Kinderhaut ist besonders empfindlich gegenüber Sonnenstrahlung. Ein Sonnenbrand kann deshalb zu langfristigen Schädigungen führen. Da Kinder viel Zeit im Freien verbringen, ist es umso wichtiger, dass sie frühzeitig ein gesundheitsbewusstes Verhalten lernen.Sonnenstrahlung kann gefährlich sein – gerade in den ersten Lebensjahren. Im Mittelpunkt dieser Unterrichtseinheit stehen daher Aspekte der Gesundheitserziehung und Verhaltensschulung . Das Unterrichtsmaterial stellt das persönliche Erleben, den Erfahrungsaustausch und das praktische Tun in den Vordergrund – und daraus resultierend die Einsicht in die Notwendigkeit eines bewussten Umgangs mit der Wirkung der Sonne. Besonders empfehlenswert erscheint es, das Thema "Sommer, Sonne, Sonnenschutz" im Frühjahr oder Sommer zu bearbeiten, um einerseits die vorgeschlagenen Experimente und Beobachtungen gut durchführen zu können, andererseits aber auch den unmittelbaren Handlungsbezug durch das direkte Erleben zu haben.Im Mittelpunkt dieser Unterrichtseinheit, die für die 3. und 4. Klasse konzipiert ist, stehen die folgenden Aspekte: Wirkung von Sonnenstrahlung Die Haut – unser größtes Organ Kluger Sonnenschutz: von Flusspferden, Hornvipern und Sonnenhüten Fächerübergreifendes Arbeiten Das Thema kann auch mit Liedern und Tänzen in Musik sowie mit entsprechenden Bildern und Bildbetrachtungen oder der Thematisierung der Spektralfarben in Kunst eingebunden werden. In nahezu allen Lese- und Sprachbüchern finden sich Texte und Gedichte zum Sommer und zur Sonne, und es gibt Sachbücher für Kinder, die sich explizit mit den Themen Sonnenbrand und Sonnenschutz auseinandersetzen. Auch in Mathematik lassen sich Anknüpfungspunkte finden, indem zum Beispiel Daten aus Befragungen, Wetterbeobachtungen oder Temperaturtabellen dokumentiert und dargestellt oder tägliche Sonnenstunden aufgeschrieben werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erkennen Gefahren der Sonnenstrahlung. lernen die Haut als Organ und deren wesentliche Funktionen kennen. erfahren Regeln zum Schutz vor der Sonne. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen schrittweise einen Versuch durch. nutzen den Computer und das Internet als Informationsmedium. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erfahren, wie wichtig Gesundheit ist und was man dafür tun kann. arbeiten mit Partnern und in Kleingruppen. erweitern ihre Kommunikationsfähigkeit.

Diese Unterrichtseinheit zum Thema Sonnenenergie lenkt die Aufmerksamkeit auf das riesige Potenzial an kostenloser Energie, die uns die Sonne bietet, und darauf, wie dieses Potenzial genutzt werden kann. Über die Hitze der Sonne stöhnen ist das Eine, die von ihr ausgehende kostenlose Energie sinnvoll nutzen, das Andere. Fotovoltaikanlagen oder Sonnenkollektoren auf Dächern gehören unbewusst zum Umfeld vieler Kinder. Sie spielen mit Spielzeug, das mit Solarzellen angetrieben wird, oder nutzen Taschenrechner und Armbanduhren oft ohne sich darüber im Klaren zu sein, dass sie mithilfe der Sonne funktionieren. Die vorliegende Unterrichtseinheit möchte in einem multimedialen Ansatz den Blick auf diese Dinge richten, und zeigen, wo und wie Sonnenenergie unser Leben erleichtert. Einen idealen Einstieg in das Thema bietet die Sendung "Sonnenenergie - Stromausfall im Bauwagen" (ZDF - Löwenzahn). Für Kinder verständlich vermittelt sie wissenschaftliche Fakten und hat außerdem hohen Unterhaltungswert, sodass mit Spaß gelernt werden kann. Die fächerübergreifende interaktive Lerneinheit dient als Plattform für die Internetrecherche, von der aus gezielt kindgerechte Webseiten zur Lösung der Arbeitsaufträge angeklickt werden können. Verschiedene interaktive Übungen sowie Puzzles und Spiele am Computer und herkömmliche Arbeitsblätter runden die Arbeit ab. Vorbereitung und Inhalte der Lernumgebung Diese Seite bietet einige Hintergrundinformationen zum Thema Sonnenenergie 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 "Sonnenenergie" 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 ein Video im Internet anschauen (falls im Unterricht möglich) und Informationen daraus entnehmen. gezielte Recherchen im Internet durchführen und das World Wide Web als Informationsquelle nutzen. eine interaktive Lerneinheit am Computer bearbeiten und dabei Erfahrungen mit dem Prinzip der Verlinkung machen. interaktive Übungen (HotPotatoes-Zuordnung, Kreuzworträtsel) durchführen. ein interaktives Puzzle (drag & drop) lösen. Sozialkompetenzen Die Schülerinnen und Schüler sollen Absprachen zur Benutzung der Computer-Arbeitsplätze treffen. sich als Partner über die Reihenfolge der Aufgaben einigen. sich gegenseitig helfen. Sonnenfinsternis in Bärstadt. Das seltene Ereignis soll in wenigen Stunden stattfinden und Fritz Fuchs will es unbedingt filmen. Ausgerechnet jetzt ist der Akku der Kamera leer. Aufladen funktioniert nicht - die Stromleitung ist gekappt. Solange aber die Sonne scheint, könnte man doch sie selbst als Energiequelle nutzen. Fritz werkelt und tüftelt an einer einfachen Solaranlage. Zumindest das Wasser zum Kochen wird heiß genug. Und das Akkuproblem? Die Zeit drängt. Auf der Suche nach Ersatz stößt Fritz auf riesige Sonnenkollektoren und winzige Solarzellen. Mit dem Bau seiner eigenen Solaranlage will er ein für alle Mal sein Stromproblem lösen... Die Schülerinnen und Schüler sollen erfahren, dass Sonnenenergie Wärme und Strom erzeugt. einen Steckbrief der Sonne vervollständigen. überlegen, wann sie selbst die Strahlungsenergie der Sonne gespürt haben. erkennen, wie Lupe und Hohlspiegel Licht bündeln. ein Experiment zur Lichtbündelung durchführen. erfahren, dass Schwarz Sonnenstrahlen absorbiert und Weiß sie reflektiert. ein Experiment dazu durchführen. erfahren, wie die Sonne als Energiequelle genutzt werden kann. die Vorteile der Sonnenenergie erkennen. erfahren, wie die Sonne als Heizung genutzt werden kann. den Begriff Sonnenkollektoren kennen lernen. erfahren, wie mit Spiegeln Sonnenenergie in Kraftwerken eingefangen werden kann (Parabolrinnenkraftwerk und Solarturmkraftwerk). erfahren, wie aus Sonnenenergie Strom erzeugt wird. den Begriff Fotovoltaikanlagen kennen lernen. über die Vor- und Nachteile der Sonnenenergie reflektieren und argumentieren. an einer Sonnenuhr die Zeit ablesen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Texte den richtigen Abbildungen zuordnen. eine Tabelle ausfüllen. Rätselschriften entziffern. Lückentexte ergänzen. ein Kreuzworträtsel lösen. Satzteile richtig zuordnen (Akkusativ-Objekt). nach dem Akkusativ-Objekt fragen. einen Text lesen und weiterschreiben. in Wortreihen passende Wörter markieren. zusammengesetzte Nomen mit "Sonne" bilden. Lernwörter für ein Diktat üben. Die Schülerinnen und Schüler sollen ein englisches Lied singen. englische Wörter für das Lied kennen lernen und die Aussprache am Computer üben. Die Schülerinnen und Schüler sollen den Maler Vincent van Gogh und sein Bild "Sämann vor untergehender Sonne" kennen lernen. das Bild nachmalen. Die Strahlung der Sonne Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die von der Sonne erzeugte Energie, die als Strahlung zur Erde gelangt und über Hunderte von Jahren relativ konstant ist. Ein Teil dieser Strahlungsenergie wird von bestimmten Bestandteilen der Atmosphäre reflektiert, ein weiterer Teil wird von anderen Bestandteilen der Atmosphäre absorbiert und in Wärme umgewandelt, der dritte und größte Teil geht durch die Atmosphäre hindurch und erreicht uns auf dem Erdboden. Folgen der Einstrahlung Die vordringlichste Folge der Sonnenenergie ist die Erwärmung unseres Planeten, so dass Leben überhaupt möglich ist. Ein weiterer Effekt ist die Fotosynthese der Pflanzen, so dass wir entweder direkt oder indirekt von der Sonnenenergie leben. Sie ist außerdem wichtig zur Erzeugung von Luftdruckunterschieden, die zu den Wetterphänomenen in der Atmosphäre und zum Antrieb des Wasserkreislaufs führen. Nutzung der Sonnenenergie Neben dieser natürlichen Nutzung gibt es zunehmend eine technische, vor allem im Bereich der Energieversorgung. So erzeugen beispielsweise Sonnenkollektoren warmes Wasser. In sogenannten Sonnenwärmekraftwerken kann durch aufwändige Spiegelkonstruktionen Wasserdampf und damit elektrischer Strom erzeugt werden. Solarzellen erzeugen allein durch einfallende Sonnenstrahlen Strom (Fotovoltaik). Pflanzen nutzen die Sonnenstrahlung zum Wachstum (Fotosynthese). Pflanzen und pflanzliche Abfälle wiederum können so verarbeitet werden, dass daraus nutzbare Energieträger entstehen (Rapsöl, Biogas). Die Einstrahlung der Sonne unterliegt tages- und jahreszeitlich bedingten Schwankungen, so dass zusätzliche Maßnahmen nötig sind, um die Energieversorgung konstant zu gewährleisten (Speicherung, Vernetzung mit anderen Energiequellen). Erzeugung von warmem Wasser Sonnenkollektoren auf Hausdächern erwärmen Wasser, das, in Schläuchen ins Haus geleitet und dort in einem Speicher aufbewahrt, einige Tage für Warmwasser und Heizung ausreicht. Da schwarze Flächen Sonnenstrahlen absorbieren, ist die Unterseite dieser Kollektoren entsprechend eingefärbt. Erzeugung von Strom In Fotovoltaikanlagen (Solarzellen) wird die Lichtenergie der Sonne durch die Bewegung der Ionen des Metalls Silizium direkt in elektrischen Strom umgewandelt. Um den so gewonnenen Gleichstrom ins allgemeine Netz einzuspeisen, muss er allerdings noch mittels eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt werden. Strom aus solarthermischen Kraftwerken Solarthermische Kraftwerke bündeln das Sonnenlicht mithilfe von Hohlspiegeln. Die so entstandene Hitze erzeugt Wasserdampf, der die Turbinen zur Stromerzeugung antreibt. Dabei fangen in einem Solarturmkraftwerk viele Spiegel die Sonne ein und lenken sie auf einen einzigen Punkt auf dem Turm, während in Parabolrinnenkraftwerken Sonnenstrahlen mit langen Spiegelschüsseln auf schwarze Röhren gelenkt werden und das darin befindliche Wasser erhitzen. Inhalte Die interaktive Lerneinheit (Ausschnitt siehe Abb. 1, zum Vergrößern bitte anklicken) besteht neben der Eingangsseite aus vier weiteren Hauptseiten (Sonnenenergie/ Sprache/ Sunny Song/ Dies und das), zwei Unterseiten zur Ergebniskontrolle, sechs intern verlinkten interaktiven Übungen (HotPotatoes-Übungen/Puzzle) und 24 externen Links. Die Arbeitsanweisungen auf den meisten Arbeitsblättern (bis auf die Arbeitsblätter Nummer 11 und 12) beziehen sich jeweils auf direkt aufrufbare Internetseiten, was natürlich einen Internetzugang voraussetzt. Diese Arbeitsblätter sind besonders gekennzeichnet (durch ein Computer-Symbol), 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 Computer-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. Als zusätzliches Angebot können im Bedarfsfall weitere Arbeitsblätter zur Verfügung gestellt werden, die die in der Lerneinheit angesprochenen Themen vertiefen: zum Beispiel Sachbücher zum Thema anschauen, weitere Wörter mit der Endung -ie aus Wörterbüchern suchen. Die Unterrichtseinheit ist fächerübergreifend angelegt, als Fachlehrkraft 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. Erklären sollte man auf jeden Fall, dass die Rückkehr zur eigenen Startseite über den Rückwärtspfeil des Browsers erfolgt. 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. 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: mehr, jemals, kostenlos, ohne, entlegen, sinnvoll, dort, überall, über, genügend, wirkungsvoll, zusätzlich Zur Erleichterung dürfen die Kinder einen Spiegel benutzen. Diktattext: Solarenergie Die Sonne strahlt mehr Energie aus, als wir jemals verbrauchen können. Wir bekommen sie kostenlos und ohne Schaden für die Umwelt. Deshalb ist es sinnvoll, sie als Energiequelle zu nutzen. Solarmodule können überall aufgestellt werden und brauchen keine Leitung zu Kraftwerken. Deshalb können sie auch entlegene Gegenden mit Strom versorgen. Besonders wirkungsvoll sind sie dort, wo die Sonne oft scheint. In anderen Gebieten braucht man dagegen noch eine zusätzliche Stromversorgung, um auch im Winter über genügend Energie zu verfügen. (80 Wörter) Gemälde mit Sonne Hier geht es zunächst um Vincent van Gogh und sein berühmtes Bild "Sämann vor untergehender Sonne", das die Kinder anschließend nachmalen sollen. Sie lernen den Künstler kennen und schauen sich das Bild im Internet an. Entspannung Das Puzzle zeigt eine Fotovoltaikanlage auf dem Dach und dient der Entspannung. Mithilfe einfacher Mittel (Stöckchen, Stift, Sonne) wird zum Schluss die Zeit bestimmt.

In dieser Unterrichtseinheit mit interaktiven Übungen zum Thema Sonnenschutz entdecken Schülerinnen und Schüler spielerisch, wie UV-Strahlung wirkt, warum sie schädlich sein kann und wie sie sich aktiv und wirksam schützen können. Durch einfache Experimente, kooperative Aufgaben und den Bezug zu eigenen Alltagserfahrungen wird ein nachhaltiges Bewusstsein für die Wichtigkeit von Sonnenschutz geschaffen. Die Lernenden formulieren eigene Sonnenschutzregeln, die sie im Schulalltag anwenden können – und erleben dabei, dass es auch Spaß machen kann, Verantwortung für die eigene Gesundheit zu übernehmen. Kinder im Grundschulalter verbringen viel Zeit im Freien – auf dem Schulhof, bei Ausflügen oder beim Spielen im Alltag – und sind dabei regelmäßig der UV-Strahlung ausgesetzt; häufig, ohne sich der damit verbundenen Gefahren bewusst zu sein. Gleichzeitig ist das Thema Sonnenschutz (UV-Schutz) bei vielen Kindern negativ belegt: Sonnencreme gilt als lästig, Hüte, Kappen mit Nackenschutz oder lange Kleidung oft als "uncool". Umso wichtiger ist es, das Thema frühzeitig, altersgerecht und motivationsfördernd im Unterricht aufzugreifen und für Sonnenschutz zu sensibilisieren. Die vorliegende Unterrichtseinheit verfolgt das Ziel, Schülerinnen und Schüler spielerisch über die Wirkung von Sonnenstrahlung, die Gefahren übermäßiger UV-Belastung und wirksame Schutzmaßnahmen aufzuklären. Dabei stehen vor allem die Förderung von Selbstverantwortung, der Aufbau von Handlungswissen sowie die positive Besetzung des Themas im Fokus. Der Einstieg in die Unterrichtseinheit erfolgt über eine kindgerechte Einführung in die verschiedenen Arten der Sonnenstrahlung, insbesondere in die unsichtbare UV-Strahlung. Mithilfe eines einfachen Experiments mit UV-Perlen wird das Unsichtbare für die Lernenden sichtbar gemacht (Sollten keine UV-Perlen zur Verfügung stehen, sieht der Ablaufplan eine Alternative vor, bei der die Experimente anschaulich durch ein Video dargestellt werden.): Die Perlen verfärben sich bei Kontakt mit UV-Strahlung und machen diese sichtbar. Dies dient als Ausgangspunkt, um gemeinsam über die Risiken nachzudenken, die mit der UV-Belastung für den Körper verbunden sind. Ein kurzer Info-Text klärt schließlich über diese Risiken auf. Falls an der Schule noch keine UV-Perlen vorhanden sind, empfiehlt es sich, diese vorab zu organisieren und den Schülerinnen und Schülern für die Experimente bereitzustellen. Im Anschluss erarbeiten die Schülerinnen und Schüler anhand eines Wimmelbildes sinnvolle Schutzmaßnahmen in einer alltäglichen Szene – dem Spielen auf dem Schulhof. Sie reflektieren eigene Erfahrungen, benennen geeignete Schutzmittel wie Kleidung, Schatten oder Sonnencreme und testen deren Wirkung erneut bei einem einfachen Experiment mithilfe der UV-Perlen. In einem weiteren Schritt wird auch der UV-Index eingeführt und als hilfreiches Instrument zur Einschätzung der täglichen UV-Belastung einfach und anschaulich mithilfe einer Sonnenuhr erklärt. Weiter lernen die Kinder, wie sich Sonnenschutz dem individuellen Hauttyp anpassen lässt, und wenden das Gelernte auf ihren Alltag an. Neben dem Erwerb von fachlichem Wissen steht in dieser Unterrichtsphase vor allem die Förderung aktiven, reflektierten Handelns im Vordergrund und der Transfer des Wissens auf die eigene Lebenswelt. Zum Abschluss der Reihe erstellen die Lernenden in Gruppenarbeit ein Sonnenschutz-Poster mit eigenständig formulierten Sonnenschutz-Regeln und bauen gemeinsam eine Sonnenschutz-Station für das Klassenzimmer auf. Durch dieses kooperative Vorgehen wird das Wissen nachhaltig gefestigt und in konkrete Handlungen überführt. Als kreative Erinnerung an das Gelernte und als gemeinsamen Abschluss gestalten die Kinder zudem ein UV-Perlen-Armband, das sie auch im Alltag an die Bedeutung von Sonnenschutz erinnert. Begleitet werden die Lerninhalte durch zwei Sympathiefiguren – Elif und Jari. Gemeinsam mit den beiden entdecken die Schülerinnen und Schüler alles Wichtige rund um den Sonnenschutz und bauen Schritt für Schritt ihr Wissen auf, indem sie die Sympathiefiguren in ihrem Lernprozess begleiten. Ergänzend zu den Arbeitsblättern steht zu jedem inhaltlichen Schwerpunkt (zu jedem Arbeitsblatt) je eine interaktive Übung zur Verfügung. Diese sind thematisch auf die jeweiligen Lerninhalte abgestimmt und unterstützen die Vertiefung sowie Festigung des erarbeiteten Wissens auf spielerische Weise und eignen sich insbesondere für den jeweiligen Stundenabschluss. Hier gelangen Sie zu den interaktiven Übungen. Die Unterrichtseinheit ist lebensweltbezogen, handlungsorientiert und interaktiv angelegt. Ziel ist es, die Schülerinnen und Schüler der dritten und vierten Jahrgangsstufe für die Bedeutung wirksamen Sonnenschutzes zu sensibilisieren und ihnen ein grundlegendes Verständnis für die Wirkung der Sonnenstrahlung sowie geeignete Schutzmaßnahmen für den Alltag zu vermitteln. Im Mittelpunkt steht folglich ein handlungsorientierter Zugang: Durch einfache Experimente mit den UV-Perlen, gezielte Beobachtungen in ihrer Umgebung (Sonne auf dem Schulhof), die Nutzung interaktiver Übungen zur Festigung des Wissens sowie kreative Arbeitsphasen (Basteln von UV-Armbändern) wird das anfänglich noch abstrakt scheinende Thema UV-Strahlung konkret für die Lernenden erfahrbar gemacht. Die Schülerinnen und Schüler lernen so nicht nur, was sie tun können, um sich vor der Sonne zu schützen, sondern auch, warum bestimmte Schutzmaßnahmen notwendig sind – ein entscheidender Schritt hin zu selbstverantwortlichem, gesundheitsförderndem Handeln. Kooperative Lernformen spielen dabei ebenso eine wichtige Rolle. Durch Gespräche, Paar- und Gruppenarbeiten tauschen die Kinder Erfahrungen aus, entwickeln gemeinsam Regeln und bewerten Schutzmaßnahmen. Dieser soziale Austausch trägt nicht nur zum Wissenserwerb bei, sondern hilft auch dabei, mögliche Vorbehalte abzubauen – etwa gegenüber dem Auftragen von Sonnencreme oder gegenüber "uncooler" Kleidung. Die Erfahrung, dass alle gemeinsam an denselben Aufgaben arbeiten und gemeinsame Schutzmaßnahmen und Klassenregeln für beispielsweise den Sonnenschutz in der Pause entwickeln, wirkt dabei motivierend. Eine besonders sinnvolle Maßnahme zur positiven Besetzung des Themas ist das Basteln von UV-Perlen-Armbändern oder Schlüsselanhängern, bei dem die Kinder individuelle Varianten wählen können. Diese selbst erstellten Produkte dienen nicht nur als Erinnerung im Alltag an das Gelernte, sondern verbinden das Thema mit einem kreativen, persönlichen Zugang. Die Schülerinnen und Schüler lernen zudem nicht nur in kooperativen Settings, sondern auch durch die gezielte Einbindung von Sympathiefiguren, die den Lernprozess emotional begleiten und strukturieren. Die Einbindung der Sympathiefiguren Elif und Jari schafft zusätzlich Identifikationsmöglichkeiten. Sie begleiten die Kinder als roter Faden durch die Einheit, geben Impulse und regen zur Reflexion an. Die Kinder beobachten deren Verhalten, übertragen es auf ihren eigenen Alltag und lernen so auf modellhafte Weise. Die Unterrichtsphasen sind zudem so angelegt, dass die Schülerinnen und Schüler möglichst oft selbst aktiv werden: durch Erkundungen im Freien, einfache Experimente mit den UV-Perlen, das Testen von Sonnencreme, das Auswerten von Beobachtungen und das Erstellen eigener Regeln. Die interaktiven Übungen ergänzen die Arbeitsblätter gezielt, dienen der Differenzierung und der spielerischen Festigung. Für jedes Arbeitsblatt ist eine interaktive Übung vorgesehen. Insgesamt stehen drei interaktive Übungen zur Verfügung, die flexibel nach den jeweiligen Schwerpunkten oder am Ende der Unterrichtseinheit einsetzbar sind. Ziel ist es unter anderem, das im Unterricht erworbene, theoretische Wissen in praktisches Handlungswissen zu überführen – etwa durch das Aufstellen einer Sonnenschutz-Station im Klassenraum, das Erstellen von Schattenplatz-Schildern oder das Einbringen von Sonnenschutzregeln in den Schulalltag. So wird Partizipation ermöglicht, Selbstwirksamkeit gestärkt und die Bedeutung des Gelernten über die Unterrichtssituation hinaus erfahrbar gemacht. Insgesamt verfolgt die Einheit also das Ziel, naturwissenschaftliche und gesundheitliche Zusammenhänge alltagsnah und kindgerecht aufzubereiten und damit zur Gesundheitsbildung sowie zur Entwicklung eines verantwortungsvollen, selbstbestimmten Umgangs mit der Umwelt beizutragen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… benennen die drei Strahlenarten des Sonnenlichts. beschreiben die drei Strahlenarten des Sonnenlichts. beschreiben die Wirkung von UV-Strahlung auf den menschlichen Körper. bewerten alltägliche Situationen im Hinblick auf mögliche UV-Belastung und geeignete Schutzmaßnahmen. begründen die Notwendigkeit, sich bei Sonneneinstrahlung zu schützen – unabhängig vom Hauttyp. erklären, wie sie sich im Alltag wirksam vor UV-Strahlung schützen können (z. B. durch Kleidung, Sonnencreme, Schatten, Kappen mit Nackenschutz). entnehmen einem altersgerechten Sachtext zentrale Informationen (z. B. zur Wirkung von Sonnenstrahlen oder zum UV-Index). Medien- und Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… gehen verantwortungsbewusst mit digitalen Endgeräten um. lösen mithilfe digitaler Endgeräte verschiedene interaktive Übungen. dokumentieren Beobachtungen aus einem Experiment. gestalten ein Plakat zu Sonnenschutzregeln. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… verbessern ihre Sozialkompetenz, indem sie kooperativ ein Poster zu Sonnenschutz-Regeln erstellen. verbessern ihre Sozialkompetenz, indem sie im Team oder in Kleingruppen zusammenarbeiten. stimmen sich bei der Durchführung von Aufgaben und Präsentationen ab. verbessern ihre Sozialkompetenz, indem sie ihre Ergebnisse adressatengerecht präsentieren. übernehmen Verantwortung für die eigene Gesundheit und die ihrer Mitschülerinnen und Mitschüler. reflektieren eigene Erfahrungen mit Sonne und Sonnenschutz. entwickeln Mitverantwortung für jüngere Kinder, z. B. durch die Thematisierung von Schutzmaßnahmen für Geschwisterkinder.

Mit Bildbearbeitungsprogrammen werden Fotografien der Sonne im H-alpha-Licht – selbst aufgenommen oder aus dem Internet – genutzt, um einen Umrechnungsfaktor zu ermitteln (Kilometer/Pixel), mit dem die Dimensionen von Protuberanzen in einer einfachen mathematischen Fingerübung bestimmt werden können. Unsere Sonne erscheint nur äußerst selten als makellose Kugel am Firmament, obwohl dies über viele Jahrhunderte angenommen wurde. Bereits mithilfe einfacher und gefahrloser Projektionsmethoden lassen sich dunkle Sonnenflecken auf ihrer Oberfläche deutlich erkennen. Neben diesen Flecken sind Protuberanzen beliebte Objekte der Sonnenbeobachtung. Diese können mit H-alpha-Filtern beobachtet werden, die speziell für die Beobachtung der Sonne entwickelt wurden. Wenn keine eigenen Beobachtungen durchgeführt und so die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen nicht "vorgelebt" werden können, sondern lediglich beeindruckende Sonnenbilder aus dem Internet zum Einsatz kommen, besteht die Gefahr, dass insbesondere junge Schülerinnen oder Schüler auf die Idee kommen, einen Blick durch das Fernglas zu "riskieren". Die Bedingungen einer gefahrlosen Sonnenbeobachtung sollten daher - auch, und oder gerade wenn sie nicht praktiziert werden kann - eindringlich thematisiert werden. Hinweise zum Unterrichtsverlauf Informationen zur Durchführung eigener Beobachtungen und Beschreibung der Aufgabenstellung Die Schülerinnen und Schüler sollen unterschiedliche Protuberanzenarten erkennen. die Größe einer Protuberanz berechnen. die Größe der Protuberanz mit der Größe der Erde vergleichen. Thema Größenbestimmung von Protuberanzen Autor Heinrich Kuypers Fach Astronomie, Astronomie AG Zielgruppe ab Klasse 8 Zeitraum eine Doppelstunde Technische Voraussetzungen Computer mit Bildbearbeitungsprogramm, zum Beispiel Paint oder GIMP ( Infos und Links zu GIMP bei Wikipedia) Wenn Sie Protuberanzen direkt beobachten möchten, benötigen Sie ein Teleskop mit einem H-alpha-Filter. Dieser Interferenzfilter lässt nur das Licht des ionisierten Wasserstoffs durch und gewährleistet so eine gefahrlose direkte Beobachtung der Sonne. Die Sonnenscheibe erscheint dann in einem sattem Rot - Protuberanzen und Filamente werden sichtbar. Leistungsfähige H-alpha-Teleskope, mit denen gute Beobachtungsergebnisse erzielt werden können, werden heute schon für unter 1.000 € angeboten (siehe Zusatzinformationen). Wenn kein geeignetes Teleskop zur Verfügung steht, können Sie für die mathematische Übung Sonnenfotos aus dem Internet nutzen (siehe Internetadressen). Zusammen mit dem zu bearbeitenden Bild wird der Sonnendurchmesser von 1,39 Millionen Kilometern als Maßstab vorgegeben. Die Schülerinnen und Schüler sollen in Partnerarbeit mitmilfe eines einfachen Bildbearbeitungsprogramms (Paint, GIMP) die Gesamtpixelbreite der Sonne bestimmen und so einen Umrechnungsfaktor (Kilometer/Pixel) berechnen. Im nächsten Schritt sollen sie die Pixellänge einer Protuberanz bestimmen und anschließend die Pixellänge der Protuberanz in Kilometer umrechnen. Alternativ kann die Aufgabe auch am Bildausdruck bearbeitet werden. Damit die Schülerinnen und Schüler eine anschauliche Vorstellung von der Größe der Protuberanz bekommen, sollen sie einen Kreis mit dem Durchmesser der Erde im richtigen Maßstab neben die Protuberanz zeichnen. Protuberanzen am Rand der Sonnenscheibe sind im H-alpha-Licht als leuchtende Bögen deutlich zu erkennen. Natürlich gibt es Protuberanzen nicht nur am Sonnenrand, sondern auch direkt vor der Sonnenscheibe. Allerdings sind sie dann im H-alpha-Licht nur als dunkle Linien auf der Sonnenoberfläche erkennbar. Dies liegt daran, dass die Protuberanzen sich in der mehrere Millionen Grad Celsius heißen Sonnenkorona befinden. Vor diesem Hintergrund erscheinen die nur etwa 6.000 Grad Celsius heißen Protuberanzen als dunkle Linien und werden dann Filamente genannt. Man unterscheidet zwei Klassen von Protuberanzen: Stationäre Protuberanzen Diese Protuberanzen sind über sehr lange Zeiträume (bis zu einigen Monaten) stabil und besitzen oft sehr weiträumige, brückenartige Strukturen. Aktive Protuberanzen Diese Protuberanzen treten immer in der Nähe von Sonnenflecken auf. Dabei können sich sogenannte Fleckenprotuberanzen bilden, die sehr enge bogenförmige Formen aufweisen, oder eruptive Protuberanzen. Diese sind geöffnet und entlassen große Mengen an elektrisch geladener Materie (Koronale Massenauswürfe) in das interstellare Medium. Die aktiven Protuberanzen zeigen innerhalb weniger Stunden erhebliche Formveränderungen.

In diesem Unterrichtsprojekt veranschaulichen die Schülerinnen und Schüler unsere "Adresse im Sonnensystem" eindrucksvoll durch ein selbst erstelltes und geeignet skaliertes Modell des Sonnensystems in der vertrauten Umgebung des Schulhofs. Wenn das Modell der Sonne an einem zentralen Ort in der Schule platziert wird, reichen die inneren Planeten meist bis auf den Sportplatz. Die äußeren Planeten können in einer Google Earth-Karte "virtuell verortet" werden. Die Lernenden untersuchen in dem hier vorgestellten Projekt nicht nur die Entfernungen innerhalb des Sonnensystems, sondern erkunden auch die Größen- und Massenverhältnisse der Himmelskörper vor unserer astronomischen Haustür. Die Lernenden entwickeln in diesem Projekt ein verkleinertes Abbild unseres Sonnensystems mit seinen Planeten und Monden. Um die riesigen Entfernungen anschaulich darzustellen, wird der Durchmesser der Sonne auf einen Meter festgelegt. In diesem Maßstab werden dann die Durchmesser und Umlaufbahnen der Planeten sowie ihrer Monde berechnet. Mit geeigneten Materialen (Styropor und Papierkugeln, Fäden und Namensschildchen) soll ein Modell des Sonnensystems gebaut und auf dem Schulgelände ausgestellt werden. Hinweise zum Unterrichtsverlauf und Materialien In arbeitsteiliger Gruppenarbeit recherchieren die Lernenden mithilfe von Lexika, Atlanten und des Internets die benötigten Daten, rechnen sie um und stellen sie in Modellen dar. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Größenordnungen (Abstände und Massen) im Sonnensystem kennen. können die betrachteten Größen im richtigen Maßstab umrechnen. können geeignete Modelle auswählen oder selbst basteln. lernen die Eigenschaften und Besonderheiten der Planeten unseres Sonnensystems kennen und können sie in Steckbriefen präsentieren. entwickeln Gedichte, Bilder oder andere kreative Darstellungen zum Thema. können im Internet und in Büchern recherchieren. können mit Google Earth Distanzen bestimmen und Markierungen setzen. 1. Entfernungen im Sonnensystem - eine Landkarte Wenn die Sonne einen Durchmesser von einem Meter hätte, in welchem Abstand würden dann die Planeten um sie kreisen? Die Schülerinnen und Schüler tragen ihre Ergebnisse in eine Landkarte ein. Für die Sonne wird ein geeigneter Standort auf dem Schulgelände gewählt. Während die inneren Planeten noch vor der Haustür der Schule liegen, werden die Entfernungen der äußeren Planeten mithilfe von Google Earth virtuell verortet (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken) 2. Massenverhältnisse im Sonnensystem Wenn die Sonne soviel wie eine Tonne wiegen würde (dies entspricht dem Gewicht von einem Kubikmeter Wasser), wie viel Gramm würden dann die Planeten wiegen? Die Massenverhältnisse der Planeten werden mithilfe geeigneter Materialien veranschaulicht, zum Beispiel mit der Füllung von Gefäßen. 3. Erde und Mond Wenn die Erde einen Durchmesser von 50 Zentimetern hätte, wie groß wäre dann der Mond und in welchem Abstand würde er die Erde umkreisen? Die Lernenden basteln ein maßstabsgetreues Erde-Mond-System und verbinden die Himmelskörper mit einer Schnur. 4. Vergleich der Durchmesser der Himmelskörper Wenn die Sonne einen Meter groß wäre, wie groß wären dann die Planeten? Zur Veranschaulichung der Ergebnisse erstellen die Schülerinnen und Schüler zweidimensionale Planetenmodelle und kleben sie auf einer ein Meter großen Sonnenscheibe auf (Abb. 2). Die übrigen Gruppen beschäftigen sich mit einzelnen Planeten-Mond-Systemen. Wenn die Sonne einen Meter groß wäre, wie groß wären die Planeten der Monde und in welchen Abstand würden sie um ihre Planeten kreisen? Die Monde eines Planeten werden auf einer dünnen Angelschnur im Modellabstand aufgereiht, mit einem Namensschildchen versehen und an ihrem Planeten befestigt. Zur Größenordnung der Modelle: Jupiter hat bei einem Maßstab von 1:1,4 Milliarden einen Durchmesser von etwa 10 Zentimetern. Merkur ist dann gerade einmal 3 Millimeter groß. Die Jupitermonde liegen in der Größenordnung von Merkur (tatsächlich ist Kallisto fast gleich groß, Ganymed sogar größer). Die kleinen Monde lassen sich zum Beispiel mit kleinen Perlen oder Stecknadeln darstellen. Die gebastelten Planeten-Mond-Systeme werden in der Schule aufgehängt. Als Sonnenmodell kann ein Sitzball oder Ballon entsprechender Größe verwendet werden. Zu jedem Himmelskörper wird auch ein Steckbrief beziehungsweise ein Plakat erstellt und ebenfalls im Schulgebäude ausgestellt (Abb. 3). 5. Merkur, Venus, Mars und Erde 6. Jupiter 7. Saturn 8. Uranus 9. Neptun und die Zwergplaneten Pluto und Sedna

Mit dem hier gebündelten Unterrichtsmaterial können Sie den Themenkomplex "Sonne" in Ihren Unterricht bringen - egal, ob Sie etwa Sachunterricht, Englisch, Biologie, Chemie, Astronomie oder Physik unterrichten. Die Sonne ist ein Thema, das in allen Schulformen, Schulstufen und Unterrichtsfächern behandelt wird: Seien es das Sonnensystem und die Planeten im Astronomie-Unterricht, das Thema Sonnenenergie im Physik-Unterricht, das Thema Sonnenschutz im Biologie-Unterricht oder viele andere Anlässe. Lassen Sie sich von den Unterrichtseinheiten, die wir für Sie zusammengestellt haben, inspirieren, und bringen Sie den Themenkomplex "Sonne" so auch in Ihren Unterricht.

Ein "Dalli-Klick"-Bild der Sonne dient als Einstieg in das Thema. Die Schülerinnen und Schüler recherchieren auf einem virtuellen Raumflug oder mithilfe anderer Quellen im Internet Informationen zu unserem Sonnensystem und präsentieren ihre Ergebnisse den Mitschülerinnen und Mitschülern. Die thematische Auseinandersetzung mit dem Sonnensystem ist in vielen Bildungsplänen in den Standards der Klasse 6 im Bereich "Unsere Erde" anzusiedeln. Außerdem finden sich starke fächerverbindende Anknüpfungspunkte zum Fachverbund Naturwissenschaftliches Arbeiten. Vor allem in dem Themenbereich "Phänomene und Möglichkeiten ihrer Beschreibungen erleben" soll den Schülerinnen und Schülern der Blick ins Weltall geöffnet werden, indem sie die "Bewegungen von Himmelskörpern beobachten und deuten." (Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg, Bildungsplan 2004 für Realschulen). Da für die Erarbeitung der Thematik kaum fachliche Vorkenntnisse vorausgesetzt werden müssen, kann diese Unterrichtseinheit recht flexibel in den Verlauf des Schuljahres als unterrichtlicher Exkurs eingebettet werden. Sie eignet sich daher auch für die Gestaltung des Vertretungsunterrichts. Je nach zeitlichem Umfang der Vertretungsstunde(n) und Verfügbarkeit von Computerplätzen lässt sich das Thema modulartig erweitern und intensivieren. Unterrichtsverlauf und Materialien Nach einer Internetrecherche werden Planetensteckbriefe erstellt oder auf einer virtuellen Raumflug-Ralley Antworten auf vorgegebene Fragen gesucht. Die Schülerinnen und Schüler sollen mit dem grundlegenden Aufbau unseres Sonnensystems vertraut werden. die Position und die besonderen Merkmale der einzelnen Planeten kennen lernen. auf einem virtuellen Online-Raumflug oder verschiedenen Webseiten recherchieren. ihre Ergebnisse den Mitschülerinnen und Mitschülern in Form eines Planetensteckbriefs vorstellen (Vortrag und Plakat oder PowerPoint-Präsentation). Thema Erkundung des Sonnensystems Autor Raimund Ditter Fach Geographie oder Vertretungsunterricht Zielgruppe Klasse 5-8 Zeitraum flexibel: ohne Präsentation 1-3 Stunden, mit Präsentation 3-5 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in ausreichender Anzahl (Planeten-Steckbriefe: 1 Rechner pro Kleingruppe; virtueller Raumflug: 1 Rechner pro Person, auch Partnerarbeit möglich); Java Ratebild zur Sonne Um die Neugierde der Kinder zu wecken, beginnt die Unterrichtseinheit mit einem "Dalli-Klick-Bild" der Sonne (sonne_dalli_klick.ppt). Das verwendete NASA-Foto zeigt die Sonne im H-alpha-Licht. Neben Protuberanzen ist auch die Granulation der Sonnenoberfläche deutlich zu erkennen. Die im sichtbaren Licht dunkel erscheinen Sonnenflecken treten im H-alpha-Licht als auffallende helle Regionen hervor. Die Lehrperson oder eine eingeweihte Schülerin oder ein Schüler liest eine Information zu dem noch unbekannten Objekt vor (sonne_dalli_klick.ppt, Folie 3) und legt dann ein Bildteil frei. Einzelne Lernende dürfen dann raten, worum es sich bei Darstellung handeln könnte. Spätestens mit dem Aufdecken des letzten Puzzlesegments werden dann die gesammelten Schülervermutungen falsifiziert oder bestätigt. Was ist H-alpha-Licht? Das H-alpha-Licht (Wellenlänge 660 nm) wird von Wasserstoffatomen beim Übergang eines Elektrons von einem angeregten Zustand in den Grundzustand ausgesendet. Die Sonne zeigt im H-alpha-Licht ein wesentlich dymamischeres Bild als im Weißlicht. Erst ein H-alpha-Filter macht Oberflächenstrukturen und Protuberanzen sichtbar. Gefahrenhinweise zur Sonnenbeobachtung Vergessen Sie nicht, Ihre Schülerinnen und Schülern vor dem ungeschützten Blick in die Sonne zu warnen. Informationen zur sicheren Sonnenbeobachtung finden Sie unter den "Zusatzinformationen" folgender Beiträge: Größenbestimmung von Protuberanzen Fotografien der Sonne im H-alpha-Licht - selbst aufgenommen oder aus dem Internet - werden genutzt, um die Größe von Protuberanzen zu bestimmen (ab Klasse 8). Internetrecherche und Erstellung von Planetensteckbriefen Es folgt eine intensivierende Auseinandersetzung mit den Himmelskörpern des Sonnensystems. Ziel ist das Erstellen von Planeten-Steckbriefen (planetensteckbriefe.rtf) in arbeitsteiligen Expertengruppen. Die Zuordnung der Himmelskörper zu den Kleingruppen erfolgt über ein Losverfahren (planetensteckbriefe_lose.pdf). Da das Internet zum Thema Sonnensystem eine Fülle an äußerst anschaulichen und schülergerechten Informationen bereitstellt, bietet sich eine Internetrecherche an (siehe Links und Literatur zum Thema ). Erfahrungsgemäß droht jedoch die Informationsbeschaffung in den Weiten des Netzes auszuufern, sodass eine zeitliche Begrenzung oder eine Fokussierung der Recherche auf bestimmte Webseiten sinnvoll ist. Die Kleingruppen stellen ihre Planeten-Steckbriefe den Mitschülerinnen und Mitschülern anschließend im Plenum vor. Insgesamt (Recherche, Steckbriefe erstellen, Präsentation) sind dafür zwei bis drei Schulstunden zu veranschlagen. Virtueller Raumflug beim ZDF Alternativ (oder zusätzlich) zu den zu erstellenden Planetensteckbriefen und deren Präsentation kann man die Lernenden auch als Kapitän eines Raumschiffes auf eine virtuelle Reise durch unser Sonnensystem schicken. Auf dieser Expedition sind bestimmte Informationen zu beschaffen, um damit die Fragen des Arbeitsblatts "auftraege_raumflug.pdf" beantworten zu können. Da dies in einer Schulstunde gut zu bewerkstelligen ist, lassen sich damit auch Vertretungsstunden nutzen. Der virtuelle Raumflug ist ein Angebot auf der Webseite des ZDF. Über den Menüpunkt "Startmap" wird im Cockpit des virtuellen Raumschiffs ein rundes Fenster geöffnet (Abb. 1; für den vollen Bildausschnitt bitte anklicken). Der gewünschte Planet, zum Beispiel Jupiter, kann dann per Klick auf den Planetennamen angeflogen werden. Durch einen Klick auf den Button "Infosystem" können Texte, Daten und Bilder (Vergrößerung per Mausklick) zum ausgewählten Planeten aufgerufen werden (Abb. 2; für den vollen Bildausschnitt bitte anklicken). Raimund Ditter Wir erkunden unser Sonnensystem, Praxis Geographie 02/2008, Westermann; das hier vorgestellte "Planetendomino" kann auch als Baustein dieser Unterrichtseinheit eingesetzt werden.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Jahreszeiten und Jahreskreislauf lernen die Schülerinnen und Schüler die geographische Beschaffenheit der Erde anhand verschiedener Beispiele aus Frühling, Sommer, Herbst und Winter spielerisch kennen. Im Rahmen der Unterrichtseinheit "Jahreszeiten verstehen: ein Jahr auf der Erde" werden die Kenntnisse der Schülerinnen und Schüler zum Thema Jahreszeiten gefördert und erweitert. Die Lernenden konzentrieren sich auf die grundlegenden Mechanismen, die den verschiedenen Jahreszeiten zugrunde liegen. Ausgangspunkt ist hierbei die allgemeine Diskussion über die vier verschiedenen Jahreszeiten und deren Merkmale. Dazu gehören die Veränderungen der Tageslänge oder der Sonnenscheindauer sowie Veränderungen der Wetterverhältnisse wie Niederschlag oder Temperatur. Daran schließt sich eine praktische Aufgabe an, mit der die Schülerinnen und Schüler den Einfluss des Sonne-Erde-Systems auf Frühling, Sommer, Herbst und Winter erkunden. Die Unterrichtseinheit wurde im Rahmen der Projekte ESERO Germany und "Columbus Eye - Live-Bilder von der ISS im Schulunterricht" an der Ruhr-Universität Bochum entwickelt. Die Natur auf unserem Planeten befindet sich über das gesamte Jahr im stetigen Wandel. Es herrschen verschiedene Witterungsverhältnisse, die Tage sind mal kürzer oder länger, Temperaturen sind höher oder niedriger und auch die Farben in der Natur ändern sich fortlaufend. Die Schülerinnen und Schüler erhalten in dieser Unterrichtseinheit einen Einblick in die Mechanismen, die hinter diesen Veränderungen stehen. So arbeiten die Schülerinnen und Schüler in der ersten Aufgabe anhand von (Satelliten-)Bildern heraus, in welcher Jahreszeit welche Bilder aufgenommen wurden. Sie benennen Unterschiede zwischen den Bildern, beschreiben die Farben und die Umgebungen. Anschließend bauen die Lernenden ein Erde-Sonne-Modell nach, um eine Antwort auf die Frage zu finden, weshalb die Erde Jahreszeiten hat. Dabei erfahren sie, dass sich die Erde auf ihrer Achse von West nach Ost dreht, diese Achse geneigt ist und diese für die Jahreszeiten verantwortlich ist. Am Ende sollte die Schlussfolgerung von den Schülerinnen und Schülern formuliert werden, dass die Neigung der Erdachse den Winkel beeinflusst, unter dem die Sonnenstrahlen auf die Erde treffen. Im Sommer erreichen Licht und Wärme der Sonne die Erde in einem steileren Winkel als im Winter. Im Winter verbreiten sich Licht und Wärme der Sonne über einen größeren Bereich der Erdoberfläche, weshalb die Tage im Winter kürzer sind und die Sonne die Erde nicht so lange wie im Sommer erwärmen kann. Altersgruppe: 8 bis 12 Jahre Schwierigkeitsgrad: Leicht bis Mittel Zeitbedarf: 90 Minuten Benötigte Kosten: 10 bis 30 Euro Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass einige Bäume zu verschiedenen Zeiten des Jahres unterschiedlich aussehen. entdecken anhand von Satellitenbildern, dass jahreszeitliche Veränderungen auch aus dem Weltraum sichtbar sind. erläutern das Verhältnis zwischen der Sonne und der Erdbewegung sowie deren Einfluss auf die Tages- und Nachtzeit. verstehen, weshalb es überhaupt Jahreszeiten auf der Erde gibt und welchen Einfluss die Sonne darauf hat. analysieren Bilder und erarbeiten einschlägige Informationen. arbeiten im Team zusammen und teilen in Kleingruppen oder Plenum ihre Schlussfolgerungen.

In dieser Unterrichtseinheit zur Relativitätstheorie lernen die Schülerinnen und Schüler die Lichtablenkung am Sonnenrand als wichtigen historischen Beweis für die Gültigkeit der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) kennen. Wissenschaftsgeschichtlich sind vor allem drei "Beweise" der Allgemeinen Relativitätstheorie (1915) zu nennen, die Albert Einstein (1879-1955) zu großer Popularität verholfen haben: die Lichtablenkung von Sternenlicht am Sonnenrand, die Periheldrehung der Merkurbahn, und die Shapiro-Verzögerung von Radarsignalen bei der Reflexion an der Venusoberfläche. Alle drei Beobachtungen beziehungsweise Experimente lassen sich im Unterricht mithilfe der hier vorgestellten und vom Autor programmierten Simulation anschaulich darstellen und besprechen. Darüber hinaus kann mit der Simulation die Lichtablenkung in der Nähe Schwarzer Löcher thematisiert werden. Diese Unterrichtseinheit beschreibt die Hintergründe zur Lichtablenkung von Sternenlicht am Sonnenrand und skizziert die Einsatzmöglichkeiten des Programms "Phänomene der Allgemeinen Relativitätstheorie". Grundlage der Unterrichtseinheit ist ein vom Autor programmiertes und frei verfügbares Simulationsprogramm zur Allgemeinen Relativitätstheorie. Es ermöglicht Simulationen zu verschiedenen Aspekten der Theorie. Mithilfe der Simulation zur Lichtablenkung von Sternenlicht am Sonnenrand und einem Informations- und Arbeitsblatt vergleichen die Schülerinnen und Schüler die klassischen mit den relativistischen Vorhersagen: Um welchen Winkel wird ein Lichtstrahl beim Passieren des Sonnenrandes aufgrund der Gravitation "verbogen"? Historisches zum Thema & Informationen zum Programm Das Programm "Phänomene der Allgemeinen Relativitätstheorie" ermöglicht den Vergleich der Vorhersagen von Einstein und Newton zur Gravitation. Hinweise zum Einsatz im Unterricht & Arbeitsblatt Die Simulationen können Vorträge per Beamer-Präsentation unterstützen und ermöglichen - mit entsprechenden Arbeitsaufträgen - Partnerarbeiten im Computerraum. Die Schülerinnen und Schüler sollen erfahren, dass Licht innerhalb von Gravitationsfeldern abgelenkt wird. mithilfe einer vereinfachten Herleitung diese Ablenkung klassisch berechnen können. erfahren, dass diese klassische Betrachtungsweise nicht der Wirklichkeit entspricht. erkennen, dass erst die Allgemeine Relativitätstheorie den richtigen Wert für die Lichtablenkung am Sonnenrand liefert. mithilfe einer Computersimulation die unterschiedlichen Szenarien spielerisch erfahren und nachstellen können. erkennen, dass die exakte Bestimmung der Lichtablenkung am Sonnenrand ein wichtiger historischer Beweis für die Relativitätstheorie ist. Thema Allgemeine Relativitätstheorie: Lichtablenkung am Sonnenrand Autor Matthias Borchardt Fächer Physik (Allgemeine Relativitätstheorie), Astronomie (Gravitation); Physik- und Astronomie-AGs, Projektkurse (neue Oberstufe NRW) Zielgruppe ab Klasse 10 Zeitraum 1 Stunde (je nach Vertiefung flexibel) Technische Voraussetzungen Präsentationsrechner mit Beamer; gegebenenfalls Computer in ausreichender Anzahl für Einzel- oder Partnerarbeit 1801: Johann Georg von Soldner berechnet die Lichtablenkung "klassisch" Wenn sich ein Lichtstrahl durch das Gravitationsfeld eines Sterns bewegt, wird seine Bahn gekrümmt. Bemerkenswerterweise stammt diese These bereits aus der Zeit vor der Aufstellung der Allgemeinen Relativitätstheorie. Der Gründer der Münchener Sternwarte, Professor Johann Georg von Soldner (1776-1883), hatte bereits im Jahr 1801 ausgerechnet, dass ein Lichtstrahl, der den Sonnenrand passiert, eine Ablenkung von 0,87 Bogensekunden erfahren müsste (1 Bogensekunde = 1/3.600 Grad). Dem Licht gestand er dabei Teilcheneigenschaften zu. Über die Masse dieser Teilchen brauchte er sich keine Gedanken zu machen, da sie sich im Laufe seiner Herleitung, die auf der Newtonschen Physik basiert, herauskürzte. 1919: Eine Sonnenfinsternis bestätigt Einsteins relativistische Vorhersage Albert Einstein entwickelte dagegen aus den Feldgleichungen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) eine Formel für die Lichtablenkung, die in erster Näherung den doppelten Ablenkwinkel am Sonnenrand ergab, nämlich 1,75 Bogensekunden. Die berühmte Sonnenfinsternis-Expedition von 1919, bei der die Verschiebungen von Sternpositionen in der Nähe des Sonnenrandes bei verdunkelter Sonne bestimmt wurden, konnte schließlich den von Einstein vorhergesagten Wert bestätigen. Diese Beobachtung stellte einen wichtigen Meilenstein zur Etablierung seiner neuen Theorie dar und katapultierte Einstein über Nacht in den Rang eines Superstars der modernen Physik. Wikipedia: Sonnenfinsternis vom 29. Mai 1919 Hier finden Sie Informationen zu der historischen Expedition auf die Vulkaninsel Príncipe vor der westafrikanischen Küste. Klassische Physik Die in dieser Unterrichtseinheit eingesetzte Simulation wurde mithilfe der Programmiersprache Delphi erstellt. Die EXE-Datei ist nach dem Herunterladen direkt ausführbar. Eine Installation ist somit nicht erforderlich. Die Simulation berechnet die Bahnen von Planeten oder Photonen, die sich in Gravitationsfeldern von Sternen bewegen. Man kann wählen, ob diese Bahnkurven gemäß des Newtonschen Gravitationsgesetztes (klassisch) oder auf Grundlage der Schwarzschildmetrik der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) berechnet werden sollen. Abb. 1 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt einen Screenshot der Simulation zur Lichtablenkung gemäß der Newtonschen Physik. Relativistische Physik Per Klick auf den Button "Bahnkurve nach Einstein" können die Schülerinnen und Schüler die betrachteten Effekte gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie darstellen lassen (Abb. 2, Platzhalter bitte anklicken): Der rechte, stärker abgelenkte Lichtstrahl folgt Einsteins Formel. So ist ein Vergleich beider Zugänge zur Gravitation möglich. Sinnvolle Anfangsbedingungen sind im Programm voreingestellt, sodass man die Simulationen direkt starten kann. Natürlich lassen sich die Werte beim Start der Simulation auch frei wählen. Eine wichtige Intention der Simulation ist die Beschäftigung mit den drei historischen Beweisen für die Richtigkeit der Allgemeinen Relativitätstheorie: Lichtablenkung am Sonnenrand Periheldrehung der Merkurbahn Shapiro-Verzögerung von Radarimpulsen bei der Reflexion an der Venusoberfläche Schwarzer Löcher und Neutronensterne Zudem kann die Lichtablenkung in der Nähe von Schwarzen Löchern und Neutronensternen simuliert werden. Dabei kann untersucht werden, wie eine Beobachterin oder ein Beobachter ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern vor einem sternenübersäten Himmel wahrnehmen würde. Didaktische "Überhöhung" der Sonnenmasse Die Effekte der Allgemeinen Relativitätstheorie sind in der Umgebung der Sonne zu klein, um die Unterschiede zur Newtonschen Physik auf dem Computerbildschirm erkennen zu können. Daher wurde die Masse der Sonne in der Simulation um den Faktor 10.000 überhöht. So wird zum Beispiel aus einer Winkeländerung von 1,75 Bogensekunden eine deutlich sichtbare Abweichung von fast fünf Grad. Dies sollte man den Schülerinnen und Schülern bei der Nutzung des Programms stets deutlich machen, um den Trugschluss zu vermeiden, die Newtonsche Gravitationsphysik versage bereits in der Nähe der Sonne - das tut sie nämlich ganz und gar nicht. Nur bei extremen Massen oder bei sehr kleinen Abständen zum Massenzentrum weicht sie deutlich von den Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie ab. Relativistische Berechnungen Grundlage für die Programmierung war das Buch "Exploring Black Holes" von Taylor und Wheeler (siehe Zusatzinformationen). Die beiden bekannten Astrophysiker entwickeln darin auf didaktisch sehr ansprechende Art Ideen, wie die Teilchenbahnen relativistisch berechnet werden können. Sie vermeiden dabei konsequent den Formalismus der Tensoralgebra und formulieren mathematische Beziehungen in rein differentieller Form, wobei die Bewegungen in der Umgebung eines Zentralkörpers in Polarkoordinaten beschrieben werden. Dadurch lassen sich die Inkremente d? und dr einer Bewegung in der Nähe einer symmetrischen, nicht rotierenden Zentralmasse mithilfe der Energie- und Drehimpulserhaltung sowie der Schwarzschildmetrik entwickeln. Es ergeben sich schließlich die folgenden Formeln (vergleiche Abb. 4): Dabei gelten die Beziehungen und und Formel Die drei Größen werden allein durch die Anfangsbedingungen festgelegt (L = Drehimpuls, E = Energie, R S = Schwarzschildradius). Die Inkremente d? und dr werden im Programm als iterative Größen in ein Euler-Cauchy-Verfahren eingebunden. So lassen sich die Bahnkurven stückweise berechnen. Da die Simulationszeiträume nicht sehr groß sind, liefert dieses Verfahren recht genaue Ergebnisse, und man kann auf komplizierte und programmiertechnisch aufwendige Methoden, wie zum Beispiel das Runge-Kutta-Verfahren, verzichten. Unterstützung von Lehrervorträgen und Schülerreferaten Lehrpersonen können die Simulation per Beamer-Präsentationen nutzen, um im Rahmen eines Lehrervortrags einer Klasse oder einem Kurs Aussagen der Allgemeinen Relativitätstheorie vorzustellen. Diese Möglichkeit kann natürlich auch von Schülerinnen und Schülern bei Referaten genutzt werden. Partnerarbeit im Computerraum Auch die Nutzung der Simulationen im Zusammenhang mit Arbeitsblättern und vorgegebenen Aufgabenstellungen zu den Aspekten der Allgemeinen Relativitätstheorie (Lichtablenkung, Periheldrehung, Shapiro-Verzögerung, Schwarze Löcher) gelingt gut. Das hier angebotene Informations- und Arbeitsblatt sowie die Lösungen der Aufgaben vermitteln einen Eindruck, wie man sich in der Schule dieser komplexen und nicht alltäglichen Thematik nähern kann. Die Schülerinnen und Schüler sollen zunächst eine vereinfachte Herleitung der Formel von Soldner durchführen, danach die Formel von Einstein kennen lernen und mithilfe der Computersimulation beide Szenarien "durchspielen". Die Simulation ermöglicht dabei eine direkte Veranschaulichung der Ergebnisse aus den Rechnungen. Auch am heimischen Computer können die Lernenden mithilfe des kostenfreien Programms "experimentieren". Nischen für die ART in der Schule Als Physiklehrer, der seit vielen Jahren in der Oberstufe unterrichtet, ist dem Autor durchaus bewusst, dass die Nischen für die Behandlung der Allgemeinen Relativitätstheorie im normalen Unterricht extrem rar geworden sind. Aber vielleicht bieten Arbeitsgemeinschaften (Physik, Astronomie), Projekttage oder die in Nordrhein-Westfalen geplanten Projektkurse der neuen Oberstufe Möglichkeiten, Aspekte der Allgemeinen Relativitätstheorie zu thematisieren und den Schülerinnen und Schülern eine Vorstellung davon zu vermitteln, mit welch faszinierenden Ideen Albert Einstein sich dem Phänomen der "Gravitation" genähert hat.

Die Unterrichtsmaterialien setzen Auszubildende darüber in Kenntnis, wie hoch das eigene Risiko ist, durch übermäßige UV-Strahlung an Hautkrebs zu erkranken. Anhand verschiedener Arbeitsaufgaben erarbeiten sie sich Grundlagenwissen über präventiven Sonnenschutz. Beschäftigte, die viel draußen arbeiten, sind verstärkt hoher UV-Strahlung ausgesetzt. Das Problem: UV-Strahlung ist krebserregend. Der weiße Hautkrebs ist in der Bauwirtschaft inzwischen die häufigste Berufskrankheit. Also was tun? Die einfache Formel lautet: konsequenter UV-Schutz. Im Rahmen der Unterrichtseinheit werden folgende Inhalte vermittelt: UV-Strahlung und Hautkrebsrisiko Sonnenbrand: eine tief greifende Hautschädigung Risiken abschätzen: Hauttyp und UV-Index Sonnenschutz bei Arbeiten im Freien Die Unterrichtsmaterialien zu diesem Thema können branchenübergreifend genutzt werden. Wichtig: Die Lerneinheit ersetzt nicht die arbeitsplatzbezogene Unterweisung. Sonnenschutz ist bei unter 20-Jährigen nicht besonders populär. Braune Haut gilt als so attraktiv, dass oft sogar mit dem Solarium nachgeholfen wird. Riskante Einstellungen und Verhaltensmuster im Umgang mit übermäßiger UV-Strahlung finden sich auch im Berufsleben wieder. Zum Beispiel beim Arbeiten in der prallen Sonne ohne angemessenen Hautschutz . Junge Menschen stehen trotz dieser Tendenz als Zielgruppe für Haukrebsprävention vergleichsweise selten im Vordergrund. Da die Haut "nichts vergisst", ist aber gerade eine möglichst frühe Aufklärung in Schule und Berufsschule überaus wichtig. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten Basiswissen zu Gesundheitsrisiken durch UV-Strahlung, zum Beispiel Sonnenbrand und Hautkrebs. entwickeln Strategien, wie sie sich privat und am Arbeitsplatz vor übermäßiger UV-Strahlung schützen können. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten anhand der Unterrichtsmethode "Stationenlernen" im Team selbstständig Informationen, diskutieren und präsentieren sie. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler reflektieren allgemeine Verhaltensmuster kritisch. arbeiten kooperativ und produktiv zusammen.