Die weltweite Energienutzung hat sich in den letzten 30 Jahren um 90 Prozent erhöht und zeigt bei wachsender Weltbevölkerung weiterhin eine steigende Tendenz. Die Pflanze Miscanthus könnte einen Ausweg aus einer bevorstehenden Ressourcenverknappung bieten. Nachwachsende Rohstoffe sind eine der Grundvoraussetzungen für das menschliche Leben. Besonders in einer Zeit, in der die Expansion der Weltbevölkerung zu einem stetig steigenden Bedarf an Nahrung und Energie führt, ist es von essenzieller Bedeutung, diese Ressourcen nachhaltig und umweltgerecht zu nutzen. Um realistische Ernährungskonzepte für die künftigen Generationen zu erstellen und umsetzen zu können, benötigen wir eine weltweite, nachhaltige Produktion von Energie. Energielieferant "Nachwachsende Rohstoffe" Zu den Kernaufgaben der Landwirtschaft gehört neben der Nahrungsmittelproduktion der Anbau nachwachsender Rohstoffe. Bevor die Menschheit beispielsweise Kohle, Erdöl oder Erdgas als Energielieferanten entdeckt hatten, wurden Pflanzen zur Energiegewinnung und Materialherstellung genutzt. Brennholz, Bauholz, Wolle, Faser-und Färberpflanzen für Textilien, Futtermittel für Zugtiere oder Arzneipflanzen sind nur einige Anwendungsbeispiele. Falls die gesamte globale Bevölkerung auf diese Methoden und Pflanzen wieder ausweichen müsste, stehen uns jedoch heutzutage innovative technische Verfahren zur Verfügung, die viele neue Produkte und Anwendungen bei wesentlich effizienterer Umwandlung ermöglichen. Miscanthus dient als Häckselgut oder in gepresster Form der Strom- und Hochtemperaturwärmerzeugung, der Kraftstofferzeugung, der Biogaserzeugung und der Niedertemperaturwärmeerzeugung. Hierunter wird die Erzeugung von Warmwasser bis 100 Grad Celsius verstanden. Eine C4-Pflanze erobert den Energiemarkt Das Chinagras, dessen botanischer Name Miscanthus lautet, ist eine C4-Pflanze mit hoher Biomasseleistung. Miscanthus gehört zur großen Familie der Süßgräser (Poaceae). Die Gattung umfasst rund 20 Arten, die vorrangig in China, Japan, Nepal und Tibet beheimatet sind. Die C4-Pflanze ist spätestens seit der Veröffentlichung des Buches "Schilfgras statt Atom" von Franz Alt als Biomasse-Lieferant in aller Munde. Viele kennen das Gras als Zierpflanze im Garten. Miscanthus ist mehrjährig und zeichnet sich durch eine sehr effektive Photosyntheserate und hohe Biomasseproduktion aus. Das Gras kann an einem einzigen Tag bis zu fünf Zentimeter wachsen. Die Pflanze ist ein ausgesprochenes Multitalent, welches einerseits hohe Erträge liefert und gleichzeitig das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid bindet. Ziel der Unterrichtseinheit ist es, eine allgemeine Übersicht über Nachwachsende Rohstoffe zu geben und anhand des ausgewählten Beispiels von Miscanthus auf einen speziellen Vertreter dieser Pflanzenklasse einzugehen. Forscherinnen und Forscher entwickeln zurzeit immer neue Ideen, wie nachwachsende Rohstoffe im Alltag genutzt werden können. Dank der raschen Entwicklung und der zukünftigen Bedeutung Nachwachsender Rohstoffe kann die Unterrichtseinheit beispielsweise im Fach Biologe im Kontext C3-und C4-Pflanzen eingebettet werden. Die Schülerinnen und Schüler: lernen nachwachsende Rohstoffe als alternative Energiequellen kennen. kennen einen typischen Pflanzenvertreter der Gruppe Nachwachsender Rohstoffe. nennen die Charakteristika von C4-Pflanzen.

In dieser Unterrichtseinheit untersuchen die Lernenden mithilfe von GeoGebra AR (Augmented Reality) Objekte in verschiedenen Bewegungsformen und haben dadurch einen direkten Praxisbezug. Die vier Unterrichtsphasen beinhalten die Themen: Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit, Bewegungen mit konstanter Beschleunigung, den freien Fall und periodisch wiederholende Bewegungen. Die Unterrichtseinheit "AR in GeoGebra: Bewegungen" führt die Schülerinnen und Schüler mittels vier Arbeitsblätter in die Themen der konstanten Geschwindigkeit, der konstanten Beschleunigung, der Bewegung des freien Falls und der sich periodisch wiederholenden Bewegungen ein. In allen vier Unterrichtsphasen steht dabei die AR (Augmented Reality) in GeoGebra im Fokus. In AR wird die reale Umgebung des Lernenden um virtuelle Elemente erweitert, um eine spannende und lehrreiche Forschungsumgebung zu schaffen. Die Schülerinnen und Schüler nutzen diese eigenständig mit ihrem Smartphone und können so im Zusammenspiel, von digitalem und analogem Leben, die Vorteile der Digitalisierung doppelt nutzen. Im Verlauf der ersten Unterrichtssequenz wird das Thema der Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit behandelt. Die Lernenden erfahren dabei, wo diese Bewegungsart im alltäglichen Leben auftritt, und lernen die dazu gehörigen Formeln kennen, um die Bewegung zu beschreiben. Die zweite Unterrichtssequenz baut auf der ersten auf und führt die Lernenden in das Thema der konstanten Beschleunigung ein. Auch hier wird den Lernenden wieder die praktische Relevanz verdeutlicht, die dazugehörigen Formeln in Aufgaben geübt und mittels AR visualisiert. Die dritte Unterrichtsstunde beschäftigt sich mit den Besonderheiten des freien Falls. Die Lernenden erfahren wie sich dies auf der Erde auswirkt und können diese Bewegung mithilfe von AR durchführen. In der letzten Unterrichtssequenz werden sich periodisch wiederholende Bewegungen betrachtet, wobei die Schülerinnen und Schüler lernen, wie sich dies zum Beispiel auf ein Pendel auswirkt und mit welchen Formeln man dies berechnen kann. Auch hier kommt wieder die AR zum Einsatz, mithilfe dieser die Schülerinnen und Schüler die Bewegungen im Klassenzimmer simulieren können. Alle Unterrichtssequenzen beinhalten außerdem interaktive Übungen , bei denen die Lernenden ihr Wissen noch einmal anwenden und vertiefen können. Lehrpläne sehen in verschiedenen Bereichen die Behandlung von dem Thema der Bewegungen vor. Über Beobachten und Experimentieren sollen die unterschiedlichen Arten von Bewegungen erfasst und erkannt werden. Anhand, der hier verwendeten dynamischen GeoGebra-Dateien mit AR, können die Schülerinnen und Schüler die erstellten Bewegungen in AR mit realen Bewegungen vergleichen. Es werden in erster Linie die grundlegenden Eigenschaften der verschiedenen Arten von Bewegung beleuchtet. Mittels der H5P-Dateien können die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen überprüfen und lernen weitere Bereiche der Bewegungen kennen. Ein Blick auf die Mathematik, die zur Beschreibung der Bewegungstypen herangezogen werden kann, schließt die Einheiten jeweils ab. Fachbezogene Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler gewinnen Erkenntnisse durch den experimentellen Umgang mit AR. bewerten physikalische Verhaltensweisen mithilfe der Mathematik. erarbeiten Fachwissen und lernen Gesetzmäßigkeiten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entdecken Augmented Reality. setzen mobile Endgeräte im Unterricht ein. präsentieren digital. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler steigern ihr Selbstwertgefühl und ihre Eigenverantwortung (Rückmeldungen zu Lösungsstrategien). steigern ihre Sozialkompetenz durch die Arbeit im Team und haben dadurch die Möglichkeit Hilfsbereitschaft zu zeigen. zeigen durch offene Fragestellungen Engagement und Motivation und stoßen auf neue Ideen.

Mit KI erstellte Bilder sind inzwischen überall zu finden und die Erstellung ist sehr einfach geworden. Doch wie funktioniert dies überhaupt und welche Risiken sind damit verbunden? Diesen Fragen geht diese Unterrichtseinheit ohne technisches Vorwissen auf den Grund. Wer heute ein ChatGPT-Konto hat, der kann mit dem Token "Zeichne ein Bild" kostenlos auf eine bilderzeugende KI zugreifen. Die Bedienung ist "kindereinfach" geworden und selbst einem Anfänger gelingt es ziemlich schnell, beeindruckende Ergebnisse zu produzieren. Doch wie funktioniert eine bildgebende KI? Zuerst muss eine KI dazu Bilder erkennen, in einer geeigneten Weise abspeichern und lernen. Mit einem kleinen Selbsttest wird dies an zwei Alltagsbeispielen durchgespielt. Da die technischen Prozesse der generativen Bilderzeugung komplex und zum Teil Betriebsgeheimnis der Firmen sind, werden diese oberflächlich beschrieben. Die grundlegenden Vorgänge bleiben dabei trotzdem nachvollziehbar. Ähnlich wie die rein sprachlichen KI-Systeme haben auch bilderzeugende KI-Systeme ihre Tücken und Gefahren. Darauf wird zum Abschluss der Unterrichtseinheit noch kurz eingegangen. Durch generative Bilderzeugung angefertigte Bilder und Videos sind inzwischen im Internet omnipräsent und auch im nicht digitalen Alltag immer häufiger zu finden (zum Beispiel in der Werbung). Gleichzeitig nehmen die Gefahren durch Deep-Fakes und auch Sexting (mit KI erzeugte Sexbilder mit realen Personen) immer mehr zu. Daher ist dieses Thema von hoher Relevanz für den Schüleralltag. Vorkenntnisse zu "Großen Sprachmodellen" wie ChatGPT sind hilfreich, aber keine Voraussetzung. Für die Aufgabe ist ein kostenloses ChatGPT-Konto sinnvoll. Das Thema ist für Schülerinnen und Schüler per se von hohem Interesse, fast alle dürften schon selbst einmal ein KI erzeugtes Bild erstellt haben. Auch ist der Umgang mit ChatGPT für Schülerinnen und Schüler Alltag. Für die Lehrkraft ist der grundlegende Umgang mit ChatGPT hilfreich, auch ein eigenes (kostenloses) Konto sollte vorhanden sein. Die Unterrichtseinheit kann aber mit entsprechender Vorbereitung auch komplett analog durchgeführt werden. Der Umgang mit einer einfachen Bildbearbeitung ist ebenfalls hilfreich. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verfolgen den Weg vom Bild zum Vektor und wieder zum Bild. lernen grundlegende Schritte der Bilderzeugung. reflektieren Risiken der Bilderzeugung. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erzeugen ein Bild mit festgelegten Token. bewerten das erzeugte Bild beziehungsweise ein vorgegebenes Bild. lernen den kritischen Umgang mit einer generativen KI. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler machen ein Rollenspiel zur Bilderkennung.

Diese Unterrichtseinheit behandelt die Bernoulli-Experimente und die Bernoulli-Kette, welche in den Lehrplänen der Abschlussklassen verschiedener Schulformen stehen. Mit Hilfe derartiger Experimente lassen sich, auch rund um den Fußball, viele Gegebenheiten modellieren. Nach Vorstellung der Begriffe, der Idee zur Bestimmung von Wahrscheinlichkeiten und dem Kennenlernen der Binomialverteilung werden viele Fragen im Zusammenhang mit Fußball erörtert und Wahrscheinlichkeiten bestimmt. In der Unterrichtseinheit "Die Binomialverteilung und der Fußball" werden das Bernoulli-Experiment und die Bernoulli-Kette vorgestellt, sowie die Idee der Binomialverteilung präsentiert. Die erste Einheit befasst sich mit dem Bernoulli-Experiment und wenigen Durchführungen hintereinander. Abgerundet wird der erste Teil mit Übungen und Aufgaben mit Fußballbezug , denn viele Beobachtungen im Fußball können mit bestimmten Wahrscheinlichkeiten eintreten. In der zweiten Einheit werden längere Bernoulli-Ketten betrachtet – wieder mit vielen Beispielen aus dem Fußballbereich. Der Binomialkoeffizient wird kurz wiederholt, um die Idee der Binomialverteilung zu erarbeiten. Die abschließenden Übungen mit Fragen rund um den Fußball benötigen die Idee der Bernoulli-Ketten. Den Schülerinnen und Schülern werden in den Übungen stets Rückmeldungen zur Verfügung gestellt. Die Einheit wird abgerundet mit der Verwendung von Exceldateien zum Bestimmen von Wahrscheinlichkeiten – mit welcher Wahrscheinlichkeit ist eine Fußballmannschaft in einem Elfmeterschießen erfolgreich? Hier geht es zu den interaktiven Übungen ! Die Pfadregel und die Baumdarstellung bei mehrstufigen Experimenten werden in dieser Unterrichtseinheit als bekannt vorausgesetzt. Wahrscheinlichkeiten für Bernoulli-Experimente werden sowohl für Laplace als auch nicht-Laplace Experimente betrachtet. Die Erweiterung zu Bernoulli-Ketten wird mit Hilfe von Baumdarstellungen verdeutlicht. Nach kurzer Wiederholung des Binomialkoeffizienten-Begriffes wird die Binomialverteilung erarbeitet. Mit interaktiven Übungen und einer Vielzahl von Fragen werden die Inhalte, angelehnt an Fußballthemen, geübt. Auch für den "Nichtfußballprofi" sind die Aufgaben verständlich dargestellt. Versteckt in Anwendungen findet sich auch die Idee zum Hypothesentest, dieser wird aber nicht explizit thematisiert. Fachbezogene Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler lernen die Idee des Bernoulli-Experimentes kennen. begreifen die Erweiterung zur Bernoulli-Kette. lernen die Binomialverteilung zu Fragenstellungen aus dem Fußballbereich kennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren im Internet. setzen mobile Endgeräte im Unterricht ein. nutzen Excel. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler steigern ihr Selbstwertgefühl und Eigenverantwortung (Rückmeldungen zu Antwortmöglichkeiten). haben die Möglichkeit in Teamarbeit Hilfsbereitschaft zu zeigen. lernen auf vielfältige Fragestellungen aus dem Bereich Wahrscheinlichkeitsrechnung adäquat einzugehen.