Die Schülerinnen und Schüler rechnen mithilfe dieser Kopiervorlage gemischte Aufgaben zur Addition und Subtraktion im Zahlenraum 1 bis 100 im Mathematik-Unterricht in der Grundschule. Das Arbeitsmaterial ist thematisch passend zu Bauarbeiten gestaltet und beliebt bei Lernenden der Klassenstufe 2. Die Arbeitsblätter mit Lösungen eignen sich auch für Vertretungsstunden. Dieses Arbeitsmaterial inklusive Lösungen eignet sich ideal für Grundschülerinnen und Grundschüler der zweiten Klasse im Mathematik-Unterricht oder in Vertretungsstunden . Die Schülerinnen und Schüler rechnen die Aufgaben zur Addition und Subtraktion im Zahlenraum 1 bis 100. Die Schülerinnen und Schüler können mittels dieses Arbeitsmaterials die beiden Rechenarten wiederholen und üben. Die Lernenden berechnen Rechenmauern und überlegen sich in der letzten Aufgabe eigene Rechenmauern. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler berechnen Aufgaben zur Addition und Subtraktion im Zahlenraum 1 bis 100 am Beispiel von Rechenmauern. wiederholen die Grundrechenarten Addition und Subtraktion.

Ziel des Arbeitsmaterials ist es Physiklehrkräften einen einfachen Einstieg in die Anwendung und Verwendung von Microcontrollern, wie Arduinos zu geben. Das begleitende Schülermaterial besteht aus Aufgaben zu den Versuchen mit steigendem Anforderungsniveau und einem kleinen Lexikon der Fachbegriffe. Anhand von drei Experimenten aus der Mechanik, welche die Lernenden selbst an einem sogenannten Breadboard beziehungsweise Entwicklerboard aufbauen, werden die Möglichkeiten einer elektronischen Messung deutlich. Der Einstieg in diese offensichtlich komplexe Thematik ist für die Schülerinnen und Schüler so niedrigschwellig wie möglich gestaltet. Beispielsweise werden keine Vorerfahrungen mit der Programmiersprache C++ benötigt. Der Programmiercode ist bereits vorhanden und kann kopiert und auf die entsprechenden Arduinos aufgespielt werden (Datei: schuelerexperimente-microcontroller-programmcode.ino ). Auch die Daten für den 3D-Druck der Halteklammern sind im Material enthalten. Alternativ können diese aber auch aus Holz gebaut werden. Zum Aufbau der Experimente wurde eine ausführliche Bild-für-Bild Anleitung geschrieben, sodass auch dies ohne Vorkenntnisse im Bereich der Elektronik umgesetzt werden kann. Zur Durchführung des Arbeitsmaterials ist es nicht von Bedeutung, dass Lehrkräfte programmieren lernen, sondern vielmehr, dass die Schülerinnen und Schüler frühzeitig mit Mikroelektronik und Programmierung in Kontakt kommen. Eine frühe Förderung von Schülerinnen und Schülern im Bereich der Mikroelektronik und Programmierung sowie der Verantwortung des Physikunterrichts in dieser Aufgabe ist von hoher Relevanz. Die gewählten Experimente heben sich durch präzise Zeitmessungen von bekannten Freihandexperimenten ab. Zunächst wird die Pendelfrequenz eines Fadenpendels mittels IR-Abstandsensor bestimmt. Im zweiten Experiment wird die Fallzeit einer Metallkugel auf Stecken von 10 cm bis 80 cm gemessen. Die Messung wird durch die Unterbrechung eines Stromkreises durch die Metallkugel gestartet, welche mit einer Halteklammer an einem sogenannten Fallrohr befestigt wird. Sobald die Kugel an einem IR-Sensor vorbeifällt, welcher mit einer Halteklammer an dem Fallrohr befestigt ist, wird die Messung beendet. Daran anknüpfend wird in dem dritten Experiment die Fallgeschwindigkeit der fallenden Kugel bestimmt. Dafür ist an der Halteklammer ein zweiter IR-Sensor im Abstand von 4 cm befestigt. Hiermit kann die Zeitdifferenz und damit die momentane Fallgeschwindigkeit mit Präzision bestimmt werden. Die Experimente wurden nicht nur gewählt, um den Teilnehmenden die Präzision von elektronischen Messverfahren anschaulich zu zeigen, sondern auch um das Repertoire der Schülerexperimente zum Thema „Beschleunigte Bewegungen“ der zehnten Jahrgangsstufe zu erweitern. Das Schülerinnen- und Schülermaterial begleitet die Lernenden mit kleinschrittigen Aufgaben durch die verschiedenen Experimente. Auch ein kleines Lexikon der Fachbegriffe ist im Arbeitsmaterial integriert. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entdecken unterschiedliche Wege, die Gravitationskonstante g Erde zu messen. modellieren den Zusammenhang zwischen Schwingungsdauer, Gravitationskonstanten und Länge eines Pendels mithilfe eines Experiments. modellieren den Zusammenhang zwischen Fallzeit beziehungsweise Fallgeschwindigkeit, Gravitationskonstanten und Fallhöhe mithilfe eines Experiments. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten mit Microcontrollern und führen Messungen durch. entdecken das Zusammenspiel aus Technik, Interpretation und Präsentation bei der Untersuchung einer wissenschaftlichen Fragestellung. halten die Ergebnisse ihrer Messungen strukturiert fest, interpretieren diese und ziehen Folgerungen aus diesen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler vergleichen, bewerten und ordnen ihre Messergebnisse ein. entdecken die verschiedenen Anforderungsbereiche des wissenschaftlichen Arbeitens, indem sie als Team eine Messung durchführen und auswerten.

Mikrochips sind in fast allen elektronischen Geräten zu finden, doch wie kommt man von der Idee zum Chip? Diese Reihe beleuchtet das Umsetzen einer Idee durch das Chip-Design auf einem FPGA und den Prozess des Testens, bevor die sehr teure Chipproduktion beginnt. Zum Abschluss wird noch ein Blick in die Zukunft der Elektronik geworfen. Unser Alltag ist von elektronischen Geräten geprägt. Fast alle enthalten heutzutage Mikrochips. Dies können Mikrocontroller, firmeneigene Chips oder Komponenten zur Verbindung der analogen mit der digitalen Welt sein. Doch wie entwickelt man überhaupt einen neuen Chip und wie kann man diese Entwicklung vor der Produktion testen? Eine Möglichkeit dazu sind Field Programmable Gate Arrays (FPGA) und die Hardwarebeschreibungssprache VHDL. Dass man Chips quasi "programmieren" und sich das Ergebnis dann anschauen kann, dies ist Thema dieser Unterrichtsreihe. Zum Schluss wird noch ein Ausblick in die Zukunft und ein Einblick in die Entwicklungslabore gewagt, wo die scheinbar ferne Zukunft teilweise schon Realität geworden ist. Außerdem können die Lernenden mithilfe der folgenden interaktiven Übung ihr Wissen über das FPGA testen. Chipdesign und Hardwarebeschreibung sind wichtige Themen für die Entwicklung unserer digitalen Welt. Was sich dahinter verbirgt und wie Ingenieure heutzutage arbeiten, dies soll schülergerecht vermittelt werden. Vorkenntnisse zu Logikgattern und deren Verknüpfungen sind hilfreich. Die Arbeitsblätter können im Unterricht auch einzeln und in beliebiger Reihenfolge eingesetzt werden. Die Themen sind an der Alltagswelt der Schülerinnen und Schüler orientiert. Die Neugierde, wie man von der Idee zur Produktion von Mikrochips kommt, die in vielen unserer elektronischen Geräte verbaut sind, lässt sich leicht wecken. Die interaktiven Übungen fragen das erworbene Wissen in spielerischer Weise ab. Besonders interessierte Schülerinnen und Schüler können die weiterführenden Links nutzen. Die Lehrkräfte benötigen keine weitreichende Vorbereitung. Die Themen lassen sich mit den Arbeitsblättern auch selbst erarbeiten. Für die interaktiven Übungen wird ein Internetzugang und ein Internetbrowser benötigt. Die Arbeitsblätter selbst können sowohl digital als auch in Papierform im Unterricht eingesetzt werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler durchdringen die Schritte von der Idee bis zum fertigen Chip. kennen das FPGA als Instrument zum Chipentwurf. kennen die grundlegenden Bestandteile eines FPGAs. berechnen den Strombedarf eines MOSFETs. bekommen einen Einblick in die Zukunft der Technik. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren sinnvolle Quellen im Internet. werten verschiedene Quellen aus. verstehen technische Grafiken. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler hinterfragen wirtschaftliche Aspekte der "neuen digitalen Welt". setzen sich mit der Globalisierung auseinander. entwerfen gemeinsam ein einfaches Chipdesign auf der Grundlage von LUTs. reflektieren den Gebrauch von Internetangeboten hinsichtlich des Energiebedarfs und des CO 2 -Fußabdrucks. diskutieren über Chancen und Gefahren der neuen Technologien.