Eine kleine Flash-Animation veranschaulicht die chemischen Vorgänge bei der Reaktion von Eisenatomen mit Kupferionen im Teilchenmodell.Was läuft chemisch an der Oberfläche eines Eisennagels ab, der in eine Kupfersulfat-Lösung eintaucht? Die hier vorgestellte kurze Flash-Animation wurde für die Präsentation per Beamer im Fach- oder Unterrichtsraum und den Einsatz im Unterrichtsgespräch konzipiert. Sie dient der Visualisierung der chemischen Vorgänge bei einer Redox-Reaktion und zugleich als Ausgangspunkt für die Entwicklung der Reaktionsgleichung.Die Animation dient im Unterrichtsgespräch als Funktionsmodell, mit dem das untersuchte Phänomen präsentiert und seine Analyse und Deutung unterstützt wird. Vor dem Einsatz der Animation haben die Schülerinnen und Schüler das entsprechende Experiment selbst durchgeführt. Ihre Beobachtungen über das Auflösen des Eisennagels beziehungsweise die Verfärbung der Kupfersulfatlösung deuten auf eine Reaktion zwischen dem Feststoff Eisen und dem gelösten Kupfersulfat hin. Die Animation visualisiert die chemischen Vorgänge: Kupferionen treffen auf die Eisenatome des Nagels. Es kommt zu Elektronenübergängen. Dabei bilden sich Eisenionen, die in Lösung gehen. Die entstehenden Kupferatome scheiden sich auf dem Eisennagel ab. Zudem zeigt die Animation die Verfärbung der Lösung während der Reaktion und das abgeschiedene Kupfer auf dem Eisennagel. Der entsprechend verfärbte Nagel kann am Ende des Films mit der Maus "angefasst" und aus der Lösung gezogen werden. Informationen zur Steuerung des Films finden Sie in dem Info-PDF zur Animation auf der Website "Chemie interaktiv".Die Schülerinnen und Schüler sollen die chemischen Vorgänge bei der Reaktion von Eisen in einer Kupfersulfatlösung verstehen. eine Reaktionsgleichung der Redox-Reaktion entwickeln (Teilgleichungen und Gesamtgleichung). Thema Reaktion von Eisen in Kupfersulfat-Lösung Autor Dr. Ralf-Peter Schmitz Fach Chemie Zielgruppe Klasse 9 und 10 Zeitraum 1 Stunde, Einsatz der Animation: etwa 10 Minuten Technische Voraussetzungen Präsentationsrechner mit Beamer, Flash-Player (kostenloser Download)

Schülerinnen und Schüler spielen gerne Tischtennis. Der Computer und das Notebook in der Sporthalle (ergänzt durch Lern- und Arbeitskarten) können gute Dienste beim Erlernen des Spiels liefern. Bildreihen, Animationen, interaktive Wissenstests und Bewegungspuzzles helfen beim Aufbau einer Bewegungsvorstellung und bei der Bewältigung grundlegender Spielsituationen.Diese Unterrichtseinheit nutzt die Möglichkeiten, die die neuen Medien im Sport-Unterricht eröffnen. Die Materialien können zur Einführung in der Sek I und im Theorie-Unterricht der Sek II eingesetzt werden. Lern- und Übungsprozesse können so organisiert werden, dass sie von den Schülerinnen und Schülern relativ selbstständig durchgeführt und die eigenen Ergebnisse und Lernfortschritte selbstständig eingeschätzt und bewertet werden können. Der Computer wird dabei als effektives Werkzeug und Lernbegleiter im sportlichen Lernprozess erfahren.Neben den motorischen (Schlagtechniken), sozialen (miteinander spielen und kooperieren) und emotionalen Zielen (Freude am Tischtennisspiel) soll durch entsprechende Arbeitsmaterialien auch die Bewusstheit und Selbstständigkeit im Lernprozess gefördert werden. Zahlreiche Bilder, Grafiken und Animationen veranschaulichen die Technikelemente des Tischtennissports. Themenauswahl und Unterrichtsmaterialien Animationen, Bildreihen, Arbeitskarten, Bewegungspuzzles und interaktive Wissenstest Computereinsatz: in der Sporthalle und als Hausaufgabe Die Unterstützung von Lernprozessen durch den Computer ist vor allem beim Aufbau einer Bewegungsvorstellung bei der Wissensaneignung von Bedeutung. Ideal ist der Einsatz eines oder mehrerer Notebooks in der Sporthalle, mit denen Schülerinnen und Schüler in Spielpausen selbstständig Informationen und Hilfestellungen abrufen können. Ergänzend (oder alternativ) kann auch über das Internet zu Hause mit den Materialien gearbeitet werden. Die Schülerinnen und Schüler erwerben Bewegungs- und Spielerfahrungen im Tischtennisspiel. werden an grundlegende Schlagtechniken herangeführt. Die Unterrichtsmaterialien geben Informationen zu folgenden Themen: Zielsetzungen und pädagogische Perspektiven des Tischtennisunterrichts in der Schule Methodische Überlegungen und Organisationsformen Vorbereitende Übungen und Spiele Übungsreihen und Spielformen Aufwärmen und Gymnastik Theorie und Computereinsatz Lern- und Arbeitskarten Regeln und Regelveränderungen Schlagtechniken (Grundschläge) Spieltaktik Links und Literatur zum Tischtennis-Unterricht Animationen und Arbeitskarten mit Bildreihen Für das Erlernen und Üben der Grundschläge ist eine genaue Bewegungsvorstellung sehr wichtig. Bildreihen, Videos und Animationen unterstützen diesen Prozess. Für alle Schlagtechniken stehen entsprechende Animationen und Lernkarten zur Verfügung (alle Lernkarten können Sie sich im Download-Bereich herunterladen). Die Beschreibungen sind schülergerecht vereinfacht. Neben gif-Animationen gibt es zu den verschiedenen Schlagtechniken auch Flash-Animationen (größeres Format und bessere Qualität). Animation Beispiel Vorhand-Topspin. Arbeitskarte (Bildreihe) Beispiel Vorhand-Topspin. Bewegungspuzzles Neben den Animationen und Arbeitskarten können auch Bewegungspuzzles beim Aufbau einer Bewegungsvorstellung und bei der Bewältigung grundlegender Spielsituationen helfen. Durcheinandergemischte Bildfolgen müssen entweder in die richtige Reihenfolge gebracht oder aus Einzelteilen zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden. Ziel ist die (spielerische) Beschäftigung mit dem Bewegungsablauf und der Bewegungsstruktur. Bewegungspuzzle Beispiel Vorhand-Topspin. Interaktiver Wissenstest am Computer Spielerisch läuft auch der interaktive "Wissenstest Tischtennis" ab. Zweimal zehn Aufgaben müssen beantwortet werden (davon sieben richtig), um das Passwort für das nächste Level und am Ende eine kleine Urkunde zu bekommen. Jede Aufgabe hat vier Antwortmöglichkeiten, wobei die Schülerinnen und Schüler nur einen Versuch haben. Es erfolgt jeweils eine direkte Rückmeldung, ob die richtige Lösung gefunden wurde. Theorietest Interaktiver Wissenstest.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Hurrikans lernen die Schülerinnen und Schüler mithilfe von Animationen und Satellitenfilmen die Entstehung eines Hurrikans und den Zugweg der tropischen Wirbelstürme über die Nordhemisphäre kennen.Hurrikane kommen in den Rahmenrichtlinien für den Unterricht der Sekundarstufe I nicht vor. Dennoch werden die Wirbelstürme im Zusammenhang mit der Behandlung der USA im Unterricht meist angeschnitten, wenn auch selten vertiefend behandelt. Während der "Hurrikan-Saison" erlangt das Thema durch die großen Verwüstungen einzelner Stürme jedoch regelmäßig eine hohe Medienpräsenz. Dann lohnt es sich, das große Interesse der Schülerinnen und Schülern an den Naturkatastrophen und ihren Folgen im Unterricht aufzugreifen und die Natur der Wirbelstürme einmal genauer zu betrachten. Die hier vorgestellte Unterrichtseinheit entstand vor dem Hintergrund des Hurrikans Katrina, der Ende August 2005 insbesondere den US Bundesstaat Louisiana heimgesucht und dabei New Orleans und andere Städte verwüstet hat. Die Schülerinnen und Schüler lernen mithilfe von Flash-Animationen die Entstehung eines Hurrikans kennen, arbeiten mit dem kostenfreien NASA-Programm "World Wind" und erstellen selbst eine kleine GIF-Animation zum Zugweg eines Hurrikans. Vorbereitung und Verlauf der Unterrichtseinheit Informationen zur Nutzung des NASA-Programms "World Wind" sowie von GIF-Animatoren Die Schülerinnen und Schüler können die Entstehung eines Hurrikans beschreiben und erklären. kennen die Entstehungsgebiete der Hurrikans. beschreiben am Beispiel des Hurrikans Jeanne (September 2004) den Zugweg eines Wirbelsturms. können mithilfe von Satellitenbildern eine Animation zum Zugweg eines Hurrikans selbstständig erstellen. diskutieren vor dem Hintergrund der Verwüstung von New Orleans mögliche Zivilschutzmaßnahmen. erörtern die Bedeutung der Klimaerwärmung für die Wahrscheinlichkeit der Entstehung starker Hurrikane. Das NASA-Programm "World Wind" Auf allen Schülerrechnern wird die kostenlose NASA-Software "World Wind" verfügbar gemacht. Ausführliche Informationen zur Arbeit mit "World Wind" finden Sie auf der Homepage des Programms. Es dient in dieser Unterrichtseinheit dazu, Bilder des Hurrikans Jeanne auf dem NASA-Server zu finden, zu betrachten und auf dem eigenen Rechner zu speichern, um sie dann mithilfe des GIF-Animators zu einem "eigenen" kleinen Trickfilm zusammen zu bauen. World Wind Hier können Sie die NASA-Software kostenlos herunterladen. Außerdem finden Sie hier FAQs und weitere Infos zur Handhabung der Software. Satellitenbilder "World Wind" sollte im Unterricht nur benutzt werden, wenn eine DSL-Leitung zur Verfügung steht (große Datenmenge!). GIF-Animatoren Für Einsatz im Unterricht stehen verschiedene GIF-Animatoren als Freeware oder Shareware zur Verfügung, beispielsweise Ulead GIF Animator Lite, Microsoft GIF-Animator oder GIF Movie Gear 2. Einstieg in das Thema Die Berichterstattung über die katastrophalen Folgen von Katrina bot genug Stoff für den Einstieg in die Thematik. Bilder und Berichte über die verheerenden Schäden und das Leiden der Menschen aus dem Katastrophengebiet sowie die Sorge um den weltweiten Klimawandel führten schnell zu der Frage, wie "so ein Hurrikane eigentlich entsteht". Animation zur Entstehung eines Hurrikans Die gesamte Unterrichtseinheit fand im Computerraum statt. Die Schülerinnen und Schüler bearbeiteten die Aufgabenstellungen des Online-Arbeitsblattes in Partnerarbeit und wurden aufgefordert, ihre Ergebnisse schriftlich im Heft zu fixieren. Die Animation "So entsteht ein Wirbelsturm" der ZDF Mediathek ist auf dem Online-Arbeitsblatt verlinkt. Die Schülerinnen und Schüler lernen mithilfe der Flash-Animation die Bedingungen für die Entstehung, die Dynamik und die Zugwege der Wirbelstürme kennen. Das ZDF-Video "Wie entsteht ein Hurrikan" enthält weitere Informationen, zum Beispiel zu dem Zusammenhang zwischen Klimaerwärmung und zunehmender Hurrikangefahr, und kann als Zusatzmaterial verwendet werden (Projektion per Beamer). Nutzung des NASA-Programms "World Wind" Um mit dem NASA-Programm Satellitenbilder vom Zugweg des Hurrikans Jeanne betrachten oder herunterladen zu können, benötigt man wegen der große Datenmengen einen Internetzugang mit DSL-Leitung. Die Schülerinnen und Schüler müssen dazu den Web Mapping Server (WMS-Browser) benutzen. Die Bilder von Jeanne finden sich dann auf dem NASA SVS Image Server. Falls die Lernenden mit "World Wind" noch nicht gearbeitet haben, erhalten Sie per Beamer eine Einweisung in die Programmfunktionen. Erstellung einer eigenen Animation Der Umgang mit dem jeweils verwendeten GIF-Animator wird den Schülerinnen und Schülern zu Beginn kurz erläutert, falls keine Vorkenntnisse vorhanden sind. Danach erstellen sie in Partnerarbeit eine eigene kleine Animation, die die Zugbahn des Hurrikans darstellt. Der Umgang mit dem GIF-Animator (hier der Microsoft GIF-Animator) verlief im Wesentlichen reibungslos. Die fertigen Animationen können in einer Cloud-Anwendung wie Dropbox gespeichert werden, auf die die Schülerinnen und Schüler Zugriff haben. Eine Alternative: Nutzung fertiger Animationen Statt der Nutzung von "World Wind" und der Erstellung "eigener" Animationen kann im Unterricht natürlich auch auf "gebrauchsfertige" Satellitenbildfilme aus dem Internet zurückgegriffen werden. Hier einige Beispiele: NASA Scientific Visualization Studio: Hurricane Frances Progression Animationen und Satellitenbilder zum Zugweg von Frances von der Küste Brasiliens bis nach Florida (September 2004); QuickTime Player erforderlich Satellitengeographie im Unterricht: Hurrikan Andrew Die Animation zeigt den Hurrikan Andrew (1992) im infraroten Licht, so dass man auch die Nachtsituationen verfolgen kann; Windows Media Player erforderlich. Diskussion Aufgrund der dramatischen Bilder und Berichte zur Situation in New Orleans diskutieren und bewerten die Schülerinnen und Schüler mögliche Vorbereitungs- und Schutzmaßnahmen (Frühwarnsysteme, Dämme, Evakuierungsmöglichkeiten und -pläne, Krisenmanagement, … ). Vor dem Hintergrund der Klimaerwärmung kann auch der Zusammenhang zwischen einer erhöhten Temperatur der Meere und der Wahrscheinlichkeit der Entstehung starker Wirbelstürme erörtert werden.

Kurze Flash-Animationen (Flash-Folien), die im Rahmen des Unterrichtsgesprächs von der Lehrperson per Beamer projiziert werden, unterstützen bei den Schülerinnen und Schülern die Entwicklung einer anschaulichen Vorstellung zur Oberflächenspannung des Wassers.In der Bindungslehre wird das Wassermolekül als Beispiel für ein Molekül mit polarer Elektronenpaarbindung behandelt. Der Versuch zur Ablenkung eines Wasserstrahls dient dabei als Grundlage für die Erarbeitung der Dipoleigenschaft der Wassermoleküle. Zur Erklärung der Ablenkung werden zumeist einzelne Moleküle mit entsprechender Orientierung zum elektrisch geladenen Stab an der Tafel dargestellt. Mit den hier vorgestellten Flash-Folien lassen sich die Dipoleigenschaften der Wassermoleküle en bloc thematisieren und die Eigenschaften der Grenzschicht des Wassers zum Luftraum untersuchen. Ebenfalls per Beamer projizierte dynamische 3D-Moleküle können der Bildung von Wasserstoffbrücken im Wasser zu einer ?Plastizität? verhelfen, die durch zweidimensionale Abbildungen aus dem Schulbuch nicht erzielt werden kann. Nach dem Einsatz der Flash-Folien bietet sich im Fortgang des Unterrichts die Durchführung eines analogen Experiments zur Minderung der Oberflächenspannung an. Hinweise zum Einsatz der Materialien Informationen zum Aufbau, zur Steuerung und zu den Inhalten der einzelnen Flash-Folien mit Screenshots Wassermoleküle und Wasserstoffbrücken in 3D Während des Unterrichtsgesprächs per Beamer projizierte 3D-Moleküle verhelfen der Wasserstoffbrückenbildung im Wasser zu mehr "Plastizität". Die Schülerinnen und Schüler sollen die Organisation der Wassermoleküle im Stoff Wasser kennen lernen. erkennen, dass der Wasserkörper durch die Anziehungskräfte zwischen den Dipolmolekülen einerseits stabilisiert und zusammengehalten wird, andererseits aber auch die Fluidität des Stoffes Wasser gegeben ist. erkennen, dass die Wassermoleküle an der Wasseroberfläche von den Wassermolekülen im Inneren des Wasserkörpers angezogen ("festgehalten") werden. aus den animierten Versuchen (Experiment 1 und 2: "Schwimmversuche" mit einer Büroklammer) ableiten, dass die Anziehungskräfte zwischen den Wassermolekülen an der Wasseroberfläche einen "Anspannungszustand" (die Oberflächenspannung) bewirken, der bei mechanischen Einflüssen auf die Wasseroberfläche sichtbar wird. Funktionalitäten Das Abspielen und das Anhalten der Animationen wird über Start- und Stopp-Buttons mit den gängigen Symbolen gesteuert (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken). Alternativ kann dies auch ohne Maus über die "Space-Taste" erfolgen (sowohl "Start" als auch "Stopp"). Der Schieberegler kann von Hand (bei gedrückter linker Maustaste) nach rechts oder links gezogen und so als Funktion "Zeitraffer vor" beziehungsweise "Zeitraffer zurück" genutzt werden. Themenübersicht Das Flash-Paket bietet fünf Animationen. Über die Buttons des rechten Menüs kann zwischen den folgenden Flash-Folien gewechselt werden: Animation 1 Was hält die Wassermoleküle zusammen? Animation 2 Experiment 1: Was passiert an der Wasseroberfläche, wenn man sie mit der Spitze einer Büroklammer berührt und die Büroklammer loslässt? Animation 3 Erklärung zu Experiment 1 Animation 4 Experiment 2: Was passiert an der Wasseroberfläche, wenn man eine Büroklammer waagerecht auf die Oberfläche setzt und sie dann loslässt? Animation 5 Erklärung zu Experiment 2 Folie 1: Was hält die Wassermoleküle zusammen? Die erste Folie zeigt einen quaderförmigen Ausschnitt aus einem Gefäß mit Wasser (Darstellung auf der Teilchenebene). Das Realobjekt wird in einem kleinen Foto links oben gezeigt (siehe Abb. 1). Auf der submikroskopischen Ebene zeigen die Wassermoleküle Zitterbewegungen. Diese sind in der Animation vereinfacht dargestellt. Die Wassermoleküle liegen dicht nebeneinander und füllen den gesamten Raum vom Boden des Gefäßes bis zur Wasseroberfläche aus. Die Wasseroberfläche ist makroskopisch betrachtet glatt (Schwerkraftwirkung). Beim Abspielen der Flash-Folie wird die Frage nach dem Zusammenhalt der Wassermoleküle gestellt. Aus der Unterrichtssystematik ist das Wassermolekül als Dipolmolekül bereits bekannt. Die Dipol-Dipol-Wechselwirkungen werden in dem Modell dargestellt (Abb. 2). (Das Verdampfen von Wassermolekülen in Abhängigkeit von der Temperatur lässt sich anschließend thematisieren.) Folie 2: Die untergehende Büroklammer Die zweite Flash-Folie zeigt das Verhalten der Wassermoleküle an der Wasseroberfläche beim senkrechten Aufsetzen einer Büroklammer (Abb. 3). Die Schülerinnen und Schüler beobachten, dass die Oberflächenschicht aus Wassermolekülen dabei zunächst folienartig eingedrückt wird, sich dann öffnet ("reißt") und - nach dem Untergang der Klammer - wieder schließt. Diesen Vorgang kann die Lehrperson über den Schieberegler vor und zurücklaufen lassen. Die Lernenden beschreiben ihre Beobachtungen und nehmen dabei gegebenenfalls Bezug auf ein zuvor durchgeführtes Schülerexperiment zum Thema "Kann eine Büroklammer schwimmen?". Folie 3. Erklärung des Experimentes Diese Animation zeigt erneut den Vorgang des Versinkens der senkrecht aufgesetzten Büroklammer aus der vorhergegangenen Flash-Folie. Der Vorgänge und die dabei wirkenden Kräfte werden hier jedoch per Text und Bild erläutert (Abb. 4) Folie 4: Die schwimmende Büroklammer Die vierte Animation zeigt das Verhalten der Wassermoleküle an der Wasseroberfläche beim waagerechten Aufsetzen einer Büroklammer. Starten Sie den Film über den Start-Button oder einfach ohne Mausaktion per "Space-Taste". Die Schülerinnen und Schüler beobachten, dass das Gewicht der Büroklammer auf eine maximale Fläche verteilt wird. Die Wasseroberfläche wird gleichmäßig eingedrückt und trägt die Klammer (Abb. 5). Folie 5. Erklärung des Experimentes Auch hier wird die Animation des vorausgegangenen Experimentes - waagerechtes Aufsetzen der Büroklammern auf die Wasseroberfläche - wiederholt. Der Vorgang und die dabei wirkenden Kräfte werden wiederum per Text und Bild erklärt (Abb. 6). 3D-Visualisierungen mit Molekülbetrachtern Die vorgestellten Flash-Folien unterstützen die Entwicklung einer anschaulichen Vorstellung von den bei der Oberflächenspannung wirkenden Kräfte. Wasserstoffbrücken spielen dabei eine zentrale Rolle. Die dritte Dimension wird dabei jedoch nur angedeutet. Diese Lücke kann durch so genannte Molekülbetrachter geschlossen werden (zum Beispiel Jmol ). Mithilfe dieses kostenfrei zur Verfügung stehendem Werkzeugs können 3D-Moleküle am Bildschirm mit dem Cursor bei gedrückter linker Maustaste "angefasst", gedreht und gewendet werden. Abb. 7 zeigt zwei Ausschnitte aus einer Animation von Eric Martz, die zu Beginn zwei Reihen ordentlich aufgereihter Wassermoleküle zeigt (Teilabbildung a). Nach dem Start der Animation sorgen die zehn Wassermoleküle per Wasserstoffbrückenbildung für eine Energieminimierung (Teilabbildung b). Während des gesamten Vorgangs können Sie das Molekül-Ensamble mit der Maus "anfassen", frei drehen und aus verschiedenen Perspektiven betrachten.

Die angemessene Gestaltung einer Präsentation ist gar nicht so einfach. Eine heikle Gestaltungsfrage ist stets die Einbindung animierter Schrift- und Grafik-Elemente. Hier kann man nämlich leicht zu viel des Guten tun. Der Entwurf einer Präsentation mit PowerPoint gehört zum Standard-Know-how kaufmännisch orientierter Berufe. Der steigende Legitimierungsbedarf des eigenen Handelns in Unternehmen und auch von außen macht es immer häufiger erforderlich, über Präsentationen eigene Positionen zu verdeutlichen. Der erfolgreiche Umgang mit Präsentationsmedien ist deshalb eine wichtige Befähigung im beruflichen Alltag eines kaufmännischen Mitarbeiters. Die Unterrichtsstunde kann Teil einer Unterrichtsreihe sein, in der Schülerinnen und Schüler arbeitsteilig zu "Grundlagen der EDV" eigene Präsentationen erstellen. Die vorgestellte Unterrichtsstunde kann aber problemlos in anderen Kontexten genutzt werden. Die Stunde dient dazu, Gütekriterien für den Einsatz von Animationen zu entwickeln und umzusetzen. Die erworbenen Fähigkeiten und Fertigkeiten sollen in der Folgestunde auf von Schülern und Schülerinnen selbst erstellte Präsentationen angewendet werden. Die Stunde ist so konzipiert, dass die Eigenständigkeit der Schülerinnen und Schüler, Informationen aufzunehmen und zielorientiert zu verarbeiten, gestärkt wird. Ablauf des Unterrichts und Einsatz der Materialien Voraussetzung für eine erfolgreiche Durchführung der Stunde ist die grundlegende Kenntnis über die Erstellung von Präsentationen in MS PowerPoint (Erstellung von Präsentationen mit der Folienlayoutfunktion, zwischen Ansichten wechseln, Folien verschieben, kopieren, löschen). Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich Gütekriterien für den Einsatz von Animationen und können diese bei der Gestaltung einer Präsentation anwenden. erkennen, wann Animationen angemessen oder unangemessen sind. lernen mit einem MS Office-Tool umzugehen. trainieren ihre Fähigkeit, sich aufgrund schriftlicher Anweisungen eine Anwendungstechnik anzueignen. sammeln erste Erfahrungen, wie man mit einem Beamer angemessen präsentiert. Titel Präsentationen sinnvoll animieren Autorin Dr. Gabriele Rother Fächer Wirtschaftsinformatik, Informationswirtschaft, Organisationslehre Zielgruppe Kaufmännisch orientierte Bildungsgänge Zeitumfang Eine Unterrichtsstunde Technische Voraussetzungen Mindestens ein Computer für drei Lernende, MS PowerPoint 2003, Beamer Planung Verlaufsplan Animation Der Einstieg in den Unterricht erfolgt über eine schlecht gestaltete Präsentation (Präsentation in action.ppt). Die Präsentation soll den Schülern und Schülerinnen verdeutlichen, dass diese Art der Animation nicht geeignet ist, um angemessen Inhalte zu transportieren. Die Schüler und Schülerinnen werden motiviert, ihre Kritik an der vorgestellten Präsentation zu äußern. Sie halten ihre Beiträge an der Tafel fest. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in dieser Phase in Dreiergruppen. Sie erhalten ein Arbeitsblatt mit Informationen zu einer der hier ausgewählten Animationsmöglichkeiten. Ziel ist es, dass die Schüler und Schülerinnen eine Präsentation (Textanimation.ppt, Animationsschema.ppt, Folienübergang.ppt) mithilfe vorgegebener Informationen animieren. Die Klasse bearbeitet die Aufgaben arbeitsteilig und in Parallelgruppen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, Tipps zur erfolgreichen Gestaltung von Animationen auf der Rückseite des Arbeitsblattes zu sammeln. Drei Gruppen stellen ihre jeweiligen Ergebnisse am Beamer vor. Nach der Darstellung ihrer animierten Präsentation benennen diese Gruppen Gütekriterien für die Animation von Präsentationen. Diese Kriterien werden an der Tafel festgehalten. Die Schülerinnen und Schüler tragen die gesammelten Ergebnisse auf der dafür vorgesehenen Rückseite ihres Arbeitszettels ein. Die Stunde kann in einer Hausarbeit münden, wenn die Schülerinnen und Schüler eigene Präsentationen ausarbeiten. Der Arbeitsauftrag lautet, Ideen zu erarbeiten, wie die eigene Präsentation auf der Basis der entwickelten Gütekriterien angemessen gestaltet werden kann. In der Folgestunde sollen die Schüler und Schülerinnen gemäß des Gruppenmixverfahrens (jeweils ein Schüler/eine Schülerin aus Gruppe 1, 2 und 3) ihre Ideen für eine gute Präsentation in einer eigenen Präsentation verarbeiten.

Die Entstehung von Jahreszeiten verbinden viele Schülerinnen und Schüler aufgrund der elliptischen Umlaufbahn der Erde um die Sonne mit unterschiedlichen Sonnenentfernungen. Webbasierte Animationen und einfache Experimente mit einer Taschenlampe sollen diesen Vorstellungen entgegentreten und für Klarheit sorgen. Die komplexen Zusammenhänge zwischen der Drehung der Erde um die Sonne in Verbindung mit der Neigung der Erdachse und den daraus hervorgehenden unterschiedlichen Beleuchtungszonen stellen immer wieder eine Herausforderung für den Geographieunterricht dar. In den allermeisten Fällen werden die Schülerinnen und Schüler diese Zusammenhänge anhand von Texten und Grafiken lernen. Nicht repräsentative Schülerumfragen des Autors in der Sekundarstufe II zeigten jedoch, dass diese Methodik in vielen Fällen zu keinen nachhaltigen Kenntnissen führt. Mit der hier vorgestellten WEBGEO-Animation kann die Anschaulichkeit erhöht werden. Zudem bewirkt ein Taschenlampenversuch eine aktive Auseinandersetzung der Lernenden mit der Thematik. Der Lernerfolg der kann mit einem Multiple Choice Tests überprüft werden. Für eine Vertiefung des Themas sind die Visualisierungen der Software "Home Planet" hervorragend geeignet. Die in dieser Unterrichtseinheit eingesetzten Animationen stammen aus dem Projekt WEBGEO, das durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Zukunftsinvestitionsprogramms "Neue Medien in der Bildung" gefördert wurde. Die Funktionalität der Animationen sollte den Lernenden auf jeden Fall per Beamer demonstriert werden, bevor sie mithilfe der Animationen die Aufgaben bearbeiten. Unterrichtsverlauf und Materialien Mithilfe von Animationen und einem Taschenlampenexperiment werden die Ursachen für die Entstehung der Jahreszeiten anschaulich vermittelt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Zusammenhänge zwischen der Neigung der Erdachse und Einstrahlungsverhältnissen kennen lernen und daraus Beleuchtungszonen ableiten. im Taschenlampenversuch Zusammenhänge zwischen Einstrahlungswinkel und Intensität der Beleuchtung erkennen und auf das System Sonne-Erde übertragen. aus den vorangegangenen Erkenntnissen auf die Entstehung von thermischen Jahreszeiten schließen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen erkennen, dass Animationen modellhaft Prozesse der Realität abbilden können. mit Animationen umgehen können. Thema Entstehung von Jahreszeiten Autor Jens Joachim Fach Geographie Zielgruppe Klasse 7-8 Zeitraum 1-2 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss, Beamer, DSL-Anschluss; für das Abspielen der Animationen ist der Adobe-Flash-Player oder PowerPoint erforderlich; je eine Taschenlampe und ein dunkles A4-Blatt pro Schülergruppe Vorwissen der Schülerinnen und Schüler Im der ersten Aufgabe des Arbeitsblatts (jahreszeiten_arbeitsblatt.pdf) sollen die Schülerinnen und Schüler den Wahrheitsgehalt vorgegebener Aussagen zur Entstehung der Jahreszeiten bewerten und eigene Kommentare ergänzen. Es kann davon ausgegangen werden, dass sie über astronomische Vorkenntnisse verfügen (Neigung der Erdachse um 23,5 Grad, Drehung der Erde um die Sonne innerhalb eines Jahres). Ihr Vorwissens wird abgerufen und fixiert. Am Ende der Unterrichtseinheit wird wieder Bezug auf die Ergebnisse zur ersten Aufgabe genommen und dabei für die Lernenden ein Wissenszuwachs erlebbar. Auch wenn die Lernenden zu Beginn der Unterrichtsstunde(n) den Wahrheitsgehalt der Aussagen richtig bewerten, ist ein genaueres Wissen meist nicht vorhanden. Beleuchtungszonen und besondere Breitenkreise Die zweite Aufgabe, die wie die folgenden in Partnerarbeit bearbeitet werden soll, dient der Erarbeitung der Beleuchtungszonen der Erde. Hierzu wird eine interaktive WEBGEO-Animation eingesetzt (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken). Das Wissen um die Beleuchtungszonen stellt eine wesentliche Grundlage der physischen Geographie da. Auf ihnen beruhen die überwiegend breitenkreisparallelen Klima- und Vegetationszonen der Erde und damit wesentliche Voraussetzungen für agrarische Nutzungssysteme. Taschenlampenversuch Im dritten Teil der Unterrichtseinheit werden die zuvor entdeckten unterschiedlichen Einstrahlungswinkel per Taschenlampenversuch in Zusammenhang mit der Strahlungsintensität gesetzt (Abb. 2). Je nach Qualität der Taschenlampen ist eine Verdunklung des Raumes notwendig. Aufgabe 3 ist die Schlüsselaufgabe für das Ziel der Unterrichtseinheit. Insofern sollte die richtige Lösung der Aufgabe im Lernprozess kontrolliert werden. Animation zu den astronomischen Jahreszeiten In der vierten Aufgabe erfolgt die Synthese der bisher gefundenen Zusammenhänge in einer Tabelle. Dabei kommt eine zweite WEBGEO-Animation zum Einsatz (Abb. 3, Platzhalter bitte anklicken). Das Gelernte wird auf die nördlich gemäßigten Zonen angewendet. Durch die Angabe des Zenitstandes und der Jahreszeiten wird der Zusammenhang zwischen (scheinbarer) Wanderung des Zenits und der Entstehung von Jahreszeiten gefestigt. Die abschließende Aufgabe 5 dient ebenfalls der Festigung und zwingt die Schülerinnen und Schüler zu einer zusammenhängenden Verbalisierung der Ursachen für die Entstehung der Jahreszeiten. Der Vergleich mit den Aufzeichnungen zu Aufgabe 1 (Wahrheitsgehalt vorgegebener Aussagen zur Entstehung der Jahreszeiten) macht den Wissenszuwachs erlebbar. Die Aufgabe zum Weiterdenken (Arbeitsblatt) kann mündlich nach der Fertigstellung des Arbeitsblattes diskutiert werden. Hierzu könnten auch Bilder von Weihnachtssituationen auf der Südhalbkugel zur Illustration genutzt werden. Manche Schulnetzwerke oder -rechner können auf den für das Abspielen der WEBGEO-Simulationen notwendigen Flash-Player nicht zugreifen. Die hier angebotene PowerPoint-Präsentation des Autors stellt für diesen Fall eine Alternative dar: Visualisierungen mit der Software "Home Planet" Die Software "Home Planet" von John Walker (kostenfreier Download aus dem Internet) kann zur Intensivierung der Beschäftigung mit der Entstehung der Jahreszeiten genutzt werden. Anhand einer Weltkarte wird mit der Darstellung der Tagesbeleuchtung der Zusammenhang zwischen Rotation und Revolution der Erde sichtbar. Die Eingabe von Zeitintervallen ermöglicht Simulationen in die Vergangenheit, aber auch in die Zukunft. Extreme Jahreszeiten auf Uranus Im Gegensatz zur Erde weist die Rotationsachse des Planeten Uranus mit einem Winkel von 98 Grad eine extrem starke Neigung auf. Infolge der großen Äquatorneigung gegen die Bahnebene dauern Tag und Nacht an den Polen etwa 42 Jahre. Was wäre, wenn auf der Ede vergleichbare Bedingungen herrschen würden? Astronomen untersuchen mithilfe des Hubble Weltraumteleskops den Einfluss der Sonneneinstrahlung auf die Vorgänge in der Uranus-Atmosphäre: Hubble Discovers Dark Cloud in the Atmosphere of Uranus Informationen und Bilder auf Hubblesite.org: Das Weltraumteleskop entdeckte einen Wirbelsturm mir einer Ausdehnung von etwa der zwei Dritteln der Fläche der USA. Das Phänomen der Jahreszeiten Auf der Homepage der Görlitzer Sternfreunde finden Sie Informationen zu den Jahreszeiten auf anderen Planeten. Inklination der Planeten Auf der Website der Zentrale für Unterrichtsmedien im Internet sind die Bahndaten (Entfernung, Rotation in Inklination) der Planeten zusammengestellt.

Eine Flash-Animation veranschaulicht die chemischen Vorgänge, die in einer Zink-Kohle-Batterie bei einer Stromentnahme ablaufen. Das hier vorgestellte Flash-Programm bietet Schülerinnen und Schülern einen Einblick in den Aufbau einer Zink-Kohle-Batterie und stellt in einer Animation die chemischen Vorgänge während der Stromentnahme stark vereinfacht dar. Die Flash-Folie lässt sich im Unterricht per Beamer-Projektion einsetzen, um den Aufbau und die Funktion einer Zink-Kohle-Batterie kennenzulernen, zu verstehen und die Teilreaktionen in Reaktionsgleichungen zu fassen. Am heimischen Rechner können Schülerinnen und Schüler das frei zugängliche Angebot nutzen, um den Unterrichtsstoff zu wiederholen. Die Materialien der Unterrichtseinheit werden durch Beiträge der Gesellschaft Deutscher Chemiker e. V. (GDCh) ergänzt: Artikel aus der GDCh-Wochenschau-Artikel zum Thema stellen den seit fast 100 Jahren in Autos eingesetzten Bleiakkumulator sowie die noch sehr junge Technologie der Lithium-Batterien und ihre Einsatzmöglichkeiten vor. Betrachtung der Teilvorgänge und Aufstellen der Teilgleichungen Das "Innenleben" einer handelsüblichen Batterie kann den Schülerinnen und Schülern an aufgesägten Batterien gezeigt werden. Welche chemischen Vorgänge laufen ab? Der Zinkbecher fungiert als Elektronendonator. Zink wird oxidiert. Das ist aus der äußeren Beschriftung mit dem Minus-Symbol ersichtlich. Doch welcher Stoff wird reduziert? Dies wird in der hier vorgestellten Animation veranschaulicht, indem zum einen die Bestandteile der Batterie mithilfe von Formeln benannt werden (Ausgangsstoffe) und zum anderen die chemischen Veränderungen vereinfacht szenisch dargestellt werden (Produkte). Dabei werden die Oxidation von Zink, die Leitung der Elektronen über einen elektrischen Leiter hin zum Verbraucher und die Reduktion von Mangandioxid zeitlich nacheinander animiert vorgestellt, um den Fokus der Schülerinnen und Schüler verstärkt auf die Teilvorgänge zu konzentrieren. Anhand dieser "zeitlichen Akzentuierung" lassen sich leicht Teilgleichungen zu den Redoxvorgängen aufstellen. Unterrichtsgespräch und selbstständige Schülerarbeit Wird die Animation im Unterrichtsgepräch als Arbeitsmittel eingesetzt, werden ein kontinuierliches und zeitgleiches Prozedere im gesamten Redoxsystem und der kontinuierliche Verbrauch der Ausgangsstoffe thematisiert. Daneben können Schülerinnen und Schüler den Aufbau und die Funktion der Zink-Kohle-Batterie in einer selbstständigen Schülerarbeit am Rechner erarbeiten. Steuerung und Inhalte der Flash-Animation Die Animation kann über den Cursor oder die Tastatur gesteuert werden. Die Teilschritte der Reaktion werden hier per Screenshot vorgestellt und kurz erläutert. GDCh-Wochenschau-Artikel zum Thema Bei der Behandlung des Themas bietet sich ein Blick auf weitere Batterietypen an: klassischer Bleiakkumulator und die junge Technologie der Lithium-Ionen-Batterie Die Schülerinnen und Schüler sollen den Aufbau und die Organisation einer Zink-Kohle-Batterie beschreiben. anhand der Animation zur Zink-Kohle-Batterie erkennen, dass bei der Stromentnahme durch Anschluss eines Verbrauchers innerhalb der Batterie kontinuierlich stoffliche Veränderungen in den beiden Teilen eines Redoxsystems ablaufen. die dynamischen Teilchenmodellszenarien in Reaktionsgleichungen umsetzen. aus der Animation ableiten, dass durch die Kombination und räumlich Trennung geeigneter Reduktions- und Oxidationsmittel chemische Energie gespeichert und durch Anschluss eines Verbrauchers in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Die Flash-Animation kann mithilfe der Maus durch Anklicken der Buttons und des Schalters gesteuert werden. Alternativ kann dafür aber auch die Tastatur des Rechners genutzt werden. Diese Möglichkeit unterstützt insbesondere die "mausfreie" Präsentation während des Unterrichtsgesprächs durch die Lehrperson oder im Rahmen eines Schülervortrags. Hier die verschiedenen Steuerungsfunktionen im Überblick: Buttons (Animation) Für Start und Stopp der Animation können die für diese Funktionen üblichen Icons in der Flash-Folie verwendet werden. Ein-und Ausschalter (Animation) Über die Betätigung des Ein- und Ausschalters neben der Glühlampe (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken) startet man die Animation oder setzt sie zurück ("Reset"). Computer-Tastatur Alternativ zu den Buttons kann auch die Space-Taste der Tastatur zum Starten oder Stoppen der Animation genutzt werden. Mit den Pfeiltasten der Tastatur können Sie die Animation schrittweise vor oder auch zurücklaufen lassen. Die Animation beginnt mit der Bewegung zweier Elektronen (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken) über den elektrischen Leiter hin zum Verbraucher. Es ist sehr wichtig, dass die Lehrperson den Schülerinnen und Schülern hier klarmacht, dass diese beiden Elektronen in dem Modell nur exemplarisch dargestellt und bewegt werden. In Wirklichkeit fließen im gesamten Leiter Elektronen vom Minus- zum Pluspol. Die Elektronen entstehen bei der Oxidation von Zinkatomen des Zinkbechers. Daraus lässt sich die erste Teilgleichung (Oxidation von Zink) ableiten: Zn (s) → Zn 2+ (aq) + 2 e - Die Elektronen wandern über die Kohleelektrode in das leitfähige Gemisch aus Kohlenstoff und Braunstein (Abb. 2a). Dort wird Mangan(IV)dioxid reduziert. Unter Aufnahme eines Protons entsteht Mangan(III)oxidhydroxid (Abb. 2b): 2 MnO 2 (s) + 2 H 2 O (l) + 2e - → 2 MnO(OH) (s) + 2 OH - (aq) Die Ammonium-Ionen geben jeweils ein Proton an Hydroxid-Ionen ab (Abb. 2c): 2 OH - (aq) + 2 NH 4 + (aq) → 2 H 2 O (l) + 2 NH 3 (g) Ammoniak diffundiert innerhalb in der Batterie und bildet mit den bei der Oxidation des Zinkbechers entstandenen Zink-Ionen Aminkomplexe (Abb. 2d): Zn 2+ (aq) + 2 NH 3 (g) → [Zn(NH 3 ) 2 ] 2+ (aq) Folgende Sekundärreaktionen führen zur Auflösung des Zinkbechers und somit zur Alterung der Batterie: Zn 2+ (aq) + 2 OH - → Zn(OH) 2 (s) Zn(OH) 2 (s) → ZnO (s) + H 2 O (l) Die GDCh-Wochenschau informiert über aktuelle Themen aus der chemischen Forschung und Entwicklung. Zum Unterrichtsthema passende Beiträge sind für Lehrerinnen und Lehrer bei der Vorbereitung des Unterrichts eine Fundgrube für interessante und weiterführende Informationen. Schülerinnen und Schüler können die Artikel im Rahmen von WebQuests oder zur Vorbereitung von Referaten nutzen. Für diese Unterrichtseinheit relevante Artikel stellen wir hier kurz vor. Die vollständigen Beiträge stehen als PDF-Downloads zur Verfügung. Die Aktuelle Wochenschau der GDCh Jede Woche finden Sie auf der Webseite der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) einen Beitrag zur chemischen Forschung und Entwicklung. Die Karriere des Bleiakkumulators Der klassische Bleiakkumulator wird seit fast 100 Jahren als einziger elektrischer Energiespeicher für den Starter in Kraftfahrzeugen eingesetzt und ist mitverantwortlich für den Erfolg des Automobils. Der Erfolg der Bleibatterie ist in erster Linie auf den im Vergleich zu anderen Batteriesystemen konkurrenzlos niedrigen Preis zurückzuführen, der durch niedrige Rohstoffkosten, eine einfache und weitgehend automatisierte Fertigungstechnik und einen etablierten effizienten Recyclingprozess erreicht wird. Funktionsweise Die Arbeitsweise des Bleiakkumulators wird ausführlich beschrieben. Neben den Entladereaktionen werden auch die "Nebenwirkungen" erläutert. Neben der Rolle des bei der Entladungsreaktion entstehenden und auf der Elektrode ausfallenden Bleisulfats (Reduzierung der Elektroden-Porosität und dadurch Behinderung der Transportvorgänge in den Elektroden und Korrosionseffekte) werden auch die Folgen von Nebenreaktionen dargestellt (Wasserverlust und Gasbildung durch Wasserzersetzung). Zudem werden die grundsätzlichen Unterschiede zwischen zwei Batterietypen aufgezeigt: Geschlossene Batterien (Vented/flooded batteries) Diese haben einen aufschraubbaren Zellstopfen für die Wassernachfüllung und Öffnungen im Deckel für das Entweichen von Gasen. Verschlossenen Batterien (Valve Regulated Lead Acid batteries) Dieser Batterietyp ist fest verschlossen und verfügt über ein Ventil, das sich bei Überdruck öffnet um die entstandenen Gase freizusetzen. Warum Lithium? Lithium ist das leichteste Metall im Periodensystem und steht am negativen Ende der elektrochemischen Spannungsreihe. Die daraus resultierende hohe theoretische Kapazität und die in Kombination mit verschiedenen Kathodenmaterialien realisierbaren hohen Zellspannungen machen es zum idealen Anodenmaterial. Lithium- und Lithium-Ionen-Batterien Der Artikel beschreibt Aufbau und Funktion primärer (nicht wiederaufladbarer) und sekundärer (wiederaufladbarer) Lithium-Batterien. Zudem wird die Lithium-Ionen-Batterie vorgestellt. In diesem System können sowohl das Kathoden- als auch das Anodenmaterial Lithium reversibel einlagern. Die negative Elektrode enthält an Stelle metallischen Lithiums nun Kohlenstoff als Speichermedium, die positive ein Lithium-Übergangsmetalloxid. Beim Ladeprozess werden Lithium-Ionen aus dem Metalloxid ausgelagert, zur negativen Elektrode transportiert und dort in das Gitter des Kohlenstoffs eingelagert. Beim Entladeprozess verläuft der Prozess umgekehrt. Lithium-Polymer-Zelle Eine Variante der Lithium-Ionen-Zelle ist die Lithium-Polymer-Zelle. Elektrodenmaterialien und Zellchemie sind identisch. Es wird aber an Stelle des flüssigen Elektrolyten eine Polymermatrix verwendet, die den Flüssigelektrolyten vollständig aufsaugt und auslaufsicher fixiert. In Lithium-Polymerzellen mit (Fest-)Polymerelektrolyt wird als Elektrolyt wird ein Polymer mit einem darin gelösten Lithiumsalz eingesetzt, das keine flüssigen Lösungsmittel mehr enthält. Der Ionentransport erfolgt komplett über die Polymermatrix. Vielfältige Einsatzmöglichkeiten Lithium-Batterien sind, verglichen mit den konventionellen Systemen, eine sehr junge Technologie. Trotz ihrer erst relativ kurz zurückliegenden Markteinführung zeigen sie im Bereich der Gerätebatterien bereits das größte Marktwachstum und beginnen die etablierten Systeme zu verdrängen. Sie werden in Camcordern, Mobiltelefonen und tragbaren Computern eingesetzt. Zukünftige Fahrzeugkonzepte, wie zum Beispiel das Hybridauto, benötigen leistungsfähigere Batterien. Auch hier können Lithium-Batterien in Zukunft eine bedeutende Rolle spielen. Neue Materialien, Nanokomposite und neue Zellkonzepte bieten Entwicklungspotenzial für weitere Verbesserungen und vielfältige Anwendungen.

Die Verwendung von 3D-Animationen erhöht die Anschaulichkeit und unterstützt die Visualisierung von Aufgabenstellungen. Dies unterstützt das Verständnis der Vorgänge in dem für uns unsichtbaren Universum der Elementarteilchen.Dieser Selbstlernkurs soll den Schülerinnen und Schülern der Mittelstufe helfen, die komplexe Problematik der Elektrizität und des elektrischen Stromes schrittweise zu erkennen und den Umgang mit den physikalischen Grundgrößen Stromstärke, Spannung und Widerstand zur Problemlösung sicher zu beherrschen. Dazu werden die Vorgänge im submikroskopisch kleinen Universum der Elementarteilchen mithilfe von 3D-Animationen verdeutlicht und auf eine höhere Ebene der Anschaulichkeit gehoben. Die Arbeit mit dem Kurs ist in Abschlussklassen zur Wiederholung und selbstständigen Prüfungsvorbereitung hilfreich. Technische Hinweise Der Kurs ist in Form einer interaktiven Webseite angelegt und wird nach dem Download (siehe unten) mit der Datei "index.htm" gestartet. Um das Menü (am linken Rand) anzeigen zu können, muss Ihr Browser in der Lage sein, Flash-Dateien anzuzeigen. Die dreidimensionalen Darstellungen der Lernumgebung wurden durch die objektorientierte Programmiersprache VRML (Virtual Reality Modeling Language) umgesetzt. Das zur Nutzung der 3D-Darstellungen erforderliche Plugin blaxxun Contact kann kostenlos aus dem Internet heruntergeladen werden (siehe unten). Nach dem Installieren des Plugins können die World-Dateien (WRL), die die VRML-Inhalte enthalten, im Browser angezeigt werden. Mit einem Rechtsklick in die 3D-Darstellung öffnet sich ein Kontextmenü, über das man verschiedene Funktionen aufrufen kann. Einsatz im Unterricht Dieser Selbstlernkurs soll als klassenstufenübergreifender Kurs einerseits die Grundlagen für die Arbeit mit den physikalischen Größen Stromstärke, Spannung und Widerstand in der Orientierungsstufe legen und andererseits in den darauf folgenden Klassenstufen gemäß der Kurrikulumsspirale darauf aufbauen. Vom Verständnis des Begriffs "elektrischer Strom" bis hin zu Berechnungen und Analysen von Stromkreisen führt der Kurs die Schülerinnen und Schüler mithilfe interaktiver Übungen zum sicheren Beherrschen dieses interessanten physikalischen Phänomens. Alle Kapitel sind zum besseren Verständnis mit 3D-Animationen ausgestattet. Insbesondere wenn die Schülerinnen und Schüler den Umgang mit dem Plugin blaxxun Contact sowie mit interaktiven Arbeitsblättern noch nicht gewohnt sind, ist der Einsatz eines Beamers bei der Einführung des Kurses zu empfehlen. Themen und Materialien Stoffaufbau - Leiter und Isolatoren Die Begriffe Leiter und Isolator werden mithilfe des Teilchenmodells eingeführt und mit 3D-Animationen veranschaulicht. Elektrischer Strom, Stromstärke und elektrische Spannung Frei bewegliche Elektronen in einem metallischen Leiter werden als Grundvoraussetzung des Modells der Elektronenleitung erkannt. Knotenpunktregel und Maschenregel Schülerinnen und Schüler untersuchen das Verhalten der physikalischen Grundgrößen Stromstärke und Spannung in verschiedenen Stromkreisen. Elektrischer Widerstand, Ohmsches Gesetz und Widerstandsgesetz Das Ohmsche Gesetz wird in einem virtuellen Experiment hergeleitet. Die Formulierung des Widerstandsgesetzes bildet den Abschluss des Kurses zur Elektrizitätslehre. Fachkompetenzen beim Einsatz in Klasse 6 Die Schülerinnen und Schüler sollen im Lernbereich "Elektrische Stromkreise" einfache Modellvorstellungen des elektrischen Stroms kennen lernen. die Begriffe "Leiter" und "Isolatoren" kennen lernen. Bestandteile und Symbole von Schaltplänen beherrschen. Arten von Stromkreisen (einfache, verzweigte und unverzweigte) beherrschen. Fachkompetenzen beim Einsatz in Klasse 7 Die Schülerinnen und Schüler sollen im Lernbereich "Elektrische Leitungsvorgänge" die elektrische Stromstärke kennen, insbesondere die Ladungstrennung, das elektrische Leitungsmodell, die physikalische Größe der elektrischen Stromstärke, die Stromstärkemessung [Umgang mit Messgeräten], die Stromstärke in verschiedenen Stromkreisen, das Erste Kirchhoffsche Gesetz, die Knotenpunktregel. die elektrische Spannung kennen, insbesondere die physikalische Größe der elektrischen Spannung, die Spannungsmessung, die Spannung in verschiedenen Stromkreisen, das Zweite Kirchhoffsche Gesetz, die Maschenregel. Fachkompetenzen beim Einsatz in Klasse 8 Die Schülerinnen und Schüler sollen im Lernbereich "Leitungsvorgänge in Metallen" zusätzlich zu den oben beschriebenen Kompetenzen den Zusammenhang zwischen Stromstärke und Spannung kennen lernen, insbesondere das Ohmsche Gesetz, das I(U)-Diagramm von Konstantandraht und Glühlampe sowie den Begriff "Kennlinie". Leben und Werk von Georg Simon Ohm (1789-1854) kennen lernen. die physikalische Größe des elektrischen Widerstands kennen, insbesondere die Deutung mit dem elektrischen Leitungsmodell, die Berechnung von Widerständen, Spannung und Stromstärke und die Abhängigkeit des Widerstandes eines Leiters von Länge, Querschnittsfläche und Material. die Kenntnisse über den elektrischen Widerstand auf technische Sachverhalte anwenden, insbesondere auf Festwiderstände und verstellbare Widerstände (Potentiometer), Vorwiderstände (mit Berechnung) und die Wheatstonesche Brücke. Die Schülerinnen und Schüler sollen einfache Modellvorstellungen des elektrischen Stroms kennen lernen. die Begriffe Leiter und Isolatoren kennen lernen. Die Schülerinnen und Schüler sollen zusätzlich zu den oben genannten fachlichen Kompetenzen das elektrische Leitungsmodell und die Elektronenleitung kennen lernen. Vom Kugelmodell zum Atommodell Zu Beginn des Kurses "Die strömende Elektrizität" wird, aufbauend auf die Eigenschaften von Körpern, der Begriff "Stoff" näher untersucht und der Aufbau der Stoffe aus kleinsten Teilchen verdeutlicht. Die Elementarteilchen Proton und Elektron werden im Besonderen untersucht, da diese für die elektrische Leitung die entscheidende Rolle spielen. Eine 3D-Animation zeigt den Übergang vom Kugelmodell zum Atommodell nach Niels Bohr. Nach dem Start der Animation wird ein Atom zunächst als Kugel dargestellt (Abb. 1, oben; Platzhalter bitte anklicken). Über das Kontextmenü (mit rechter Maustaste in die Animation klicken und "Standorte/Naechster" wählen) rücken Sie in der Animation stufenweise vor (Abb. 1, unten). Gitterstruktur von Metallen Das Atommodell (Abb. 2, Platzhalter bitte anklicken) können Sie mit dem Mauszeiger "anfassen" und bewegen (Kontextmenü: "Bewegung/Betrachten"). Die Gitterstruktur von Metallen wird in dem Kapitel besonders hervorgehoben. Es folgen interaktive Übungen, mit denen die Schülerinnen und Schüler das Gelernte festigen und vertiefen können. Atommodelle von Leitern und Nichtleitern Das nächste Kapitel widmet sich der Unterscheidung von Leitern und Isolatoren. Als Voraussetzung für das Begreifen des Modells der Elektronenleitung wird Wert gelegt auf das Vorhandensein frei beweglicher Elektronen bei einem metallischen Leiter. 3D-Animationen und interaktive Übungen helfen dabei, das Gelernt zu verstehen und umzusetzen. Abb. 3 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt einen Screenshot der VRML-Animation zum Aufbau eines typischen Leiters (Aluminiumatom). Die Schülerinnen und Schüler in Klasse 7 sollen im Rahmen des Themas "Elektrische Leitungsvorgänge" die elektrische Stromstärke kennen, insbesondere die Ladungstrennung, das elektrische Leitungsmodell, die physikalische Größe der elektrischen Stromstärke, die Stromstärkemessung (Umgang mit Messgeräten) und die Stromstärke in verschiedenen Stromkreisen. die elektrische Spannung kennen, insbesondere de physikalische Größe der elektrischen Spannung, die Spannungsmessung und die Spannung in verschiedenen Stromkreisen. Stromloser und stromführender Leiter Die beiden ersten 3D-Animationen zeigen den Übergang vom stromlosen Leiter zum stromführenden Leiter. Durch unterschiedliche Betrachtungsweisen (Kontextmenü "Bewegung/Betrachten") kann die Bewegung der Elektronen sehr gut erkannt werden. Das Atomgitter wird durch rote Kugeln, die Elektronen werden durch kleine grüne Kugeln dargestellt (Abb. 4, Platzhalter bitte anklicken). Stromkreis Weitere Animationen zeigen einen einfachen Stromkreis, in dem die Bewegung der Elektronen durch Heranzoomen an den Leiter genau beobachtet werden kann (im Kontextmenü "Standorte/Standard Tour" wählen; Abb. 5, Platzhalter bitte anklicken). So wird der Zusammenhang zwischen geöffnetem Stromkreis und Unterbrechen des Stromflusses gezeigt. Mit interaktiven Übungen (Lückentext, Zuordnung, Schüttelsatz) kann das Gelernte überprüft und geübt werden. Definition der physikalischen Grundgrößen Der nächst Schwerpunkt des Kurses ist die Definition der physikalischen Grundgrößen Stromstärke und Spannung. Neben den Merksätzen werden der Anschluss der Messgeräte erklärt und somit die Begriffe "in Reihe" und "parallel zu" wiederholt und gefestigt. Eine Flash-Animation verdeutlicht den Zusammenhang zwischen dem Anlegen einer äußeren Spannung an den metallischen Leiter und der Bewegung seiner freien Elektronen. Dabei kann zwischen keiner und verschieden großen Spannungen gewählt werden. Abb. 6 zeigt einen Screenshot der Animation. Die Schülerinnen und Schüler in Klasse 7 sollen im Rahmen des Themas "Elektrische Leitungsvorgänge" die elektrische Stromstärke kennen, insbesondere das elektrische Leitungsmodell, die physikalische Größe der elektrischen Stromstärke, die Stromstärkemessung (Umgang mit Messgeräten), die Stromstärke in verschiedenen Stromkreisen und das Erste Kirchhoffsche Gesetz (Knotenpunktregel). die physikalische Größe der elektrischen Spannung, die Spannungsmessung, die Spannung in verschiedenen Stromkreisen, und das Zweite Kirchhoffsche Gesetz (Maschenregel) kennen lernen. Das Erste Kirchhoffsche Gesetz Das Verhalten der physikalischen Grundgrößen Stromstärke und Spannung in Stromkreisen wird ausführlich untersucht. Ziel dabei ist auch das Auffinden von formelmäßigen Zusammenhängen. Viel wichtiger ist aber das Begreifen der inneren Zusammenhänge - und die werden durch die Kirchhoffschen Gesetze bestens erklärt. Auch wenn weder die Knotenpunktregel noch die Maschenregel vom Lehrplan ausdrücklich verlangt werden, hat sich im Unterricht gezeigt, dass die Schülerinnen und Schüler das Thema so besser verstehen als durch bloßes "Formelwissen". Zu Anfang werden die Formeln für die Stromstärke im unverzweigten und verzweigten Stromkreis hergeleitet. Der allgemeingültige Zusammenhang in Form der Knotenpunktregel als Erstes Kirchhoffsches Gesetz bildet die Grundlage für die Analyse aufwändigerer Stromkreise. Online-Materialien In animierten Stromkreisen wird das Maß der elektrischen Stromstärke durch die Dicke der Animationslinie anschaulich dargestellt. So ist klar erkennbar, wo viel Strom fließt und wo weniger. In einer daran anschließend betrachteten 3D-Animation wird nun der Kreis zur Bewegung der Elektronen geschlossen (Abb. 7, Platzhalter bitte anklicken). So kann die Bewegung der Elektronen am Knotenpunkt genau "unter die Lupe" genommen werden. Interaktive Übungen dienen der Kontrolle und Festigung des Gelernten. Das Zweite Kirchhoffsche Gesetz Das Verhalten der physikalischen Grundgrößen Spannung in den verschiedenen Stromkreisen ist das Thema dieses Kapitels. Auch hier werden zuerst die Formeln für die Spannung im unverzweigten und im verzweigten Stromkreis hergeleitet. GIF-Animationen erklären dann den Begriff der Masche im Stromkreis aus physikalischer Sicht. Es folgt die Verallgemeinerung der Formeln für die Spannung zur Maschenregel - dem Zweiten Kirchhoffschen Gesetz. Eine interaktive Flash-Animation zeigt den Zusammenhang zwischen den unterschiedlichen Maschen und der Summe der Einzelspannungen in diesen Maschen. Zum Schluss wird die Maschenregel auf Teilstromkreise übertragen. Online-Materialien Auch in diesem Kapitel dienen interaktive Übungen der Kontrolle und Festigung des Gelernten. Abb. 8 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt einen Screenshot (Ausschnitt) aus dem interaktiven Arbeitsblatt von Übung 5. Die Schülerinnen und Schüler in Klasse 8 sollen im Rahmen des Themas "Leitungsvorgänge in Metallen" den Zusammenhang zwischen Stromstärke und Spannung kennen. sich mit Leben und Werk von Georg Simon Ohm (1789-1854) beschäftigen. das Ohmsche Gesetz, das I(U)-Diagramm von Konstantandraht und Glühlampe sowie den Begriff "Kennlinie" kennen. die physikalische Größe des elektrischen Widerstands kennen, insbesondere die Deutung mit dem elektrischen Leitungsmodell, die Berechnung von Widerständen, Spannung und Stromstärke sowie die Abhängigkeit des Widerstands eines Leiters von Länge, Querschnittsfläche und Material. Kenntnisse über den elektrischen Widerstand auf technische Sachverhalte anwenden, insbesondere auf Festwiderstände und verstellbare Widerstände (Potentiometer), Vorwiderstände (mit Berechnung) und die Wheatstonesche Brücke. Geltungsbereich des Ohmschen Gesetzes Das Ohmsche Gesetz wird in einem virtuellen Experiment hergeleitet. Durch die Nutzung verschiedener "Standorte" (Kontextmenü dazu per rechtem Mausklick aufrufen) in der 3D-Visualisierung ist es möglich, zeitgleich die Spannung zu wählen (Abb. 9, Platzhalter bitte anklicken) und dann die Auswirkung auf die frei beweglichen Elektronen zu beobachten und die Stromstärke abzulesen. Der Schritt zum Ohmschen Gesetz als Ergebnis der Untersuchungen ist dann reine Formsache. Es folgt der gleiche Versuch mit einer Glühlampe an Stelle des Ohmschen Widerstandes. Durch die zuvor untersuchte Abhängigkeit der Teilchenbewegung von der Temperatur wird der Geltungsbereich des Ohmschen Gesetzes auf nahezu konstante Temperatur eingeschränkt. Nach der Formulierung des Ohmschen Gesetzes wird die physikalische Größe des elektrischen Widerstands definiert. Online-Materialien Nach der Bearbeitung des Kapitels folgen interaktive Übungen zur Prüfung und Festigung des Gelernten. Informationen und Animationen Das Ohmsche Gesetz und der elektrische Widerstand Übungsaufgaben zum Ohmschen Gesetz Interaktive Übungen, Aufgaben von Dieter Welz, Leben und Werk von Georg Simon Ohm Einfluss von Querschnitt und Länge des Leiters Die Formulierung des Widerstandsgesetzes bildet den Abschluss dieses Kurses. Die Abhängigkeit des elektrischen Widerstands von Querschnitt (Abb. 10, Platzhalter bitte anklicken) und Länge des Leiters wird in einer Folge von virtuellen Experimenten untersucht. Danach folgt die Herleitung des eigentlichen Widerstandsgesetzes. Die Einteilung der Stoffe in Leiter, Halbleiter und Nichtleiter ist dann die logische Folgerung, mit der der Kurs abschließt.

Das hier vorgestellte Flash-Programm zeigt den Aufbau einer galvanischen Zelle aus einer Zink- und einer Kupferhalbzelle. Die chemischen Abläufe bei einer Stromentnahme werden dynamisch dargestellt.Die Beamerprojektion der Animation unterstützt das Unterrichtsgespräch und soll genutzt werden, um die im vorhergehenden Experiment demonstrierte Erzeugung elektrischer Energie in einer Teilchenmodellanimation zu veranschaulichen. Dabei wird deutlich, durch welche chemischen Vorgänge der Strom erzeugt wird. Neben den an den Elektroden stattfindenden Reaktionen wird auch die Diffusion der Ionen durch das Diaphragma dargestellt. Dadurch wird der Ladungstransport von Halbzelle zu Halbzelle innerhalb der Lösungen gewährleistet. Mithilfe der projizierten Animation werden die Teilgleichungen sowie die Redoxgleichung für den Gesamtumsatz an der Tafel entwickelt. Die Materialien der Unterrichtseinheit werden durch einen Beitrag aus der GDCh-Wochenschau-Artikel zum Thema (Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.) ergänzt: Unfreiwillig trägt fast jeder Mensch eines oder mehrere galvanische Elemente im Mund. Was können Chemikerinnen und Chemiker für einen korrosionsarmen Zahnersatz tun?Am Präsentationsrechner können Lehrerinnen und Lehrer die Flash-Folie als Unterrichtsmedium im Unterrichtsgespräch einsetzen. Das Experiment verdeutlicht den Lernenden die technische Möglichkeit zur Gewinnung elektrischer Energie aus chemischen Reaktionen. Die Animation lässt sich ebenfalls in einer selbstständigen Computer-Schülerarbeit einsetzen, zum Beispiel als Analyseinstrument beim Schülerpraktikum. Die in den Schülergruppen am Rechner erarbeiteten Ergebnisse zur Funktion des galvanischen Elements lassen sich abschließend im Schülervortrag computergestützt präsentieren und erläutern. Hinweise zum Einsatz der Animation im Unterricht Screenshots veranschaulichen die Funktionen der interaktiven Flash-Animation. Während der Präsentation werden die Reaktionsgleichungen an der Tafel fixiert. GDCh-Wochenschau-Artikel zum Thema Unfreiwillig trägt fast jeder Mensch eines oder mehrere galvanische Elemente im Mund. Wie finden Chemikerinnen und Chemiker einen korrosionsarmen Zahnersatz? Die Schülerinnen und Schüler sollen den Aufbau einer galvanischen Zelle aus zwei Halbzellen mit verschiedenen Metallelektroden, die in entsprechende Metallsalzlösungen eintauchen, beschreiben. anhand der Animation zur galvanischen Zelle erkennen, dass beim Verbinden beider Halbzellen mittels eines elektrischen Leiters zeitgleich und kontinuierlich in der einen Halbzelle ein Oxidations- und in der anderen ein Reduktionsvorgang an den Metallelektroden abläuft. erkennen, dass der Elektronenübergang zwischen beiden Teilvorgängen durch den elektrischen Leiter vermittelt wird. die dynamischen Teilchenmodellszenarien an den Elektroden in Reaktionsgleichungen umsetzen. aus der Animation ableiten, dass die Kombination und räumliche Trennung geeigneter Reduktions- und Oxidationsmittel chemische Energie speichert und diese durch Anschluss eines Verbrauchers in nutzbare elektrische Energie umgewandelt werden kann. Thema Funktion einer galvanischen Zelle Autor Dr. Ralf-Peter Schmitz Fach Chemie Zielgruppe Klasse 9/10, Jahrgangsstufe 12 (Wiederholung) Zeitraum 1 Stunde Technische Voraussetzungen Präsentationsrechner mit Beamer, Flash-Player (ab Version 8, kostenloser Download) Beschriftung der Zelle Die Animation beginnt die Präsentation mit einem Einblick in den Aufbau und die chemische Zusammensetzung eines galvanischen Elements. Ein Zinkblech taucht in eine Zinksulfatlösung und ein Kupferblech in eine Kupfersulfatlösung ein. Beide Systeme (Halbzellen) sind durch ein poröses Diaphragma voneinander getrennt (kombiniert). Die Beschriftung der Darstellung (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken) lässt sich über das obere Icon in der Buttonleiste (rechts außen) ein- beziehungsweise ausblenden. Stromfluss Durch Anklicken des Schalters (rechts unten in Abb. 2) wird der Stromkreis geschlossen (alternativ über die Space-Taste). Durch ein erneutes Anklicken des Schalters wird der Stromkreis unterbrochen und die Teilchensymbole werden ausgeblendet. Bei geschlossenem Stromkreis stoppt die Space-Taste die Bewegung der Teilchensymbole beziehungsweise startet sie bei erneuter Betätigung. Die Animation zeigt die chemischen Vorgänge an den Metallblechen (Elektroden) und den dadurch entstehenden Stromfluss. Die leuchtende Glühlampe zeigt den Verbrauch elektrischer Energie an. Anhand der projizierten Animation lassen sich die Teilgleichungen sowie die Redoxgleichung für den Gesamtumsatz an der Tafel entwickeln. Um jeder Schülerin und jedem Schüler die Elektrodenvorgänge deutlich vor Augen zu führen, lässt sich die Animation nach dem Stoppen über die Space-Taste mithilfe der Pfeil-Tasten langsam vor- oder zurückspulen. So kann jeder Elektrodenvorgang in angemessenem Tempo visualisiert werden. Die Teilvorgänge werden parallel zu diesem Vorgehen an der Tafel fixiert. Anode: Zinkatome werden oxidiert In der Zinkhalbzelle werden Zinkatome oxidiert und gehen als Zink-Ionen in Lösung. Dabei werden zwei Elektronen über das Zinkblech zum Verbraucher abgeführt: Zn (s) → Zn 2+ (aq) + 2e - Kathode: Kupferionen werden reduziert In der Kupferhalbzelle werden dem Kupferblech zugeführte Elektronen auf die Kupferionen der Lösung übertragen. Durch die Reduktion dieser Kupferionen scheidet sich elementares Kupfer auf der Kathodenoberfläche ab: Cu 2+ (aq) + 2e - → 2 Cu (s) Darstellung des Ladungstransports Die Animation zeigt neben den Reaktionen an den Elektroden auch die Diffusion von Ionen durch das Diaphragma und damit den Ladungstransport in der Lösung, der die Aufrechterhaltung der Elektroneutralität in beiden Halbzellen gewährleistet. Die Erzeugung elektrischer Energie findet nur statt, wenn der Transport elektrischer Landungen im gesamten System (im gesamten Stromkreis) möglich ist: im metallischen Leiter und im Elektrolyten. Da positiv geladene Kupferionen an der Kupferelektrode entladen werden, wandern negativ geladene Sulfationen in die Zinkhalbzelle. Gleichzeitig wandern positiv geladene Zinkionen aus der Zinkhalbzelle in die Kupferhalbzelle. "Alterung" des Galvanischen Elements Durch die Veränderungen an den Elektroden (die allerdings in der Animation nicht gezeigt werden) lässt sich die Alterung des apparativen Systems erläutern und die Stromabnahme prognostizieren. Die GDCh-Wochenschau informiert über aktuelle Themen aus der chemischen Forschung und Entwicklung. Zum Unterrichtsthema passende Beiträge sind für Lehrerinnen und Lehrer bei der Vorbereitung des Unterrichts eine Fundgrube für interessante und weiterführende Informationen. Schülerinnen und Schüler können die Artikel im Rahmen von WebQuests oder zur Vorbereitung von Referaten nutzen. Einen für diese Unterrichtseinheit relevanten Artikel stellen wir hier kurz vor. Der vollständige Beitrag steht als PDF-Download zur Verfügung. Die Aktuelle Wochenschau der GDCh Jede Woche finden Sie auf der Webseite der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) einen Beitrag zur chemischen Forschung und Entwicklung. Potentialdifferenz im Mund Metallische Werkstoffe höchst unterschiedlicher Art sind aus der modernen Zahnheilkunde nicht fortzudenken. Mit zunehmendem Lebensalter und einem immer breiter werdenden Angebot dieser Werkstoffe ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass im Mund Legierungen unterschiedlicher Zusammensetzung auftauchen. Sind sie hinsichtlich ihres Korrosionsverhaltens deutlich verschieden (also edler oder unedler), kann es bei direktem metallischen Kontakt zur Ausbildung eines Lokalelementes im Mund kommen - jeder unfreiwillige Biss auf ein Stück Aluminiumfolie mit einem Zahn, der eine metallische Krone oder ein Inlay aufweist, erinnert mit dem kribbelnden Gefühl im Mund an die auftretende Potentialdifferenz (elektrische Spannung). Der dann fließende Strom steht in direktem Zusammenhang mit der Korrosion und schließlich der Auflösung des unedleren Materials. Falls es bei der Einbringung von Zahnersatz zu ähnlichen Phänomenen kommt, ist wegen der lang andauernden Einwirkung und der oftmals biologisch bedenklichen Wirkung der freigesetzten Metalle die potentiell negative Auswirkung bedenklich. Durch sorgfältige Planung und Verarbeitung lassen sich derartige Fehler allerdings weitgehend vermeiden. Korrosion im Mund Galvanische Elemente bilden sich aber auch in anderer und kaum vermeidbarer Weise aus: Jeder metallische Werkstoff im Mund kann Bestandteil eines Belüftungselements werden. In ihm findet die korrosive Metallauflösung vor allem in für die Luft und den darin enthaltenen Sauerstoff schlecht zugänglichen Spalten statt, während die kathodische Sauerstoffreduktion an gut zugänglichen Oberflächen abläuft. Damit verbundene Phänomene wie Lochfraß oder Risskorrosion sind in der Technik wohlbekannt. Offenbar ist also jeder metallische Werkstoff im Mund - sofern er Kontakt mit Speichel hat - der Korrosion ausgesetzt. Dieses elektrochemische Phänomen kann mit elektrochemischen Methoden gut studiert werden. Die Artikel beschreibt (sehr detailliert), wie Chemikerinnen und Chemiker die Anfälligkeit verschiedener Legierungen untersuchen - ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum korrosionsarmen Zahnersatz.

Meeresströmungen haben einen entscheidenden Einfluss auf das Klima. Mithilfe einer Software, die eine Datenbank von Klimastationen enthält, sowie einer Animation, die die Oberflächenwassertemperaturen der Meere im Jahresverlauf darstellt, erarbeiten Schülerinnen und Schüler die Zusammenhänge.Warme und kalte Meeresströmungen sorgen dafür, dass Klimastationen in Meeresnähe trotz gleicher Breitenlage völlig unterschiedliche Temperaturverläufe aufzeichnen. Die Software Klimagramm der Westermann Verlags GmbH bietet eine Datenbank von 2.000 Klimastationen aus 171 Ländern. Einzelne Stationen können nach Ländern, Kontinenten (oder selbst gewählten Ausschnitten aus diesen) sowie über Klima- oder Landschaftszonen selektiert werden. Mithilfe der Klimagramm-Software oder vergleichbarer Produkte, zum Beispiel Klimaglobal (Klett-Perthes), suchen Schülerinnen und Schüler - je nach Schwierigkeitsgrad der Aufgabenstellung - selbstständig nach Klimastationen, die den Einfluss bestimmter Meeresströmungen dokumentieren, oder führen die Klimagramme von Stationen, die durch die Lehrkraft vorgegeben werden, auf den Einfluss bestimmter Meeresströmungen zurück. Neben einer Animation der NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), die weltweit den jahreszeitlichen Verlauf der Oberflächenwassertemperaturen der Meere darstellt, kommt als weitere Informationsquelle der Atlas zum Einsatz.Für die Arbeit am Computer sollten die Schülerinnen und Schüler im Umgang mit der eingesetzten Klimasoftware geübt sein. Die Nutzung des Media Players stellt keine große Herausforderung dar. Inhaltlich werden Kenntnisse zu den physikalischen Eigenschaften von Meeresströmungen benötigt. Auf dieser Grundlage geht es in der hier vorgestellten Unterrichtseinheit um die Veranschaulichung einzelner Strömungen sowie deren Auswirkungen auf das Klima. Die NOAA-Animation ermöglicht dabei eine sehr anschauliche Darstellung der Oberflächentemperaturen der Meere im Jahresverlauf. Die Animation kann jederzeit angehalten werden, um für einzelne Jahreszeiten die Situation global oder regional genau zu betrachten und zu beschreiben. Mit der Unterstützung durch die Klimasoftware lernen die Schülerinnen und Schüler das Meer als einen entscheidenden Klimafaktor kennen. Erweiterungen der Fragestellung zu klimatischen Konsequenzen des Golfstroms sind durchaus denkbar und - je nach Zielgruppe und Unterrichtssituation - angebracht. Unterrichtsverlauf und Arbeitsmaterialien Die Behandlung des Themas gliedert sich in zwei Abschnitte: Das Erkennen und Beschreiben des Verlaufes von kalten und warmen Meeresströmungen und die Untersuchung des Einflusses von Meeresströmungen auf das Klima. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen den Verlauf von Meeresströmungen in einer Animation erkennen und benennen. Klimastationen auf gleicher Breitenlage an unterschiedlichen Küsten identifizieren. den Einfluss der Wassertemperaturen auf den Temperaturverlauf an den verschiedenen Stationen nachweisen und begründen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen die Arbeit am Computer als kommunikative und interaktive Gruppenarbeit verstehen und erleben. den MediaPlayer nutzen. dynamische Karten lesen und auswerten können. mit einer Klimasoftware umgehen und die Funktionalitäten zielgerichtet einsetzen. das Internet als Informationsquelle nutzen. Im ersten Abschnitt der Unterrichtseinheit erkennen die Schülerinnen und Schüler anhand der NOAA-Animation die Meeresströmungen und ordnen diesen mithilfe der Legende Temperaturwerte zu. Hier kann bereits auf jahreszeitliche Varianzen am Beispiel des Golfstromes im Bereich der Nord- und Ostsee eingegangen werden. Während im Sommer die Temperaturen annähernd gleich sind, ändert sich das Bild im Winter dramatisch. Die Ostsee weist bei gleicher Breitenlage deutlich niedrigere Temperaturen auf, als die vom Golfstrom beeinflusste Nordsee. Verfolgt man diesen Effekt noch weiter in den Norden, wird der Unterschied noch deutlicher. Unter Verwendung des Atlas werden vorgegebene Meeresströmungen in ein Arbeitsblatt eingezeichnet und benannt. Durchaus denkbar, aber wesentlich schwieriger, wäre die Aufgabe, ohne Atlas und nur mithilfe der Animation warme und kalte Strömungen in die Karte einzutragen, diese dann nachträglich mit den Angaben im Atlas zu vergleichen und zu benennen. Im zweiten Abschnitt der Unterrichtseinheit werden die Erkenntnisse zum Verlauf warmer und kalter Meeresströmungen auf das Klima übertragen. Dazu wird die Möglichkeit der Klimasoftware, gleichzeitig die Klimagramme zweier Stationen darzustellen, genutzt. Mit den so recherchierten Informationen (Lage im Gradnetz, wärmster und kältester Monat, Jahrestemperatur, Klimazone, Meeresströmung) werden die Tabellen weiterer Arbeitsblätter vervollständigt und anschließend ausgewertet. Die für die Arbeitsblätter gewählten Beispiele (Rio de Janeiro/Swakopmund, Jakobshaven/Tromsö) lassen sich natürlich ergänzen. Mithilfe einer PowerPoint-Präsentation, in die die Animation der Meeresströmungen eingebettet ist, werden die gewonnenen Erkenntnisse zusammengefasst. Die Präsentation kann alternativ auch am Anfang der Behandlung des Klimaeinflusses gezeigt werden (Beamer), um den Schülerinnen und Schülern Aufgaben und Zielsetzung zu illustrieren. In diesem Fall sollten die Lernenden in ihrer Gruppenarbeit aber die Daten anderer Klimastationen auswerten.

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

Die Flash-Animation „Die Grundidee des Differenzierens“ der Website mathe-online.at vermittelt die Grundzüge der Differenzialrechnung in Bild und Ton – dabei können die verschiedenen Sequenzen je nach individuellem Lerntempo beliebig angehalten oder wiederholt werden.Ausgehend von einem Problem der Gewinnmaximierung wird der im Film-Clip dargestellte Grenzübergang von der Sekantensteigung zur Tangentensteigung mithilfe der Programme MS Excel sowie MS PowerPoint anschaulich nachgestellt: Einer ?Animation? der in Excel erstellten Diagramme per Daumenkino schließt sich eine einfache Animation in PowerPoint an.Die Schülerinnen und Schüler haben in früheren Lerneinheiten die Bestimmung der Steigung von Geraden erlernt (Punkt-Steigungsform der Geradengleichung) und damit die Grundlage zur Berechnung von Sekantensteigungen gelegt. Des Weiteren wurde im Rahmen der quadratischen Funktionen die Scheitelform der Parabelgleichung eingeführt. Ablauf des Unterrichts und Einsatz der Materialien Ein zuweilen sperriges Thema der Analysis wird durch anschauliche Unterrichtsmethoden verständlich. Die Schülerinnen und Schüler sollen das Maximum einer gegebenen quadratischen Funktion anhand bekannter Methoden berechnen (Scheitelform der Parabelgleichung). die Steigung einer Sekante berechnen können. den Grenzübergang von der Sekantensteigung zur Tangentensteigung verinnerlichen. eine Sekantenfolge in einer Excel-Wertetabelle korrekt (richtige Verwendung von Formeln und Zellbezügen et cetera) darstellen können. die Sekanten und den Graphen der gegebenen Funktion als Diagramm ausgeben können. in der Lage sein, die Diagramme mit MS PowerPoint in eine Animation umzusetzen. schließlich erkennen, dass an der Stelle eines Extremwerts (hier speziell: Gewinnmaximum) die Tangentensteigung beziehungsweise erste Ableitung Null betragen muss Die verschiedenen Medien und Darstellungsweisen (Visualisierung mittels Diagramm, "haptisch-spielerische" Animation, digitale Animation) ermöglichen einen vielfältigen Zugang zu dem zentralen und zuweilen sperrigen Thema der Analysis, so dass eine Bearbeitung der Aufgaben die schnelle Einsicht in die Tatsache bietet, dass die erste Ableitung an einem Extrempunkt Null betragen muss. Thema Multimediale Einführung in die Differenzialrechnung Autor Arim Shukri Fach Mathematik Zielgruppe Kaufmännische Bildungsgänge Zeitraum 4-5 Unterrichtsstunden Technische Voraussetzungen ein Rechner pro Person, Browser mit Flash-Player (ab Version 6), MS Word, Excel, PowerPoint, Beamer Planung Differenzialrechnung Im Mathematikunterricht der Klasse wurden in den vorherigen Unterrichtssequenzen folgende Themen behandelt: Einführung in Excel Zellbezüge Erstellen von Formeln Kopieren von Formeln Umsetzung von Werten in Diagramme Einführung in MS PowerPoint Anschaulichkeit des Mediums Der Film-Clip "Die Grundidee des Differenzierens" bietet eine interessante Alternative, um den Lernenden die Grundzüge der Differenzialrechnung näher zu bringen. Ausgehend von dem im Film dargestellten und in der Diskussion vertieften Stoff fördern die sich anschließenden Aufgaben ein aktives Verständnis des Limesprozesses der sich von der Sekantensteigung zur Tangentensteigung vollzieht. Bezug zur Berufswelt Um einen Bezug zur Anwendung in der Wirtschaft herzustellen, wird den Schülerinnen und Schülern zunächst die Aufgabe gestellt, von einer gegebenen Gewinnfunktion (Polynom zweiten Grades) das Maximum zu berechnen. Dies geschieht mithilfe der bereits aus einer früheren Unterrichtseinheit bekannten Scheitelform der Parabelgleichung. Dass dies auch und gerade anhand der Differenzialrechnung geschehen kann, soll durch die weiteren Aufgaben dynamisch-fassbar erschlossen werden. Berechnung Von Maximalpunkt ausgehend wird also eine geeignete Folge von Näherungspunkten ausgewählt, die sich von rechts dem Extrempunkt annähern. Dann wird jeweils eine Sekante durch Maximalpunkt und Näherungspunkt gelegt. Schließlich werden die jeweiligen Sekanten mit geeigneten Formeln in eine Excel-Wertetabelle umgesetzt. Visualisierung Die so entstehenden Spalten werden nun als Diagramme ausgegeben und einerseits haptisch als Daumenkino sowie digital mittels PowerPoint-Folienübergang animiert. Ziele Diese Vorgehensweise bedient gleich drei Ziele auf einmal: Der Grenzwertprozess wird anschaulich-spielerisch erlebbar gemacht und von den Schülern in eigenständiger Ausarbeitung nachvollzogen. Außerdem wird von den Lernenden selbst erkannt, dass an einem Extrempunkt die Tangentensteigung Null betragen muss und also die Differenzialrechnung als starkes Instrument zur Bestimmung von Gewinnmaxima herangezogen werden kann. Hierbei wird erwähnt, dass noch weitere Bedingungen erfüllt sein müssen. Schließlich wird die Beherrschung verschiedener Medien und Computerprogramme gefördert. Individuelles Lerntempo Zur Umsetzung der Unterrichtseinheit ist ein Computerraum vonnöten. Der Computerraum ist nicht nur für die Bearbeitung der Aufgaben unabdingbar, er bietet auch jedem Lernenden die Möglichkeit, seinem individuellen Lerntempo gemäß die verschiedenen Filmsequenzen des Clips "Die Grundidee des Differenzierens" zu verfolgen und gegebenenfalls zu wiederholen. Ausblick zum Medieneinsatz Später kann - bei entsprechenden Kenntnissen der Lernenden - eine an den Film-Clip angelehnte Flash-Animation erfolgen.