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In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Evolution: Entstehung der Welt" lernen die Schülerinnen und Schüler die Evolutionstheorie von Charles Darwin kennen. Das angestrebte Wissen basiert auf naturwissenschaftlichen Erkenntnissen und führt Ursache-Wirkungsbeziehungen auf diese zurück. Eine ideologie- und mythenfreie Darstellung erhebt den Anspruch an aufgeklärte Wissensvermittlung im Unterschied zur Schöpfungsgeschichte des Alten Testaments. Die Unterrichtseinheit für die Klassen 4 bis 6 stellt den Lernenden kleinschrittig und didaktisch reduziert die evolutionäre Entwicklung vor. Schlüsselbegriffe der Einheit sind Fossilien, Entwicklung und Entstehung von Leben, die Erdzeitalter, Bedrohung und Aussterben von Arten sowie die evolutionären Prinzipien von Darwin: Natürliche Variation einer Art / Anpassung (Survival of the fittest) / Wie neue Arten entstehen. Zum Verständnis von Wissenschaft Zu Beginn der Einheit sollte ein grundlegendes Verständnis zur Bedeutung von "Wissenschaft" im Unterschied zu Fiktion und Mythen geschaffen werden. Den Schülern und Schülerinnen werden bekannte Textsorten vorgestellt, besipielsweise Max und Moritz, Harry Potter, Märchen. Die Schülerschaft lernt, dass diese Textsorten unterhaltsame Lektüre sind, die aber nicht als Abbild der Wirklichkeit verstanden werden dürfen. Demgegenüber steht wissenschaftliches Arbeiten mit Beweisführung, Dokumentation und Überprüfbarkeit. Unterrichtsablauf Die Unterrichtseinheit wird mit der Frage eröffnet, wie sich die Schülerinnen und Schüler die Entstehung des Lebens auf der Erde vorstellen. Unterschiedliche Hypothesen werden notiert. Die Schülerinnen und Schüler lernen den Naturwissenschaftler Charles Darwin kennen und setzen sich mit dem Begriff "Evolution" auseinander. Der Begriff Fossil sollte als Beweismittel für Darwins Theorien thematisiert werden. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten gemeinsam, welche biologischen Grundlagen gegeben sein müssen, damit sich Leben auf unserem Planeten entwickeln kann. Die Entwicklung von Kleinstlebewesen zu immer höher entwickelten Tieren wird in einer Abbildung dargestellt. Mithilfe dieser erkennen und benennen die Schülerinnen und Schüler die nächstfolgenden evolutionären Entwicklungsschritte. Sie lernen außerdem die Einteilung der unvorstellbar langen Zeitspanne in Erdzeitalter kennen. Anhand von Beispielen (etwa des Maulwurfs) erläutert die Lehrkraft die Notwendigkeit der Übereinstimmung von physiologischer und anatomischer Ausstattung aller Lebewesen mit ihrer Umwelt. Anhand des Anpassungsbeispiel der Darwinschen Finken wird Darwins Zitat erarbeitet: "Survival of the fittest". Es sollte unbedingt darauf hingewiesen werden, dass hiermit nicht die Aufforderung gemeint ist, der "Stärkere" setzt sich durch, sondern dass die Fähigkeit von Flexibilität und Reaktionsvermögen auf die Umweltverhältnisse das Überleben einer Art sichern. Auch in der heutigen Zeit gibt es zahlreiche aktuelle Meldungen über das Aussterben bedrohter Tierarten. Die Lehrkraft kann zu diesem Thema Recherche-Aufgaben an Gruppen verteilen oder aber Vertreter von Tierschutz- und Umweltschutzverbänden in die Schule einladen. Von den Ergebnissen werden Plakate gestaltet, die die Schulöffentlichkeit informieren. Die Schülerinnen und Schüler lernen im weiteren Verlauf, dass das erste Leben aus Einzellern bestand und ausschließlich im Wasser, im Urmeer, entstehen konnte. Die Begriffe "Zelle" und "Zellteilung" werden altersgemäß vorgestellt, damit die Lernenden schlussfolgern können, dass aus Einzellern durch Zellteilung Mehrzeller werden. Durch Umwelteinflüsse verändert sich das Urmeer und die Einzeller und Bakterien verändern und entwickeln sich laufend weiter. Das Urmeer wird sehr "voll", das Nahrungsangebot wird knapper. Gleichzeitig entwickeln sich an Land Pflanzen und bieten neue Ressourcen. Aus den Fischen entwickeln sich Landtiere. Das Beispiel Wolf und Hund dokumentiert diese Veränderung für die Schülerinnen und Schüler einprägsam, da beide Tierarten den Schülerinnen und Schülern bekannt sind. In allen Erdzeitaltern kommt es zum Aussterben bestimmter Tierarten. Diese Tatsache sollte in den Zusammenhang mit aktueller Umweltpolitik gestellt werden und die Lernenden motivieren, sich für den Erhalt natürlicher Lebensbedingungen einzusetzen. Die Entwicklung von menschenähnlichen Primaten hin zum Homo Sapiens Sapiens ist ein unvorstellbar langer Prozess. Die wesentlichen Entwicklungsschritte werden beschrieben, sodass die Lernenden entdecken, dass "Evolution" kein abgeschlossener, sondern ein sich permanent weiterentwickelnder Prozess ist. Wie sich Mensch und Lebensweisen ändern und weiterentwickeln, wird in Karikaturen dargestellt und regt die Schülerinnen und Schüler an, sich weitergehende Gedanken zu machen und kreative Beispiele zu entwerfen. Zu unterschiedlichen Themen lassen sich Interessensgruppen bilden, die ihren Blick in die Zukunft auf Plakaten gestalten und präsentieren. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen evolutionäre Prinzipien kennen, nach denen sich das Leben auf der Erde entwickelt hat. benennen und begründen den Unterschied zwischen Glauben und Wissenschaft. lernen wissenschaftliche Methoden kennen, mit denen Darwin seine Theorie begründet. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren im Internet zu vorgegebenen Fragestellungen. deuten Symbole und Fossilien. arbeiten selbstständig, verstehen Aufgabenstellungen und setzen diese gezielt um. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler gehen mit den Beiträgen ihrer Mitschüler und Mitschülerinnen würdigend um. beziehen die geäußerten Gedanken ihrer Mitschüler und Mitschülerinnen in ihre eigenen Überlegungen mit ein. äußern sich zielführend und themenzentriert.

Die Unterrichtseinheit für das Fach Französisch der Klassenstufe 8-12 nutzt die historischen Römischen Verträge als Brücke, um den Lernenden die faszinierende Welt der romanischen Mehrsprachigkeit zu eröffnen. Auf der Basis vorhandener Französischkenntnisse erschließen sich die Lernenden selbstständig italienische und spanische Originaltexte des EWG-Vertrags und vergleichen sprachliche Phänomene. So erleben sie die Brückenfunktion des Französischen hautnah, trainieren wertvolle Transferpotenziale und werden nachhaltig für das Erlernen weiterer romanischer Sprachen motiviert. Mehrsprachigkeit ist im modernen Europa weit mehr als ein schulisches Bildungsziel – sie ist eine grundlegende Notwendigkeit für die internationale Verständigung und den beruflichen Erfolg. Dem Französischen kommt dabei nach dem Englischen eine entscheidende Brückenfunktion zu. Auf dem Fundament ihrer Französischkenntnisse können Schülerinnen und Schüler weitere romanische Sprachen wie Spanisch oder Italienisch wesentlich schneller und einfacher erlernen. Diese Unterrichtseinheit nutzt den historischen Anlass der Römischen Verträge, um Ihren Lernenden einen lebendigen Einblick in die europäische Mehrsprachigkeit zu geben. Die Schülerinnen und Schüler entdecken die Transferpotenziale ihrer ersten romanischen Fremdsprache und werden motiviert, sich neuen Sprachen eigenständig zu öffnen. In nur zwei Unterrichtsstunden erarbeiten sie sich auf Basis ihres Französisch-Wissens die Kernpunkte der italienischen oder spanischen Fassung des EWG-Vertrags und erleben so ein direktes sprachliches Erfolgserlebnis. Flexibler Einsatz durch modulare Arbeitsblätter Die Unterrichtseinheit ist so konzipiert, dass die beiden vorliegenden Arbeitsblätter komplementär als zweistündige Reihe oder völlig unabhängig voneinander als Einzelstunden eingesetzt werden können. In der ersten Phase (Arbeitsblatt 1) wählen die Schülerinnen und Schüler eigenständig, ob sie mit der italienischen oder der spanischen Version der offiziellen Website des Europäischen Parlaments arbeiten möchten. Sie erschließen die historischen Inhalte der Römischen Verträge von 1957 direkt aus dem fremdsprachigen Originaldokument und beantworten gezielte Fragen auf Französisch. So wird das Leseverstehen in einer noch nicht gelernten Sprache aktiv erprobt. In der zweiten Phase (Arbeitsblatt 2) steht der systematische Sprachvergleich im Mittelpunkt. Die Lernenden vergleichen ausgewählte Vokabeln, Artikel, Verben und Adverbien im Dreischritt Französisch–Italienisch–Spanisch. Durch diese kontrastive Analyse erkennen sie Transferpotenziale, schärfen aber auch ihren Blick für typische Interferenzrisiken (falsche Freunde). Am Ende reflektieren sie in einer persönlichen Einschätzung, wie leicht ihnen der Transfer gefallen ist und welche der beiden Sprachen ihr Interesse für die Zukunft weckt. Methodischer Mehrwert: Interkomprehension im Unterricht Das methodische Prinzip dieser Einheit basiert auf der romanischen Interkomprehension. Statt Vokabeln isoliert zu pauken, nutzen die Lernenden ihr vorhandenes französisches Struktur- und Wortschatzwissen als kognitives Werkzeug. Sie lernen, Ähnlichkeiten in Grammatik und Lexik systematisch zu dekodieren. Das stärkt nicht nur das sprachliche Selbstbewusstsein, sondern vermittelt eine universelle Methodenkompetenz für das lebenslange Sprachenlernen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erlangen Einblicke in das offizielle Online-Informationsangebot der EU. erwerben Grundkenntnisse über die Römischen Verträge. werden für die weitere, idealerweise lebenslange Beschäftigung mit verschiedenen romanischen Sprachen auf der Grundlage des Französischen motiviert. Language(s) awareness Die Schülerinnen und Schüler entwickeln ein Bewusstsein für die Sprachenvielfalt Europas. gewinnen ein Bewusstsein über die Bedeutung und Einblicke in die Möglichkeiten von Interkomprehension (Leseverstehen). bauen ein Bewusstsein über die Bedeutung des Französischen als Ausgangssprache für eine romanische Mehrsprachigkeit auf. stellen Reflexionen über den eigenen Umgang mit (Fremd-)Sprachen an. Vorentlastung Im Vorfeld sollten Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler über Europa aktiviert und Grundzüge der europäischen Einigungsgeschichte etwa im Unterrichtsgespräch erarbeitet werden. Je nach Lernstadium und Vertrautheit der Lerngruppe mit dem europäischen Einigungsprozess können dabei grundlegende Lexeme in Erinnerung gerufen oder eingeführt werden (wie le traité, entrer en vigueur, la communauté, le marché commun). Einbindung eigener Erfahrungen Anschließend sollten Reflexionen über die sprachliche Situation in Europa angestellt werden: Hier könnten mehrsprachige Schülerinnen und Schüler zu Wort kommen. Es sollte auf die geradezu unzähligen Sprachenpaare bei der Übersetzung offizieller Dokumente innerhalb der EU hingewiesen und an die drei großen Sprachenfamilien der EU - romanisch, germanisch, slawisch - erinnert werden. Eventuell können gerade romanophone Schülerinnen und Schüler oder solche mit slawischer Muttersprache auf ihre interkomprehensive Kompetenz innerhalb der jeweiligen Sprachenfamilie angesprochen werden, und so kann zur Aufgabenstellung übergeleitet werden. Les traités de Rome: les débuts de l´Union Européenne (1957) Nun wird Arbeitsblatt 1 ausgegeben oder online zur Verfügung gestellt. Einleitung und Aufgabenstellungen werden besprochen. Dabei wird auf die Hilfestellungen des Arbeitsblattes hingewiesen, die angeben, in welchem Abschnitt des online zu konsultierenden Textes die Antwort auf eine Frage zu finden ist. Die Verträge Bei dem auszuwertenden Text handelt es sich aus didaktischen Gründen nicht um den Originaltext der Verträge (dessen Einsatz wäre bei ausgeprägterem Hintergrundwissen und größerer Sprachkompetenz zum Beispiel in einem Leistungskurs zu erwägen), sondern um eine von der EU zur Verfügung gestellte kurze (etwa vier Bildschirm-Seiten) Einführung in Bedeutung, Inhalte und Struktur vor allem des EWG-Vertrages. Auseinandersetzung mit fremden Sprachen Die Fragen, die insbesondere auf das suchende Lesen (scanning) in einer bisher noch nicht erlernten Fremdsprache abzielen, können in Einzel- oder Partnerarbeit bearbeitet werden. Die Schülerinnen und Schüler können frei wählen, ob sie das Dokument in seiner italienischen oder seiner spanischen Fassung aufrufen wollen. Die Antworten sollen in französischer Sprache notiert werden. Hilfestellung in bekannten Sprachen Man kann den Lernenden erlauben, sie sogar darauf hinweisen, dass sie punktuell auch die französische Version des Dokumentes zur Formulierung der Antworten heranziehen, eventuell sogar die deutsche Version zur Verständnissicherung konsultieren können. Gerade in schwächeren Lerngruppen wäre alternativ auch möglich, die Antworten auf Italienisch oder Spanisch notieren zu lassen und sie erst während der Besprechung im Plenum ins Französische zu übersetzen. Ein "Missbrauch" dieser unterstützenden Möglichkeiten konnte bei der wiederholten Durchführung der Unterrichtseinheit nicht festgestellt werden. Ende der ersten Stunde Anschließend werden die Fragen im Plenum besprochen und anhand der einzelnen Punkte die Bedeutung der Römischen Verträge vertieft. Im Regelfall nimmt diese Einheit eine Unterrichtsstunde in Anspruch. Les traités de Rome: travail sur la langue française, italienne et espagnole Der zweite Teil des Unterrichtsmodells mit Arbeitsblatt 2 hat eine exemplarische Bewusstmachung des mehrsprachigen Verstehensprozesses zum Ziel. Auch hierfür ist eine Unterrichtssunde vorzusehen. Begegnung mit vermeintlich unbekannten Sprachen Nun werden neben dem Französischen das Italienische und das Spanische einbezogen. Anhand bestimmter, recht eng gefasster Abschnitte des bereits in der vorausgegangenen Stunde untersuchten Dokuments sollen verschiedene sprachliche Erscheinungen erfasst werden: zum einen die Lexik, zum anderen ausgewählte Aspekte der Morphologie (bestimmter Artikel, Infinitive der Verben, abgeleitete Adverbien). Dabei sollen die Schülerinnen und Schüler die Entsprechungen vorgegebener französischer Wörter nicht nur in beiden Sprachen finden und notieren. Sie sollen zudem jeweils auch vermerken, ob ihnen das Wiedererkennen in der jeweiligen Fremdsprache - ausgehend vom Französischen - eher leicht oder schwer gefallen ist. Gleichzeitig reflektieren sie, inwieweit der Erkennungsprozess ihrer Ansicht nach von ihren Französischkenntnissen beeinflusst war. Das Französische als sprachlicher Fundus Am Ende werden die Schülerinnen und Schüler über ihre Einschätzung des Einflusses von Französischkenntnissen auf ihre Arbeit mit anderen, bisher nicht erlernten romanischen Sprachen befragt: « Finalement, travailler sur l'italien et l'espagnol à partir du français pour moi est plutôt facile / difficile. » Die eigene Meinung zu den neu kennen gelernten Sprachen Schließlich werden sie um Stellungnahme zu ihrem affektiven Bezug zu den beiden Sprachen gebeten: « Entre l'italien et l'espagnol, la langue qui me plaît les plus, c'est ... ». Ausblick auf die zukünftige Sprach-Vita Folglich sind bei der abschließenden Besprechung nicht nur die richtigen Lösungen festzuhalten, sondern auch die angewandten Verstehensstrategien, die Beurteilung von Transferpotential und Interferenzrisiken. Zudem sind motivationale Aspekte bezüglich der weiteren Beschäftigung mit romanischen Sprachen zu diskutieren.

Die Unterrichtseinheit für das Fach Französisch der Klassenstufe 10–13 (Sekundarstufe II) nähert sich über den preisgekrönten Spielfilm „Samia“ den aktuellen Themen der interkulturellen Identität, traditionellen Erziehung und religiösen Differenzen im heutigen Frankreich. Die Lernenden erschließen sich den Alltag eines heranwachsenden Mädchens algerischer Abstammung in Marseille durch digitale Medienrecherche und Filmanalyse. Der Umgang mit gesellschaftlichen Realitäten, Migration und dem Konflikt zwischen Tradition und Moderne ist ein zentraler Baustein des modernen Fremdsprachenunterrichts in der Oberstufe. Diese Unterrichtseinheit führt Ihre Schülerinnen und Schüler mitten in das Leben von Samia, einer jungen Französin algerischer Herkunft, die in den Vorstädten von Marseille ihren eigenen Weg zwischen familiären Erwartungen und dem Wunsch nach persönlicher Freiheit sucht. Die Einheit verbindet klassische Filmanalyse mit modernen, digitalen Arbeitsweisen. Vor dem Kinobesuch oder dem gemeinsamen Anschauen im Klassenzimmer erschließen sich die Lernenden die Handlung, die Charaktere und die Atmosphäre des Films selbstständig über französische Kinoportale und Trailer. Während und nach der Filmvorführung sichern strukturierte, französischsprachige Aufgaben das Verständnis und regen zu tiefgründigen Diskussionen an. Die Ergebnisse können flexibel in digitalen Präsentationen, Textdokumenten oder Portfolios festgehalten werden. Eine vollständig ausgearbeitete Klausur rundet das Paket ab und ermöglicht eine direkte Leistungsüberprüfung. Diese Unterrichtseinheit verknüpft die klassische Filmanalyse im Französischunterricht systematisch mit modernen, schülerorientierten Recherchemethoden. Um den Einstieg in die französischsprachige Originalfassung sprachlich und inhaltlich vorzuentlasten, arbeiten die Lernenden zunächst mit authentischen französischen Kinoportalen wie Allociné und Filmdatenbanken. Sie analysieren den offiziellen Trailer, deuten ausdrucksstarke Szenenfotos und stellen erste Hypothesen über die Handlung und die zentralen Konflikte auf. Diese selbstständige Internetrecherche schult nicht nur die Medienkompetenz, sondern baut auch das thematische Vokabular auf, das für das spätere Verständnis des Films unerlässlich ist. Während der Filmvorführung führt ein engmaschiges, chronologisches Frageraster die Lernenden durch die Schlüsselszenen des Films. Die Fragen lenken den Blick gezielt auf die feinen Nuancen der Handlung – von Samias wegweisendem Gespräch mit der Berufsberaterin über alltägliche familiäre Konflikte bis hin zum symbolträchtigen, offenen Ende auf der Fähre. Diese detaillierte Begleitung stellt sicher, dass auch sprachlich schwächere Schülerinnen und Schüler der Handlung problemlos folgen können und wichtige Details für die spätere Analyse im Gedächtnis behalten. Nach der Filmvorführung widmen sich die Lernenden der vertiefenden Charakterisierung der acht Hauptfiguren, darunter Samia, ihr strenger Bruder Yacine, die traditionelle Mutter und die ältere Schwester Amel. Sie untersuchen dabei auch die Symbolik der Handlungsorte in der engen Wohnung und im Außenbereich, analysieren die bedrückende Atmosphäre bestimmter Räume und setzen sich mit den filmischen Gestaltungsmitteln auseinander. Die Auseinandersetzung mit den großen gesellschaftlichen Themen des Films – wie dem Spannungsfeld zwischen Tradition und Moderne, ungleichen Rollenbildern, Familienehre und der Identitätssuche junger Menschen maghrebinischer Abstammung in Frankreich – fördert das kritische Denken und die interkulturelle Kompetenz. Zum Abschluss vergleichen die Schülerinnen und Schüler echte französische Zuschauerbewertungen und verfassen eigene, begründete Filmkritiken oder kreative Texte, wie etwa eine E-Mail an Freunde in Frankreich oder eine Fortsetzung der offenen Filmhandlung. Fachkompetenzen Die Schülerinnen und Schüler analysieren und verstehen einen französischen Spielfilm im Original sowohl als Ganzes als auch in ausgewählten Schlüsselszenen. beantworten komplexe Fragestellungen zu ziellandspezifischen religiösen, philosophischen sowie kulturellen Aspekten präzise in der Zielsprache. rekonstruieren die Rezeptionsgeschichte des Films, indem sie sich diese zunächst unvoreingenommen und später mit fundierter Kenntnis des Werks erarbeiten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbstständig im Internet, um gezielte Informationen über den Inhalt und die Rezeption des Films auf authentischen französischen Webseiten zu sammeln. generieren durch Lesestrategien wie Skimming und Scanning relevante inhaltliche Informationen aus französischsprachigen Online-Quellen. erstellen optional eine digitale Ergebnispräsentation in Form einer PowerPoint-Präsentation oder eines Textverarbeitungsdokuments und führen diese strukturiert im Plenum durch. Sozialkompetenzen Die Schülerinnen und Schüler reflektieren im Rahmen von kooperativen Arbeitsformen (Paar- und Gruppenarbeit) gemeinsam über sensible Themen wie traditionelle Rollenbilder, Generationenkonflikte und persönliche Freiheit. vollziehen einen Perspektivenwechsel, indem sie die teils widersprüchlichen Verhaltensweisen der Filmcharaktere diskutieren, und entwickeln Empathie für die Lebensrealitäten junger Menschen in multikulturellen Kontexten. vertreten in abschließenden Diskussionen und Rollenspielen eigene Standpunkte respektvoll und setzen sich konstruktiv mit den Meinungen ihrer Mitschülerinnen und Schüler auseinander.

Die Unterrichtseinheit für das Fach Mathematik der 7-8-Klasse hält die Lernenden dazu an sich die Subtraktion ganzer Zahlen durch interaktive Arbeitsblätter selbst zu erschließen – ohne trockene Regelableitung. Mit sofortiger Rückmeldung und anschaulichen Zahlenpfeilmodellen meistern sie sicher die Stolperstelle (-4) - (-7) = +3. Motivierende Spiele und differenzierte Übungen halten alle Lernenden im eigenen Tempo engagiert. In dieser Unterrichtseinheit werden die Grundlagen für das Verständnis der Subtraktion ganzer Zahlen erarbeitet. Zentrales Ziel ist die Einsicht, dass die Subtraktion ganzer Zahlen auf die Addition der Gegenzahl zurückgeführt werden kann. Diese Regel wird nicht von der Lehrkraft vorgegeben, sondern von den Schülerinnen und Schülern durch angeleitetes, systematisches Probieren selbst entdeckt. Da die Schülerinnen und Schüler neue Kenntnisse aktiv und selbsttätig erwerben, wird die Nachhaltigkeit des Lernens in besonders effektiver Weise unterstützt. Mehrere interaktive Arbeitsblätter geben unmittelbare Rückmeldungen und begleiten die Lernenden auf ihrem individuellen Lernweg. Sie können Tempo und Grad der Veranschaulichung selbst bestimmen, die neu gewonnenen Erkenntnisse direkt anwenden und erhalten sofort eine Rückmeldung darüber, wie gut sie den neuen Lerninhalt verstanden haben. Sicherung des Ausgangsniveaus Voraussetzungen In der Einführungsphase wird auf frühere Grundlagen zurückgegriffen, daher muss das Ausgangsniveau der Lernenden zunächst anhand von drei zentralen Vorkenntnissen gesichert werden: die Darstellung ganzer Zahlen mit Zahlenpfeilen, die Subtraktion natürlicher Zahlen mithilfe des Zahlenpfeilmodells, der Begriff der Gegenzahl sowie die Aufgabenstellung "Welche Zahl muss man zu … addieren, um … zu erhalten?". Zur Wiederholung dieser Grundlagen können ein Arbeitsblatt und drei interaktive Übungen eingesetzt werden. Die Unterrichtseinheit selbst basiert auf sieben interaktiven Arbeitsblättern zum Thema Subtraktion ganzer Zahlen, die mit jedem Internet-Browser und auf allen digitalen Endgeräten dargestellt werden können. Funktionsweise des interaktiven Arbeitsblattes Das erste interaktive Arbeitsblatt dient der Erarbeitung der Regel zur Subtraktion ganzer Zahlen. Über den Button "neu" wird eine Aufgabe erzeugt und mit den Pfeiltasten eingestellt. Parallel erscheint die passende Darstellung im Zahlenpfeilmodell, das Ergebnis wird abgelesen und in das Eingabefeld übertragen. Mit "prüfe" wird die Lösung kontrolliert. Bei richtiger Lösung wird automatisch die zugehörige Additionsaufgabe angezeigt. Der Minuend wird zum ersten Summanden, das Ergebnis bleibt erhalten, der zweite Summand ist zu ergänzen. Damit wird die Subtraktion durch die Addition der Gegenzahl ersetzt. Die Aufgaben können anschließend auf dem Notizblatt festgehalten werden, dazu steht ein Anleitungsvideo für die Schülerinnen und Schüler bereit. Zeit für individuelle Betreuung Arbeitsblatt 1 knüpft an die zuvor erarbeiteten Inhalte an und steigert schrittweise das Anforderungsniveau. In Aufgabe 1.1 wandeln die Lernenden eine gegebene Subtraktion in die dazugehörige Addition um und lösen sie. In der interaktiven Übung zu 1.2 wählen sie das Ergebnis einer Subtraktion aus vier vorgegebenen Antworten und überprüfen es mit "prüfe". Über "neu" wird per Zufallsgenerator eine neue Aufgabe erzeugt. Die Übung 1.3 ist deutlich anspruchsvoller und eignet sich zur Differenzierung. In Subtraktionsaufgaben ist eine Zahl durch x ersetzt und soll ermittelt werden. Hier kann die Lehrkraft die Arbeitsweise der Lernenden beobachten und bei Bedarf schwächere Schülerinnen und Schüler unterstützen, etwa durch erneute Bearbeitung von Arbeitsblatt 1, den zugehörigen Übungen oder eine Wiederholung der Rechenregel. "Mathematische Spiele" als motivierendes Element In einer weiteren Phase bearbeiten die Lernenden Arbeitsblatt 2 mit drei zugehörigen interaktiven Übungen. Die Aufgaben sind spielerisch kontextualisiert: Ein Glücksrad wird gedreht und mit der Subtraktion ganzer Zahlen verbunden. Durch die Variation der Aufgabenstellungen, die bildliche Darstellung und den zunehmenden Schwierigkeitsgrad bleibt die Motivation der Schülerinnen und Schüler über einen längeren Zeitraum erhalten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler finden durch Experimentieren selbstständig die Regel für die Subtraktion ganzer Zahlen. können die Regeln für die Subtraktion ganzer Zahlen verbal beschreiben. wenden ihre erworbenen Kenntnisse auf unterschiedliche Aufgaben an. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erfassen Inhalte aus digitalen Informationsquellen. nutzen Medieninhalte und formulieren daraus eigene Hypothesen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken während der Paararbeit ihre Kommunikations- und Teamfähigkeit. können ihr Wissen auf erweiterte Fragestellungen anwenden. arbeiten anhand von individuellen Rückmeldungen an Verbesserungen.

In der Unterrichtseinheit für das Fach Französisch der Klasse 10-13 entdecken die Lernenden über eine authentische Podcast-Episode, warum Menschen in Paris auf der Straße Gegenstände verschenken – und wie Passanten, Beschenkte und Beobachter reagieren. Sie recherchieren selbstständig zum Thema, bereiten ihre Erkenntnisse auf und treffen am Ende eine fundierte Entscheidung: Würde Ihre Klasse einen eigenen "Grand Don" organisieren? Diese Unterrichtsreihe stellt auf Basis der Audio-Reportage "L'Avarice" Umsetzungsideen zum Thema "Est-ce que nous voulons organiser un Grand Don?" vor. Die Sequenz ist problem- und handlungsorientiert konzipiert. Sie beinhaltet detailliert ausformulierte Unterrichtsimpulse und Vorschläge für Tafelbilder. Am Ende der Sequenz ist zu entscheiden und zu begründen, ob die Lerngruppe einen "Grand Don" organisieren will oder nicht. Die intensive Arbeit mit den Materialien aus der Podcast-Episode dient als Grundlage dafür, eine Begründung für oder gegen diesen Vorschlag zu formulieren. Ihre Schülerinnen und Schüler erlernen den Umgang mit Podcast-Episoden und inhaltlich verwandten Internetseiten: Sie recherchieren selbstorganisiert Informationen zum Thema "Grand Don". Diese Informationen nutzen sie in Rollenspielen und Gesprächsrunden, nachdem sie sie für die Antwort auf die Frage "Est-ce que nous voulons organiser un Grand Don ?" aufbereitet haben. Neben Hörverstehensübung und Internetrecherche stehen also Simulation und Textanalyse im Mittelpunkt der Sequenz. Anforderungen an den Französischunterricht Wir wünschen uns vom Französischunterricht, er möge das selbstständige Arbeiten fördern, gute Kompetenzen im Hörverstehen ausbilden, durch Binnendifferenzierung alle Lernenden individuell ereichen und sie im Umgang mit authentischem Sprachmaterial schulen. Die vielfältigen Podcast-Angebote im Internet können helfen, diesen Ansprüchen gerecht zu werden. Angebote im Podcast-Bereich So bieten Fernsehsender wie France 2 und France 3, la cinquième und Canal+ Mitschnitte von Fernsehsendungen und Nachrichten. Radiostationen wie ARTE Radio oder rire et chanson stellen Reportagen und Sketche zur Verfügung. Das Angebot ändert sich schnell, kann entweder im Live-Streaming für einige Tage oder Wochen online genutzt oder zuweilen sogar problemlos abgespeichert werden (so wie die Sendungen von ARTE Radio). Selbstständiges Arbeiten initiieren Für den Unterricht ergibt sich also die Möglichkeit, die Schülerinnen und Schüler auf solche Angebote hinzuweisen, die sie dann beispielsweise für die Portfolioarbeit nutzen können, indem sie Transkripte, Anleitungen und Zusammenfassungen anfertigen und in ihrem Portfolio dokumentieren (Material 1). Methodenkompetenz ausbilden Sinnvoll ist es, den Umgang mit den Podcast-Materialien im Unterricht einzuüben, um den Schülerinnen und Schülern den Zugang zu den Materialien zu erleichtern. Außerdem werden ihnen Methoden vermittelt, mit denen sie die Inhalte der Materialien selbstständig erschließen können. Methodisches Vorgehen Über das Hören zum Sprechen Will man die Podcast-Materialien im Unterricht nutzen, so stellt sich die Frage, in welchen methodischen Schritten man vorgeht. Es gilt, einen Weg zu finden, wie man Hörverstehensübungen einsetzt, um im Plenum der Klasse Unterrichtsgespräche zu initiieren, die die Inhalte der Materialien für problemorientierte Kommunikations- und Entscheidungsprozesse nutzbar machen. Dieses Beispiel für die Arbeit mit einer Podcast-Episode von ARTE Radio zeigt Möglichkeiten und Methoden auf. In der Unterrichtseinheit finden die folgenden Methoden Anwendung: Hörverstehensübung Simulation Textanalyse Internetrecherche Entwerfen eines Plakates (optional) Thema: Geiz versus Spendenbereitschaft Das Thema der Unterrichtseinheit "Est-ce que nous voulons organiser un Grand Don ?" leistet einen wichtigen Beitrag für die Sensibilisierung Ihrer Schülerinnen und Schüler für die zentralen Schlüsselfragen der modernen westlichen Gesellschaften: Ist der durch das Geld vermittelte Austausch von Waren die einzig denkbare Form, unsere Gesellschaft zu organisieren? Ist es sinnvoll, immer mehr Besitz anzuhäufen? Führt stetiges Wachstum wirklich zu einem besseren Leben? Ist Geiz ein verallgemeinerbarer Wert oder brauchen unsere westlichen Gesellschaften nicht gerade in Zeiten fortschreitender Globalisierung unter neoliberalen Vorzeichen eine neue Kultur des "Gebens"? Durchführung Erschließung von Podcast-Episoden Die hier angewendete Methode der Erschließung von Podcast-Episoden folgt dem Vorschlag von Maike Johannpeter (im Beitrag Podcasts im Französischunterricht), in dem sie drei Schritte vorsieht. Hören: Globalverstehen Hören: Selektivverstehen Schreiben und Sprechen: Detailverstehen Hypothesen bilden erste Wörter weitere Informationen suchen Wo? wichtige Schlüsselwörter Inhalt genau beschreiben Wer? Wörter zu einem bestimmten Thema Thema beurteilen, Inhalt analysieren Verstehen durch Recherchen und Gespräche Besondere Beachtung findet die Phase des Detailverstehens. Hier ist zentral der Wechsel zwischen auswertenden Unterrichtsgesprächen und Recherche, Lese- und Schreibaufgaben zur inhaltlichen Vertiefung des Themas und zur Vorbereitung auf die Unterrichtsgespräche. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen begründen, ob sie einen Grand Don organisieren wollen. Die dazu notwendigen Informationen erhalten sie im Internet in Form einer Audio-Quelle und durch einschlägiges Textmaterial. die Funktionsweise des Grand Don in Paris erarbeiten. die Reaktion der Pariser Bevölkerung auf den Grand Don beobachten und beschreiben. einen Grand Don simulieren und ihre eigene Reaktion beschreiben. Argumente für und gegen die Organisation eines eigenen Grand Don formulieren. die Beweggründe der Organisatoren des Grand Don kennen lernen. eine abschließende eigene Position formulieren. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen den Umgang mit Podcast-Episoden erlernen. Informationen zum Thema "Grand Don" recherchieren. zusätzliche Informationen von Internetseiten erarbeiten. die gesammelten Informationen in argumentierenden Stellungnahmen verwenden. eventuell Plakate zur Ankündigung des eigenen Grand Don erstellen.

Auf dieser Seite haben wir Informationen und Anregungen für Ihren Physik-Unterricht zum Thema Atomphysik zusammengestellt. Ein Remotely Controlled Laboratory (RCL) ist ein über das Internet fernbedienbares Realexperiment. Dieser Artikel ist die Basis aller Lehrer Online-Unterrichtseinheiten zum Einsatz von RCLs. Hier finden Sie grundlegende Informationen zu folgenden Themen: Prinzip von RCLs, allgemeiner und spezifischer Mehrwert von RCLs, Konzeption des RCL-Portals, Überblick zu RCLs auf dem RCL-Portal und Einordnung von RCLs unter den Physikmedien. Wie macht man aus einem MCL ein RCL? Um aus einem von Hand durchgeführten Experiment - einem Manually Controlled Laboratory (MCL) - ein Remotely Controlled Laboratory (RCL) zu machen, müssen Experiment und Experimentator über Schnittstellen zum Internet miteinander verbunden werden (Abb. 1). Experimentseitig wird das MCL mit Sensoren und Aktoren ausgestattet. Aktoren sind meist Schrittmotoren, die das zu bewegende Element - wie beim RCL zum Fotoeffekt die Räder mit Grau- und Farbfiltern (Abb. 1) - sehr genau positionieren. Sensoren sind je nach RCL zum Beispiel Lichtsensoren, Geiger-Müller-Zählrohre, Schalter oder - wie beim Fotoeffekt - eine Fotozelle. Interface Das an einen Computer angeschlossene Interface mit Microcontroller und anpassbarer Sensor/Aktor-Elektronik übernimmt die Steuerung der Datenströme von und zu den Sensoren/Aktoren. Bereits jetzt kann ein Experimentator das RCL lokal vor Ort über ein Terminal-Programm mit dem programmierten Befehlssatz des Microcontrollers bedienen (Nahsteuerung). Ein auf dem Computer installierter Webserver mit Informationen zum RCL auf statischen Webseiten und mit der Bedienung des RCLs auf dynamischen Webseiten ermöglicht den Zugriff auf das RCL über das Internet (Fernsteuerung). Bildübertragung per Webcam Die Interaktivität zwischen dem RCL und dem Experimentator wird durch Videobilder von einer oder zwei Webcams (Beobachtung von Versuchseinstellungen und Versuchsergebnissen) und den dynamischen Webseiten (Auswahlfelder für Versuchseinstellungen, Ein- und Ausgabe von Versuchsdaten) hergestellt. Experimentatorseitig werden lediglich ein Internetzugang und ein Computer mit javafähigem Browser benötigt. Gestaltung von RCLs Die Entwicklung von RCLs ist zeitaufwändig und kostenintensiv. Die Investitionen müssen sich bei einer entsprechenden Gestaltung des RCLs und dem Einsatz der Internettechnologie in einem allgemeinen Mehrwert gegenüber MCLs auszahlen. Dazu werden folgende Aspekte beachtet: Authentizität zum MCL RCLs in der Raumfahrt müssen teilweise vollautomatisiert ablaufen. RCls zum Lernen von Physik müssen dagegen möglichst authentisch in der Durchführung zu einem MCL sein, um den Schülerinnen und Schülern Möglichkeiten und Anknüpfungspunkte für ihr eigenes Lernen zu geben. Dazu gehört, dass das RCL in ähnlicher Weise wie das MCL bedient (zum Beispiel Einschalten von Versuchsgeräten) und auf eine automatisierte Auswertung der Versuchsdaten verzichtet wird. Außer der schriftlichen Versuchsauswertung mit einem Taschenrechner können hierbei Tabellenkalkulationsprogramme und Computeralgebrasysteme genutzt werden (siehe Einordnung von RCLs unter den Physikmedien ). Barrierefreie Zugriffsmöglichkeit Der Zugriff auf die RCLs des RCL-Portals ist jederzeit, weltweit, kostenlos, ohne zusätzliche Software und ohne Anmeldung möglich. Ein Buchungssystem wird zukünftig auch die Reservierung von RCLs bieten (siehe Das RCL-Portal ). Intuitive Bedienbarkeit Die Bedienung der meisten RCLs erfolgt mit wenigen Bedienelementen bei maximaler Interaktivität des Nutzers mit dem RCL (siehe Das RCL-Portal ). Vollständigkeit Mit der Lernumgebung zum RCL kann der Nutzer ohne zeitaufwändige Suche von Informationen das RCL durchführen (siehe Das RCL-Portal ). Nachbaubarkeit Durch Dokumentation und durchgehenden Aufbau des RCLs mit Open-Source-Software ist ein Nachbau durch Schülerinnen und Schüler mit möglichst geringen Kosten möglich (siehe Zusatzinformationen ). Gestaltungsfreiheit Der Aufbau von RCLs bietet große Freiheiten in der Gestaltung der Experimentiermöglichkeiten mit dem RCL (siehe Spezifischer Mehrwert von RCLs ). Vorteile gegenüber MCLs und Kompensation von Nachteilen Ein zu flüchtiger Blick auf RCLs verleitet leicht zu der Aussage, dass eine Zwischenschaltung des Internets zwischen Experimentator und Experiment aufgrund der Distanz zu einem Verlust an Qualität gegenüber dem MCL führt. Das Dokument "vorteile_nachteile_RCL.pdf" informiert in Tabellenform über die Vorteile von RCLs gegenüber MCLs und zeigt, wie Nachteile von RCLs kompensiert beziehungsweise vorteilhaft genutzt werden können. Die Realisation eines RCLs nach dem mechanistischen Schema, die Versuchsdurchführung "irgendeines" Experiments fernbedienbar zu machen, ist wenig Erfolg versprechend, weil die Anforderungen an ein qualitativ hochwertiges RCL sehr komplex sind. Die nachfolgenden Leitfragen stellen die Entscheidung für oder gegen die Umsetzung eines in Planung befindlichen RCLs auf eine rationale Basis. Nur so lässt sich ein Mehrwert des realisierten RCLs gegenüber anderen Medien gewährleisten. Leitfragen zum Lehr-Lern-Kontext Ist das Thema des Experiments in der Physik, im Alltag und als Anwendung physikalischer Gesetze bedeutsam? Ist das Thema des Experiments auch Lehrplanthema? Ist das Experiment nicht an Schulen verfügbar (zu teuer)? Wird das Experiment im Unterricht nicht oder nur selten eingesetzt (zu zeitaufwändig, zu kompliziert, zu anspruchsvoll)? Haben Schülerinnen und Schüler Lern- oder Verständnisschwierigkeiten mit dem Thema des Experiments? Ist das Experiment nicht als Schülerversuch durchführbar (zu gefährlich: hohe Spannungen, gefährliche Strahlungen, giftige Substanzen)? Leitfragen zum Experiment Gibt es ausreichende und vielfältige Experimentiermöglichkeiten? Kann eine ausreichende Anzahl quantitativer Messungen durchgeführt werden? Sind über den Standardversuch hinausgehende Messungen möglich? Handelt es sich um ein völlig neues oder von Lehrgeräte-Herstellern nicht lieferbares Experiment? Kann das Experiment als Multi-Use-RCL mit vielen Experimentiermöglichkeiten im Rahmen eines Themengebiets realisiert werden? Leitfragen zur RCL-Realisation Ist der finanzielle und zeitliche Aufwand bei der Realisation durch den Mehrwert des RCLs gerechtfertigt? Ist die Verwendung von Standardkomponenten möglich? Sind alle Versuchsmaterialien beschaffbar oder herstellbar? Ist ein RCL wirklich das geeignete Medium (Simulationen und Messvideos als Alternativen)? Ist das Experiment bis jetzt noch nicht als RCL verfügbar? Können zeitabhängige Versuchsabläufe im Webcam-Bild dargestellt werden (Problem Datenübertragungsrate)? Folgende Punkte sind im Hinblick auf den Erwerb experimenteller Fertigkeiten und Fähigkeiten mit RCLs relevant: Die Anzahl der Experimente, die Schülerinnen und Schüler in Schulen selbst durchführen können, sind durch fehlendes Experimentiermaterial, zu große Klassen, zu hohen zeitlichen Aufwand oder dadurch, dass fast alle Oberstufenexperimente Lehrerdemonstrationsexperimente mit geringen Beteiligungsmöglichkeiten für die Lernende sind, stark begrenzt. Bei RCLs entfällt zwar der Aufbau und die haptische Durchführung des Experiments, was jedoch schneller höhere experimentelle Fähigkeiten in den Fokus rücken lässt. Bei der Nutzung von RCLs als Hausexperimente haben die Schülerinnen und Schüler genügend Zeit, um unbeeinflusst von anderen Lernenden und der Lehrkraft im eigenen Lerntempo experimentelle Fertigkeiten und Fähigkeiten zu üben. Das RCL-Portal zeichnet sich durch die folgenden Eigenschaften aus: Da auf RCLs im Internet weltweit zugegriffen werden kann, sind alle RCLs in englischer und deutscher Sprache, zwei zusätzlich in italienischer und französischer Sprache, verfügbar. Nutzer, die RCLs in ihre Landessprache übersetzen möchten, werden von der AG Didaktik der Physik an der TU Kaiserslautern unterstützt. Der Zugang zum RCL-Portal ist kostenlos und anmeldungsfrei (auch unter einem zukünftigen Buchungsystem). Die technischen Voraussetzungen sind: Ports 8080, 8081 (Windkanal), 8082 (Radioaktivität) und 8083 (Weltpendel Kaisersesch) müssen freigeschaltet sein. Zur Darstellung der Videobilder ist ein Browser mit installierter JRE (kostenloser Download) und mindestens DSL 1000 erforderlich. Zielgruppen des RCL-Portals sind technisch oder naturwissenschaftlich interessierte Laien, Schülerinnen und Schüler sowie Präsenz- oder Fernstudierende. Struktur der RCL-Webseiten Unter dem Hauptmenüpunkt "Labs" findet man die einzelnen RCLs. Nach der Auswahl eines RCLs gelangt man zu dem für alle Experimente einheitlich gestalteten Versuchs-Menü aus Einstieg (Einführung und Zielsetzung), Aufbau (Beschreibung und Daten), Theorie (theoretische Grundlagen und Hinweise zur Versuchsdurchführung), Aufgaben (experimentelle Fragestellungen), Labor (Versuchsdurchführung mit dem RCL), Diskussion (weiterführende Fragestellungen), Material (Versuchsmaterial, didaktisches Material und Literaturhinweise) und Betreuung (Inhaltliche Verantwortung und Versuchsentwickler). Abb. 2 (zum Vergrößern anklicken) zeigt einen Screenshot des RCLs "Windkanal". Struktur der Laborseiten Neben der linken Menüleiste (Abb. 2) werden die Videobilder (maximal zwei) der Webcams sowie die zur Durchführung und Auswertung des Versuchs unmittelbar benötigten Hinweise und Daten angezeigt. Im Bedienfeld rechts daneben kann der Experimentator über Buttons, Auswahllisten, Ein- und Ausgabefelder das RCL steuern. Mit dem Button "RCL RESET" lässt sich bei einer auftretenden Fehlfunktion der Webserver ferngesteuert neu starten. Verfügbarkeit der RCLs Da RCLs Liveexperimente sind, kann immer nur ein Experimentator die Kontrolle über das RCL haben. Ihm steht eine vom RCL abhängige, heruntergezählte Experimentierzeit zwischen zwei und fünf Minuten zur Verfügung (siehe Abb. 2, Bedienfeld oben). Innerhalb dieser Zeit setzt jede Aktion im Bedienfeld die noch verfügbare Experimentierzeit auf den Anfangswert zurück. Damit bleibt das Experiment auch für andere Nutzerinnen und Nutzer verfügbar, die die verbleibende Experimentierzeit angezeigt bekommen und die Aktionen des Experimentators im Videobild der Webcam(s) mitverfolgen können. Um in der Lehre das RCL mit Sicherheit verfügbar zu haben, wird zurzeit ein Buchungssystem entwickelt. Auf dem RCL-Portal sind derzeit die RCLs Elektronenbeugung, Lichtgeschwindigkeit, Fotoeffekt, Beugung und Interferenz, U-I-Kennlinen (zwei Varianten), Roboter im Labyrinth, Windkanal, Maut, Heißer Draht, Optische Pinzette, Optische Computertomographie, Radioaktivität, Rutherfordscher Streuversuch und Oszilloskop verfügbar. Eine verbesserte Variante von Beugung und Interferenz, Weltpendel, Optische Fouriertransformation/Ordnung und Unordnung werden bis Ende 2008 verfügbar sein. Der Datei "ueberblick_RCL_portal.pdf" können zu diesen fast 20 RCLs folgende Angaben entnommen werden: Fachgebiet, Zielgruppe und Lehrplanbezug Das RCL ist einem oder mehreren Fachgebieten zugeordnet. Es ist angegeben, ob das RCL in Sekundarstufe I, Sekundarstufe II oder der Universität und ob es im Rahmen der exemplarisch ausgewählten Lehrpläne von Rheinland-Pfalz eingesetzt werden kann. Single- oder Multi-Use-RCL Single-Use-RCLs sind solche, die in einem Themen- oder Fachgebiet der Physik nur einmalig eingesetzt werden. Häufig sind das Experimente zur Bestimmung von Konstanten. Dagegen decken Multi-Use-RCLs inhaltlich mit ihrer Vielfalt an Experimentiermöglichkeiten fast ganze Themengebiete der Physik ab. Motivation/Lernkontext Es ist angegeben, ob das RCL eher in einem anwendungsorientierten, einem alltagsorientierten oder einem innerphysikalisch Kontext eingesetzt werden kann. In den letzten zwei Jahrzehnten sind im Zuge der Entwicklung von Multimedia und Internet zahlreiche "Species" digitaler Medien entwickelt worden (Abb. 3, zum Vergrößern anklicken). Speziell der Vermittlung physikalischer Inhalte dienen Physikmedien wie Simulationen, Realexperimente sowie Informations- und Lehr-/Lernsysteme. Kognitive Werkzeuge entlasten die Lernenden von Routinearbeiten und regen sie gleichzeitig zu einer vertiefenden Informationsverarbeitung an. Unter den Realexperimenten sind RCLs und die digitale Messwerterfassung Live-Experimente, während bei der Videoanalyse, den interaktiven Bildschirmexperimenten (IBEs) und den Messvideos zunächst ein Video des Experiments aufgenommen und dann zeitversetzt das Experiment wiederholt und ausgewertet wird. Mit Live-Experimenten kann der gleiche Versuch beliebig oft wiederholt werden, was insbesondere bei der Gewinnung größerer Datenmengen und von statistischen Aussagen notwendig ist. Während Realexperimente und speziell RCLs der Untersuchung ausgewählter Realitätsbereiche dienen, werden diese mit Simulationen anhand bekannter physikalischer Gesetzmäßigkeiten vom Programmierer (Applets, Physlets und Simulationsprogramme) oder von den Lernenden selbst (Modellbildung) nachgebildet und untersucht. Die Ergänzung von RCLs durch Simulationen ermöglicht die physiktypische Wechselwirkung von Experiment und Theorie. Innerhalb des RCL-Konzepts, das Experiment durch den Verzicht auf eine automatisierte Auswertung möglichst authentisch zum MCL zu gestalten, spielen die kognitiven Werkzeuge Tabellenkalkulation und Computeralgebrasysteme zur Auswertung und Weiterverarbeitung von Versuchsdaten sowie zum Vergleich von experimentellen und theoretischen Daten eine große Rolle. Die Schülerinnen und Schüler sollen Atommodelle kennen. die alpha-, beta und gamma-Strahlung kennen. künstliche Kernumwandlungen kennen. das Aufstellen von Zerfallsgleichungen beherrschen. erkennen, dass der Unterschied zwischen gesteuerter und ungesteuerter Kettenreaktion für die Nutzung der Kernenergie immens wichtig ist. Thema Atomphysik - vom Atommodell zur Kernenergienutzung Autor Jens Tiburski Fach Physik Zielgruppe Klasse 9, Klasse 10 zur Prüfungsvorbereitung Zeitraum 1-3 Stunden, je nach didaktischem Ort Technische Voraussetzungen Computerarbeitsplätze in ausreichender Anzahl (Einzel- oder Partnerarbeit); VRML-Plugin (zum Beispiel BlaxxunContact ), Java , Video-Player (zum Beispiel DivX oder RealOne Player ) Einsatz im Unterricht Der Einsatz der Sammlung von interaktiven Übungen und 3D-Animationen zur Atomphysik sollte unterrichtsbegleitend erfolgen. Nach der Behandlung des jeweiligen Themas im Unterricht (Arbeitsblätter als Word-Dokumente im Download-Paket "atomphysik_materialien.zip") können Übungsphasen im Computerkabinett den Unterricht lebendiger gestalten und zur Binnendifferenzierung genutzt werden. Die Verwendung der 3D-Animationen soll dabei die Anschaulichkeit erhöhen und die Visualisierung der Aufgabenstellung gerade bei den "unsichtbaren" Sachverhalten im submikroskopischen Bereich vereinfachen. Hinweise zur Nutzung der interaktiven Arbeitsblätter In der Klassenstufe 9 hat sich der Einsatz des Beamers bewährt, wenn die Schülerinnen und Schüler die Arbeit mit interaktiven Arbeitsblättern noch nicht gewohnt waren. Für die Eingaben in die Formularfelder der interaktiven Übungen sollte ein Hinweis auf die Notwendigkeit einer korrekten Schreibweise erfolgen. Dies führt zu erhöhter Konzentration und weniger Frusterlebnissen, wenn Fragen inhaltlich richtig, aber infolge falscher Rechtschreibung als falsch beantwortet wurden. Auch Partnerarbeit von Lernenden mit guten Deutschkenntnissen zusammen mit Schülerinnen und Schülern, welchen die deutsche Sprache schwer fällt (Integrationskinder), ist hier gut möglich. Technische Hinweise Um die 3D-Modelle öffnen zu können, ist ein VRML-Plugin nötig. Alle animierten GIFs und interaktiven 3D-Animationen der verwendeten Übungen wurden vom Autor der Unterrichtseinheit mithilfe des 3D-CAD-Programmes FluxStudio erzeugt. Dieses Programm ist für die pädagogische Arbeit als Freeware verfügbar (~ ~http://www.sn.schule.de/~ms16l/virtuelle_schule/Projektwoche_2008/index_projekt.htm~~). Die Schülerinnen und Schüler sollen eine zeitgemäße Atomvorstellung kennen. die Entstehung von Licht beschreiben können. Kenntnisse über die geschichtliche Entwicklung von Modellen haben. physikalische Größen darstellen und interpretieren können. den Zusammenhang zwischen Linienspektren und atomaren Übergängen kennen. die Spektralanalyse anwenden und physikalisch erklären können. Thema der Unterrichtseinheit Das Elektronium-Modell Autor Patrick Bronner Fächer Physik, Chemie Zielgruppe Klasse 10 (Fortsetzung in Sek II möglich) Zeitraum 9 Stunden (mit Lernzirkel zum Thema "Analogie Licht-Schall": 14 Stunden) Technische Voraussetzungen Demonstrationsrechner mit Beamer, kostenlose Plugins Quicktime-Player und Java3D Methoden Lernzirkel, Gruppenarbeit, Kugellager, Gruppenpuzzle, Theaterspiel, Schülerreferat, Lehrervortrag Die Schülerinnen und Schüler sollen die Vorgänge bei der Fusionsreaktion von Deuterium und Tritium sowie das Ergebnis beschreiben können. das Funktionsprinzip des Magnetfeldkäfigs zum Einschließen des heißen Plasmas am Beispiel der beiden grundlegenden Reaktortypen Stellarator und Tokamak kennenlernen und erklären können. die Gefahren bei der Nutzung der Kernfusion erarbeiten und im Vergleich mit anderen Formen der Energieerzeugung bewerten. die Kernfusion als potenzielle, nahezu unerschöpfliche Energiequelle der Zukunft erkennen. Thema Wann "zündet" die Idee der Kernfusionstechnologie? Autorinnen und Autor Roland Wengenmayr, Dieter Lohmann, Sabina Griffith Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II, nach didaktischer Reduktion auch Klasse 9 und 10 Zeitraum 2 Stunden Technische Voraussetzungen Rechner mit Internetanschluss in ausreichender Anzahl (Arbeit in Kleingruppen), Flash-Player (kostenfreier Download) Planung Tabellarischer Verlaufsplan Die Materialien der Unterrichtseinheit sind ein Angebot der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e. V. Auf der Webseite max-wissen.de finden Sie weitere Materialien für den Unterricht und Hintergrundinformationen zu aktuellen Forschungsthemen aus Physik, Chemie, Biologie und Erdkunde. An allen max-wissen-Beiträgen sind Fachwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler der Max-Planck-Gesellschaft beteiligt: Aktualität und fachliche Richtigkeit sind somit gewährleistet. Ein weiteres Angebot der Gesellschaft ist das Fragen-Portal : Lernende und Lehrpersonen können hier Fragen an Forscherinnen und Forscher stellen. Unterrichtsverlauf und Materialien Fachliche Voraussetzungen, Einbettung des Themas in den Unterricht und der Verlauf der Doppelstunde werden hier skizziert. ITER ? der Weg zu neuer, sauberer Energie Für die Fortführung des Themas im Unterricht finden Sie hier weitere Informationen, Grafiken und Links zur internationalen Fusionsforschungsanlage. Ein Remotely Controlled Laboratoy (RCL) ist ein über das Internet fernbedienbares Realexperiment. Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe in der Atomphysik nutzt die mediendidaktischen Eigenschaften des RCLs "Rutherfordscher Streuversuch". Lernende können das an Schulen nur selten vorhandene Demonstrationsexperiment als Hausexperiment durchführen, Messdaten in Gruppen zusammentragen und auswerten. Diese werden mit den Vorhersagen der Atommodelle von Dalton, Thomson und Rutherford verglichen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Kenntnisse aus der Mechanik, Elektrostatik und Radioaktivität zur Erklärung der Streuung von Alpha-Teilchen anwenden. mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch" die Streuung von Alpha-Teilchen experimentell untersuchen. die Vorhersagen zur Streuung der Alpha-Teilchen nach dem Daltonschen, Thomsonschen und Rutherfordschen Atommodell mit den Messergebnissen vergleichen. Arbeitsergebnisse sachgerecht präsentieren. Thema Entdeckung des Rutherfordschen Atommodells mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch" Autor Sebastian Gröber Fächer Physik, Chemie Zielgruppe Sekundarstufe II, Grundstudium Physik und Chemie Zeitraum 10-15 Unterrichtsstunden, je nach Lerngruppe und Unterrichtszielen Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser Software Zur Auswertung der Messergebnisse: Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) oder Computeralgebrasystem (zum Beispiel (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitsubpages:646351) als kostenfreie 30-Tage-Testlizenz) Zur Simulation der Ablenkung von Alpha-Teilchen: Modellbildungsprogramm (zum Beispiel kostenlose Version von Powersim oder Coach 6 Studio MV. Der Rutherfordsche Streuversuch gehört zu den zentralen Versuchen der Physik. Historisch bildet das mit ihm abgeleitete Rutherfordsche Atommodell den Übergang von früheren Atomvorstellungen (antike Atommodelle und Thomsonsches Atommodell) zu unserer heutigen Atomvorstellung, nach der ein Atom aus einem positiv geladenen Kern und einer negativ geladenen Atomhülle besteht. Der Rutherfordsche Streuversuch liefert ebenso die physikalischen Grundlagen für die heutige Standardmethode der elementspezifischen Analyse von Festkörperproben mittels Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS). Damit ist dieser Versuch sowohl allgemeinbildend für Lernende in Schule und Hochschule als auch fachbildend für Studierende der Physik und Chemie. Vorteile und Lernpotentiale des RCL Welche Vorteile hat das RCL gegenüber dem traditionellen Experiment? Welches Lernpotenzial hat der Rutherfordsche Streuversuch? Steckbrief und Materialien zum RCL ?Rutherfordscher Streuversuch? Informationen zum Versuchsaufbau, zu den Experimentiermöglichkeiten und Link zum RCL; kommentierte Materialien der Unterrichtseinheit zum Herunterladen. Die Schülerinnen und Schüler sollen die reibungsbehaftete Bewegung der Öltröpfchen in Luft qualitativ erklären können. das Ziel "Ladungsbestimmung" des Millikan-Versuchs erkennen. möglichst eigenständig die Formel einer Messmethode zur Bestimmung der Öltröpfchenladung herleiten. einzeln oder in Gruppen mit dem RCL "Millikan-Versuch" Messdaten erheben, zusammentragen und in Diagrammen darstellen. die Ladungsquantelung als Hypothese formulieren und bestätigen sowie die Elementarladung bestimmen. Beschießt man ein Plättchen aus Graphit mit beschleunigten Elektronen, dann beobachtet man auf einem Fluoreszenzschirm ein Muster aus konzentrischen Ringen. Das Erstaunliche dabei ist, dass mit dem "Materieteilchen" Elektron von der Struktur her die gleichen Beugungsmuster erzeugt werden wie mit elektromagnetischen Wellen (Röntgenstrahlung). Mit dem RCL "Elektronenbeugung" können Schülerinnen und Schüler dieses Phänomen im Vergleich zum traditionellen Unterricht in einem ersten Schritt eigenständiger und ohne den lenkenden Einfluss der Lehrkraft entdecken und beginnen, es zu verstehen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Kenntnisse zur Röntgenbeugung an polykristallinen Kristallen im Versuch zur Elektronenbeugung anwenden. erkennen, dass Elektronen Welleneigenschaften zugeordnet werden können. ihre Arbeitsergebnisse an der Tafel oder mit einer PowerPoint-Präsentation vorstellen. Thema Elektronenbeugung - das Elektron als Welle Autor Sebastian Gröber Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum 2-3 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser Software Bei der Messung der Ringradien kommen ein Zeichenprogramm (zum Beispiel Paint) und ein Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) zum Einsatz. Die Schülerinnen und Schüler sollen qualitative Experimente zum Fotoeffekt deuten können. Hypothesen zum Zusammenhang zwischen Größen des eingestrahlten Lichts und Größen der ausgelösten Elektronen formulieren. den Zusammenhang zwischen der Energie der Elektronen und der Frequenz beziehungsweise der Intensität des Lichts mit dem RCL "Fotoeffekt" untersuchen. begründet angeben können, welche Versuchsergebnisse zum Fotoeffekt sich im Wellenmodell nicht erklären lassen und wie diese im Fotonenmodell erklärt werden. technisch-physikalische Anwendungen des äußeren und inneren Fotoeffekts kennen lernen. Thema Fotoeffekt und Fotonenmodell des Lichts Autor Sebastian Gröber Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum etwa 4 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder zuhause, javafähiger Browser Software Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel), Computeralgebrasystem ( Maple ) oder spezielles Datenanalyseprogramm (zum Beispiel Origin ) für die Hochschule Wellen- und Fotonenmodell des Lichts sind in ihrer Struktur sehr unterschiedlich: Ist beim Wellenmodell die Lichtenergie über den Raum verteilt, abhängig von der Amplitude und unabhängig von der Frequenz der elektromagnetischen Welle, so ist beim Fotonenmodell die Lichtenergie in einzelnen Fotonen konzentriert und frequenzabhängig. Schülerinnen und Schüler mit dem Fotoeffekt vom Wellen- zum Fotonenmodell zu führen, ist nicht einfach: Anhand eines Versuchs sollen relevante experimentelle Ergebnisse gewonnen und als im Wellenmodell nicht erklärbar erkannt werden. Das Fotonenmodell wird eingeführt und der Fotoeffekt damit erklärt. Die Unterrichtseinheit folgt diesem Weg und versucht die genannten Schritte zum besseren Verständnis für die Lernenden möglichst klar gegeneinander abzugrenzen. Das RCL "Fotoeffekt", eine Tabelle und Aufgaben sind dazu die wichtigsten Medien und Materialien dieser Unterrichtseinheit. Hinweise zum Unterrichtsverlauf und Materialien Lernvoraussetzungen, Unterrichtsverlauf, Steckbrief des RCLs "Fotoeffekt" und Arbeitsmaterialien zur Unterrichtseinheit