Schülerinnen und Schüler entwickeln für ein Fallkapselsystem eine Versuchsanordnung, mit der sie die Bewegung einer Stahlkugel und einer Luftblase in Glycerin mit und ohne Gravitation untersuchen können. Sie erstellen Videofilme und werten diese aus. Ein ins Wasser gefallener Stein sinkt nach unten, während eine dabei entstehende Luftblase nach oben steigt. Beide Bewegungen werden durch die Gravitationskraft verursacht. Die Auswirkungen, die ein plötzlicher Wegfall der Gravitationskraft auf die Sink- und Steigbewegung von Objekten in Flüssigkeiten hat, können Schülerinnen und Schüler mit einem Fallkapselsystem untersuchen. Als Beispiel wird die Bewegung einer Stahlkugel und einer Luftblase in Glycerin betrachtet. Mikrogravitations-Experimente können in der Schule mit einem System durchgeführt werden, dessen Aufbau in dem Beitrag Mikrogravitation - Experimente im freien Fall ausführlich beschrieben wird. Schülerinnen und Schüler verbinden mit dem Begriff Schwerelosigkeit häufig bewegungsloses Schweben im Raum. Dies lässt sich mit dem Fallkapselsystem schwer realisieren, weil frei bewegliche Objekte beim Startvorgang nahezu unvermeidlich einen Impuls erhalten und sich somit im Raum gleichförmig bewegen. Ein bewegungsloser Schwebezustand lässt sich jedoch leicht herstellen, wenn man den Körper in eine Flüssigkeit einbettet, denn dadurch wird der Anfangsimpuls des Objekts durch Reibung schnell abgebaut. Aufbau, Ergebnisse und Deutung des Versuchs Videobilder dokumentieren die Veränderungen des Verhaltens von Stahlkugel und Luftblase bei Eintritt der Mikrogravitation. Neben der Deutung der Effekte finden Sie hier weiterführende Fragen, die die Lernenden zu eigenständigem Experimentieren anregen. Die Schülerinnen und Schüler sollen ein Experimentiermodul für eine Fallkapsel konstruieren können, mit dem sie die Sinkbewegung einer Stahlkugel und die Steigbewegung einer Luftblase in Glycerin beobachten können. die Bewegung von Luftblase und Stahlkugel vor und nach dem Start der Fallkapsel mit einer Digitalkamera filmen können und aus den Videofilmen mit einem Computerprogramm Videobilder extrahieren können. die Bewegung von Stahlkugel und Luftblase in Glycerin bei normaler Gravitation mit den Kräften der Gravitation, des Auftriebs und der Reibung erklären können. erklären können, warum Stahlkugel und Luftblase bei Mikrogravitation bis zum Stillstand abgebremst werden. Thema Bewegung einer Stahlkugel und einer Luftblase in Glycerin bei normaler Gravitation und bei Mikrogravitation Autor Dr. Volker Martini Fach Physik Zielgruppe Jahrgangsstufen 9-11 Zeitraum 2 Doppelstunden oder freie Zeiteinteilung außerhalb des Unterrichts Technische Voraussetzungen Mikrogravitation - Experimente im freien Fall mit Digitalkamera; Computerprogramm zum Extrahieren von Videobildern aus einem Videofilm (MAGIX Video deluxe 15 oder vergleichbare Software) Der Versuchsaufbau ist in Abb. 1 dargestellt: Stahlkugel (1), Drahtsperre (2), Glycerin (3), Luftblase (4), Luftkammer (5), Zuflussrohr (6). Das quaderförmige Gefäß aus durchsichtigem Plastik ist mit Glycerin gefüllt. Am Boden befindet sich eine Luftkammer mit zwei röhrenförmigen Öffnungen, von denen eine seitlich und die andere oben angebracht ist. Durch die seitliche Öffnung fließt Glycerin in die Kammer, welches die darin befindliche Luft durch die obere Öffnung drückt. Dort entstehen Luftblasen, die im Glycerin aufsteigen. Die Anzahl der pro Sekunde gebildeten Luftblasen hängt davon ab, wie schnell das Glycerin in die Kammer fließt. Dies lässt sich durch Röhrchen mit verschiedenen Querschnitten regulieren. In den oberen Teil des mit Glycerin gefüllten Gefäßes ragt eine Röhre, durch welche die Stahlkugel fallen kann. Die Röhre ist vor dem Start des Experiments durch einen lose angebrachten Sperrdraht verschlossen. In der Startposition des Fallkapselsystems lässt man Luftblasen im Glycerin aufsteigen und startet die Videokamera. Dann entfernt man den Sperrdraht und die Stahlkugel fällt in das Glycerin. Man wartet noch einen kurzen Moment, bis die Stahlkugel etwa die halbe Strecke im Glycerin zurückgelegt hat und lässt dann das Fallkapselsystem frei fallen. Sinkende Stahlkugel und aufsteigende Luftblase Abb. 2 zeigt Videobilder von Luftblase und Stahlkugel kurz vor und nach dem Start des Fallkapselsystems. Links ist ein Maßstab zu sehen. Auf dem ersten Bild, das 0,6 Sekunden vor dem Start aufgenommen wurde, befinden sich Luftblase und Stahlkugel seitlich gegeneinander versetzt ungefähr in der Bildmitte. Auf den drei folgenden Videobildern, die in einem zeitlichen Abstand von je 0,2 Sekunden aufgenommen wurden, ist zu erkennen, dass die Stahlkugel mit konstanter Geschwindigkeit sinkt. Auch die aufsteigende Luftblase bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit. Das vierte Bild wurde zum Zeitpunkt des Starts aufgenommen. Vergleicht man dieses Bild mit den beiden folgenden, so sieht man, dass Stahlkugel und Luftblase gleich zu Beginn der einsetzenden Mikrogravitation abrupt gestoppt werden und sich nicht mehr bewegen. Entstehende Luftblase Am unteren Rand der Videobilder sieht man die Austrittsöffnung der Luftkammer mit einer sich neu bildenden Luftblase. Anfangs vergrößert sich die Luftblase gleichmäßig von Bild zu Bild. Nach dem Start des Fallkapselsystems wächst sie schnell an und wird größer als die zuvor aufgestiegenen Luftblasen. Verhalten der Stahlkugel bei normaler Gravitation Nach dem Eintauchen der Stahlkugel in das Glycerin erfährt sie neben der Gravitationskraft eine Auftriebskraft, die ebenfalls auf die Gravitation zurückzuführen ist. Beide entgegengesetzt gerichteten Kräfte wirken in ihrer Summe nach unten. Hinzu kommt eine nach oben gerichtete Reibungskraft, die im Gegensatz zu den beiden erstgenannten Kräften geschwindigkeitsabhängig ist. Kurz nach dem Eintauchen der Stahlkugel in das Glycerin stellt sich ein Gleichgewicht der Kräfte ein, bei dem die im Experiment beobachtete gleichbleibende Geschwindigkeit erreicht wird. Verhalten der Luftblase in Glycerin bei normaler Gravitation Auch für die aufsteigende Luftblase besteht ein Gleichgewicht zwischen der nach oben wirkenden Auftriebskraft und der diesem Fall nach unten wirkenden Reibungskraft. Die auf die eingeschlossene Luft wirkende Gravitationskraft kann man vernachlässigen. Dies hat zur Folge, dass sich die Luftblase ebenfalls mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Stahlkugel und Luftblase in Glycerin bei Mikrogravitation Nach dem Start des Fallkapselsystems entfallen die Gravitationskraft und die durch sie bedingte Auftriebskraft. Die einzig verbleibende Reibungskraft bremst Stahlkugel und Luftblase schnell ab. Entstehende Luftblase bei Mikrogravitation Die Luftblase, die sich an der Austrittsöffnung der Luftkammer bildet, wächst zunächst gleichmäßig an, weil infolge des hydrostatischen Drucks Glycerin durch die seitliche Öffnung in die Kammer gepresst wird. Die unter erhöhtem Druck stehende Luft tritt durch die obere Öffnung aus, weil hier der hydrostatische Druck wegen der höheren Lage etwas geringer ist als in der seitlichen Öffnung. Nach dem Start des Fallkapselsystems verschwindet mit dem Wegfall der Gravitation auch der hydrostatische Druck im Glycerin. Die in der Luftkammer nach wie vor unter Druck stehende Luft bläht die Luftblase weiter gegen einen geringeren Widerstand auf, der jetzt im Wesentlichen von der Oberflächenspannung des Glycerins herrührt. Wegen der fehlenden Auftriebskraft bewegt sie sich nicht mehr nach oben. Die folgenden Fragen geben den Schülerinnen und Schülern Anregungen für vertiefende Untersuchungen. Von besonderer Bedeutung sind Fragen, die durch eigenständiges Experimentieren beantwortet werden können: Mit welcher Geschwindigkeit sinkt die Stahlkugel? Wie groß ist die Viskosität des verwendeten Glycerins, wenn man das Reibungsgesetz von Stokes zugrunde legt? Welche Temperatur hat das Glycerin? Gilt das Reibungsgesetz von Stokes auch für die Luftblase? Wie ändert sich das Verhalten von Stahlkugel und Luftblase, wenn man das Glycerin mit Wasser verdünnt? Die aufsteigenden Luftblasen verursachen in der Flüssigkeit eine Strömung. Wie lässt sich diese nachweisen? Beeinflusst die Strömung das Sinkverhalten der Stahlkugel? Wie ändert sich die Strömung in der Flüssigkeit beim Übergang zur Mikrogravitation? Verwendet man statt Glycerin Wasser, so sind die Luftblasen kurz nach dem Verlassen der Luftkammer nicht kugelförmig. Welche Formen treten auf und wie ändern sich diese Formen beim Übergang zur Mikrogravitation? Wenn die Luftblasen im Glycerin die Oberfläche erreichen, bilden sich halbkugelförmige Luftblasen, die auf der Oberfläche schwimmen. Was geschieht mit diesen Luftblasen beim Übergang zur Mikrogravitation? Neues entdecken So erfahren Schülerinnen und Schüler beispielhaft die unschätzbare Bedeutung von Experimenten, wenn es darum geht, komplexe Vorgänge besser verstehen zu können. Zudem ist die Chance groß, dass sie bei der Untersuchung der Fragen auch auf ganz neue Effekte stoßen.

Schülerinnen und Schüler kennen es aus eigener Erfahrung: In der Schule wird man im Klassenraum oft müde, wenn die "Luft“ verbraucht ist. Dieses Phänomen ist der Ausgangspunkt des hier vorgestellten WebQuest. Die Ergebnisse der Recherchen zum Thema Luft werden auf Plakaten festgehalten und in der Klasse vorgestellt und diskutiert. Die Schülerinnen und Schüler setzen sich in Partner- oder Kleingruppenarbeit zunächst mit den allgemeinen Aspekten des Themas und den Eigenschaften von Luft auseinander. Ihnen wird deutlich, aus welchen Bestandteilen Luft besteht und wie sich dieses Stoffgemisch zusammensetzt. Sie sollen erkennen, dass Luft auch "schmutzig" werden kann. In diesem Zusammenhang werden auch Luftschadstoffe behandelt. Abschließend versuchen die Lernenden die Ausgangsfrage (Müdigkeit im Klassenzimmer) zu beantworten. Ihnen soll bewusst werden, dass Klassenräume regelmäßig gelüftet werden müssen, um im Unterricht ?fit? bleiben zu können. Der WebQuest ist für die Klasse 6 konzipiert, sodass eine genaue Arbeitsanleitung für die Lernenden unbedingt nötig ist. Aus diesem Grund sind die Arbeitsaufträge in dem WebQuest-Dokument sehr präzise formuliert. Die Lehrperson soll während der Bearbeitung lediglich Hilfestellungen leisten und Anregungen geben und sich nicht in die Diskussion der Schülerinnen und Schüler einmischen. Hinweise zum Unterrichtsverlauf Der Ablauf der Internetrecherche, die Arbeit in Kleingruppen sowie die Entwicklung und Präsentation eines Plakats werden hier kurz skizziert. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen sich über die Zusammensetzung und die Bedeutung von Luft informieren. die gesellschaftliche Relevanz von Luftverschmutzungen erkennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen den Computer gezielt zur Informationsbeschaffung verwenden. relevante Inhalte aus Online-Dokumenten erarbeiten und diese auf ihre Aufgabenstellung beziehen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen zu ihren Diskussionsergebnissen gemeinsam ein Plakat entwerfen und präsentieren. die Vorstellungen und Ideen der anderen Gruppen aufmerksam verfolgen und abschließend miteinander vergleichen. Thema WebQuest "Luft" Autorinnen Julia Elsen, Prof. Dr. Julia Michaelis Fach Chemie Zielgruppe Klasse 6 Zeitraum 6 Stunden (je 2 Stunden Recherche, Plakaterstellung und Diskussion) Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss pro Arbeitsgruppe (2-4 Personen) Prof. Dr. Julia Michaelis von der Didaktik der Chemie der Universität Oldenburg betreute Julia Elsen bei der Bachelorarbeit "Warum WebQuest? - Erstellung von WebQuest-Materialien mit unterschiedlichen Kompetenzschwerpunkten". Das WebQuest-Dokument wurde mit PowerPoint erstellt. Sie können die Datei "webquest_luft.ppt" (siehe "Download") herunterladen und editieren. Die Hyperlinks sind nur im Präsentationsmodus aktiv. Schülerinnen und Schüler können mit dem Dokument auch arbeiten, wenn es auf der Festplatte ihres Arbeitsrechners liegt (Internetanschluss vorausgesetzt). Anleitungen zur Erstellung von WebQuests mit PowerPoint finden Sie im Internet. Alltagsbezug Der WebQuest thematisiert die allgemeinen fachlichen Grundlagen zur Zusammensetzung und zur Bedeutung von Luft für den Menschen. Durch die Übertragung der Lufteigenschaften auf einen lebensnahen Bezug (Luftqualität im Klassenraum) wird die Relevanz des Themas für die Lernenden deutlich. Außerdem wird das Thema Luftverschmutzung berücksichtigt. So treten auch die gesellschaftliche und ökologische Dimension und die Zukunftsrelevanz des Themas hervor. Fächerverbindende Bezüge Die Unterrichtseinheit bietet auch Bezüge zur Biologie. Die Schülerinnen und Schüler setzen sich sowohl mit der Umweltverschmutzung als auch mit der Gesundheit des Menschen auseinander. Die Gesundheitsaspekte können im Biologieunterricht in der Thematik "Auswirkungen von Umweltverschmutzungen und deren Auswirkungen auf den Menschen" aufgegriffen werden. Internetrecherche Die Schülerinnen und Schüler setzen sich in dem WebQuest in Partner- oder Kleingruppenarbeit mit dem Thema "Luft" auseinander. Dabei soll jedes Kind wichtige Inhalte und Ergebnisse festhalten, um sich später zusammen mit den Mitschülerinnen und Mitschülern darauf zu einigen, welche Informationen bei der Erstellung des Plakats übernommen werden sollen. Diskussion und Entwicklung des Plakats Auf der Basis der Recherchen sollen die Lernenden ihre Ergebnisse über Zusammensetzung und Bedeutung der Luft sowie über die Luftverschmutzung zusammentragen. Danach verständigen sie sich über die wichtigsten Ergebnisse und halten diese auf einem Plakat fest. Die angefertigten Plakate werden im Anschluss an die Gruppenarbeiten den Mitschülerinnen und Mitschülern im Rahmen einer kleinen Ausstellung präsentiert und im Plenum diskutiert.

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler anhand von abwechslungsreichen und interaktiven Aufgaben, wie die Luft zusammengesetzt ist. Mithilfe eines interaktiven Versuchsvideos des Kolbenproberversuchs zur Bestimmung des Sauerstoffanteils der Luft können die Schülerinnen und Schüler selbstständig den Versuch durchlaufen. Sie erkennen, dass Sauerstoff durch die Verbrennung mit Eisen reagiert und dadurch in der Luft nicht mehr vorhanden ist. Die Schülerinnen und Schüler fixieren ihre Beobachtungen und Ergebnisse auf einem Arbeitsblatt. Anschließend wird durch ein digitales "Drag the words"-Quiz die Zusammensetzung der Luft erarbeitet. Es folgt eine Gruppenarbeit mit vorgefertigten Informationstexten über die Stoffe, die in der Luft enthalten sind. Jede Gruppe bearbeitet einen Steckbrief per Arbeitsblatt über den zugewiesenen Stoff und stellt diesen im Anschluss der Klasse vor. Die Mitschülerinnen und Mitschüler fixieren die Stoffe auf dem Arbeitsblatt. Als Transfer beziehungsweise Vertiefung kann das Video des Schwimmkerzenversuchs gezeigt werden. Hier vermutet man das gleiche Prinzip, warum die Kerze mit dem Wasser nach oben steigt. Tatsächlich ist es jedoch vor allem die Abkühlung der Luft und der damit entstehende Unterdruck, der die Wassersäule im Glas ansteigen lässt. Die Schülerinnen und Schüler sehen, dass ähnliche Phänomene unterschiedliche Erklärungen haben können. Zur Gesamtzusammenfassung lösen die Schülerinnen und Schüler selbstständig ein Quiz . Nach dem Bearbeiten des interaktiven Videos kann die Lehrkraft die Schülerinnen und Schüler dazu auffordern, den Versuch in eigenen Worten wiederzugeben. Dadurch werden die Fachsprache und das freie Formulieren geübt. Im Kreisdiagramm auf dem Arbeitsblatt sind die Spurenstoffe in der Luft nicht dargestellt. Diese sind auf dem Arbeitsblatt unter dem Diagramm zu notieren. Je nach Gruppenarbeitserfahrung der Klasse sollte hier mehr oder weniger Zeit eingeplant werden. Die Gruppen erhalten durch das Ausfüllen des Steckbriefes einen konkreten Auftrag und sollten dadurch relativ zügig sein. Am einfachsten stellt die Lehrkraft den Gruppen jeweils den zugeteilten Text zur Verfügung. Falls möglich, können die Gruppen den ausgefüllten Steckbrief während der eigenen Präsentation zeigen, z. B. per Dokucam. Die Notizen durch die Klasse können bereits während oder nach dem Präsentieren angefertigt werden. Als Transfer/Vertiefung kann der Schwimmkerzenversuch als Video gezeigt werden. Die Schülerinnen und Schüler könnten diesen auch selbst ansehen. Hier könnte man vermuten, ähnlich wie beim Kolbenproberversuch, dass allein der Verbrauch des Sauerstoffs durch die Verbrennung für das Ansteigen des Wassers im Glas verantwortlich ist. Da aber ebenfalls Kohlenstoffdioxid bei der Verbrennung entsteht, ist dieser Effekt kaum wahrnehmbar. Der Hauptgrund für das Ansteigen des Wassers ist die Abkühlung der Luft und der dadurch entstehende Platz, da sich warme Luft ausdehnt. Der Unterdruck lässt das Wasser im Glas steigen. Die Einheit ist so gestaltet, dass die Schülerinnen und Schüler möglichst viel selbstständig und eigenverantwortlich erarbeiten. Die Einheit könnte mit einigen Hinweisen auch als Arbeitsauftrag für eine Lerngruppe durchgeführt werden. Sollte die Lerngruppe noch nicht in Berührung mit H5P-Formaten gekommen sein, so müsste die Lehrkraft hier eventuell unterstützen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben und erklären den Kolbenproberversuch. beschreiben die Zusammensetzung der Luft. zählen die Eigenschaften der Stoffe, die in der Luft enthalten sind auf. erklären den Schwimmkerzenversuch. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verarbeiten Informationen. bearbeiten ein digitales Quiz. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler vergleichen eigene Informationen mit Informationen von Mitlernenden. sammeln und verarbeiten in einer Gruppe Informationen. präsentieren Informationen vor der Klasse.

Die Jugendlichen lernen in dieser Sequenz die Gründe für die Berlin-Blockade kennen und erarbeiten sich deren Ablauf. Dabei kommen unterschiedlichste Quellen zum Einsatz, die insbesondere die Multimedialität des Internets berücksichtigen.Um die Einführung der D-Mark in den Westsektoren Berlins zu verhindern, sperrte die sowjetische Militäradministration in der Nacht zum 24. Juni 1948 die Zufahrtswege nach West-Berlin. Der Westteil der Stadt wurde völlig abgeriegelt, lediglich die Luftkorridore blieben offen. Die Berlin-Blockade sollte - so der Wille der Sowjetunion - die Westmächte USA, Großbritannien und Frankreich zwingen, auf die geplante Gründung eines Weststaates zu verzichten. Die Vereinigten Staaten waren von Beginn an entschlossen, dem sowjetischen Erpressungsversuch nicht nachzugeben, und der Widerstandswille der Berliner Bevölkerung bestärkte die Westmächte in ihrer unnachgiebigen Haltung, die sich in einer einmaligen Versorgungsaktion, der Luftbrücke, manifestierte. Hintergründe Die Schülerinnen und Schüler klären zunächst die Ursachen, die zur Blockade Westberlins im Jahr 1948 führten. In einem nächsten Schritt erfahren sie anhand zeitgenössischer Berichterstattung, wie die Bevölkerung, die Berliner Politiker und die Westmächte auf die Blockade reagierten. Motive Anschließend machen sich die Lernenden bewusst, aus welchen teils sehr persönlichen Motiven die Westberliner internationale Unterstützung erfuhren und in welcher Form diese erfolgte. Zudem erkennen sie, dass es auch heute noch Menschen gibt, die auf eine derartige Hilfe angewiesen sind. Zeitzeugenberichte Die Recherche einiger grundlegender Fakten zur Luftbrücke soll verdeutlichen, welch große organisatorische Leistung diese darstellte. Durch die anschließende Beschäftigung mit einer Zeitzeugenaussage sollen die Schülerinnen und Schüler erfahren, wie Beteiligte sich an das Geschehen erinnern und wie sich die Wahrnehmung der westlichen Besatzer durch die Luftbrücke veränderte. Vertiefung Zur Vertiefung des Themas interpretieren die Lernenden eine Karikatur und diskutieren den Begriff Luftbrücke. Hierbei sollen sie Aspekte wie die Insellage Westberlins, den Brückenschlag zwischen westlichen Besatzern und deutscher Bevölkerung und die Überwindung bisheriger Haltungen erkennen. Ergebnissicherung Die Ergebnisse der Recherche können im Heft fixiert oder als digitale Kurzpräsentation umgesetzt werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Ursachen und Verlauf der Berlin-Blockade kennen lernen. die Bedeutung der Luftbrücke für die Entwicklung des Verhältnisses zwischen Besatzern und Westdeutschen erfahren. die historischen Geschehnisse anhand unterschiedlicher Quellen kennen lernen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen im Internet Informationen recherchieren. Textarbeit am Bildschirm zielgerichtet erproben. Thema Berlin-Blockade und Luftbrücke Autor Stefan Schuch Fach Geschichte Zielgruppe Klasse 9-12 Zeitraum 1-2 Stunden Technische Voraussetzungen je ein Computer mit Internetzugang für zwei Lernende

Was ist der Ursprung jeder Luftbewegung und wie lässt er sich in Zahlen erfassen? Welche physikalischen Größen werden dabei verwendet? Diese Fragen beantwortet ein interaktives Lernmodul zu den Begriffen Druckgradient, Gradientkraft und Gradientbeschleunigung.Bei der in dieser Unterrichtseinheit verwendeten Flash-Animation zur horizontalen Luftbewegung und einer darauf aufbauenden Beispielrechnung lautet die zentrale Fragestellung "Wie schnell ist ein Luftpaket nach drei Stunden?". Die Schülerinnen und Schüler erfahren, welche Faktoren dabei berücksichtigt werden müssen. Sie lernen der Reihe nach die Begriffe Druckgradient, Gradientkraft und Gradientbeschleunigung sowie deren Bedeutung für die horizontale Luftbewegung kennen. Die verwendete Animation ist Bestandteil des WEBGEO-Lernangebotes. WEBGEO ist ein Projekt von acht Hochschulen und wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Zukunftsinvestitionsprogramms ?Neue Medien in der Bildung? gefördert. WEBGEO richtet sich in erster Linie an Studierende der Geo- und Umweltwissenschaften, kann aber auch zur Lehrerfortbildung sowie im Unterricht der Oberstufe eingesetzt werden. Mehrwert und fächerübergreifende Einsatzmöglichkeiten Schülerinnen und Schüler werden durch die Möglichkeit individueller Beispielrechnungen und direkter Lernkontrollen motiviert. Die Animation eignet sich auch für einen fächerübergreifenden Einsatz (Geographie und Physik). Die Schülerinnen und Schüler sollen lernen, welche physikalischen Größen eine horizontale Luftbewegung bestimmen. ihr Wissen anwenden und anhand einer Beispielrechnung überprüfen. die Größenordnungen von Luftdruck und Windgeschwindigkeit einschätzen können. Thema Druckgradient - Gradientkraft - Gradientbeschleunigung Autor Philipp Wetzel Fächer Geographie (Physik) Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum 1 Stunde Technische Voraussetzungen Computer in ausreichender Anzahl (Einzel- oder Partnerarbeit), Webbrowser, Macromedia Flash-Plugin (Version 6 oder höher), Beamer Das Lernmodul kann von den Schülerinnen und Schülern im Unterricht in Einzel- oder Partnerarbeit oder bei Hausaufgaben zur Vertiefung eingesetzt werden. Sie können dabei ihr Verständnis mithilfe der Beispielrechungen und Lösungen überprüfen. Zur Vor- oder Nachbereitung der Gruppenarbeit oder der Hausaufgaben empfiehlt es sich, einzelne Seiten des Lernmoduls (zum Beispiel die Simulation) per Beamer im Plenum zu besprechen. Im Vergleich zu klassischen Medien bietet das Modul folgenden Mehrwert: Motivation durch Interaktion mit dem Lernmodul (Simulation der Luftbewegung) Veranschaulichung der Begriffe durch Simulation und animierte Grafiken direkte Lernkontrolle und Motivation durch individuelle Beispielrechnungen (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken) mit Lösungen Die hier vorgestellte Animation ist auch für eine fächerübergreifende Zusammenarbeit von Geographie (Klimatologie) und Physik (beschleunigte Bewegung) geeignet. In Kombination mit den WEBGEO-Modulen zur Corioliskraft vermittelt das Modul "Druckgradient - Gradientkraft - Gradientbeschleunigung" die Grundlagen zum Verständnis der Planetarischen Zirkulation. Bezugssysteme und die Corioliskraft WEBGEO-Lernmodul (Macromedia Flash-Plugin erforderlich, Version 6 oder höher)

In der Unterrichtseinheit "Upcycling im Sachunterricht: physikalische Grundlagen an Plastiktüten" basteln die Lernenden einen kleinen Heißluftballon aus einer Mülltüte, lernen physikalische Grundlagen kennen und verstehen die Umweltschädlichkeit von Plastikmüll. In Deutschland werden pro Jahr 2,4 Milliarden Plastiktüten verbraucht. Das sind etwa 4500 Stück pro Minute. Dazu werden 47000 Tonnen Kunststoff benötigt, der aus Erdöl hergestellt wird. Legt man die Plastiktüten aneinander, könnte man damit 18 Mal den Äquator umrunden. Erschreckend ist dabei: Nur ein Bruchteil der Tüten werden recycelt . Der Rest wird weggeworfen, verschmutzt Straßen, Gewässer und Grünflächen. Werden die Tüten verbrannt, gelangt das klimaschädliche Kohlendioxid in die Luft. Einwegtüten aus biologisch abbaubaren Kunststoffen sind auch nicht unbedingt umweltfreundlicher. Die Umwelthilfe kritisierte, die überteuerten Tüten seien mit gängigen Verfahren nicht kompostierbar. Zudem wird vor neuen Mais-Einöden wegen des Stärkebedarfs gewarnt. Die bessere Alternative zur Plastiktüte ist eine selbst gefaltete Tüte aus Papier! Mit diesem Unterrichtsmaterial werden die Lernenden bereits in der Grundschule für das Thema "Umweltverschmutzung durch Plastikmüll" sensibilisiert. Sie werden damit zu Nachhaltigkeit und verantwortungsvollem Umgang mit der Natur angeregt, um zum Beispiel durch Upcycling ein Stück weit zur Klimarettung beizutragen. Die Lernenden stellen durch Videos angeleitet einen Heißluftballon aus einem Müllbeutel sowie eine Abfalltüte aus Papier her und erarbeiten sich ein erstes Verständnis von Physik. Die Kombination aus neuen Medien und handwerklichem Umgang, der in Gruppenarbeit erfolgt, bietet die Möglichkeit, sich der aufgezeigten Problematik zu nähern. Das Thema "Upcycling im Sachunterricht: physikalische Experimente an Plastiktüten" im Unterricht Ziel des Unterrichts soll es sein, Möglichkeiten des Upcyclings im Sachunterricht der Grundschule zu thematisieren. Es besteht auch die Möglichkeit diese Themen nachmittags in einem Förderbandbereich oder Projektunterricht zu bearbeiten. Didaktische Analyse Die Lernenden nähern sich mit diesem Unterrichtsmaterial durch Upcycling spielerisch ersten physikalischen Grundlagen: An einem selbst erstellen Heißluftballon setzen sie sich mit dem Auftrieb in Gasen auseinander. Sie erfahren, dass warme Luft leichter als kalte Luft ist, diese verdrängt und nach oben steigt. Auf der anderen Seite spielt in dieser Unterrichtseinheit der Umweltschutz eine Rolle: Haushaltsmüllbeutel sind oft nicht recyclebar und landen deshalb in der Deponie, wo sie verbrannt werden und das klimaschädliche CO2 freisetzen, oder schlimmstenfalls in der Umwelt. Haushaltsmüllbeutel aus Biokunststoff sind ebenfalls bedenklich. Sie zersetzen sich sehr langsam und nicht unbedingt vollständig. Sie verbrauchen unnötig Ressourcen, da ihr Grundstoff aus Mais besteht, der in Monokulturen angebaut wird. Darüber hinaus sind diese Müllbeutel unverhältnismäßig teuer. Die Lernenden diskutieren diese Problematik und lernen eine Alternative zur Plastiktüte kennen. Methodische Analyse Die Schülerinnen und Schüler basteln angeleitet durch Videos weitgehend selbstständig in der Gruppe einen Heißluftballon aus einer Plastiktüte und stellen einen Müllbeutel aus Papier her. Auf diese Weise werden die Lernenden selbst aktiv und entdecken induktiv erste Grundlagen der Physik spielerisch in einem Experiment. Die Form der arbeitsteiligen Gruppenarbeit erhöht den Grad der Eigenverantwortlichkeit und ermöglicht Binnendifferenzierung durch unterschiedliche Fähigkeiten und Interessen der Lernenden. Ohne großen Aufwand lässt sich das Material in leistungsschwächeren oder mit der arbeitsteiligen Gruppenarbeit nicht vertrauten Klasse auch gemeinsam im Plenum erarbeiten. Die Unterrichtseinheit kann darüber hinaus Anlass sein, über unsere Konsumgewohnheiten und deren Folgen nachzudenken und zu Nachhaltigkeit anzuregen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen lernen das physikalische Prinzip des Heißluftballons kennen. erkennen die Umweltschädlichkeit von Plastiktüten. setzen sich mit einer ökologisch sinnvollen Alternative zur Vermeidung von Plastikmüll auseinander. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen Videos, die online abrufbar sind, als Informationsquelle. setzen das erworbene Wissen im Alltag um. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten zielorientiert und konzentriert in der Gruppe zusammen. hören sich gegenseitig aktiv zu und nehmen Vorschläge der anderen auf.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Schall werden Low-Cost-Experimente zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Luft und Wasser mithilfe von Computer, Soundkarte und Kopfhörer vorgestellt.Die elektronische Messwerterfassung ist eine wichtige physikalische Arbeitsweise, die aus Fachwissenschaft und Industrie nicht mehr wegzudenken ist, die im Schulunterricht - insbesondere in der Sekundarstufe I - jedoch wenig Anwendung findet. Häufig entfallen computergestützte Experimente hier aufgrund fehlender technischer Voraussetzungen. Dieser Beitrag zeigt, wie Lernende in Kleingruppenarbeit mithilfe des Computers die Schallgeschwindigkeiten in Luft und Wasser mit einfachen Mitteln bestimmen können.Beobachtet man den Start eines Wettlaufs aus mehreren hundert Metern Entfernung, so liegt zwischen der optischen Wahrnehmung des Klappenschlags und des zu hörenden Knalls eine merkliche Zeitdifferenz. Dieser Effekt, den die Schülerinnen und Schüler aus dem Sportunterricht kennen, zeigt, dass die Ausbreitung des Schalls mit einer endlichen Geschwindigkeit erfolgt. Weitere Alltagserfahrungen führen zur gleichen Schlussfolgerung. Besonders eindrucksvoll ist die Zeitdifferenz zwischen der Wahrnehmung von Blitz und Donner bei einem weit entfernten Gewitter, aus der die Entfernung des Unwetters geschätzt werden kann. Experimentelle Varianten zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit Verschiedene experimentelle Varianten werden hier vorgestellt. Ein Low-Cost-Arrangement eignet sich zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Luft und in Wasser. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die Definitionsgleichung der Geschwindigkeit. wissen, wie die Durchschnittsgeschwindigkeit eines sich bewegenden Körpers bestimmt werden kann. können die Zeit, die der Schall zur Ausbreitung einer definierten Strecke benötigt, mithilfe eines Computers und eines Kopfhörers experimentell bestimmen. können ein Experiment zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Luft (optional auch in Wasser) beschreiben und durchführen. kennen den Wert der Schallgeschwindigkeit in Luft (optional auch in Wasser) für eine Temperatur von 20 Grad Celsius und wissen, dass dieser mit der Temperatur variiert. wissen, dass sich die Schallwellen in verschiedenen Materialien unterschiedlich schnell ausbreiten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können mit einer geeigneten Tonanalyse-Software (zum Beispiel Cool Edit) ein aufgenommenes Signal auswerten. können Oszillogramme interpretieren. Erzeugung einer stehenden Welle In einer Glasröhre werden durch Reflexion stehende Wellen erzeugt, deren Schwingungsknoten mit Korkmehl sichtbar gemacht werden können (Kundtsche Röhre). Anschließend bildet man das Produkt aus Wellenlänge und Frequenz oder man benutzt das so genannte Laufzeitverfahren. Dabei muss lediglich der Quotient aus gemessener Entfernung vom Beobachter zur Schallquelle und der Zeitdifferenz berechnet werden. Letzteres ist sicherlich - insbesondere in der Sekundarstufe I - die für Schülerinnen und Schüler anschaulichere Variante. Nachteil: Technische Voraussetzungen sind nicht immer gegeben Aufgrund der nur geringen maximal zu erreichenden Distanz zwischen Beobachter und Schallquelle stellt das Laufzeitverfahren, wenn es im Fachraum Anwendung finden soll, hohe Anforderungen an die Zeitmessung. Üblicherweise kommt dabei ein computergestütztes Messwerterfassungssystem zum Einsatz. Dies hat jedoch zwei Nachteile: Erstens verfügen die meisten Haupt- und Realschulen nicht über ein solches System und zweitens ist der Versuch auf konventioneller Art nur als Demonstrationsexperiment denkbar. Versuchsaufbau und Software Eine Möglichkeit, das Experiment ohne teures Messwerterfassungssystem mithilfe eines Computers mit Soundkarte, zweier Mikrofone und einer Tonanalyse-Software (zum Beispiel Cool Edit, GoldWave oder Nero Wave-Editor) durchzuführen, wird von Walter Stein beschrieben ("Versuche mit der Soundkarte", siehe Zusatzinformationen ). Die Mikrofone sind in einem Abstand von etwa einem Meter anzuordnen und unter Benutzung eines y-Kabels dem Stereoeingang der Soundkarte (Line-In) zuzuführen (Abb. 1). Ersetzt man die Mikrofone durch handelsübliche Stereokopfhörer, so wird der beschriebene Versuch zum Low-Cost-Experiment und kann insbesondere auch als Schülerversuch zum Einsatz kommen. Abb. 2 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt ein Messbeispiel für einen "Mikrofonabstand" von 0,6 Metern (aufgenommen mit der Software Cool Edit). Bei einer gemessenen Zeitdifferenz von 1,7 Millisekunden errechnet sich die Schallgeschwindigkeit in Luft zu 353 Metern pro Sekunde. Ein Vergleich mit dem Literaturwert (344 Meter pro Sekunde bei 20 Grad Celsius) zeigt, dass die Schallgeschwindigkeit in Luft unter Verwendung von Alltagsgegenständen ausreichend genau bestimmt werden kann. Der Literaturwert liegt im Fehlerintervall der Messung (353 plus/minus zwölf Meter pro Sekunde). Versuchsaufbau Neben der Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Luft kann der von Walter Stein in "Versuche mit der Soundkarte" (siehe Zusatzinformationen ) vorgestellte Versuch zur Ermittlung der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls in Wasser ebenfalls mithilfe gängiger Stereokopfhörer durchgeführt werden. Als Messstrecke kommt dabei zum Beispiel ein mit Leitungswasser gefüllter Blumenkasten zum Einsatz (Abb. 3). Um die Kopfhörer auch als Hydrophone verwenden zu können, werden diese mit Wasserbomben überzogen. Die dünnhäutigen Luftballons sind in Spielzeugwarengeschäften zu erwerben. Erklärung der Ergebnisse mit der Teilchenvorstellung Der Versuchsaufbau stellt eine schöne Transferaufgabe dar, die von den Schülerinnen und Schülern nach der Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Luft gelöst werden kann. Der experimentelle Befund, dass die Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten größer ist als die in Gasen, kann mithilfe der Teilchenvorstellung erklärt werden. Bei einem Mikrofonabstand von 0,57 Meter und einer gemessenen Zeitdifferenz von 0,4 Millisekunden wurde für die Schallgeschwindigkeit in Wasser der Wert 1.425 Meter pro Sekunde ermittelt. Auch dieser Wert stimmt gut mit dem Literaturwert überein (1.484 Meter pro Sekunde bei 20 Grad Celsius). Eine Reihe weiterer ansprechender und für den Schulunterricht aufbereiteter Beispiele zur computergestützten Messwerterfassung mithilfe der Soundkarte haben Walter Stein, Oliver Schwarz und Patrik Vogt beschrieben (siehe Literaturhinweise). Stein, Walter Versuche mit der Soundkarte, Ernst Klett Verlag, Stuttgart, 1999 Schwarz, Oliver; Vogt, Patrik Akustische Messung an springenden Bällen, PdN-Ph. 3/53 (2004), Seite 22-25

Klimaneutralität ist das zentrale Ziel der Luftfahrt, das mit technischen Innovationen und alternativen Antrieben erreicht werden soll. Wie realistisch sind die verschiedenen Ideen und was ist bereits Realität? Diesen und weiteren spannenden Fragen gehen die Lernenden in dieser Einheit auf den Grund. Die Unterrichtseinheit kann im MINT-Unterricht der Klassenstufen 9 bis 13 in den folgenden lehrplanrelevanten Kontexten, idealerweise fächerverbindend, eingesetzt werden: Geographie: Verkehr und Umwelt, Ballungsräume – Probleme und Chancen; Flugbewegung, Flugrouten, Navigation Chemie: Treibstoffe: Eigenschaften, Herstellung, Verwendung, Ökobilanz; alternative Treibstoffe (fossiles Kerosin durch nachhaltigen Flugkraftstoff ersetzen, E-Fuels, synthetisches Kerosin, Brennstoffzellen, Batterien) Technik : Das Flugzeug der Zukunft (Antriebstechnologie, Design etc.) Weitere Fachanbindungen, etwa ans Fach Deutsch , sind beispielsweise durch das Schreiben eines Kommentars zum Thema Flugscham unter Berücksichtigung dessen charakteristischen Aufbaus gegeben. Auch lassen sich naturwissenschaftsbezogene Kompetenzen für den Lernbereich Globale Entwicklung im Themenbereich "Mobilität und Verkehr" fördern. Der Luftfahrtsektor auf dem Weg zur Nachhaltigkeit Die Anzahl der Flugreisen wächst seit Jahren kontinuierlich. Abgesehen vom markanten Corona-Einbruch im Jahr 2020 ist der Trend sehr deutlich. Bis 2040 wird sich die Zahl der Flugpassagiere mehr als verdoppeln, so eine Prognose des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Neue Treibstoffe, neue Antriebe, neue Flugzeugentwürfe und modernere Navigation sind hierbei entscheidende Faktoren. Die Luftfahrtindustrie forscht mit Hochdruck an zukunftsfähigen und nachhaltigen Technologien . Das Unterrichtsmaterial gibt einen Einblick in aktuelle Entwicklungen. Vorkenntnisse Die Fähigkeit zur Informationsausnahme aus Texten, Schaubildern, Grafiken, Videos und weiteren Quellen sollte eingeübt sein. Themenbezogene Fachbegriffe und Abkürzungen werden gesondert in einem Glossar erklärt. Selbstständige Arbeit in (Klein-)Gruppen sollte vorausgesetzt werden können. Aufbau der Unterrichtseinheit und fächerverbindender Ansatz Die Einheit gliedert sich in insgesamt fünf Kapitel. Zu jedem Kapitel gibt es ein Arbeitsblatt und gegebenenfalls Materialblätter mit zusätzlichen Informationen, die zur Bearbeitung der Aufgaben benötigt werden. Die einzelnen Kapitel und Arbeitsblätter bauen aufeinander auf und sollten idealerweise in der vorgegebenen Reihenfolge durchlaufen werden. Um die Unterrichtszeit für den Austausch und die Ergebnisbesprechung optional zu nutzen, können viele Aufgaben als unterrichtsvorbereitende Hausaufgabe aufgegeben werden. Der letzte Baustein "Berufsfelder" kann ausgeklammert oder im Rahmen der Berufsorientierung aufgegriffen werden. Insgesamt lässt sich die gesamte Einheit mit allen Arbeitsblättern in circa 10 Unterrichtsstunden bearbeiten. Die genaue Zeit variiert je nach Zeitbedarf für die Präsentationen sowie die Diskussionen im Anschluss an die Arbeitsphasen. Ideal ist die Erarbeitung im MINT-Fächerverbund, vor allem die Fächer Geographie, Chemie und Technik lassen sich wunderbar miteinander verbinden. Methodische Hinweise Der vorgeschlagene Unterrichtsablauf ist gekennzeichnet von methodischer Varianz: In einer Motivationsphase werden die Schülerinnen und Schüler für das Thema interessiert. Bist du selbst schon geflogen? Welche Verkehrsmittel nutzt du und für welchen Anlass? Dabei werden Vorkenntnisse in Erinnerung gerufen. In zahlreichen Fachphasen erfolgt in Einzelarbeit oder in Paar- oder Kleingruppen die weitgehend selbstständige Bearbeitung der Arbeitsblätter. Eine Ergebnisbesprechung und Ergebnispräsentation erfolgt meist im Plenum. Expertengruppen werden in der Sequenz 3 "Klimafreundlicher Luftverkehr" gebildet, die Kleingruppenarbeit erfolgt zu den Schwerpunkten "Das Flugzeug der Zukunft" , alternative Treibstoffe und effizientere Flugführung. Das Thema "Klimafreundlicher Luftverkehr" wird somit aus verschiedenen Perspektiven mithilfe der in jeder Gruppe vertretenen Fachexperten erarbeitet und anschließend im Plenum in einer Präsentations- und Diskussionsphase vorgestellt und diskutiert. Sequenz 4 bietet die Möglichkeit zur kreativen Umsetzung: Wie stellst du dir das Fliegen im Jahr 2050 vor? Hier sind der digitalen oder analogen Darstellung keine Grenzen gesetzt. MINT-Fachkompetenzen Die Schülerinnen und Schüler erkennen, beschreiben und bewerten die individuelle, gesellschaftliche und historische Bedeutung von Transport und Verkehr in der globalisierten Welt. beschreiben und bewerten aktuelle Entwicklungen der Mobilität. analysieren mithilfe von Grafiken und Studien die Klimaverträglichkeit verschiedener Verkehrsmittel. Kernkompetenzen des Lernbereichs Globale Entwicklung Erkennen Die Schülerinnen und Schüler können Informationen aus Prognosen, Modellen und Zukunftsszenarien verarbeiten (1.3). zeigen anhand der Zukunft des Luftverkehrs Verknüpfungen zwischen gesellschaftlichen Entwicklungen und Erkenntnissen der Naturwissenschaften auf (3.5). Bewerten Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden zwischen beschreibenden oder erklärenden (naturwissenschaftlichen) und normativen (ethischen) Aussagen (6.1). Handeln Die Schülerinnen und Schüler entwerfen Lösungsstrategien für Zielkonflikte auf dem Weg zu einer nachhaltigen Entwicklung und sondieren Umsetzungsmöglichkeiten (10.4).

Die Unterrichtseinheit will den Blick auf die Möglichkeit richten, den Wind als kostengünstigen und umweltfreundlichen Energiespender zu nutzen. Auf kindgerechten Webseiten mit Arbeitsaufträgen und interaktiven Übungen wird das Wissen für Kinder verständlich vermittelt. Den Wind beziehungsweise bewegte Luft als Energiespender zu nutzen, ist den Kindern nicht unbekannt, wenngleich sie sich diese Tatsache nicht immer bewusst machen: Schon als Kleinkinder laufen sie gerne mit Windrädchen herum oder sie beobachten mit leuchtenden Augen, wie sich die Weihnachtspyramide dreht. Die Niederlande und Windmühlen gehören zusammen, auch das weiß jedes Kind. Neuer ist die moderne und umfangreiche Möglichkeit, den Wind als kostengünstigen und umweltfreundlichen Energiespender zu nutzen. Die Unterrichtseinheit will eben darauf die Aufmerksamkeit lenken und das Bewusstsein schärfen für das immense Potenzial der Windenergie. Die interaktive Lerneinheit dient als Plattform für die Internetrecherche, von der aus gezielt kindgemäße Webseiten zur Lösung der Arbeitsaufträge angeklickt werden können. Verschiedene interaktive Übungen und herkömmliche Arbeitsblätter runden die Arbeit ab. Jedes Kind hat schon einmal, bewusst oder unbewusst, die Kraft des Windes genutzt oder seine Auswirkungen gespürt: Drachensteigen im Herbst, die Weihnachtspyramide zum Christfest, das Windrädchen in den Händen lachender Kleinkinder. Der Wind bläst einem ins Gesicht, wenn man sich mit einem Karussell dreht oder mit dem Fahrrad fährt. Die Nutzung von Windenergie gehört also eigentlich zu ihrem Alltag. Die vorliegende Unterrichtseinheit will in einem multimedialen Ansatz den Blick auf diese Dinge richten, und außerdem zeigen, wie Windenergie erzeugt wird und wie die Kraft des Windes genutzt werden kann. Neben der Recherche im Internet arbeiten die Kinder mit herkömmlichen Medien wie Arbeitsblätter, Wörterbuch und Lexikon. Vorbereitung und Inhalte der Lernumgebung Diese Seite bietet einige Hintergrundinformationen zum Thema Windenergie und führt in die Nutzung der interaktiven Lernumgebung ein. Arbeitsmaterial zur interaktiven Lernumgebung Auf dieser Seite finden Sie Informationen zu den einzelnen Arbeitsblättern und Hinweise, wie sie im Unterricht eingesetzt werden können. Links zum Thema Internetadressen mit Informationen und weiterführenden Materialien zum Thema "Windenergie" und zu den Inhalten dieser Unterrichtseinheit. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen in den Fächern Sachunterricht, Deutsch, Englisch und Kunst Lernziele erreichen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen gezielte Recherchen im Internet durchführen und das World Wide Web als Informationsquelle nutzen. eine interaktive Lerneinheit am PC bearbeiten und dabei Erfahrungen mit dem Prinzip der Verlinkung machen. interaktive Übungen durchführen (Hot Potatoes-Zuordnung, Kreuzworträtsel). ein interaktives Puzzle durchführen und Erfahrungen mit Drag & Drop machen. eine Videodatei anschauen und Audiodateien anhören. Sozialkompetenzen Die Schülerinnen und Schüler sollen Absprachen zur Benutzung der PC-Arbeitsplätze treffen. sich als Partner über die Reihenfolge der Aufgaben einigen. sich gegenseitig helfen. Thema Windenergie Autorin Margret Datz, Agentur für erneuerbare Energien Fächer Sachunterricht, Deutsch, Englisch, Kunst Zielgruppe Klasse 3-4 Zeitraum Circa eine Woche Technische Voraussetzungen Computerraum / Medienecke mit Internetanschluss, Soundkarte, RealPlayer oder Windows Media Player, Kopfhörer Erforderliche Vorkenntnisse Genereller Umgang mit dem PC, Erfahrungen im Bereich der offenen Unterrichtsformen Planung Verlaufsplan "Windenergie" Die Schülerinnen und Schüler sollen einen Überblick über erneuerbare Energien erhalten. erfahren, was Wind ist und wie er entsteht. erfahren, dass Wind Kraft hat. überlegen, wie man diese Kraft nutzen kann. die Teile einer Windanlage erkennen. erfahren, wie eine Windanlage funktioniert. überlegen, welche Vorteile und Nachteile die Nutzung von Windenergie hat. erfahren, was ein Offshore-Windpark ist. Experimente zum Wind durchführen und beschreiben. Die Schülerinnen und Schüler sollen Lückentexte ergänzen. Rätselschriften entziffern. eine Tabelle vervollständigen. Abbildungen beschriften. Abbildungen vervollständigen. Worträtsel lösen. Redensarten vom Wind und ihre Bedeutung kennen lernen. ein Gedicht vom Wind lesen und abschreiben. biografische Daten von Heinrich Heine kennen lernen. zusammengesetzte Nomen mit "Wind" bilden. Lernwörter für ein Diktat üben. Verben zum Wind in Sätzen benutzen. Die Schülerinnen und Schüler sollen einen englischen Kinderreim kennen lernen. englische Wörter zu dem Reim kennen lernen und die Aussprache am Computer üben. Die Schülerinnen und Schüler sollen ein Windrad basteln. Ursachen für den Wind Wind ist nichts anderes als bewegte Luft. Hauptursachen für den Wind ist der unterschiedliche Luftdruck zwischen Luftmassen. Dabei fließt Luft aus dem Hochdruckgebiet so lange in das Tiefdruckgebiet, bis der Luftdruck wieder ausgeglichen ist. Je größer dabei der Unterschied zwischen den Luftdrücken ist, desto heftiger fließt die Luftmasse in das Tiefdruckgebiet nach und desto höher sind die messbaren Windstärken. Entstehung der Luftdruckunterschiede Die Sonne erwärmt die Erde und die Luft. Warme Luft hat eine geringere Dichte, ist also leichter und steigt auf. Aufgrund des entstehenden Unterdrucks strömt kalte Luft von der Seite nach: Die Luft bewegt sich und es ist Wind entstanden. Einteilung in Windstärken Wind wird gemessen in Windstärken von 0 bis 12. Bei Windstärken zwischen zwei und fünf spricht man von Böen. Bei Windstärke 6 spricht man von starkem, bei Windstärke 7 von steifem und Windstärke 8 von stürmischem Wind. Ab Windstärke 9 bezeichnet man den Wind als Sturm und bei Windstärke 12 als Orkan. Kraft des Windes Dass Wind ungeheure Kraft haben kann, wird spätestens nach einem Unwetter klar. Aber auch bei mäßigem Wind kann man seine Wirkung sehen: Er bewegt Blätter, Äste und Zweige oder dreht Wetterhähne auf Kirchtürmen. Diese Kraft des Windes wurde schon vor Jahrhunderten in Form von Windmühlen und Windräder nutzbar gemacht. Windenergie als Stromerzeuger Mittlerweile setzt man auch bei der Stromerzeugung auf Windenergie. Windkraftanlagen können in allen Klimazonen eingesetzt werden. Zudem ist er kostenlos, nicht schädlich und somit umwelt- und klimafreundlich. Da er weltweit zur Verfügung steht, gibt es keine Abhängigkeiten der Nationen untereinander. Sein großer Nachteil ist, dass er nicht jederzeit und in gleicher Stärke zur Verfügung steht und man ihn nicht speichern kann. Deshalb braucht man bei seinem Einsatz andere Energieformen, die gut speicherbar sind, als Partner. Wasser, das in Stauseen aufgefangen werden kann oder Biogas aus nachwachsenden Pflanzen sind die ideale Ergänzung und können zu so genannten Kombikraftwerken zusammengelegt werden. Umwandlung der Energien Eine Windkraftanlage wandelt die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie um und führt sie dem Stromnetz zu. Die Windströmung trifft auf die Rotorblätter und versetzt den Rotor in eine Drehbewegung. Diese Rotationsenergie wird an einen Generator weitergeleitet, der sie in Strom verwandelt. Dieser wird durch den Turm in den Transformator geleitet und gelangt von dort aus in das öffentliche Stromnetz. Windparks Ein Windpark ist eine Ansammlung von Windkraftanlagen in besonders windreichen Regionen auf dem flachen Land oder an sanften Hügeln. In Deutschland wurde am 27. April 2010 der erste deutsche Offshore-Windpark 45 Kilometer nördlich der Insel Borkum in der Nordsee eröffnet. Die zwölf Windenergieanlagen stehen in 30 Meter tiefem Wasser und sind bis zu 180 Meter hoch. Strom aus einer solchen Anlage leistet einen wichtigen Beitrag zur deutschen Energie- und Klimapolitik, denn die hohen Windgeschwindigkeiten auf dem Meer versprechen einen hohen Energiegewinn und damit nicht nur eine Entlastung der Umwelt, sondern auch einen wirtschaftlichen Betrieb. Inhalte Die interaktive Lernumgebung besteht neben der Eingangsseite aus sechs weiteren Hauptseiten (Eine windige Sache/Windige Sprache/Windy Things/Windige Experimente/Impressum), einer Unterseite, fünf intern verlinkten interaktiven Übungen (Hot Potatoes-Übungen/Puzzle, Memo), einer Audio-Datei, zwei intern verlinkten Dateien der Agentur für Erneuerbare Energien und 41 externen Links. Die Arbeitsanweisungen auf den meisten (bis auf Nummer 13 und 14) Arbeitsblättern beziehen sich jeweils auf direkt aufrufbare Internetseiten, was natürlich einen Internetzugang voraussetzt, oder auf interne Links. Diese Arbeitsblätter sind besonders gekennzeichnet (durch einen Computer), auch auf dem Deckblatt. Die internen Links dagegen können auch offline bearbeitet werden. Zeitlicher Ablauf Organisation des Unterrichts und Zeitraum der Arbeit hängen von der Anzahl der jeweils vorhandenen PC-Arbeitsplätze ab und davon, ob sie in einem Netzwerk gemeinsamen Zugang zum Internet haben. Als sinnvoll hat sich auf jeden Fall Partnerarbeit erwiesen, da sich zum einen so die Zahl der auf einen Computer wartenden Kinder halbiert und zum anderen die Partner sich gegenseitig unterstützen können. Im Bedarfsfall können als zusätzliches Angebot weitere Arbeitsblätter zur Verfügung gestellt werden, die die in der Lerneinheit angesprochenen Themen vertiefen: zum Beispiel Sachbücher zum Thema anschauen, weitere Aufgaben zu zusammengesetzten Nomen, weitere Verben zum Thema Wind aus Wörterbüchern suchen, Schleichdiktat der Lernwörter schreiben. Die Unterrichtseinheit ist fächerübergreifend angelegt, als Fachlehrer haben Sie aber auch die Möglichkeit, nur die Sachthemen zu behandeln und die Fächer Deutsch, Englisch und Kunst auszuklammern, wenn der fächerübergreifende Ansatz aus stundenplantechnischen Gründen nicht oder nur sehr schwer durchführbar ist. Organisation des Ablaufs Wichtig ist außerdem die Organisation des Unterrichtsablaufs. Absprachen bezüglich der Computer-Nutzung müssen getroffen werden, da nicht alle gleichzeitig am Rechner sitzen können. Dabei sollten Vorschläge der Kinder aufgegriffen werden, weil sie erfahrungsgemäß die Einhaltung eigener Vorschläge auch selbst überprüfen. Außerdem ist festzulegen, ob die Arbeit als Partner- oder Gruppenarbeit erfolgen soll. Anschließend muss eine entsprechende Einteilung vorgenommen werden (freie Wahl, Zufallsprinzip durch Ziehen von Kärtchen oder vom Lehrer bestimmt). Es hat sich zudem bewährt, "Computer -Experten" zu wählen, die bei Schwierigkeiten mit dem Medium als erste Ansprechpartner fungieren sollen. So können die Kinder viele Fragen unter sich klären und selbstständig arbeiten. Die Kinder sollten an offene Unterrichtsformen gewöhnt sein. Kenntnisse im Umgang mit dem Internet sind nicht unbedingt nötig, da die Links direkt über die Lerneinheit angesteuert werden und keine Internetadressen eingegeben werden müssen. Jedes Kind heftet seine fertigen Arbeitsblätter und gelösten Aufgaben in einem Hefter ab, der nach Abschluss des Projekts eingesammelt und von der Lehrkraft überprüft werden kann. Für den Einstieg in das Thema können Sie diese Abbildung (zum Vergrößern anklicken, Download siehe wikipedia.org ) möglichst großformatig ausdrucken oder per Beamer an die Wand projizieren und die Schülerinnen und Schüler fragen, was da wohl abgebildet ist. Hier befindet sich eine kurze Einführung in die Arbeit mit der Lernumgebung. Die Kinder können auch zwischendurch davon Gebrauch machen, um sich Dinge ins Gedächtnis zu rufen. Lösung der Rätselschrift auf dem Arbeitsblatt: außerdem, denn, ihr, überall. (Zur Erleichterung dürfen die Kinder einen Spiegel benutzen.) Diktattext: Windenergie Die Vorräte an Öl, Gas und Kohle schrumpfen und werden eines Tages ganz erschöpft sein. Deshalb sollten wir vermehrt andere Energiearten nutzen. Wind ist dabei eine umweltfreundliche Möglichkeit, weil keine Abgase entstehen, die die Luft verschmutzen. Außerdem sind Windkraftwerke ungefährlich, denn bei ihrem Betrieb können keine größeren Unfälle passieren und sie erzeugen keinen schädlichen Müll. Die Nutzung von Windstrom verringert den Verbrauch an Öl, Gas oder Kohle, die meist teuer in anderen Ländern eingekauft und transportiert werden müssen. Wir werden also unabhängiger und sparen Kosten, weil es den Wind überall und umsonst gibt und wir unsern Strom selbst erzeugen. (100 Wörter) Windiger Spaß Beim interaktiven Rätsel können die Kinder ihr Wissen über Wind und erneuerbare Energien testen. Falls Sie keinen Drucker an die Computer angeschlossen haben, sollten Sie die Bastelanleitung und die Vorlage für das Windrad vorab ausdrucken. Ein Spiel (Zündholzschachtel pusten), ein interaktives Puzzle, ein interaktives Memo und ein Ausmalbild runden das Projekt ab.