseinheit entsprechend vorstrukturiert ist, sind die Lernaktivitäten in der Erarbeitung bewusst variabel gehalten. Die Wahl der Lernaktivität unterscheidet sich je nach Inhalt, Klassenstufe beziehungsweise der curricularen Vorgabe und der Unterfragen. Zum Abschluss der Unterrichtseinheit werden in einer Reflexionsphase entweder die Leitfrage und die Unterfragen selbstständig durch die Schülerinnen und Schüler beantwortet. Die Schülerinnen und Schüler sollen so die Fragen nacheinander und auf diese Weise kumulativ die Leitfrage. Oder es wird eine Concept Map von den Schülerinnen und Schülern entwickelt, in der die Inhalte der Einheit grafisch von den Schülerinnen und Schülern geordnet und miteinander verbunden werden sollen. Auf diese Weise sollen die Wissensnetzwerke der Schülerinnen und Schüler expliziert und so noch nicht vorhandene Verbindungen zwischen physikalischen Ideen identifiziert werden. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen (nach dem DigiCompEdu Modell) Die Lehrenden … … müssen sich die Moodle-Kurse unter dem jeweiligen Link herunterladen und in das Moodle der Schule hochladen. (2.1 Digitale Ressourcen auswählen) … sollten in der Lage sein, die digitale Lernumgebung so in ihren Unterricht einzubetten, dass die Lernenden einen möglichst großen Lerneffekt haben. Sie können dazu unter anderem in den einzelnen Phase der Unterrichtseinheit zwischen verschiedenen Optionen auswählen. Zum Beispiel entscheiden sie je nach Lerngruppe und lokalen Gegebenheiten zwischen Demonstrationsexperiment, Lernendenexperiment oder Video. (2.2 Digitale Ressourcen erstellen und Anpassen). Es wird empfohlen, die jeweilige Einheit wenigstens einmal selbst getestet oder im besten Fall komplett durchlaufen zu haben. Zudem ist ein grundlegendes Verständnis für den Umgang mit dem jeweiligen Endgerät (Computer, Mobiles Device,…) nötig. … sollten gewährleisten, dass allen Lernenden unabhängig von ihrer digitalen Affinität zu den eingesetzten Endgeräten oder von anderen besonderen Bedürfnissen ein Zugang zu der digitalen Lernumgebung ermöglicht wird (5.1 Lerner-Orientierung - Digitale Teilhabe). Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler ordnen Alltagsbeispiel darin auftretende Energieformen zu. beschreiben und analysieren Vorgänge in denen Energie umgewandelt wird. analysieren im Sachzusammenhang vorhandene Energieformen und deren Umwandlung. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erfassen, speichern und organisieren Daten und Informationen. nutzen digitale Werkzeuge zum Lernen, Arbeiten und Problem lösen. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler lösen Probleme, indem sie zum Verständnis von Phänomenen wesentliche Leitfragen entwickeln und diese in Unterfragen aufteilen und beantworten. denken kritisch, in dem sie die Antworten auf die Unterfragen zusammenfassen und hinsichtlich der Phänome und Leitfragen reflektieren. organisieren Wissen, in dem sie verschiedene Teilbereiche der Physik durch zentrale Ideen vernetzen und so eine vernetzte Wissensbasis konstruieren. Fischer, Julian Alexander; Steinmann, Tatjana; Kubsch, Marcus et al.: Die Rettung der Phänomene! Durch Leitfragen sinnstiftendes Lernen initiieren und strukturieren. in: MNU Journal, Jahrgang 74, Nr. 2, 03.2021, S. 140–145. Weßnigk, Susanne; Neumann, Knut; Kerres, Michael: Energie unterrichten über eine digitale Lehr-Lernplattform – Konzeption von Unterrichtseinheiten mit digitalen Medien und Werkzeugen. in: Unterricht Physik 179, 2020, S. 31–36 *Die Hauptenergieform ist die Energieform, die in der letzten Stunde eingeführt wurde. Diese soll mit Bezug zur Bezugsenergieform, die zuvor unterrichtet wurde, vertieft werden.

In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Lernenden die Dezimalbruchschreibweise und sie lernen, wie man gewöhnliche Brüche in Dezimalbrüche und umgekehrt umrechnen kann. In dieser Einheit wird zuerst vorgestellt, welche Bedeutung die Ziffern hinter dem Komma in einer Dezimalbruchdarstellung besitzen. Aufbauend auf diesem Wissen werden Ideen vorgestellt und erarbeitet, wie man Dezimalbrüche in gewöhnliche Brüche umwandelt und umgekehrt. Anschließend werden Ideen zur Darstellung von gewöhnlichen Brüchen erarbeitet und welche Möglichkeiten es gibt, diese Darstellung in Dezimalschreibweise umzuwandeln. Das Material kann zur Einführung in die Thematik "Dezimalbrüche" verwendet werden – aber auch zur Wiederholung und Vertiefung. Den Lernenden wird vorgestellt, welche Schritte bei den Umwandlungen angewandt werden können. Die Lernenden erhalten nach der Erarbeitung der Bedeutung von Nachkommastellen und der Umwandlung von Dezimalbruchdarstellung in gewöhnliche Brüche interaktive Aufgaben , um das Wissen zu festigen. Auch zum Umwandeln der Bruchdarstellung in Dezimalschreibweise gibt es einen Block an interaktiven Aufgaben. Zum Abschluss kann in einem aktiven Excel-Sheet das Wissen umfangreich mit vielen Aufgaben wiederholt werden. Den Lernenden steht es dabei frei, einen Schwierigkeitsgrad zu wählen, um auf einem individuellen Niveau üben zu können. Diese Unterrichtseinheit ist in Kombination mit den entsprechenden interaktiven Übungen durchzuführen. Für Fortgeschrittene und schnelle Lernende gibt es noch vertiefende Übungsaufgaben in diesem Arbeitsmaterial . Vorkenntnis Voraussetzung ist ein sicherer Umgang beim Erweitern und Kürzen von Brüchen sowie die Kenntnis von Addition und Subtraktion von Brüchen – ebenso ein sicheres Beherrschen der Division von ganzen Zahlen mit Rest. Didaktische Analyse Das Umwandeln der verschiedenen Arten von Bruchdarstelllungen hilft beim Verständnis von Anteilen. Im Alltag trifft man häufig auf Dezimaldarstellungen – aber das Verständnis als Bruchteil verbessert den Umgang mit diesen Zahlen. Die Art der interaktiven Übungen zu den Materialien ermöglicht es den Lernenden, vielfältig, differenziert und umfangreich zu üben. So kann eine Sicherheit durch die vielfältigen Aufgaben erarbeitet werden. Methodische Analyse Die Übungen am PC sind so gestaltet, dass die Lernenden beim Arbeiten immer neue Probleme bewältigen können. Vor allem am Ende in den aktiven "Excel-Sheets" erhalten die Lernenden immer neue Aufgaben. Durch die Möglichkeit, einen individuellen Schwierigkeitsgrad zu wählen, können sich die Lernenden ständig neu fordern. So können sie sich mit wechselnden Aufgaben und Schwierigkeitsgraden selbst Fortschritte und Sicherheit erarbeiten – verstärkt wird diese Möglichkeit durch individuelle Rückmeldungen, wie gut die einzelnen Aufgaben gelöst wurden. Eine besonders anspruchsvolle interaktive Übung rundet den Aufgabenkomplex ab. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler überführen Dezimalbrüche in gewöhnliche Brüche. erarbeiten sich das Verfahren, gewöhnliche Brüche in Dezimalschreibweise umzuwandeln. lernen die Bedeutung der Periode bei Dezimalbrüchen kennen. üben selbständig das vermittelte Wissen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben den Umgang mit einer Tabellenkalkulation und erarbeiten sich Sicherheit. erweitern ihre Kenntnisse in Bezug auf Tabellenkalkulationen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler schätzen sich immer wieder selbst ein. arbeiten anhand von individuellen Rückmeldungen an Verbesserungen.

Ein elektronisches Bestellformular zu entwickeln gehört mittlerweile zu den Basisqualifikationen von kaufmännischen Auszubildenden. In der hier vorgestellten Unterrichtsstunde lernen sie, wie ein PDF-Formular entwickelt wird.Nachdem in der vorangehenden Stunde eine Dokumentvorlage auf der Grundlage von MS Word entwickelt worden ist, soll in der hier vorgestellten Stunde ein Bestellformular im PDF-Format angefertigt werden.Im Rahmen der didaktischen Planung des Bildungsgangs wurde für die Unterrichtsreihe Bürowirtschaft die Großhandelsunternehmung "INFOTEAM GmbH" als Modellbetrieb eingeführt, anhand dessen die Themenbereiche in realitätsnahe betriebliche Problem- und Entscheidungssituationen eingebunden sind. Somit orientiert sich der Aufbau der Unterrichtsreihe an Fragestellungen, die innerhalb durchgehender, Unterrichtseinheiten übergreifender Fallbeispiele auftreten. Um den Lernprozess zu unterstützen, werden die heutigen Lerninhalte anhand einer Handlungssituation erarbeitet, die sich auf die Notwendigkeit der Umwandlung eines auf MS Word-Basis entwickelten Bestellformulars in ein Betriebssystem- und anwenderprogrammunabhängiges Format bezieht. Die Arbeitsmaterialien Hier können Sie die im Download zusammengefassten Dateien einzeln öffnen und anschauen. Die Schülerinnen und Schüler sollen eine Dokumentenvorlage auf der Grundlage von MS Word unter Berücksichtigung der Einstellungsoptionen in eine PDF-Datei konvertieren im Hinblick auf die Entwicklung eines elektronischen Bestellformulars die Formularfelder für die Eintragungen "Unternehmen, Privatperson, Bestelldatum, Firma/Name, Kunden-Nr., Straße, Postleitzahl, Ort, Artikel-Nr./Artikelbezeichnung, Menge, Stückpreis und Gesamtpreis" in einer PDF-Datei erstellen in Bezug auf die einzelnen zu erstellenden Formularfelder die geeigneten Feldtypen auswählen sowie die bei der Erstellung zu beachtenden Besonderheiten erarbeiten die zur Verfügung gestellten Informationsmaterialen zur Lösung der Aufgabenstellungen problemorientiert auswerten und anwenden ihre Präsentationstechnik sowie ihre Medienkompetenz durch die Ergebnispräsentation mithilfe von Laptop und Beamer stärken Hier haben Sie die Möglichkeit, die im Download zusammengefassten Dateien einzeln zu öffnen und anzusehen.

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

In dieser Materialsammlung finden Sie Unterrichtsmaterialien rund um Energie und Impuls, die Newtonschen Gesetze, geradlinige Bewegungen, Wurf- und Kreisbewegungen, Gravitation sowie zu mechanischen Wellen und Schwingungen.Die von Isaac Newton bereits im 17. Jahrhundert abgeleitete klassische Mechanik mit ihren Teilgebieten " Kinematik " und "Dynamik" wird an allen Schularten unterrichtet und ist als Spezialfall sowohl in der Relativitätstheorie als auch in der Quantenmechanik enthalten. Die Kinematik beschreibt geradlinige Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit und Bewegungen unter dem Einfluss von Beschleunigungen, ohne dabei Masse und Kräfte zu berücksichtigen; werden die Wirkungen von Masse und Kräften auf Bewegungen miteinbezogen, spricht man von Dynamik . Dabei wird das Kräftegleichgewicht bei ruhenden Körpern als Statik bezeichnet, während die Kinetik Krafteinwirkungen behandelt, die den Bewegungszustand verändern. Kräfte wie etwa Gewichtskräfte, Reibungskräfte, Antriebskräfte oder Bremskräfte spielen eine große Rolle. So wäre beispielsweise Fliegen mit einem Airbus A-380 (Startmasse 560 Tonnen) unmöglich, wenn nicht immense Antriebskräfte durch die Triebwerke an den Flügeln eine Auftriebskraft erzeugen würden, die sowohl das Abheben als auch einen Flug zu einem anderen Kontinent ermöglichen. Kräfte beeinflussen Bewegungen wie horizontale, schräge und senkrechte Würfe. Bei Kreisbewegungen entsteht gleichzeitig mit der sie erzeugenden Zentripetalkraft auch eine als Zentrifugalkraft wirkende Scheinkraft, die man etwa aus schnellen Kurvenfahrten mit dem Auto kennt. Aus Kräften folgen wichtige mechanische Größen wie Arbeit, potentielle und kinetische Energie sowie der Impuls mit den zugehörigen Energie- und Impulserhaltungssätzen , die eine Umwandlung verschiedener Größen ermöglichen. Mithilfe der Gesetze zur Gravitation lassen sich die Bewegungsabläufe in der Raumfahrt bis hin zu den Vorgängen bei Planetenumläufen um die Sonne oder anderen Abläufen im Weltall beschreiben. Schwingungen, die nach dem Zusammendrücken oder Dehnen einer Feder entstehen, lassen sich in ähnlicher Form beschreiben wie die Bewegungsabläufe nach Auslenkung eines Pendels – sie werden als mechanische Schwingungen mit den Spezialformen harmonische Schwingungen sowie freie, gedämpfte und erzwungene Schwingungen beschrieben. Wirft man hingegen einen Stein in ein ruhendes Gewässer, so kann man die Ausbreitung einer kreisförmigen Störung beobachten, was in der Physik als mechanische Welle bezeichnet wird.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Analyse der Sytax von Lyrik dienen Lieder als Einführung in die Definition der Gattung Lyrik, indem ihre poetische Sprache analysiert wird. Die Kinder lernen außerdem, die drei Gattungen Lyrik, Epik und Dramatik zu unterscheiden. Mithilfe einer PowerPoint-Präsentation sollen die Schülerinnen und Schüler Liedtexte erraten. Diese werden zunächst in ungewöhnlicher, aber für einen epischen Text in syntaktisch "korrekter" Form vorgeführt. Im Vergleich zum bekannten Satzbau der lyrischen Form ergibt sich so eine Definition der Gattungen Epik und Lyrik. Weiterführend wird über die visuelle Veranschaulichung eines aufgeschlagenen Buches vertiefend in die Form der Epik, der Lyrik und der Dramatik eingeführt. Hinweise zu den Liedbeispielen Die Liedbeispiele wurden nach vermutetem Bekanntheitsgrad bei den Kindern zusammengestellt und umfassen den gesamten Jahreskreis, so dass aus ihnen bei Bedarf durch Löschen einzelner Folien in der PowerPoint-Präsentation eine passende Auswahl getroffen werden kann. Das Thema Analyse der Syntax von Lyrik im Unterricht Die Unterrichtseinheit "Liedtexte zur Analyse der Syntax von Lyrik" stellt einen spielerischen Einsieg in lyrische Texte dar. Ausgehend von der Analyse bekannter Liedtexte, medial gestützt durch eine PowerPoint-Präsentation, setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit den Gattungen Epik, Lyrik und Dramatik auseinander. Didaktische Analyse Der Schwerpunkt der Unterrichtseinheit liegt in der Einführung der Schülerinnen und Schüler in die Gattung "Lyrik". Im Laufe der Einheit interpretieren sie Liedtexte und lernen syntaktische Unterscheidungsmerkmale der Gattungen Epik und Lyrik kennen. Auch anhand des Layouts prototypischer Texte dieser Gattungen werden Differenzen herausgearbeitet. Die Dramatik wird als dritte Gattung in der Einheit behandelt. Zudem fördert die eigenständige Umstellung von Liedtexten die Auseinandersetzung mit ihren Inhalten und unterstützt so ganz nebenbei das Textverständnis und die Lesekompetenz. Methodische Analyse Der mediengestützte Einstieg in die Einheit mittels eines Ratespiels gewinnt schnell die Aufmerksamkeit der Lernenden. Da sich das Ratespiel auf bekannte Kinderlieder konzentriert, ist die Gruppe angeregt sich aktiv am Unterrichtsgeschehen zu beteiligen, mitzuraten und mitzusingen. Die Wiederholung der zentralen Begriffe der Einheit in der zweiten Doppelstunde sowie die eingenständige Umwandlung von weiteren Liedtexten in eine epische Form, festigen die deutsch-didaktisch relevanten Ergebnisse der Einheit. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler leiten aus epischen Texten bekannte Liedtexte ab. erkennen den Unterschied zwischen epischen und lyrischen Texten, indem sie deren syntaktische Strukturen untersuchen. Medienkomptenz Die Schülerinnen und Schüler definieren die äußere Form von Epik, Lyrik und Dramatik, indem sie die verschiedenen Layouts prototypischer Texte dieser Gattungen miteinander vergleichen. Nutzen PowerPoint zur Präsentation ihrer selbst erstellten Rätsel.

In dieser Unterrichtseinheit wird am Beispiel der Veranschaulichung der Subtraktion gemischter Zahlen gezeigt, wie tragfähige Grundvorstellungen entwickelt werden können.Die Subtraktion gemischter Zahlen ist einer der Bereiche der Bruchrechnung, der sich durch eine hohe Fehlerquote bei Schülerinnen und Schülern auszeichnet. Grund dafür ist nicht selten die Tatsache, dass die Lernenden über unzureichende Grundvorstellungen verfügen. So ist es oftmals im Unterricht verwunderlich, dass Aufgaben wie zum Beispiel "1 minus 3/5", die allein auf der anschaulichen Ebene ohne jedes formale Rechenkalkül zu lösen wären, zu Fehlern führen. Die hier vorgestellte Lernumgebung möchte Wege aufzeigen, wie Schritt für Schritt Grundvorstellungen aufgebaut werden können, um Aufgaben des Typs "3 2/7 minus 1 4/7" auf der anschaulichen und bildlichen Ebene zu lösen. So erzeugte Grundvorstellungen können ein nachhaltiges Lernen fördern. Die Verwendung von interaktiven dynamischen Arbeitsblättern unterstützt die Lernenden und ermöglicht ihnen einen individuellen und eigenständigen Zugang zu Grundvorstellungen. Alle dynamischen Darstellungen wurden mit der kostenlosen Mathematiksoftware GeoGebra erstellt. Durch ihr Konzept, algebraische mit geometrischen Elementen zu verbinden, eignet sich diese Software in besonderer Weise, um algebraische Zusammenhänge dynamisch zu veranschaulichen. Voraussetzungen und Hinweise zum Einsatz der Materialien Der komplexe und vielschichtige Aufgabentyp "Subtraktion zweier gemischter Zahlen" wird in vier Schritten veranschaulicht. Erste Unterrichtsstunde Die Schülerinnen und Schüler führen Übungen zur Subtraktion eines Bruchs von einer natürlichen Zahl und zur Subtraktion eines Bruchs von einer gemischten Zahl durch. Zweite Unterrichtsstunde Die Lernenden führen Übungen zur Subtraktion einer natürlichen Zahl von einer gemischten Zahl und zur Subtraktion zweier gemischter Zahlen durch. Dritte Unterrichtsstunde In der letzten Stunde der Unterrichtseinheit soll der Aspekt der unterrichtlichen Differenzierung im Mittelpunkt stehen. Die Schülerinnen und Schüler können natürliche Zahlen als Scheinbrüche in die Bruchzahlen einordnen. können Brüche von natürlichen Zahlen und gemischten Zahlen anschaulich und symbolisch subtrahieren. lernen die Subtraktion einer gemischter Zahl als Subtraktion einer natürlichen Zahl und eines Bruchs verstehen. können die Subtraktion gemischter Zahlen symbolisch ausführen. Das hier vorgestellte Übungskonzept setzt voraus, dass die Schülerinnen und Schüler die Darstellung von natürlichen Zahlen und gemischten Zahlen als in gleich große Segmente unterteilte Kreisflächen beziehungsweise Kreissegmente kennen. Sollten diese Voraussetzungen nicht gegeben sein, finden sich auf der Webseite des Autors entsprechende Veranschaulichungen und Übungen. Hier ein Beispiel: Bruchrechnen - Gemischte Zahl Die Lernenden müssen eine gemischte Zahl angeben, die in einer per Zufallsgenerator ausgewählten Zeichnung dargestellt ist. Die Unterrichtseinheit selbst beinhaltet insgesamt sieben Online-Arbeitsblätter, die mit jedem Internet-Browser (zum Beispiel Internet Explorer oder Mozilla) dargestellt werden können. Damit die mit GeoGebra erzeugten dynamischen Veranschaulichungen realisiert werden können, muss auf den Rechnern Javascript aktiviert und Java 1.4.2 (oder höher) installiert sein. Da der Aufgabentyp "Subtraktion zweier gemischter Zahlen" sehr komplex und vielschichtig ist, wird eine einzige Veranschaulichung mit interaktiven dynamischen Arbeitsblättern der Problemstellung nicht gerecht. Daher erfolgt die Veranschaulichung der Subtraktion von gemischten Zahlen in vier Schritten: Veranschaulichung der Subtraktion eines Bruchs von einer natürlichen Zahl Veranschaulichung der Subtraktion eines Bruchs von einer gemischten Zahl Veranschaulichung der Subtraktion einer natürlichen Zahl von einer gemischten Zahl Veranschaulichung der Subtraktion zweier gemischter Zahlen. Die Bedienung aller vier hier verwendeten interaktiven dynamischen Arbeitsblätter ist identisch und ermöglicht daher ein flüssiges, selbstständiges Arbeiten der Schülerinnen und Schüler. Die Lehrkraft sollte lediglich bei der Verwendung des ersten Arbeitsblatts dessen Bedienung erläutern: Bei allen Online-Arbeitsblättern werden beim Seitenstart eine Aufgabe und die zugehörige dynamische Zeichnung erstellt (siehe Abb. 1). Durch Betätigen des Schiebereglers "Nimm ... weg" kann die Aufgabe auf bildliche Art gelöst werden. Die Lösung kann dann in die dafür vorgesehenen Felder eingetragen werden. Mittels des Buttons "Lösung prüfen" können die Eingaben geprüft und mittels des Buttons "Neue Aufgabe stellen" viele weitere Aufgaben erzeugt werden. Die Einbettung der natürlichen Zahlen in die Bruchzahlen ist eine notwendige Grundlage für das Verständnis von gemischten Zahlen und deren Subtraktion. Um möglichen Fehlvorstellungen bei der Einbettung natürlicher Zahlen in die Bruchzahlen zu begegnen, wird zu Beginn eine visuelle Einbettung der natürlichen Zahlen in die Bruchzahlen vorgenommen. Als Anschauungsmodell zur Visualisierung wird im zugehörigen interaktiven dynamischen Arbeitsblatt (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken) die gleichmäßig unterteilte Kreisfläche verwendet. Diese Darstellung nimmt Bezug zur Alltagserfahrung der Schülerinnen und Schüler. So können die Lernenden zum Beispiel mit der Kreisfläche eine Pizza assoziieren. Die bräunliche Farbgebung der Kreisfläche und die gestrichelte Unterteilung in gleich große Stücke soll diese mögliche Assoziation einer vorgeschnittenen Pizza unterstützen. Die durch das interaktive dynamische Arbeitsblatt ermöglichte intuitive und anschauliche Begegnung mit Aufgaben der Art "1 minus 7/5" oder "3 - 1/3" soll die Schülerinnen und Schüler befähigen, Aufgaben dieses Typs - ohne jeden Rechenkalkül - einfach durch Anschauung zu lösen. Bei der Veranschaulichung der Subtraktion eines Bruchs von einer gemischten Zahl stehen zwei Gesichtspunkte im Vordergrund. Zum einen wird die bildliche Darstellung einer gemischten Zahl in Form von ganz gefüllten Kreisen und einem zusätzlichen Kreissegment eingeführt oder aus dem vorangegangenen Unterricht wieder aufgegriffen und zusätzlich die Subtraktion mit und ohne Umwandlung zum ersten Mal problematisiert. Bei der Gestaltung des zweiten interaktiven dynamischen Arbeitsblatts (Abb. 2) wurde auf Kontinuität geachtet, das heißt Aufbau und Funktionsweise entsprechen dem ersten Arbeitsblatt. Die Schülerinnen und Schüler müssen sich daher nicht erst an eine neue Aufgabenumgebung gewöhnen, sondern können sich unmittelbar mit der mathematischen Problemstellung auseinandersetzen. Ein fließender Übergang zur Bearbeitung von Aufgaben zur Subtraktion eines Bruchs von einer gemischten Zahl ist somit gegeben. Nachdem die Schülerinnen und Schüler die ersten beiden interaktiven dynamischen Arbeitsblätter bearbeitet haben, erfolgt eine Zusammenfassung der Ergebnisse im Heft. Beim Hefteintag ist darauf zu achten, dass die Verbindung zur vorherigen Arbeit der Schülerinnen und Schüler hergestellt wird. Hierzu kann das Arbeitsblatt "ab_hefteintag_1.pdf" verwendet werden, bei dem die Lernenden die Subtraktion eines Bruchs von einer natürlichen Zahl und die Subtraktion eines Bruchs von einer gemischten Zahl noch einmal zeichnerisch durchführen müssen. Damit soll einer allzu schnellen und rein symbolischen Lösung der Aufgaben begegnet und den Lernenden Zeit gegeben werden, ihr Vorgehen zu reflektieren. Den Abschluss der Unterrichtsstunde kann die Bearbeitung der Aufgaben der interaktiven dynamischen Arbeitsblätter ohne Veranschaulichung bilden. Je nach Klassensituation kann aber auch die Bearbeitung von Aufgaben auf bildlicher Ebene mithilfe des Arbeitsblatts "ab_hausaufgabe_1.pdf" fortgesetzt werden. Zur Erstellung von Hausaufgaben auf bildlicher Ebene kann die Kopiervorlage "bruchteile.pdf" verwendet werden. Die Vorgehensweise ist analog zur ersten Unterrichtsstunde. Zuerst setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit den Aufgaben der interaktiven Arbeitsblätter auseinander. Die Notwendigkeit einer Veranschaulichung der Subtraktion einer natürlichen Zahl von einer gemischten Zahl (Abb. 3, Platzhalter bitte anklicken) mag auf den ersten Blick verwundern, da diese Subtraktion doch trivial erscheint. Doch sollte man zurückhaltend und vorsichtig sein, Aufgabenstellungen allzu schnell als trivial abzutun. Zudem ist die Veranschaulichung dieses Aufgabentyps für die abschließende Veranschaulichung der Subtraktion von gemischten Zahlen notwendig. Beabsichtigt man, die Subtraktion von gemischten Zahlen anschaulich in zwei Teilsubtraktionen zu zerlegen, nämlich in die Subtraktion einer natürlichen Zahl von der gemischten Zahl und eines Bruchs von der gemischten Zahl, sollte der erste Teilschritt vorher anschaulich als Grundlage gelegt werden. Der zeitliche Aufwand im Unterricht für die Veranschaulichung der Subtraktion einer natürlichen Zahl von einer gemischten Zahl ist gering. Die Einsicht der Schülerinnen und Schüler in den Zusammenhang ergibt sich rasch. Dennoch ist dieser Aufgabentyp für das Verständnis unverzichtbar. Die Bedienung des Online-Arbeitsblatts ist wieder analog zu den bisher verwendeten Arbeitsblättern. Nach den drei vorangestellten Beispielen wird abschließend die Veranschaulichung der Subtraktion zweier gemischter Zahlen mithilfe interaktiver dynamischer Arbeitsblätter dargestellt. Dabei werden die in den vorangegangenen Arbeitsblättern gewonnenen Anschauungen miteinander verbunden und zu einer Veranschaulichung zusammengeführt. Bei der Beschreibung der Veranschaulichung der Subtraktion zweier gemischter Zahlen wird im Folgenden nur auf den Aufgabentyp "Subtraktion mit Umwandlung" eingegangen, da sich die "Subtraktion ohne Umwandlung" aus dem vorgestellten Beispiel selbst erschließt. Das entsprechende Arbeitsblatt (Abb. 4) zeigt den gewohnten Aufbau. In der linken Spalte findet sich neben der Einführung wieder das interaktive Element mit der Aufgabenstellung, den Eingabefeldern, dem Button zur Überprüfung der Eingabe und der Möglichkeit, weitere Aufgaben zu erzeugen. Die beiden Schieberegler "Nimm ... weg" können unabhängig voneinander bewegt werden: Linker Schieberegler - Subtraktion einer natürlichen Zahl Wird der linke Schieberegler bewegt, so wird eine natürliche Zahl von der gemischten Zahl subtrahiert und die zugehörigen Darstellungen angepasst. Eine gefüllte Kreisfläche wird ausgeblendet und die symbolische Darstellung aktualisiert. Rechter Schieberegler - Subtraktion eines Bruchteils Wird der rechte der beiden Schieberegler "Nimm ... weg" nach rechts bewegt, wird jeweils ein Bruchteil subtrahiert. Die Subtraktion zweier gemischter Zahlen entsteht. Die Schülerinnen und Schüler entwickeln so eine tragfähige Grundvorstellung zur Subtraktion gemischter Zahlen. Die Zusammenfassung als Hefteintrag unterscheidet sich nicht von der der ersten Unterrichtsstunde. Dabei steht wieder das bildlich dargestellte Subtrahieren der gemischten Zahl im Vordergrund (ab_hefteintag_2). Als abschließende Lernzielkontrolle bietet es sich wieder an, die Aufgaben ohne Veranschaulichung zu lösen. Zur Hausaufgabenstellung mit Aufgaben auf bildlicher Ebene kann das Arbeitsblatt "ab_hausaufgabe_2" verwendet werden. Anhand von drei weiteren interaktiven Arbeitsblättern können die Schülerinnen und Schüler gemäß ihrer Kenntnissen und Fertigkeiten unterschiedliche Aufgaben bearbeiten oder bei Bedarf noch einmal zu den Veranschaulichungen zurückkehren, um Defizite aufzuarbeiten. Die Rolle der Lehrperson ist hierbei eine beobachtende. Sie kann bei Schwierigkeiten der Lernenden gezielt helfen, da sie von der unmittelbaren Korrektur der Schülereingaben befreit ist. Bei dieser Aufgabe geht es darum, gemischte Zahlen zu subtrahieren (Abb. 5, Platzhalter bitte anklicken). Im Gegensatz zur vorhergehenden Unterrichtsstunde wird nun auf eine Veranschaulichung verzichtet. Zudem werden die Zähler und Nenner größer, die Brüche bleiben aber gleichnamig. Als Anreiz werden für richtig gelöste Aufgaben Punkte vergeben. Die Summen der erreichten Punkte können in einer Bestenliste gespeichert werden. Bei der zweiten Aufgabe sollen die Schülerinnen und Schüler den fehlenden Subtrahenden einer Subtraktion gemischter Zahlen angeben (Abb. 6). Dies verlangt bereits eine vertiefte Einsicht in die Subtraktion. In der Rückmeldung auf falsche Eingaben erhalten die Lernenden die richtige Lösung angezeigt. Diese kann dann zum Ausgangspunkt einer Reflexion über die fehlerhafte Eingabe werden und die Schülerinnen und Schüler zu Diskussionen anregen. Auch bei dieser Aufgabe bietet die Punktevergabe und -speicherung einen äußeren Anreiz, mehrere Aufgaben dieses Typs zu bearbeiten. Bei der abschließenden Übung besteht die Aufgabe der Schülerinnen und Schüler darin, den fehlenden Minuenden einer Subtraktion gemischter Zahlen zu ermitteln (Abb. 7). Dabei wird der Zusammenhang von Subtraktion und Addition vertieft, da zur Lösung der jeweiligen Aufgaben zum Differenzwert lediglich der Subtrahend addiert werden muss. Erstmals werden dabei gemischte Zahlen verwendet, deren Nenner sich unterscheiden können. Damit leitet diese Aufgabe zur Subtraktion gemischter Zahlen mit unterschiedlichen Nennern und zur Arbeit im Klassenzimmer über.

Die weltweite Energienutzung hat sich in den letzten 30 Jahren um 90 Prozent erhöht und zeigt bei wachsender Weltbevölkerung weiterhin eine steigende Tendenz. Die Pflanze Miscanthus könnte einen Ausweg aus einer bevorstehenden Ressourcenverknappung bieten. Nachwachsende Rohstoffe sind eine der Grundvoraussetzungen für das menschliche Leben. Besonders in einer Zeit, in der die Expansion der Weltbevölkerung zu einem stetig steigenden Bedarf an Nahrung und Energie führt, ist es von essenzieller Bedeutung, diese Ressourcen nachhaltig und umweltgerecht zu nutzen. Um realistische Ernährungskonzepte für die künftigen Generationen zu erstellen und umsetzen zu können, benötigen wir eine weltweite, nachhaltige Produktion von Energie. Energielieferant "Nachwachsende Rohstoffe" Zu den Kernaufgaben der Landwirtschaft gehört neben der Nahrungsmittelproduktion der Anbau nachwachsender Rohstoffe. Bevor die Menschheit beispielsweise Kohle, Erdöl oder Erdgas als Energielieferanten entdeckt hatten, wurden Pflanzen zur Energiegewinnung und Materialherstellung genutzt. Brennholz, Bauholz, Wolle, Faser-und Färberpflanzen für Textilien, Futtermittel für Zugtiere oder Arzneipflanzen sind nur einige Anwendungsbeispiele. Falls die gesamte globale Bevölkerung auf diese Methoden und Pflanzen wieder ausweichen müsste, stehen uns jedoch heutzutage innovative technische Verfahren zur Verfügung, die viele neue Produkte und Anwendungen bei wesentlich effizienterer Umwandlung ermöglichen. Miscanthus dient als Häckselgut oder in gepresster Form der Strom- und Hochtemperaturwärmerzeugung, der Kraftstofferzeugung, der Biogaserzeugung und der Niedertemperaturwärmeerzeugung. Hierunter wird die Erzeugung von Warmwasser bis 100 Grad Celsius verstanden. Eine C4-Pflanze erobert den Energiemarkt Das Chinagras, dessen botanischer Name Miscanthus lautet, ist eine C4-Pflanze mit hoher Biomasseleistung. Miscanthus gehört zur großen Familie der Süßgräser (Poaceae). Die Gattung umfasst rund 20 Arten, die vorrangig in China, Japan, Nepal und Tibet beheimatet sind. Die C4-Pflanze ist spätestens seit der Veröffentlichung des Buches "Schilfgras statt Atom" von Franz Alt als Biomasse-Lieferant in aller Munde. Viele kennen das Gras als Zierpflanze im Garten. Miscanthus ist mehrjährig und zeichnet sich durch eine sehr effektive Photosyntheserate und hohe Biomasseproduktion aus. Das Gras kann an einem einzigen Tag bis zu fünf Zentimeter wachsen. Die Pflanze ist ein ausgesprochenes Multitalent, welches einerseits hohe Erträge liefert und gleichzeitig das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid bindet. Ziel der Unterrichtseinheit ist es, eine allgemeine Übersicht über Nachwachsende Rohstoffe zu geben und anhand des ausgewählten Beispiels von Miscanthus auf einen speziellen Vertreter dieser Pflanzenklasse einzugehen. Forscherinnen und Forscher entwickeln zurzeit immer neue Ideen, wie nachwachsende Rohstoffe im Alltag genutzt werden können. Dank der raschen Entwicklung und der zukünftigen Bedeutung Nachwachsender Rohstoffe kann die Unterrichtseinheit beispielsweise im Fach Biologe im Kontext C3-und C4-Pflanzen eingebettet werden. Die Schülerinnen und Schüler: lernen nachwachsende Rohstoffe als alternative Energiequellen kennen. kennen einen typischen Pflanzenvertreter der Gruppe Nachwachsender Rohstoffe. nennen die Charakteristika von C4-Pflanzen.

Quantenphysik, Fotoeffekt Teil 2: In dieser Einheit wird der Fotoeffekt in seinen Ausprägungen (äußerer, innerer und atomarer Fotoeffekt) näher erforscht. Neben differenzierenden Aufgaben für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe II stehen auch Lösungen für diese Einheit bereit. Die Entstehung der Quantenphysik durch die bahnbrechenden Erkenntnisse zu Beginn des 20. Jahrhunderts war der Beginn einer Entwicklung, die sich im Laufe des 20. Jahrhunderts bis hinein in die jetzige Zeit des 21. Jahrhunderts immer mehr steigerte und zu nie für möglich gehaltenen technischen Neuheiten führte. So hätten etwa Photovoltaik-Anlagen auf unseren Dächern ohne Entdeckung des Fotoeffektes nie Realität werden können. Will man den Fotoeffekt vertiefend betrachten, sollte ergänzend kurz auf seine Ausprägungen eingegangen werden. Eine Unterscheidung in "äußerer-, innerer- und atomarer Fotoeffekt" wird notwendig, wenn man neben der puren Ablösung von Elektronen aus bestimmten Metallen durch entsprechende Lichteinstrahlung (äußerer Fotoeffekt) den in Halbleitermaterialien auftretenden inneren Fotoeffekt verstehen will. Dieser ist entscheidend für die Umwandlung von auf Solarzellen auftreffenden Photonen in nutzbaren elektrischen Strom. Anschließend wird mit vertiefenden Aufgaben unterschiedlicher Schwierigkeit das Verständnis für die Vorgänge rund um den Fotoeffekt gefördert. Der Fotoeffekt – eine vertiefende Betrachtung Die Vertiefung des Fotoeffektes anhand von Versuchen und anspruchsvollen Aufgaben schafft für die Schülerinnen und Schüler die optimalen Voraussetzungen für die in der Folge anstehenden Unterrichtseinheiten zur Quantenphysik in der Sekundarstufe II. Das Wissen um die grundlegende Bedeutung des Fotoeffektes und seiner Erklärung über die Lichtquantenhypothese sowie die daraus resultierenden technischen Anwendungen bildet dafür die Basis. Vorkenntnisse Vorkenntnisse aufgrund der vorausgegangenen Unterrichtseinheit zu den Grundlagen der Quantenphysik vorhanden. Diese werden nun durch die Vertiefung des Stoffes erweitert. Didaktische Analyse Das wichtige Thema "Quantenphysik" dient unter anderem auch dazu, den Schülerinnen und Schülern der Sekundarstufe II den Grundstock zu liefern für teilweise schwierige und komplexe physikalische Sachverhalte, die im Rahmen verschiedener naturwissenschaftlicher Studiengänge für technische Berufe unabdingbar sind. Methodische Analyse Das Thema Quantenphysik und seine Bedeutung in der heutigen Technik (Photovoltaik, Lasertechnik, Quantencomputer usw.) könnte bei Lernenden also durchaus auf ein gewisses Interesse stoßen; allerdings wird die vertiefte Besprechung der zum Teil sehr schwierigen und komplex wirkenden Gleichungen in der Regel den Schülerinnen und Schülern vorbehalten sein, die auch über gute bis sehr gute mathematische Kenntnisse und Fähigkeiten verfügen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können den äußeren- und inneren Fotoeffekt beschreiben und die bestehenden Unterschiede erläutern. wissen um die Bedeutung des Fotoeffektes und den daraus hervorgegangenen technischen Errungenschaften unserer Zeit. können vertiefende Übungsaufgaben zum Fotoeffekt mit Transferanteilen aus anderen Gebieten der Physik lösen. 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 auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden etc. wertfrei diskutieren zu können.