Diese Unterrichtseinheit thematisiert die Energiegewinnung und den Energieverbrauch in den benachbarten Regionen Belgien und Nordrhein-Westfalen. Dabei werden tatsächliche Auswirkungen des in NRW intensiven Braunkohletagebaus und potenzielle Auswirkungen des in Belgien bevorzugten Atomstroms anhand von animiertem Kartenmaterial verglichen.In diesem Modul zum Thema "Erde bei Nacht" befassen sich die Schülerinnen und Schüler mit einem Vergleich von Energiegewinnung und -verbrauch zwischen Belgien und dem Land Nordrhein-Westfalen mit besonderem Bezug zur Metropolregion Rhein-Ruhr. Die beiden Gebiete bieten sich für den Vergleich besonders an, da die Metropolregion eine mit Belgien vergleichbare Einwohnerzahl und Verstädterungsgrad aufweist, es jedoch grundlegende Unterschiede in ihrer Energiegewinnung und -verbrauch gibt. Ein Video der Region bei Nacht, aufgenommen von der ISS, verdeutlicht den Energieverbrauch ebenso wie die unterschiedlich entwickelte Siedlungsstruktur. Ergänzend zur Unterrichtseinheit "Erde bei Nacht - Energieverbrauch um Rhein, Ruhr, Maas und Schelde" bietet sich eine Behandlung der Unterrichtseinheit "Erde bei Nacht – Lichtverschmutzung in Mitteleuropa" aus dem Projekt "Columbus Eye" an. Lehrplanbezug Das Unterrichtsmaterial zum Energieverbrauch um Rhein, Ruhr, Maas und Schelde passt in mehrere Inhaltsfelder der Lehrpläne der gymnasialen Oberstufe im Fach Erdkunde beziehungsweise Geographie. Es bietet sich daher dazu an, im jeweils letzten Themenfeld behandelt zu werden. Beispielsweise verbindet das Material im Land Nordrhein-Westfalen die Themenfelder "Lebensräume und ihre naturbedingte anthropogen bedingte Gefährdung" und "Raumwirksamkeit von Energieträgern und Raumnnutzung", in Bayern "Rohstofflagerstätten und deren Nutzung" und "Bevölkerungsentwicklung und Verstädterung", während es in Berlin und Brandenburg im Themenfeld "Strukturräumliche Gliederung Europas" eingesetzt werden kann. Zusammenarbeit der Universitäten Bochum und Bonn Diese Unterrichtsmaterialien sind im Rahmen des Projektes "Fernerkundung in Schulen" (FIS) entstanden. Das Projekt FIS wird von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages unter dem Förderkennzeichen 50EE1703 gefördert. Das übergeordnete Projektziel besteht in der Erarbeitung eines umfassenden Angebots an digitalen Lernmaterialien für den Einsatz im Schulunterricht. Dieses Angebot umfasst interaktive Lernmodule sowie Recherche- und Analysetools, die über ein umfassendes und internetgestütztes Lernportal zur Verfügung gestellt werden.Die Schülerinnen und Schüler erkennen Unterschiede in der Stadtstrukturentwicklung basierend auf naturräumlichen Gegebenheiten. erkennen Einflüsse der räumlichen Verteilung von fossilen Energieträgern auf die lokale Wirtschaft. erkennen anthropogene Gefährdungen durch Energiegewinnung und Energieverbrauch, schätzen sie ein und suchen nach Alternativen.

Ausgehend vom eigenen Energieverbrauchsverhalten der Schülerinnen und Schüler vermittelt diese aktualisierte Unterrichtseinheit grundlegende Informationen rund um die Themen Klimaschutz, Nachhaltigkeit und regenerative Energiegewinnung. Dabei werden auch zukunftsweisende Technologien thematisiert. Das aktualisierte Unterrichtsmaterial führt die Schülerinnen und Schüler schrittweise an das Thema Klimaschutz im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien und zukunftsweisenden Technologien heran. Ausgehend von der Reflexion des eigenen Umgangs mit Energie und den Möglichkeiten des sparsamen Umgangs mit Energie setzen sie sich anhand von Grafiken und Zahlenmaterial mit regenerativen Energieträgern sowie deren Rolle in der aktuellen und zukünftigen Stromversorgung auseinander. Dabei befassen sie sich unter anderem auch mit dem Thema der dezentralen Energieversorgung. Fächerübergreifender Zugang zum Thema Energie Die aktualisierte Unterrichtseinheit ermöglicht Schülerinnen und Schülern einen fächerübergreifenden Zugang zu den Themen Energieeffizienz, regenerative Energiegewinnung und Nachhaltigkeit. Dazu befassen sie sich in einem ersten Schritt mit der Frage des Stromverbrauchs in privaten Haushalten und den Möglichkeiten, Energie zu sparen. Videoclips und Online-Medienberichte zu den Themen E-Haus und Smart Home sowie eine Internetrecherche bieten den Lernenden dabei Unterstützung zur Lösung dieser Aufgabe. In einem zweiten Schritt befassen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Notwendigkeit der Nutzung alternativer Energiequellen zur Sicherung der Energieversorgung. In einem Essay setzen sie sich nach der Analyse von Grafiken und Schaubildern mit der Bedeutung erneuerbarer Energieträger für die Stromerzeugung in Deutschland auseinander. Abschließend befassen sich die Schülerinnen und Schüler mit den Energieformen Windkraft und Sonnenenergie näher. Dabei geht es auch um die Frage der Realisierung der Energiewende im Wohnquartier sowie den damit verbundenen Chancen und Herausforderungen einer dezentralen Energieversorgung. Einsatzmöglichkeiten Die Unterrichtseinheit kann aufgrund ihres Bezuges zu den Lehr- und Bildungsplänen in allen deutschen Bundesländern in der Sekundarstufe II eingesetzt werden. Dabei bildet Geographie den fachlichen Bezugspunkt für diese Lerneinheit, ein fächerübergreifender Einsatz zusammen mit Politik/SoWi kann ebenfalls erfolgen. Auch Vertiefungen in den Fächern Physik sind denkbar. Anknüpfungspunkte bieten die Auseinandersetzung mit der Funktionsweise von Windkraft- und Photovoltaikanlagen sowie von solarthermischen Kraftwerken. Ablauf Ablauf der Unterrichtseinheit "Klimaschutz und nachhaltige Energiegewinnung" Den detaillierten Ablauf der Unterrichtseinheit "Klimaschutz und nachhaltige Energiegewinnung" können Sie auf dieser Seite nachlesen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen Gründe und Möglichkeiten, Energie zu sparen. wissen, was ein Energieausweis ist und was darin dokumentiert wird. definieren die Begriffe Smart Home und intelligente Gebäudetechnik und können dabei eine Verbindung zum Thema Energieeffizienz herstellen. kennen die wichtigsten erneuerbaren Energieträger. können mit eigenen Worten grundlegend die Energiegewinnung aus Wind- und Sonnenkraftwerken beschreiben. setzen sich anhand von Grafiken mit der Entwicklung der weltweiten Energieversorgung sowie dem zunehmenden Anteil erneuerbarer Energieträger an der Energieversorgung auseinander. diskutieren die Auswirkungen der verstärkten Hinwendung zu erneuerbaren Energien für die Bereiche Wirtschaft, Infrastruktur, Landwirtschaft und Umwelt. wissen, was "Wohnen und Arbeiten in Quartieren" bedeutet und was dies mit den Themen Nachhaltigkeit, Klimaschutz sowie regenerativer Energiegewinnung zu tun hat. setzen sich mit Merkmalen. Vorteilen und Herausforderungen einer dezentralen Energieversorgung auseinander. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren das selbstständige Erschließen von Themen und Inhalten sowie das Recherchieren im Internet. üben sich im eigenständigen Beschaffen, Strukturieren und Interpretieren von Informationen, die sie im Internet recherchiert haben. nutzen aktiv verschiedene Medien und erkennen deren Vor- und Nachteile im Rahmen der Informationsaufbereitung. trainieren das verständliche und zielgruppenadäquate Schreiben beim Verfassen von Definitionen und einem Essay. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren im Rahmen von Partner- beziehungsweise Gruppenarbeit ihre Zusammenarbeit mit anderen Personen. lernen Diskussionen argumentativ und rational zu führen. schulen im Rahmen von Diskussionen und Präsentationen die eigene Ausdrucksfähigkeit und aktives Zuhören. trainieren das kreative Entwickeln und Ausformulieren eigener Ideen. Private Haushalte verbrauchen ein Viertel der gesamten Energie in Deutschland. Zwar ist der Energieverbrauch der einzelnen Haushaltsgeräte gesunken, aber in den Haushalten finden sich immer mehr elektrische Geräte und auch der Weltenergiebedarf steigt. Vor dem Hintergrund der Endlichkeit nicht regenerativer fossiler Energieressourcen und der mit der Energieproduktion und dem Energieverbrauch verbundenen Umweltbelastung ist der Einsatz und der Ausbau erneuerbarer Energie deshalb ein wichtiges gesellschaftspolitisches Thema. Die Schülerinnen und Schüler befassen sich auf der Grundlage des Stromverbrauchs in privaten Haushalten mit den Gründen und Möglichkeiten, Energie zu sparen. Hier tragen sie auch Ideen zusammen, wie Energie dezental und ressourcenschonend eingesetzt werden kann Gleichzeitig lernen sie das Energielabel kennen. Anschließend setzen sie sich unter der Nutzung von Videoclips und Online-Medienberichten mit der Frage auseinander, was die Modernisierung von Wohngebäuden mit der effizienten Verwendung von Energie zu tun hat. Dabei lernen sie unter anderem die Begriffe Smart Home und intelligente Gebäudetechnik kennen. Darüber hinaus recherchieren sie eigenständig, welche Informationen im Energieausweis festgehalten werden. Anhand der Analyse einer Grafik zur weltweiten Primärenergieversorgung setzen sie sich mit der Entwicklung des globalen Energieverbrauchs auseinander und erkennen die Veränderungen in den Anteilen der einzelnen Energieträger an der Gesamtversorgung. Darauf aufbauend verfassen die Lernenden ein Essay zur Bedeutung erneuerbarer Energieträger für die Stromerzeugung in Deutschland und interpretieren dabei eine Grafik zur Entwicklung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien für den Zeitraum von 2000 bis 2018. Eine Recherche zur Energieeffizuenzstrategie 2050 und dem Masterplan der Bundesregierung zur Ladeinfrastruktur sowie eine Diskussion über die Auswirkungen der Hinwendung zu erneuerbaren Energien auf die Bereiche Wirtschaft, Infrastruktur, Landwirtschaft und Umwelt rundet die Doppelstunde ab. Anhand der Informationstexte auf dem Arbeitsblatt setzen sich die Schülerinnen und Schüler näher mit den Energieformen Windkraft und Sonnenenergie als Beispiele für erneuerbare Energien auseinander. Darauf aufbauend beschreiben sie mit eigenen Worten, wie aus Wind und Sonne elektrische Energie entsteht. Auf der Grundlage eines Schaubildes erläutern sie danach mit eigenen Worten den Begriff "dezentrale Energieversorgung". Dabei gehen sie auf die Apsekte Energiegewinnung, Konsumenten und Produzenten, Vorteile und Herausforderung des Konzeptes "Wohnen und Arbeiten im Quartier" ein. Danach recherchieren sie, wo auf der Welt Solarkraftwerke existieren oder gerade entstehen. Optional kann diese Aufgabe auch als vorbereitende Hausaufgabe aufgegeben werden. Die Ergebnisse werden dann in der Klasse zusammengetragen. Anschließend erstellen die Lernenden in Partner- oder Kleingruppenarbeit einen maximal halbseitigen Steckbrief zu mindestens einem Solarkraftwerk. Die Ergebnisse werden in der Klasse präsentiert. Gemeinsamkeiten und Unterschiede bezüglich Standort, Leistung, Aufbau sollten hier vorgestellt werden.

Die Unterrichtseinheit zum Thema Kernspaltung gibt den Schülerinnen und Schülern ausgehend von ihrer Entdeckung bis zur großtechnischen Nutzung bei der Energieerzeugung einen Einblick in die komplizierten Abläufe kontrollierter Spaltungsvorgänge. Dabei kann die sensationelle Entdeckung durch Otto Hahn und sein Forschungsteam im Jahr 1938 nicht genug hervorgehoben werden. Ohne diese unter sehr einfachen Versuchsbedingungen gefundenen Zusammenhänge wären technische Anwendungen wie etwa Kernkraftwerke zur Energiegewinnung nicht denkbar. Nicht vergessen darf man allerdings die negativen Entwicklungen der Kernspaltung in Form von Massenvernichtungswaffen wie Atombomben. Mithilfe von Videos, Animationen und veranschaulichenden Abbildungen wird den Schülerinnen und Schüler der Vorgang der Kernspaltung nähergebracht, bevor man dann auf die physikalischen Einzelheiten anhand der Spaltung von angereichertem Uran-235 durch den Einfang langsamer Neutronen eingeht. Zunächst wird der Ablauf der Spaltung über das Zwischenprodukt Uran-236 mit den entstehenden Bruchstücken und den darauffolgenden radioaktiven Umwandlungen bis hin zu stabilen Endprodukten im Vordergrund stehen. Anschließend sind die Vorgänge zu besprechen, die eine kontrollierte Kettenreaktion ermöglichen und im Reaktor-Druckbehälter ablaufen. Kernspaltung als Thema im Physik-Unterricht Die Thematik "Kernspaltung und Energieerzeugung" wird bei vielen Schülerinnen und Schülern möglicherweise negativ behaftet sein aufgrund der vielfältigen öffentlichen Diskussionen und Berichterstattungen in den Medien hinsichtlich des nicht zu unterschätzenden Gefahrenpotenziales. Deshalb ist es besonders wichtig, den Lernenden genau aufzuzeigen, welche Vor- und Nachteile die Nutzung der Kernspaltung mit sich bringt. Im Unterricht sollten Lehrkräfte deshalb gut präpariert sein, um im Rahmen einer sicher aufkommenden kontroversen Diskussion auf kritische Fragen sachkompetent eingehen und antworten zu können. Vorkenntnisse Grobe Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler sind vermutlich vorhanden - diese werden sich aber vor allem auf das Gefahrenpotenzial beim Betrieb von Kernreaktoren beschränken. Konkrete Kenntnisse zu den physikalischen Gegebenheiten sind jedoch nicht zu erwarten, weil dazu die konkreten physikalischen Abläufe kaum bekannt sein dürften. Didaktisch-methodische Analyse Bei der Behandlung des Themas sollte man darauf achten, dass die Gefährlichkeit der Energiegewinnung durch Kernspaltung weder verharmlost noch überbewertet wird. In Hinblick auf den Klimaschutz wird die Energieerzeugung durch Kernspaltung von der EU-Kommission als klimafreundlich bewertet. CO 2 -neutral ist Atomstrom jedoch keineswegs. "Die Treibhausgasemissionen sind größtenteils der Stromproduktion vor- und nachgelagert. Betrachtet man den gesamten Lebensweg – von Uranabbau, Brennelementherstellung, Kraftwerksbau und -rückbau bis zur Endlagerung – so ist in den einzelnen Stufen des Zyklus zum Teil ein hoher Energieaufwand nötig, wobei Treibhausgase emittiert werden." ( Umweltbundesamt ). Bis heute ungelöst und nur schwer einschätzbar sind die Emissionen für die Endlagerung. Das Thema Kernspaltung wird die Lernenden interessieren, wenngleich mit unterschiedlichen Ausgangspositionen. Die intensive Auseinandersetzung mit der Thematik setzt aber viel konkretes Wissen voraus, um das Für und Wider richtig einschätzen zu können. Deshalb ist die exakte Darstellung der Vorgänge im Unterricht sehr wichtig. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können die Vorgänge beim Ablauf einer Kernspaltung beschreiben und erklären. wissen, wie ein mit angereichertem Uran bestückter Kernreaktor funktioniert. Können das Für und Wider der Energiegewinnung durch Kernspaltung einschätzen und bewerten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden wertfrei diskutieren zu können.

Die Unterrichtseinheit vermittelt grundlegende Informationen zum Thema Elektromobilität. Darin setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit den Vorteilen von Elektrofahrzeugen als auch mit künftigen Herausforderungen im Bereich Elektromobilität auseinander. Neu sind Materialien zur Energiegewinnung und Ladetechnologien. Ausgehend von der historischen Entwicklung von Fahrzeugen ohne Verbrennungsmotor lernen die Schülerinnen und Schüler verschiedene Antriebs- und Ladetechnologien von Elektrofahrzeugen kennen. Dabei entwickeln sie Ideen einer elektromobilen Gesellschaft und setzen sich, vor dem Hintergrund staatlicher Unterstützungsmaßnahmen sowie anhand des aktuellen Entwicklungsstandes, mit der Frage auseinander, inwieweit ein Elektroauto auch für sie infrage kommen würde. Didaktisch-methodischer Kommentar Elektromobilität gilt als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts. Vor dem Hintergrund der Endlichkeit fossiler Energieträger werden mit der Elektromobilität große Hoffnungen verbunden. Das haben auch Forschung, Wirtschaft und Politik erkannt. So ist es das Ziel der Bundesregierung, dass bis 2030 mindestens sieben Millionen Elektrofahrzeuge auf Deutschlands Straßen fahren sollen. Wissen über die Vorteile und Herausforderungen, die mit einer elektromobilen Gesellschaft verbunden sind, ist deshalb elementar. Umsetzung der Unterrichtseinheit Die Unterrichtseinheit ermöglicht Schülerinnen und Schülern einen fächerübergreifenden Zugang zum Thema Elektromobilität. Dazu setzen sie sich in einem ersten Schritt mit der Geschichte von Fahrzeugen ohne Verbrennungsmotor auseinander und erfahren, dass Elektrofahrzeuge keine Erfindungen des 21. Jahrhunderts sind. Darauf aufbauend lernen sie verschiedene Antriebs- und Ladetechnologien von Elektrofahrzeugen sowie ihre Vor- und Nachteile kennen. Hier befassen sie sich auch mit der Energiegewinnung von Elektrofahrzeugen. So lernen sie die Funktionsweise von Lithium-Ionen-Akkus für Elektroautos sowie Brennstoffzellen für Wasserstoffautos kennen und setzen sich mit den Vor- und Nachteilen der verschiedenen Konzepte auseinander. Anhand von textlichen und grafischen Informationen zu staatlichen Unterstützungsmaßnahmen sowie dem aktuellen Entwicklungsstand reflektieren sie anschließend das Zukunftspotenzial von Elektrofahrzeugen für die Gesellschaft und den eigenen Alltag. Hierfür nutzen sie auch das Video Elektroniker-Azubis: Wie stehen sie zu Elektroautos? . Einsatzmöglichkeiten Die Unterrichtseinheit kann aufgrund ihres Bezuges zu den Lehr- und Bildungsplänen in allen deutschen Bundesländern in der Sekundarstufe II eingesetzt werden. Dabei bilden die Fächer Physik, Technik und Sozialkunde den fachlichen Bezugspunkt. Vertiefungen in den Fächern Deutsch und Kunst sind denkbar und finden besonders in der Projektphase Anknüpfungspunkte. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen, dass Elektrofahrzeuge keine Erfindungen des 21. Jahrhunderts sind. reflektieren die Vor- und Nachteile von Elektrofahrzeugen. kennen verschiedene Antriebs- und Ladetechnologien und erschließen darauf aufbauend die damit verbundenen Vor- und Nachteile. wissen, wie ein Lithium-Ionen-Akkus bei Elektrofahrzeugen sowie eine Brennstoffzelle bei Wasserstoffautos funktioniert. reflektieren die Vor- und Nachteile der verschiedenen Möglichkeiten der Energiegewinnung bei nicht-benzinangetriebenen Fahrzeugen. beschreiben anhand von aktuellem Datenmaterial die Entwicklungen im Elektrofahrzeug-Sektor. diskutieren aktuelle und denkbare staatliche Maßnahmen, um Elektromobilität noch attraktiver zu machen. nehmen zu Aussagen bezüglich der künftigen Bedeutung von Elektrofahrzeugen Stellung. setzen sich mit den technologischen, klimapolitischen und gesellschaftlichen Herausforderungen für eine elektromobile Gesellschaft auseinander. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler analysieren einen Videobeitrag zielgerichtet entsprechend einer Aufgabenstellung. trainieren das selbstständige Erschließen von Themen und Inhalten sowie das Recherchieren im Internet. üben sich im eigenständigen Analysieren und Interpretieren von Grafiken, Schaubildern und Zahlenmaterial. bereiten eigene Ideen und Visionen schriftlich und gestalterisch auf. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren im Rahmen von Partner- oder Gruppenarbeit ihre Zusammenarbeit mit anderen Personen. lernen, Diskussionen argumentativ und rational zu führen. schulen im Rahmen von Diskussionen und Präsentationen die eigene Ausdrucksfähigkeit und aktives Zuhören. trainieren das kreative Entwickeln und Ausformulieren eigener Ideen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Nuklearwaffen lernen die Schülerinnen und Schüler die Funktionsweise von Kernspaltungs- und Wasserstoffbomben kennen. Ausgehend von der Darlegung der Entwicklungen nach der Entdeckung der Kernspaltung im Jahr 1938, recherchieren die Lernenden eigenständig zum Aufbau und zur Funktionsweise einer Plutoniumbombe sowie einer Wasserstoffbombe. Ziel der Einheit ist ebenso das Überblicken kurz- und langfristiger Folgen und Auswirkungen nach Atombombenabwürfen.Das Wissen um die Vorgänge der friedlichen Nutzung der Kernenergie durch kontrollierte Kernspaltung beziehungsweise Kernfusion im Vergleich zur unkontrollierten Energiefreisetzung in Millionstel Sekunden sind für die Lernenden von entscheidender Bedeutung bei der Bewertung der friedlichen Energiegewinnung und der gleichzeitig möglichen militärischen Nutzung mit den daraus resultierenden verheerenden Zerstörungen und über Generationen andauernden gesundheitlichen Folgen für die betroffenen Menschen. Die Möglichkeiten der militärischen Nutzung der Energiefreisetzung durch Kernwaffen sind leider auch in der heutigen Welt denkbar; umso wichtiger ist es, genau Bescheid zu wissen über Bau- und Funktionsweise solcher Massenvernichtungswaffen und deren Auswirkungen für die Menschheit - sollte es zu einer Anwendung kommen. Nuklearwaffen als Thema im Physik-Unterricht Die Unterrichtseinheit zum Thema Nuklearwaffen beschäftigt sich mit einer Entwicklung, die nach der Entdeckung der Kernspaltung im Jahr 1938 so nicht vorhersehbar war. Unter dem Decknamen "Manhattan-Projekt" wurde ab dem Jahr 1942 in der Wüste von Nevada die Kernspaltungsatombombe entwickelt. Mit dem Abwurf der ersten Uranbombe (Bezeichnung Little Boy) kurz vor dem Ende des Zweiten Weltkrieges am 6. August 1945 auf die japanische Stadt Hiroshima und dem drei Tage später folgenden Abwurf der ersten Plutonium-Atombombe (Bezeichnung Fat Man) erreichte diese Entwicklung ihren unrühmlichen Höhepunkt, der 300 000 Tote und eine völlig verwüstete und radioaktiv verseuchte Umgebung hinterließ. Die Entwicklung von Kernspaltungsatombomben war nur der erste Schritt, denn das verstärkte Wissen um die Möglichkeiten der Kernfusion hatte schnell zur Folge, dass auch die Wasserstoff-Bombe entwickelt wurde, deren Energiefreisetzung in schier unvorstellbare Dimensionen vordringen sollte. Das Wissen um die Vorgänge der friedlichen Nutzung der Kernenergie durch kontrollierte Kernspaltung beziehungsweise Kernfusion im Vergleich zur unkontrollierten Energiefreisetzung in Millionstel Sekunden sind für die Lernenden von entscheidender Bedeutung bei der Bewertung der friedlichen Energiegewinnung und der gleichzeitig möglichen militärischen Nutzung mit den daraus resultierenden verheerenden Zerstörungen und über Generationen andauernden gesundheitlichen Folgen für die betroffenen Menschen. Vorkenntnisse Grobe Vorkenntnisse von Lernenden können in gewisser Weise vorausgesetzt werden, da die Thematik in den verschiedensten Medien immer wieder aufbereitet wird. Konkrete Kenntnisse sind jedoch nur eingeschränkt zu erwarten, weil das physikalische Wissen zu Aufbau und Funktion von Atomwaffen kaum bekannt ist. Didaktische Analyse Radioaktive Strahlung als Folge von radioaktivem Fallout nach Kernwaffentests dürfte die Lernenden sehr interessieren, weil der gesundheitliche Aspekt im Vordergrund steht. Die intensive Auseinandersetzung mit dem Thema setzt aber viel konkretes Wissen voraus, um die Gefahren richtig einschätzen zu können. Bei der Behandlung dieses sensiblen Themas muss man darauf achten, dass nur das Wissen um die genauen Abläufe bei der unkontrollierten Kernenergie-Freisetzung die Voraussetzung bietet, bei der Diskussion um das Für und Wider solcher Waffen mitreden zu können. Im Unterricht sollte der Diskussion ausreichend Zeit gegeben werden. Lehrkräfte müssen deshalb gut präpariert sein, um auf kritische Fragen sachkompetent eingehen und antworten zu können. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen, wie Kernspaltungs- und Wasserstoffbomben prinzipiell funktionieren. können zum besseren Verstehen der Zusammenhänge Übungsaufgaben zu den unterschiedlichen Nuklearwaffen lösen. kennen die kurz- und langfristigen Folgen und Auswirkungen nach Atombombenabwürfen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare zu Nuklearwaffen im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und entnehmen den unterschiedlichen Formaten sinnvolle Sachinformationen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen ihrer Mitschülerinnen und Mitschüler auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden wertfrei diskutieren zu können.

In diesem Lernmodul lernen die Schülerinnen und Schüler einige Möglichkeiten zur Stromerzeugung aus dem Meer kennen und lösen dazu verschiedene Aufgabenstellungen.Alle, die schon einmal mit den Füßen in der Meeresbrandung standen, konnten die Kraft der Wellen spüren. Obwohl ein Großteil der Erdoberfläche von Meer bedeckt ist, wird diese Energiequelle bisher nur in geringem Umfang zur Stromerzeugung genutzt. Viele Ideen befinden sich noch im Forschungs- und Entwicklungsstadium. In diesem interaktiven Lernmodul können sich die Schülerinnen und Schüler anhand verschiedener Beispiele kritisch mit dem Meer als regenerative Energiequelle auseinander setzen. Selbstgesteuertes Lernen Das didaktische Konzept fokussiert eine weitgehend selbstständige Erarbeitung der Inhalte. Der hohe Grad an Interaktivität und die multimediale Aufbereitung der Themen regen zum Nachforschen an. Grafische Elemente können per Drag & Drop so positioniert werden, dass dadurch inhaltliche Aussagen entstehen, zum Beispiel bei der Positionierung von Meereskraftwerken auf einer Weltkarte. Arbeitsergebnisse können in einem virtuellen Rucksack verstaut und später an geeigneter Stelle wieder ausgepackt werden. So werden Inhalte wiederholt und vertieft. Bei Bedarf können eigene Inhalte (Texte und Bilder) einfach eingefügt werden. Anpassung an individuelle Anforderungen Beim Beenden der Lerneinheit bietet das Modul die Möglichkeit, die Arbeitsergebnisse zu speichern. So kann zu einem späteren Zeitpunkt die Beschäftigung an der gleichen Stelle wieder aufgenommen werden. Dies ist nicht nur für Lernende, sondern auch für Lehrkräfte interessant: Die Option, eigene Aufgabentexte und andere digitale Materialien einzufügen, abzuspeichern und den Lernenden zur Verfügung zu stellen, ermöglicht die Erstellung individualisierter Lernmodule. Inhalte des Lernmoduls Auf dieser Seite finden Sie detaillierte Informationen zu den Inhalten des Lernmoduls. Screenshots geben einen Eindruck von der grafischen Oberfläche. Nutzung im Unterricht Hier finden Sie Hinweise zur Nutzung des Lernmoduls. Was muss an Vorbereitung stattfinden? Wie kann die Beschäftigung mit dem Lernmodul organisiert werden? Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene Möglichkeiten zur Energiegewinnung aus dem Meer kennen. werden sich über das Funktionsprinzip eines Osmosekraftwerks klar. betrachten Meeresströmungskraftwerke im Vergleich zu Windkraftanlagen. setzen sich mit der Problematik von Gezeitenkraftwerken auseinander. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bedienen eine interaktive Lernumgebung. entnehmen Informationen zur Thematik aus einem Text, verstehen wesentliche Aussagen und geben sie in eigenen Texten wieder. Zu Beginn des Lernmoduls werden bildliche Impressionen angeboten, die die Nutzer auf sich wirken lassen sollen (Abb. 1, zur Vergrößerung anklicken). Insgesamt stehen sieben Bilder zur Verfügung. Durch Anklicken der kleinen Bilder am unteren Ende der Seite können diese vergrößert werden. Themen sind beispielsweise Tidenhub, Wasserpegel, globale Meeresströmungen und Stauwerke. In einer Textbox sollen die Gedanken, die beim Betrachten in den Sinn kommen, festgehalten werden. Diese Textbox kann durch Klick auf die rechte Maustaste im virtuellen Rucksack gespeichert und zum Abschluss des Lernmoduls erneut aufgerufen werden. Diese Seite stellt mithilfe von Infotexten und Abbildungen verschiedene Typen von Meereskraftwerken vor (Abb. 2). Zum Überprüfen des Textverständnisses sollen die Lernenden anschließend per Mausklick entscheiden, ob die Aussagen in einer Textbox richtig oder falsch sind. Als Auswertung werden zu den jeweiligen Antworten Kommentare als Feedback eingeblendet. Den unterschiedlichen Salzgradienten zwischen Süß- und Salzwasser nutzen Osmosekraftwerke, um damit eine Turbine anzutreiben (Abb. 3). In einer Grafik wird die Funktionsweise eines Osmosekraftwerkes vereinfacht dargestellt. Der Arbeitsauftrag dazu lautet, die Beschriftung dieser Grafik per Drag & Drop richtig zuzuordnen. Ein Infotext hilft dabei. Das "Oyster" genannte Wellenkraftwerk vor der Küste Schottlands hat seinen Namen aufgrund des Klappmechanismus erhalten, der an eine Muschelschale erinnert (Abb. 4). Die Schülerinnen und Schüler sollen sich mit möglichen Vor- und Nachteilen dieser Form der Energiegewinnung auseinander setzen und ihre Antworten in eine Texbox eintragen. Die nächsten beiden Kapitel des Lernmoduls thematisieren zwei schwimmende Konstruktionen: einmal das Wellenkraftwerk "Pelamis", nach dem griechischen Wort für Seeschlange, und der Wellendrache, englisch "Wave Dragon" genannt (Abb. 5). Mit ihrem eigenen Worten sollen die Lernenden jeweils die Funktionsweise dieser beiden Wellenkraftwerke in einer Textbox erläutern. Abbildungen und Fotos dienen zur Illustration. Manche Meeresströmungskraftwerke sind mit ihren Rotoren denen von Windkraftanlagen gar nicht unähnlich. Im Beispiel wird das Kraftwerk "Seaflow" vorgestellt, das vor der Küste von Südengland steht (Abb. 6). Der Arbeitsauftrag fordert die Lernenden dazu auf, Wind- und Meeresströmungskraftwerke im Vergleich zu betrachten. Ein weiteres Beispiel für Energiegewinnung aus dem Meer sind Gezeitenkraftwerke. Diese nutzen die Änderung der Strömungsrichtung des Wassers bei Ebbe und Flut an Flussmündungen (Abb. 7). In dem Arbeitsauftrag sollen sich die Lernenden mit den Umweltauswirkungen dieser Staudamm-Bauwerke auseinandersetzen. Im letzten Kapitel können die Schülerinnen und Schüler noch einmal die verschiedenen Kraftwerkstypen der vorangegangenen Kapitel aufgreifen und ihr erworbenes Wissen anwenden (Abb. 8). Sie sollen auf einer Weltkarte verschiedene Meereskraftwerke positionieren und ihre Wahl anschließend begründen können. Ausführbares Programm Zur Nutzung des Lernmoduls müssen Sie die Datei "zukunft-der-energie.exe" (siehe Startseite dieser Unterrichtseinheit) kostenlos heruntergeladen und installieren. Bei der Installation wird ein neues Icon auf Ihrem Desktop angelegt: Wissenschaftsjahr 2010 - Die Zukunft der Energie. Durch Doppelklick auf dieses Icon erscheint eine Auswahl mehrerer Lernmodule. Zum Starten des entsprechenden Lernmoduls klicken Sie bitte auf die zugehörige Grafik. Internetzugang notwendig Die installierte Software bietet Ihnen den Zugang zu verschiedenen Lernmodulen. Zum Starten eines Lernmoduls benötigt diese Software allerdings Daten aus dem Internet. Das Programm "kennt" die Adresse, Sie müssen nur sicherstellen, dass Ihr Computer Internetzugang hat. Vorteil dieser Methode ist, dass Sie immer auf die aktuellste Version des Lernmoduls zugreifen. Überblick verschaffen Zunächst sollten Sie sich selbst mit dem Lernmodul vertraut machen. Dazu bietet Ihnen das Lernmodul eine integrierte Hilfe-Funktion. Ein sogenannter "Schnelleinstieg" (siehe Abb. 9) zeigt alle zur Verfügung stehenden Funktionen. Da alle Lernmaterialien und Aufgabenstellungen in dem Lernmodul integriert sind, wird Ihr Einstieg voraussichtlich nicht viel Zeit benötigen. Mögliche Individualisierung Bitte beachten Sie, dass Sie eigene Texte und Bilder einbinden können. Damit bietet Ihnen das Lernmodul die Möglichkeit, individuelle Aufgabenstellungen zu integrieren. Unter dem Menüpunkt "Funktionen" oder über einen Klick auf die rechte Maustaste können Sie eine Notiz (in Textform), eine Tabelle oder ein Medienelement (in der Regel ein Bild) einfügen. Interessant ist in diesem Zusammenhang die Möglichkeit, die individualisierte Version der Lernumgebung abzuspeichern. Die zugehörige Datei mit der Endung ".wj2010" kann auf einem beliebigen Datenträger gespeichert, kopiert und verteilt werden. Ihre Schülerinnen und Schüler können nach dem Starten des Lernmoduls über die Funktion "Öffnen" die spezielle Version der Lernumgebung einlesen. Präsentieren oder Entdecken Natürlich sollten Sie den Lernenden zunächst die Möglichkeit geben, sich mit der Bedienung der Plattform vertraut zu machen. Es bietet sich an, anhand einer Beamer-Präsentation die wichtigsten Funktionen zu erläutern. Sie können aber auch Ihren Schülerinnen und Schülern den Auftrag geben, sich mit dem "Schnelleinstieg" zu beschäftigen und ihnen etwas Zeit geben, sich selbst mit der Umgebung vertraut zu machen. Zahlreiche Hilfestellungen Bei der Erarbeitung neuer Inhalte tauchen immer wieder Begriffe auf, die für viele Lernende erklärungsbedürftig sind. Daher sind viele Begriffe mit Zusatzinformationen hinterlegt, die beim Anklicken erscheinen. Zusätzlich bietet ein integriertes Lexikon Erläuterungen zu zahlreichen Themen. Das Lernmodul ist so konzipiert, dass Ihre Schülerinnen und Schüler selbstständig die Seiten bearbeiten können. Auf jeder Seite gibt es spezifische Aufgaben und gegebenenfalls zugehörige Hilfestellungen. Bei Bedarf kann im Internet recherchiert werden. Abspeichern Das bearbeitete Lernmodul kann jederzeit gespeichert werden. Dabei bietet es sich an, dass die Schülerinnen und Schüler eine für sie oder ihre Gruppe individuelle Datei-Bezeichnung auswählen, zum Beispiel "michael_schmidt_meerstrom.wj2010". Dadurch wird einerseits gewährleistet, dass nicht durch versehentliches Vertauschen von Dateien Inhalte verloren gehen. Andererseits haben Sie dadurch die Möglichkeit, detaillierte Einsicht in die Arbeitsergebnisse zu erhalten. Präsentieren Insbesondere wenn das Lernmodul in Gruppen bearbeitet wurde, bietet es sich an, dass jede Gruppe ihre Arbeitsergebnisse vorstellt. Dazu kann entweder per Beamer die relevante Seite projiziert werden. Die Lernumgebung bietet aber auch die Möglichkeit, den Bildschirminhalt auszudrucken.

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.