Schülerinnen und Schüler sollen sich im Rahmen des Themas Diabetes mit der Wirkung von Hormonen, mit Peptidhormonen, Signalkaskaden und Immunreaktionen auseinandersetzen. Dabei helfen Recherchen im vorgegebenen Material und im Internet, entweder auf vorgegebenen Webseiten oder mithilfe von Suchmaschinen.Die Unterrichtseinheit soll den Lernenden die Ursachen für eine Diabetes-Erkrankung näher bringen und das Grundverständnis für den Umgang mit einer solchen Behinderung wecken. Diabetiker müssen ihren Blutzuckerspiegel ständig beobachten und einstellen. Das ist aufgrund der heutigen maßgeschneiderten Insuline mit langer oder kurzer Wirkzeit sehr viel leichter als früher. Die Vielfalt der möglichen Ursachen für Altersdiabetes wird deutlich, wenn man das Prinzip einer Signalkaskade verstanden hat und weiß, dass kein Bausteinchen der Signalkette fehlen darf. Die Schülerinnen und Schüler erlangen Kompetenzen im inhaltlichen, methodischen und sozialen Bereich.Voraussetzung für die Durchführung dieser Unterrichtseinheit ist die grundsätzliche Kenntnis der Hormonwirkung, der Wechselwirkung zwischen Enzym und Substrat (Spezifität der Bindungsstelle) sowie des Zuckerstoffwechsels. Unterrichtsverlauf und Materialien In arbeitsteiliger Partnerarbeit beschäftigen sich die Lernenden mit verschiedenen Diabetes-Themen. Ihre Ergebnisse präsentieren sie den Mitschülerinnen und Mitschülern. Die Schülerinnen und Schüler wissen, dass Diabetes mellitus eine Stoffwechselerkrankung ist, die verschiedene Ursachen haben kann und können diese Ursachen benennen können die Regelung des Blutzuckerspiegels und das Zusammenwirken von Insulin und Glucagon durch einen einfachen Regelkreis darstellen können das Prinzip der Signalkaskade auf den Insulinrezeptor anwenden können den Zusammenhang zwischen Autoimmunreaktion und Diabetes Typ I mithilfe einer Immunantwort skizzieren. können die Fortschritte in der heutigen Diabetes-Forschung benennen und maßgeschneiderte Insuline und ihre Wirkungen beschreiben. können im Internet Kriterien geleitet recherchieren und die wesentlichen Punkte ihrer Recherche verschriftlichen. können recherchierte Materialien adressatenbezogen aufbereiten und anderen vortragen. Einstieg Als motivierender Einstieg in die Thematik eignet sich zum Beispiel ein Video aus der Mediathek des Deutschen Diabeteszentrums in Düsseldorf. Dort sind auch Fallbeispiele integriert. Die Videos stehen online zur Verfügung: Deutsches Diabeteszentrum (DDZ), Düsseldorf Auf der DDZ-Webseite finden Sie Videosequenzen (Presse und Öffentlichkeit / Mediathek / Videos) zu verschiedenen Diabetes-Themen. Partner- oder Gruppenarbeit Nach dem Einstieg empfehle ich Partnerarbeit zur inhaltlichen Recherche, wobei die Arbeitsblätter als Aufgabenstellungen für fünf Gruppen geeignet sind. In größeren Kursen können die Arbeitsblätter auch redundant bearbeitet werden. Alternativ ist auch Gruppenarbeit möglich, wobei sich außer der Beschäftigung mit den Faktoren, die den Blutzuckerspiegel beeinflussen, eine Gruppe mit Autoimunreaktionen, eine mit der Hormonwirkung und eine mit dem Insulinrezeptor und der Signalkaskade beschäftigen kann. Auch weitere Einteilungen sind je nach Vorwissen und Leistungsfähigkeit der Schülerinnen und Schüler denkbar. Schülervorträge Die Ergebnisse werden didaktisch aufbereitet und zu Schülervorträgen verwendet. Ausführliche Hinweise zum Unterrichtsverlauf finden Sie in dem Verlaufsplan, Diabetes ? Grundlagen der Krankheit (Pop-up) der Unterrichtseinheit. Bickel, H. et al. Natura Oberstufe, Neurobiologie und Verhalten (1997), Ernst Klett Verlag Stuttgart; Seite 62 bis 69. Bickel, H. et al. Natura: Biologie f. Gymnasien Band 3b, 12. und 13. Schuljahr NRW (2001), Ernst Klett Verlag Stuttgart; Seite 284 bis 293. Bickel, S., Krull, H.-P., Wedershoven, B. Natura Schwerpunktvorhaben 3b NRW (2002) Ernst Klett Verlag Stuttgart; Seite 85 bis 96. Beyer, I. et al. Natura Biologie für Gymnasien, Oberstufe (2005) Ernst Klett Verlag Stuttgart; Seite 260 bis 265. Kattmann, U. Glucose im Fließgleichgewicht, Unterricht Biologie 158 (1990), Friedrich-Verlag Velber, Seite 32 ff. Ruppert, W. Insulin - vom Molekül zum Menschen, Unterricht Biologie 229 (1997), Friedrich-Verlag Velber, Seite 44 ff. Zürcher, S. Insulin und der Glucose-Stoffwechsel - Diabetes mellitus, Unterricht Biologie 331 (2008), Friedrich-Verlag Velber, Seite 22 ff. Conrad B, Weidmann E, Trucco G, Rudert WA, Behboo R, Ricordi C, Rodriquez-Rilo H, Finegold D, Trucco M. Evidence for superantigen involvement in insulin-dependent diabetes mellitus aetiology; Nature, 1994 Sep 22;371(6495):351-5. Über diesen Link gelangen Sie zurück zur Startseite der Unterrichtseinheit "Diabetes - Grundlagen der Krankheit".

Diese Unterrichtseinheit thematisiert den ersten erfolgreichen Nachweis von Gravitationswellen, der 2015 mithilfe zweier riesiger Laser-Interferometer in den USA gelang. Quelle des Ereignisses war die Verschmelzung zweier eng umeinanderkreisender Schwarzer Löcher in einer Entfernung von 1,3 Milliarden Lichtjahren. Die Arbeitsblätter zum ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen bauen auf einem Erklärvideo aus der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen auf. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten die Schülerinnen und Schüler einige wichtige physikalische Zusammenhänge des als sensationell eingestuften Beobachtungsergebnisses, das den ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen darstellte. Thematisiert werden: die Umlauffrequenz, der Abstand und die Bahngeschwindigkeit der beiden Schwarzen Löcher, die Frequenz und die Amplitude der Gravitationswelle am Ort der Beobachtung sowie die Lokalisierung der Quelle am Himmel. Die Materialien sind so angelegt, dass die Schülerinnen und Schüler ihre Rechenergebnisse stets mit den Daten aus den Originalveröffentlichungen zu dem Gravitationswellenereignis GW150914 vergleichen können. Sie erfahren dabei auch, dass die klassische Gravitationsphysik nach Newton bei der Beschreibung des vorliegenden Phänomens an ihre Grenzen stößt und die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein durch den direkten Nachweis von Gravitationswellen eine weitere wichtige Bestätigung findet. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier "Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht" . Das Thema Gravitationswellen im Unterricht Das Thema Gravitationswellen berührt verschiedene Inhalte der Oberstufenphysik. Insbesondere sind Themen wie Gravitation, Kreisbewegungen und das Michelson-Interferometer von besonderer Relevanz – aber auch Grundkenntnisse der Physik Schwarzer Löcher und Neutronensterne spielen für das Verständnis des Phänomens Gravitationswellen eine wichtige Rolle. In den Lehrplänen sind die Allgemeine Relativitätstheorie und ihre Folgerungen gar nicht oder nur ansatzweise enthalten. Dennoch lassen viele schulinterne Curricula durchaus Luft für besondere Themen, wie zum Beispiel für dieses brandaktuelle Forschungsgebiet der Gravitationswellenastronomie. Gut lässt sich die Thematik in Astronomie-Kurse der Oberstufe, Projektkurse oder Arbeitsgemeinschaften einbauen. Vorkenntnisse Die Lernenden sollten mit dem Gravitationsgesetz Newtons und der Physik der Kreisbewegungen vertraut sein. Auch Begriffe aus der Wellenlehre wie Frequenz, Wellenlänge und Amplitude sollten bekannt sein. Astronomisches Grundwissen, auch zum Thema Schwarze Löcher (auch Schwarzschildradius), ist durchaus hilfreich; es kann aber durch Recherche oder Lehrerhilfe auch während der Bearbeitung der Unterrichtseinheit zum Nachweis von Gravitationswellen vermittelt werden. Dies gilt in ähnlicher Weise ebenso für den Aufbau und die Funktionsweise eines Michelson-Interferometers. Didaktische Analyse Die Berechnungen zu Gravitationswellen beruhen auf der Allgemeinen Relativitätstheorie. Da diese in der Regel schulisch nicht thematisiert wird, ist die Frage berechtigt, ob ein Thema wie Gravitationswellen im normalen Schulalltag überhaupt so umgesetzt werden kann, dass der Unterricht über eine rein qualitative Betrachtung hinausgeht. Die Materialien dieser Unterrichtseinheiten zeigen, dass dies möglich ist, denn viele Rechnungen lassen sich zunächst rein klassisch, also mit der Gravitationsphysik Newtons, durchführen. Dass sich an einigen Stellen, wie beispielsweise bei der Berechnung der Umlaufgeschwindigkeit der Schwarzen Löcher, dann eine deutliche Diskrepanz zu den Vorhersagen der Einstein‘schen Physik zeigt, ist didaktisch positiv zu werten. Es ist aber auch didaktisch vertretbar, fertige Formeln aus der Relativitätstheorie vorzugeben und die Schülerinnen und Schüler nur die entsprechenden Rechnungen durchführen zu lassen. Dies ist zum Beispiel bei der Berechnung der Gravitationswellen-Amplitude der Fall. So lernen die Schülerinnen und Schüler zum einen, dass die Relativitätstheorie das geeignete Handwerkzeug zur Beschreibung extremer physikalischer Verhältnisse zur Verfügung stellt. Zum anderen erfahren sie aber auch, dass ihre Kenntnisse der Mathematik und Physik aus der Oberstufe ausreichen, um sich den Vorhersagen der Theorie und den veröffentlichten Messdaten zu nähern. Methodische Analyse Ein Ziel dieser Unterrichtseinheit zum direkten Nachweis von Gravitationswellen besteht darin, dass die Lernenden erfahren, dass sie mithilfe oberstufenüblicher Inhalte aus Mathematik und Physik in der Lage sind, Erkenntnisse zum Gravitationswellenereignis GW150914 eigenständig herzuleiten und zu berechnen. So werden mithilfe der Newtonschen Physik Formeln für den Abstand und die Umlaufgeschwindigkeit zweier gleich schwerer, sich gegenseitig umkreisender Massen hergeleitet. Mithilfe der Gravitationswellenfrequenzen aus den Aufzeichnungen der LIGO-Interferometer können die Lernenden dann Ergebnisse für den Abstand und die Bahngeschwindigkeit der Schwarzen Löcher berechnen, mit den Angaben aus den Originalveröffentlichungen vergleichen und so die Möglichkeiten und Grenzen der klassischen Physik erkunden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler leiten mithilfe von Gravitationsgesetz und Gesetzen der Kreisbewegung Formeln zum Abstand und zur Bahngeschwindigkeit her. berechnen physikalische Größen mit komplexen Formeln. werten Messwerte aus. interpretieren und bewerten Versuchsergebnisse. erklären physikalische Phänomene und Versuchsanordnungen im Sachzusammenhang. stellen die wissenschaftliche Bedeutung von physikalischen Erkenntnissen heraus. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können die im Video dargestellten physikalischen Inhalte nach Relevanz filtern und strukturiert wiedergeben sowie Informationen gezielt herausstellen. können Texte in gedruckter und digitaler Form nach bestimmten Fragestellungen hin untersuchen und die relevanten Informationen herausarbeiten. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv und kooperativ in Paar- oder Gruppenarbeit. diskutieren in Paar- oder Gruppenarbeit und äußern dabei ihre Meinung unter Nutzung ihrer fachlichen Kenntnisse. stellen Ergebnisse der Paar- und Gruppenarbeit angemessen und verständlich im Plenum dar. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit "Gravitationswellen: erster direkter Nachweis mit Interferometern" anschauen.

Diese Unterrichtseinheit zum Thema "Arbeitsmarkt und Niedriglohnsektor" führt anhand eines Erklärfilmes in die Grundfragen beschäftigungspolitischer Steuerung und daraus resultierender Einkommensverteilung ein. Die Schülerinnen und Schüler werden dabei anhand einer Podiumsdiskussion auch mit Erfahrungen aus ihrem realen Alltag konfrontiert.Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich in mehreren Lernrunden die Grundmechanismen des Arbeitsmarktes sowie die Vor- und Nachteile von Niedriglohn-Arbeitsplätzen. In diesem Zusammenhang wird auch die Diskussion um die Auswirkungen eines gesetzlichen Mindestlohnes thematisiert. Zielsetzung soll nicht nur sein, dass die Lernenden den eingeengten Handlungsspielraum staatlicher Arbeitsmarktpolitik verstehen, sondern auch individuelle Meinungen zur aktuellen Beschäftigungspolitik entwickeln und argumentativ üben. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier "Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht" . Der Themenbereich Arbeitsmarkt und Niedriglohnsektor im Unterricht Eine florierende Wirtschaft und gut dotierte Arbeitsplätze sind für den Wohlstand und sozialen Frieden unseres Landes zentral. Da ein freier Güter- und Arbeitsmarkt dies erfahrungsgemäß nicht leisten kann, sind staatliche Eingriffe zwingend erforderlich. Vorkenntnisse Die Unterrichtseinheit setzt keine speziellen Kenntnisse aufseiten der Lernenden voraus. Es wäre allerdings hilfreich, wenn die Schüler bereits eine Vorstellung des Begriffes "Markt" hätten. Didaktische Analyse Die Lernenden müssen erkennen, dass auch der "Arbeitsmarkt" im Kern ein "Markt" ist, der sich nach den Gesetzen von Angebot und Nachfrage richtet. Auch staatliche Eingriffe, wie zum Beispiel die Einführung eines Mindestlohnes, müssen sich daran orientierten. Gleichzeitig muss der Gesetzgeber die Folgen seiner Eingriffe bedenken: Führt etwa die Einführung von steuer- und sozialversicherungsbegünstigten Minijobs zu mehr Wohlstand oder zu einem immer stärkeren Auseinandertriften von Arm und Reich? Methodische Analyse Arbeitsmarktpolitische Überlegungen werden für die Lernenden umso erfahrbarer, je mehr sie methodisch veranlasst werden, das Problem auf sich zu beziehen und persönlich Stellung zu nehmen oder fiktive Entscheidungen zu treffen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Funktionsweise des Arbeitsmarktes. können Vor- und Nachteile von Niedriglohnsektoren und Mindestlöhnen darstellen und persönlich beurteilen. können die sozialen Folgen von einem Anwachsen der Geringverdiener und Minijobbern. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können den Informationsgehalt eines Erklärvideos erfassen, strukturiert und aufgabengenbezogen wiedergeben und anwenden. recherchieren Hintergrundinformationen im Internet recherchieren. können die Glaubwürdigkeit und Interessensbezogenheit von Internetinformationen beurteilen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv in Teams zusammen und setzen sich mit den Arbeitsergebnissen anderer Gruppen respektvoll auseinander. entwickeln Fachwissen und Werturteile, die sie auch gegenüber anderen vertreten können. können ihre persönlichen Meinungen und Werthaltungen argumentativ vortragen und verteidigen. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit anschauen.

In dieser Unterrichtseinheit erfahren die Lernenden anhand von Videos, aus welchen Bereichen das Gehirn besteht. Sie wiederholen ihr Wissen über Neuronen und die Weiterleitung von Signalen, um sich anschließend genauer über die im Video vorgestellte Patch-Clamp-Technik zu informieren. Die Lernenden erfahren durch das Video "Das Gehirn: Steuerzentrale des Körpers" welche Bereiche es im Gehirn gibt und für welche Sinneswahrnehmungen und Steuervorgänge diese zuständig sind. Danach wiederholen sie mithilfe des Videos "Das Gehirn: Neuronen und Synapsen – Signalverarbeitung im Gehirn" ihr Wissen über Aufbau und Funktion von Neuronen, um sich anschließend selbstständig über die vorgestellte Patch-Clamp-Technik zu informieren. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht . Das Thema "Gehirn und Informationsweiterleitung" im Unterricht Der Bereich Neurobiologie umfasst Prozesse von der systemischen bis zur molekularbiologischen Ebene. Die leicht nachzuvollziehende Aufnahme von Reizen durch die Sinnesorgane ist nur der Anfang von zahllosen Abläufen im Körper, die in einer passenden Reaktion auf die Reize münden. Für die Lernenden ist es interessant zu erfahren, wie ihr Gehirn ihren Körper und ihr Verhalten steuert. Die Vermittlung der Techniken, mit denen in der Neurobiologie geforscht wird, unterstützt das Verständnis und ermöglicht einen Einblick in die Abläufe wissenschaftlicher Arbeit. Vorkenntnisse Die Schülerinnen und Schüler kennen Aufbau und Funktion von Neuronen und wissen wie die Erregungsweiterleitung an Neuronen funktioniert. Didaktische Analyse Das Einstiegsvideo über den Aufbau des Gehirns führt zu der Frage, was mit eingehenden Informationen in unserem Körper auf zellulärer und molekularbiologischer Ebene passiert. Das folgende Video erklärt in kompakter Form die Funktion von Neuronen und Synapsen und schafft eine Grundlage für das Verständnis der wissenschaftlichen Technik, mit der diese Funktion erforscht wird. Zur Vertiefung kann in der folgenden Stunde eine arbeitsteilige Gruppenarbeit zu den Themen "Navigationssystem Gehirn" und "Die Zeit des Gehirns" erfolgen. Methodische Analyse Nachdem das Interesse der Lernenden durch den Einstiegsfilm geweckt ist, arbeiten sie möglichst selbstständig in kleinen Gruppen. Dadurch wird eine hohe Aktivität jedes Einzelnen ermöglicht. Durch die angeleitete Recherche können die Schülerinnen und Schüler selbst herausfinden, wie die Patch-Clamp-Methode grundsätzlich funktioniert. Da dies nicht unkompliziert ist, arbeiten die Lernenden mit Partnern oder in Kleingruppen und können sich gegenseitig unterstützen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen Aufbau und Funktion des Neurons. beschreiben und erläutern biologische Sachverhalte. können Experimente mit komplexen Versuchsplänen und -aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen recherchieren, auswählen und vergleichend beurteilen. präsentieren biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten kooperativ in Partner- oder in Kleingruppenarbeit.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema bildgebende Verfahren wird anhand eines Videos der Nutzen des elektromagnetischen Wellenspektrums für die Weltraum-Teleskopie deutlich gemacht. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich dabei anhand praktischer Beispiele und methodisch variierend einen Überblick über die verwendeten bildgebenden Verfahren. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden. Die Schülerinnen und Schüler werden in mehreren Lernrunden mit dem elektromagnetischen Wellenspektrum und dessen Nutzen für die Weltraum-Teleskopie vertraut gemacht. Speziell erarbeiten sie dazu den Unterschied zwischen sichtbarem und infrarotem Licht. Darüber hinaus werden die historischen Erkenntnisse mit aktuellen Forschungsaktivitäten in Verbindung gesetzt. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier "Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht" . Das Thema "bildgebende Verfahren" im Unterricht Das Thema bildgebende Verfahren auf der Basis des Wellenspektrums ist nicht leicht zu fassen und lässt sich daher durch das Beispiel der Weltraum-Teleskopie besser erläutern. Vor allem die Unterschiede zwischen dem sichtbaren und infraroten Wellenspektrum können somit verdeutlicht und deren Nutzen für die aktuelle Wissenschaft aufgezeigt werden, um zum Beispiel den Urknall besser zu verstehen. Vorkenntnisse Die Unterrichtseinheit setzt keine speziellen Kenntnisse der Lernenden voraus. Hilfreich können jedoch Grundkenntnisse zu Wellen sein. Didaktische Analyse Das Arbeitsmaterial zu bildgebenden Verfahren in der Weltraum-Teleskopie ist als erste fachliche Konfrontation der Schülerinnen und Schüler mit dem Thema konzipiert. Die Lernenden erhalten einen Überblick über den Nutzen bildgebender Verfahren in der Teleskopie sowie Grundkenntnisse in den physikalischen Grundlagen zu elektromagnetischen Wellen im sichtbaren und infraroten Bereich. Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Der Einstieg wie auch das Erklärvideo als Medium sollen das Interesse und die Diskussionsbereitschaft der Lernenden schon zu Beginn der Sequenz wecken. Schwierige Arbeitsaufträge werden durch Partner- und Gruppenarbeiten methodisch aufgefangen. Eine Internetrecherche hat die Doppelfunktion, dass historische und aktuelle Bezüge verknüpft und ein hoher Grad an Schülerselbsttätigkeit erreicht werden kann. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können verschiedene elektromagnetische Wellen benennen und deren Eigenschaften aufzeigen. können unterschiedliche Arten der Weltraum-Teleskopie benennen und deren Vor- und Nachteile erläutern. können aktuellste Technik für die Weltraum-Teleskopie benennen und deren Funktion erläutern. können die historisch gewachsenen Erkenntnisse zu bildgebenden Verfahren in aktuellen wissenschaftlichen Fragestellungen wiedererkennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können den Informationsgehalt eines Erklärvideos erfassen, strukturiert und aufgabengenbezogen wiedergeben und anwenden. recherchieren Hintergrundinformationen im Internet. spielen Videoclips sequentiell ab. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv in Teams zusammen. setzen sich mit den Arbeitsergebnissen anderer Gruppen konstruktiv auseinander. entwickeln Fachwissen zu aktueller Technik, welche auf die physikalischen Grundkenntnisse abgebildet werden kann, und können dieses auch gegenüber anderen erläutern. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit "Bildgebende Verfahren in der Weltraum-Teleskopie" anschauen.

In dieser Unterrichtssequenz zum Thema Kohlenstoff erarbeiten die Lernenden in verschiedenen Sozialformen und anhand eines Erklärvideos die Besonderheit und Bedeutung von Kohlenstoff, dem chemisch vielseitigsten Element. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten anhand dieses Unterrichtsmaterials die Besonderheit des Elements Kohlenstoff. Dazu betrachten sie den Atombau, die Vielfalt an Bindungsmöglichkeiten und Verbindungen und die Allotrope von Kohlenstoff. Im Anschluss kann optional der Kohlenstoffkreislauf erarbeitet werden. Durch das Erklärvideo zum Kohlenstoff, auf dessen Inhalt dieses Material basiert, erhalten die Schülerinnen und Schüler auch einen Einblick in die Arbeitsweise der dort vorgestellten Nobelpreisträger. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht . Das Thema Kohlenstoff im Unterricht Das Thema Kohlenstoff ist für jeden Unterricht, der Aspekte aus der organische Chemie behandelt, grundlegend und damit besonders relevant für das Schulfach Chemie. Als Grundbaustein aller organischen Stoffe, die in unserem Alltag in vielseitiger Weise vertreten sind, kann den Lernenden auch die Alltagsrelevanz von Kohlenstoff aufgezeigt werden. Vorkenntnisse Die Schülerinnen und Schüler sollten das Schalenmodell nach Bohr kennen und für jedes Element zeichnen können. Die Oktettregel und Kenntnisse zur Bindigkeit werden zur Lösung der Aufgaben benötigt. Die Schülerinnen und Schüler sollten des Weiteren in der Lage sein, zu einer Summenformel mögliche Strukturformel zu zeichnen. Der Begriff der Allotropie wird im Material verwendet und knapp erläutert; er wird also nicht als Grundwissen vorausgesetzt. Didaktische Analyse Das Arbeitsmaterial ist als erste fachliche Konfrontation der Schülerinnen und Schüler mit dem Thema Kohlenstoff konzipiert. Die Lernenden gewinnen neben fachlichen Grundlagen zu dem Element (Atombau, Bindungsmöglichkeiten und Allotrope) einen Eindruck der Bedeutung und Besonderheit von Kohlenstoff. Dies wird dadurch erreicht, dass eine zentrale Fragestellung diesbezüglich den Rahmen des Unterrichts bildet und nach (fast) jeder Aufgabenstellung aufgegriffen wird. Somit erkennen die Lernenden die hohe Fachrelevanz des Themas. Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Verschiedene Sozialformen regen die Lernenden zu Austausch und Diskussionen an. Das Video als Medium erhält das Interesse am Thema aufrecht. Schwierige Arbeitsaufträge werden durch Partnerarbeiten aufgefangen. Durch Vertiefungsaufgaben kann eine Binnendifferenzierung erfolgen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten die Besonderheit von Kohlenstoff durch Reflexion ihrer Ergebnisse aus verschiedenen Aufgabenstellungen. zeichnen unter Verwendung ihres Vorwissens zum Schalenmodell nach Bohr sowie zu der Oktettregel das Atommodell von Kohlenstoff und seine Bindungsmöglichkeiten. stellen den Kohlenstoffkreislauf schlüssig und unter Gebrauch der Fachsprache dar. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können das in einem Video dargestellte Wissen nach Relevanz filtern und strukturiert wiedergeben. üben sich darin, Informationen aus geschriebenen Sätzen in einer schematischen Darstellung wiederzugeben. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv und kooperativ in Partner- oder Gruppenarbeit. stärken ihr Selbstkonzept durch die geschützte Atmosphäre in den Partnerarbeitsphasen. diskutieren in Partner- oder Gruppenarbeit und äußern dabei ihre Meinung unter Nutzung ihrer fachlichen Kenntnisse. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit anschauen.

In dieser Unterrichtsstunde zum Thema Proteine erarbeiten die Schülerinnen und Schüler anhand eines Erklär-Videos und daran angelehnten Arbeitsmaterialien mögliche Funktionen und den strukturellen Aufbau von Proteinen. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten anhand dieses Materials grundlegendes Wissen über Proteine. Dazu stellen sie zunächst mögliche Funktionen von Proteinen übersichtlich zusammen. Anschließend beschäftigen sie sich mit dem Aufbau einzelner Aminosäuren, ihrer Peptidbindung und der räumlichen Anordnung der Aminosäuresequenzen. Optional kann das Thema in Richtung Proteinbiosynthese oder Proteinmodifikationen vertieft oder ein Kennenlernen der Proteindatenbank ermöglicht werden. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier "Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht" . Das Thema Proteine im Unterricht Proteine übernehmen eine Vielzahl an täglichen Aufgaben und Funktionen im Organismus. Sie sind daher für das Fach Biologie von besonderer Bedeutung und finden auch im Fach Chemie ihre Relevanz als biochemische Makromoleküle. Im Rahmen der Unterrichtseinheit Zellbiologie oder Genetik werden Proteine in ihrer Synthese und Funktion genauer behandelt. Vorkenntnisse Es wird kein spezielles Fachwissen vorausgesetzt. Die Schülerinnen und Schüler werden aufgefordert, Strukturformeln von zwei Aminosäuren zu zeichnen. Hierbei können sie sich am Material orientieren. In einer Vertiefungsaufgabe kann die Proteinbiosynthese behandelt werden. Hierfür ist eine individuelle Recherche angedacht, sodass ein gemeinsames Grundwissen nicht notwendig ist. Didaktische Analyse Das Arbeitsmaterial ist als erste intensivere Auseinandersetzung mit dem Thema Proteine konzipiert. Die Schülerinnen und Schüler gewinnen zunächst einen Eindruck über die Bedeutung von Proteinen, wodurch ihr Interesse geweckt werden soll. Anschließend werden Funktionen und Aufbau von Proteinen so erarbeitet, dass die Lernenden wesentliche Grundlagen erhalten, ohne dabei zu sehr ins Detail zu gehen. Somit kann ein Überblick errungen werden, der nach Bedarf in den Folgestunden als gemeinsame Grundlage dienen kann. Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Das Video als Medium erhält das durch den Einstieg geweckte Interesse am Thema Proteine aufrecht. Schwierige Arbeitsaufträge werden durch Partnerarbeiten aufgefangen. Durch Vertiefungsaufgaben kann bei Bedarf eine Binnendifferenzierung erfolgen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten Funktionen und Aufbau von Proteinen anhand verschiedener Aufgabenstellungen. nutzen die Informationen aus einer schematischen Darstellung, um eine Peptidbindung an einem konkreten Beispiel formulieren zu können. präsentieren ihre Ergebnisse unter Verwendung der Fach- und Symbolsprache (Strukturformeln). Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können das in einem Video dargestellte Wissen nach Relevanz filtern und strukturiert wiedergeben. üben sich darin, aus komplexen und informationsreichen Internetquellen wesentliche Sachverhalte herauszuschreiben. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv und kooperativ in Partner- oder Gruppenarbeit. stärken ihr Selbstkonzept durch die geschützte Atmosphäre in den Partnerarbeitsphasen. diskutieren in Partner- oder Gruppenarbeit und äußern dabei ihre Meinung unter Nutzung ihrer fachlichen Kenntnisse. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit anschauen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Globale Erwärmung" erarbeiten die Schülerinnen und Schüler in verschiedenen Sozialformen anhand eines Videos und selbstständiger Recherchearbeit Ursachen und Folgen der globalen Erwärmung. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten mit diesem Unterrichstmaterial Ursachen und Folgen der globalen Erwärmung. Dazu setzten sie sich anhand eines Videos mit dem Treibhauseffekt auseinander und benennen negativen Langzeitfolgen. Durch eine anschließende Recherchearbeit beziehen die Lernenden Stellung bezüglich verschiedener in der Gesellschaft diskutierter Fragen wie etwa zum Verhältnis von anthropogenen und natürlichen Ursachen oder zum Pariser Abkommen. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier "Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht" . Das Thema "Globale Erwärmung" im Unterricht Das Thema "Globale Erwärmung" ist ein aktuelles und weltweit vielseitig diskutiertes Thema. Nicht nur die Relevanz dieses Themas für unsere Weltgemeinschaft, sondern auch die Brisanz der Klimapolitik wird wohl kaum einem Lernenden entgangen sein. Eine Beschäftigung mit dem Thema beispielsweise im Rahmen einer Unterrichtseinheit zum Thema Ökologie im Fach Biologie oder im Zusammenhang mit Kohlenstoffdioxid im Fach Chemie ist daher legitim und weckt das Interesse der Lernenden. Vorkenntnisse Die Unterrichtssequenz ist so aufgebaut, dass die Schülerinnen und Schüler damit eine gemeinsame fachliche Grundlage erlangen. Es werden daher keine Fachkenntnisse beispielsweise zum Treibhauseffekt oder zu Klima-Abkommen vorausgesetzt. Die Kenntnis über Reflexion, Absorption und Emission von Wellenlängen ist jedoch hilfreich für eine sprachlich korrekte Darstellung des Treibhauseffektes in der Sekundarstufe II. Didaktische Analyse Das Arbeitsmaterial soll die Schülerinnen und Schüler dazu befähigen, einen eigenen Standpunkt zu immer wieder diskutierten klimapolitischen Themen zu finden. Dazu wird zunächst eine gemeinsame fachliche Grundlage erarbeitet (Treibhauseffekt und negative Folgen der globalen Erwärmung), um anschließend drei in der Öffentlichkeit diskutierte Fragestellungen zu thematisieren. Hierbei können die Lernenden nach individuellen Interessen wählen, zu welcher Fragestellung sie entsprechend ihrer Vorkenntnisse recherchieren möchten. In einer anschließenden Diskussion in Gruppen wird geübt, den eigenen Standpunkt in Worte fassen zu können. Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Verschiedene Sozialformen regen die Schülerinnen und Schüler zum Austausch und zur Diskussionen an. Der möglichst aktuelle Einstieg, beispielsweise über eine aktuelle Schlagzeile, wie auch das Video als Medium sollen das Interesse und die Diskussionsbereitschaft schon zu Beginn der Sequenz wecken. Schwierige Arbeitsaufträge werden durch Partnerarbeiten aufgefangen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stellen den Treibhauseffekt schlüssig und unter Gebrauch der Fachsprache dar. benennen negative Folgen der globalen Erwärmung. beziehen fachlich begründet Stellung zu aktuellen Diskussionsfragen bezüglich des Themas und können diese kommunizieren. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können das in einem Video dargestelltes Wissen nach Relevanz filtern und strukturiert wiedergeben. üben sich darin, aus komplexen und informationsreichen Internetquellen wesentliche Sachverhalte herauszuschreiben. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv und kooperativ in Partner- oder Gruppenarbeit. stärken ihr Selbstkonzept durch die geschützte Atmosphäre in den Partnerarbeitsphasen. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit anschauen.

In dieser Unterrichtssequenz zum Thema Röntgenkristallographie erarbeiten die Schülerinnen und Schüler anhand eines Videos und eigener Internetrecherchen den Nutzen und das Prinzip der Röntgenkristallographie. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden. Dieses Unterrichtsmaterial leitet die Schülerinnen und Schüler zur Erarbeitung wesentlicher Informationen über die Röntgenkristallographie an. Dazu werden zwei zentrale Fragen an die Lernenden gestellt, deren Beantwortung anhand eines Lehrvideos und einer selbstständigen Recherchearbeit erfolgen soll. Für die Recherchearbeit werden hilfreiche Internetadressen angeboten. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier "Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht" . Das Thema Röntgenkristallographie im Unterricht Die "Röntgenkristallographie" oder auch "(Röntgen-)Strukturanalyse" kann im Zusammenhang mit verschiedensten Themen im naturwissenschaftlichen Unterricht angesprochen werden. Durch die Behandlung dieses Themas gewinnen die Schülerinnen und Schüler einen Einblick in naturwissenschaftliche Arbeitsmethoden sowie ein realistisches Verständnis über die mühsame Aufklärung von Molekülstrukturen, die im Unterricht ganz selbstverständlich genutzt werden. Vorkenntnisse Da dieses Thema in mehreren Unterrichtsreihen der naturwissenschaftlichen Fächer eingegliedert werden kann, wird für das Unterrichtsmaterial kein spezielles Vorwissen vorausgesetzt. Die Konzipierung der Unterrichtsstunde ermöglicht den Lernenden eine Recherche entsprechend ihrem individuellen Leistungsstand und Vorwissen. Somit kann diese Unterrichtsstunde – im Biologie-, Chemie- oder Physik-Unterricht der Sekundarstufen – in jeder Klassenstufe und Schulart eingesetzt werden. Es wird allerdings eine hohe Kompetenz im Umgang mit dem Internet vorausgesetzt. Didaktische Analyse Das Interesse der Schülerinnen und Schüler an der Röntgenkristallographie kann anhand einer einführenden Frage über die Aufklärung von Strukturen (bio-)chemischer Moleküle – wie beispielsweise ein Molekül, das in der Vorstunde besprochen wurde – geweckt werden. In der anschließenden Erarbeitungsphase fokussieren sich die Schülerinnen und Schüler auf die Beantwortung zwei wesentlicher Fragen, um das Thema in seiner Komplexität einzugrenzen. Die Sicherungsphase kann entsprechend der Klassenstufe oder dem Leistungsniveau durchgeführt werden, hierzu macht das Material keine Vorgaben. Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtsstunde zur Röntgenkristallographie wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Die selbstständige Recherchearbeit und das Medium Video erhöhen die Lernbereitschaft und das Interesse am Thema. Die Erarbeitungsphase soll möglichen heterogenen Vorkenntnissen und Leistungen gerecht werden: Durch selbstständige Recherchearbeiten können die Aufgaben entsprechend der individuellen Leistung bearbeitet werden. Hierfür bietet sich Einzelarbeit an, jedoch kann eine Partnerarbeit aufgrund der Komplexität des Themas durchaus sinnvoller sein. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten den Nutzen und das Prinzip der Röntgenkristallographie. stellen ihre Ergebnisse schlüssig und unter Gebrauch der Fachsprache dar. erhalten einen Einblick in naturwissenschaftliche Arbeitsweisen und reflektieren den selbstverständlichen Gebrauch naturwissenschaftlicher Ergebnisse. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können das in einem Video dargestellte Wissen nach Relevanz filtern und strukturiert wiedergeben. üben sich darin, aus komplexen und informationsreichen Internetquellen wesentliche Sachverhalte herauszuschreiben. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv und kooperativ in Paararbeit. stärken ihr Selbstkonzept durch die geschützte Atmosphäre in der Paararbeitsphase. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit anschauen.