In dieser bilingualen Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler Humane Papillomaviren als Auslöser von Gebärmutterhalskrebs kennen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Virusgenetik. Der zweite Teil der Einheit bietet die Möglichkeit der Auseinandersetzung mit der HPV-Impfung in englischer Sprache. Als Professor Harald zur Hausen in den 1970er Jahren postulierte, dass Viren Krebs auslösen können, da mochte ihm die Wissenschaftsgemeinde nicht folgen. Erst Jahre später setzte sich seine Theorie, dass Humane Papillomaviren (HPV) Gebärmutterhalskrebs auslösen, gegen die bis dahin herrschende Lehrmeinung durch. Gebärmutterhalskrebs (Cervixcarcinom) ist die weltweit dritthäufigste Krebserkrankung bei Frauen. Mehr als 99 Prozent der Fälle werden auf HPV-Infektionen zurückgeführt. Der Medizin-Nobelpreis im Jahre 2008 würdigte zur Hausens Hartnäckigkeit und sein wissenschaftliches Werk, mit dem er uns hilft zu verstehen, wie HPV Krebs verursachen können. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich diesen Prozess mithilfe einer Animation, die Dr. John Doorbar am National Institute for Medical Research in London entwickelte. Die Animation veranschaulicht neben Gewebeveränderungen auch, zu welchem Zeitpunkt der Infektion welche viralen Gene aktiv sind und verdeutlicht so die Effektivität viraler Strategien. HPV-Impfung - Pro und Contra Noch bevor zur Hausen den Nobelpreis erhielt, brachte die HPV-Impfung und die Diskussion darum die Humanen Papillomaviren in den Fokus der breiten deutschen Öffentlichkeit, insbesondere den weiblicher Jugendlicher und ihrer Eltern. Auch heute gehen die Meinungen auseinander, werden Argumente für und gegen eine HPV-Impfung ausgetauscht. Zurzeit wird die Impfung, die vor dem ersten Geschlechtsverkehr erfolgen sollte, für Mädchen im Alter von zwölf bis siebzehn Jahren von den Krankenkassen übernommen. In der Vorbereitung auf eine Diskussionsrunde beziehungsweise ein Beratungsgespräch in englischer Sprache setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit deutsch- und englischsprachigen Quellen zum Thema auseinander. So machen sie sich ihr eigenes Bild von den Vorteilen und Risiken der HPV-Impfung. Optional bilingual Die Unterrichtseinheit ist als bilinguales Modul konzipiert. Sie kann sowohl von einem Englischkurs, als auch von einem Biologiekurs bearbeitet werden. Der Schwerpunkt liegt jedoch auf der Auseinandersetzung mit biologischen Inhalten, so dass sich der Einsatz im Biologieunterricht anbietet. Englisch dient hier - wie auch im Forschungsalltag - als Arbeitssprache. Je nach Kursart und Kenntnissen der Schülerinnen und Schüler kann in der kompletten Sequenz Englisch gesprochen und geschrieben werden. Alternativ kann die Fremdsprache "dosiert" im Rollenspiel oder auch nur beim Lesen der Materialien gefordert sein. Fremdsprachliche und fachliche Voraussetzungen Die Lernenden sollten mit den Grundlagen der molekularen Genetik vertraut sein und fremdsprachliche Fachtexte selbstständig erschließen können. HPV-Infektion und Krebsentstehung Die Inhalte der Animation werden per Screenshot vorgestellt. Fachliche Grundlagen können im Unterrichtsgespräch (Beamerpräsentation) oder im Computerraum erarbeitet werden. Rollenspiel - Vorbereitung, Ablauf und Reflexion Nach einer fiktiven Diskussionsrunde oder einem simulierten Beratungsgespräch beim Gynäkologen entwickeln die Lernenden einen eigenen Standpunkt zur HPV-Impfung. Die Schülerinnen und Schüler können verstehen, wie Humane Papillomaviren Gebärmutterhalskrebs verursachen. erschließen sich die Aktivierung viraler Gene im Infektionsprozess. gewinnen Fachinformationen aus englischsprachigem Material. kommunizieren über eine medizinische Fragestellung in englischer Sprache. können in einem Rollenspiel verschiedene Perspektiven erarbeiten und einnehmen. entwickeln und begründen einen eigenen Standpunkt zur HPV-Impfung. Voraussetzung für die Durchführung dieser Unterrichtseinheit ist die Kenntnis der Grundlagen der molekularen Genetik. Schülerinnen und Schülern sollte der Aufbau prokaryotischer Genome sowie der Ablauf der Proteinbiosynthese bekannt sein. Darüber hinaus müssen die Lernenden bereits Vorstellungen von den grundlegenden Abläufen einer Virusinfektion und der Virusvermehrung haben. Schülerinnen und Schüler der Qualifikationsphase sind aus dem Fremdsprachenunterricht den Umgang mit englischsprachigen Texten gewohnt. Sie sollten in der Lage sein, sich einen fremdsprachlichen Fachtext selbstständig zu erschließen. Biologische Fachtexte in englischer Sprache sind aufgrund ihres Satzbaus meist gut zu verstehen. Viele der verwendeten Fachbegriffe ähneln zudem den deutschen Ausdrücken. Es werden aber immer einige - auch für das Textverständnis wesentliche - unbekannte Vokabeln auftreten. Ein routinierter Umgang mit (Online-)Wörterbüchern ist daher hilfreich. Langenscheidt e-Fachwörterbuch Biologie Englisch-Deutsch/Deutsch-Englisch; Windows 98/Me/2000/XP; ASIN: 3861172291 Langenscheidt Fachwörterbuch Kompakt Biologie Englisch; ISBN: 978-3-86117-274-1 Wörterbuch der Biologie. Deutsch-Englisch, Englisch-Deutsch; ISBN-13: 978-3827416285 Die in der Unterrichtseinheit verwendete Animation zeigt die verschiedenen Phasen der Infektion der Gebärmutterschleimhaut durch Humane Papillomaviren. Neben dem schematischen histologischen Bild vermittelt eine Darstellung des viralen Genoms einen Eindruck vom "Timing" der Genexpression im Infektionsprozess. Ein Vorgang, der in Schulbüchern zwar erwähnt wird, dem Schülerinnen und Schüler aber nur selten Bedeutung zumessen. Hier wird ihnen die Relevanz der zeitlichen Koordination der Genexpression direkt vor Augen geführt. Unterdrückung der Apoptose Durch kleine Risse in der Gebärmutterschleimhaut gelangen die HP-Viren bis zu den basalen Plattenepithelzellen und dringen in diese per Endozytose ein (Abb. 1). Das Capsid löst sich auf und die virale DNA wird in den Zellkern transportiert. Die viralen Gene E6 und E7 werden zuerst exprimiert (Abb. 2). E steht für "early". Diese frühen Genprodukte greifen in die Regulation des Zellzyklus ein und unterdrücken die Apoptose - eine Art Notfallprogramm für die Selbstzerstörung entarteter Zellen. Das E6-Genprodukt bindet an das zelluläre p53. (Die Bezeichnung bezieht sich darauf, dass es sich um ein Protein mit einem Molekulargewicht von 53 Kilodalton handelt.) Das auch als "guardian of the genome" bekannte p53 veranlasst zum Beispiel die Apoptose von Zellen mit irreparablen DNA-Schäden und ist von zentraler Bedeutung für die Initiierung der Selbstzerstörung von Zellen, die für den Organismus gefährlich werden können. Mithilfe von E6 unterdrückt das Virus diese Funktion, um sich die Zelle zunutze machen zu können. Stimulation der Zellteilung Das E6-Protein hat noch einen weiteren Angriffspunkt. Es aktiviert die zelluläre Telomerase. Dieses Enzym verlängert die Telomere eukaryotischer Chromosomen, die mit jeder Zellteilung schrumpfen. Das E6-Protein fördert somit die Teilungsfähigkeit infizierter Zellen. Eine ähnliche Wirkung besitzt das virale E7-Protein. Es bindet an eine zelluläre Bremse des Zellzyklus - das Retinoblastom- oder RB-Protein. Es ist - wie p53 - ein sogenanntes Tumorsuppressor-Protein, das unkontrolliertes Wachstum verhindern soll und dessen Funktion im Gewebe vieler Tumore gestört ist. Das RB-Protein bindet an einen zellulären Transkriptionsfaktor (E2F) und behindert so die Progression durch den Zellzyklus. E7 löst diese Bremse und forciert die Zellteilung und damit seine eigene Vermehrung. Die Kerne infizierter Zellen, in denen E6 und E7 exprimiert werden, sind in die Animation rot markiert (Abb. 2). Die infizierten Plattenepithelzellen teilen sich und wandern - geschoben von den im Rahmen der normalen Schleimhauterneuerung immer neu gebildeten Zellen - in der Epithelschicht nach oben. Ihre Tochterzellen enthalten virale DNA. In der Anfangsphase der Infektion beträgt die Anzahl an Kopien des HPV-Genoms 50 bis 100 pro Zelle. Die extrachromosomalen Plasmide werden gemeinsam mit der Wirtszellen-DNA repliziert. Wenn sich die infizierte Zelle differenziert, werden die frühen viralen Gene E1 und E2 angeschaltet (Abb. 3). Es handelt sich um DNA-bindende Proteine, die die Transkription und Replikation des viralen Genoms regulieren. E1 ist eine Helicase, E2 ein Transkriptionsfaktor. Das E4-Protein ist beteiligt an der Replikation der Viren, E5 ist ein weiteres die Wirtzelle transformierendes Protein. Zellen, in denen die "zweite Welle" der frühen Gene exprimiert werden, erscheinen in der Animation grün (Abb. 3). Kurz bevor die Zelle völlig ausdifferenziert ist, werden die viralen Gene L1 und L2 aktiviert (Abb. 4). L steht hier für "late". L1 und L2 kodieren virale Capsid-Proteine. In dieser Phase der Infektion erhöht sich die Virenlast innerhalb der Zellen drastisch. Mehrere Tausend Partikel sind nun in jeder Zelle vorhanden (grüne Zellen mit orangem Kern). Die fertig zusammengebauten Viren verlassen die Wirtszellen und können weitere Zellen befallen oder beim Geschlechtsverkehr auf den Partner übertragen werden. Bei den von den HP-Viren transformierten Zellen sind zentrale Mechanismen der Tumor-Suppression ausgeschaltet. In Kombination mit der forcierten Teilungsrate können sie sich in seltenen Fällen und über viele Zwischenstufen zu Krebszellen entwickeln. Nur wenige der mehr als 100 Typen der hüllenlosen doppelsträngigen DNA-Viren können Krebs auslösen. Meistens bleibt eine Infektion symptomfrei. Viele HP-Viren machen sich lediglich durch gewöhnliche Hautwarzen bemerkbar, etwa im Gesicht, an den Händen oder an den Füßen. Etwa 40 genitale HPV-Typen befallen jedoch vorrangig Geschlechtsteile und After und verursachen unangenehme Genital- oder Feigwarzen. Unter diesen gelten insbesondere die Typen HPV16 und HPV18 als Hochrisikotypen für die Auslösung von Karzinomen. Das Krebsrisiko wird bei einer vorliegenden Infektion von anderen Faktoren mitbestimmt. Virusträgerinnen, die rauchen und die Pille einnehmen, tragen ein höheres Risiko. HPV16 und HPV18 können nicht nur bei Frauen Krebs auslösen. Peniskarzinome treten nur sehr selten auf - in den westlichen Ländern erkrankt nur einer von 100.000 Männern daran. In 80 Prozent der Tumoren wird jedoch HPV-Erbmaterial nachgewiesen. Die knapp 500 Euro teure Impfung wird für männliche Jugendliche nicht von den Kassen übernommen. Präsentation im Fachraum oder Einsatz im Computerraum Die Simulation kann von der Lehrperson via Beamer dem kompletten Kurs vorgeführt werden. Sie dient dann als Grundlage des Unterrichtsgesprächs. Alternativ können Schülerinnen und Schüler selbstständig am Computer mit der Simulation arbeiten. Der Arbeitsauftrag könnte zum Beispiel lauten: "Beschreiben Sie die Entstehung von Gebärmutterhalskrebs./Describe the development of cervical cancer." Die Beobachtungen sollen in schriftlicher Form festgehalten werden. Tasten-Steuerung Die Steuerung kann über die Tastatur des Computers erfolgen. Die Simulation wird zunächst mit der Taste p gestartet. Mit der Taste s kann die Darstellung jederzeit gestoppt und mit p wieder gestartet werden. Per Druck auf die Taste f springt die Animation zur nächsten Szene. Menü-Steuerung Die zweite Steuermöglichkeit ist ein "roll-over-pull-down-menu". Dieses öffnet sich, wenn man mit dem Mauszeiger über den Titel der Szene fährt. Durch Scrollen und Anklicken der entsprechenden Menüpunkte kann eine bestimmte Szene ausgewählt werden. Steuerung der Online-Animation über "Ampel" Eine weitere Steuerungsmöglichkeit der Online-Animation sind "Ampel"-Buttons in der Animation. Durch Drücken des grünen Buttons startet die Animation. Der rote Button stoppt sie. Mit dem blauen Button springt man nach einer Pause der Animation in die folgende Sequenz. Der orange Button erscheint am Ende der Animation. Mit ihm kehrt man zum Animationsstart zurück. Förderung kommunikativer und sozialer Kompetenzen Rollenspiele können im Unterricht vielfältig eingesetzt werden. Zumeist dienen sie der Vertiefung und Sicherung des zuvor Gelernten. Diesen Zweck soll das Rollenspiel auch in dieser Unterrichtseinheit erfüllen. Im bilingualen Unterricht kommt ihm eine herausragende Funktion und Bedeutung zu, da es insbesondere die kommunikativen Kompetenzen in der Fremdsprache durch wiederholte Sprechbeiträge fördert. Training der Diskussionsfertigkeiten Das Rollenspiel entspricht dem Anspruch des handlungsorientierten Unterrichts. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten selbstständig und aktiv die verschiedenen Positionen. Dabei lernen sie, Perspektiven und Standpunkte zu vertreten, die nicht unbedingt ihre eigenen sind. Dies stärkt nach vermehrter Übung die Diskussionsfertigkeiten der Lernenden. Stärkung der Auseinandersetzung mit der Thematik Die Identifikation der Schülerinnen und Schüler mit einer Rolle intensiviert die Beschäftigung mit dem Thema. Webseiten, auf denen die Lernenden recherchieren können, finden Sie unter HPV und HPV-Impfung . In dem Rollenspiel "HPV-vaccination - hazard or mercy" veranstaltet die fiktive Jugendzeitschrift "Cosmo teen" eine Gesprächsrunde zum Für und Wider einer HPV-Impfung. An der Diskussion nehmen teil: eine 14- und eine 16-jährige Leserin der Zeitschrift eine Gynäkologin oder ein Gynäkologe eine Kinderärztin oder ein Kinderarzt, die/der sich gegen die Impfung ausspricht eine Mutter oder ein Vater der Hersteller eines der Impfstoffe ein Vertreter des Paul-Ehrlich-Instituts (zuständig für die Zulassung von biomedizinischen Arzneimitteln) Varinante 2: HPV-Impfung - Aufklärungsgespräch beim Frauenarzt Eine weniger umfangreiche Variante des Rollenspiels ist der Besuch eines 15-jährigen englischsprachigen Mädchens mit ihrer Mutter oder ihrem Vater bei einem Gynäkologen in Deutschland. Die Tochter hat aus dem Fernsehen und aus der Zeitung schon einiges über die HPV-Impfung erfahren und möchte sich nun über Nutzen und mögliche Risiken der Impfung vom Arzt aufklären lassen. Zur Unterstützung der Authentizität sollte der Klassenraum für das Rollenspiel dekoriert werden. Die Dekoration kann zum Beispiel einem Fernsehstudio oder einem Arztbüro nachempfunden werden. Alle Teilnehmerinnen und Teilnehmer der Diskussion finden an ihrem Platz ein Namensschild mit der Angabe von Namen und Funktion vor. Dies erleichtert die Orientierung der "Zuschauer" und der Redner untereinander. Bei entsprechender technischer Ausstattung sollte das Rollenspiel von einem "TV-Team" aufgenommen werden. Dies schafft nicht nur Atmosphäre, sondern erlaubt auch in der Evaluation des Rollenspiels eine Videoanalyse. Die Rollen werden in Gruppen von drei bis fünf Schülerinnen und Schülern erarbeitet. Argumente werden gemeinsam gesucht und die Rolle intensiv ausgearbeitet. Innerhalb der Gruppe wird dann festgelegt, welche Person die Rolle im Rollenspiel übernehmen wird. Reflexion des Rollenspiels Als Abschluss der Unterrichtseinheit soll jede Schülerin und jeder Schüler einen kurzen Artikel für die Jugendzeitschrift "Cosmo teen" verfassen. Dabei soll es neben einer rein sachlichen Darstellung der Fakten auch um eine persönliche Bewertung und Stellungnahme gehen. Die verschiedenen im Rollenspiel dargestellten Positionen werden auf diese Weise von allen Lernenden individuell reflektiert. Wird die zweite (kleine) Rollenspielvariante gewählt, können die Schülerinnen und Schüler einen Brief an eine Freundin mit ihren Gedanken zur HPV-Impfung als Reflektion des Arztgesprächs verfassen. Das Schreiben der Texte kann in Hausarbeit erfolgen. Ob die Schülerinnen und Schüler ihre Ergebnisse anschließend vorstellen und diskutieren, sollte ihnen frei gestellt werden. Die Animationen wurden für die Unterrichtseinheit freundlicherweise von Dr. John Doorbar und dem National Institute for Medical Research als Download-Material zur Verfügung gestellt. Dr. Joe Brock, ebenfalls vom National Institute for Medical Research, nahm die dafür notwendigen technischen Anpassungen vor. Alternativ kann die Online-Animation auf der Webseite der Universität Bristol verwendet werden (siehe HPV und HPV-Impfung ).

Die hier vorgestellte Lerneinheit zur Kinematik der Speziellen Relativitätstheorie nutzt interaktive Webseiten mit dynamischen GeoGebra-Applets. Animierte Simulationen aus der Lernumgebung bieten Visualisierungsmöglichkeiten, die auf dem Papier und an der Tafel nicht realisierbar sind und die das Verständnis erleichtern.Die Grundzüge der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) basieren auf einer einfachen Formel. Nein, nicht E = mc², sondern v = s/t. Ausgehend von zwei einfachen Annahmen lieferten revolutionäre Gedankenexperimente über die Laufzeit von Licht, gemessen von zueinander bewegten Beobachtern, verblüffende neue Erkenntnisse über Raum und Zeit. Und mithilfe des guten alten Pythagoras (Link zur Lernumgebung "Die Satzgruppe des Pythagoras" des Autors bei Geogebra.org) sind auch die zugehörigen Formeln für die Zeitdilatation und die Längenkontraktion schnell hergeleitet. In der Lernumgebung zur Kinematik der Speziellen Relativitätstheorie können Lehrende und Schülerinnen und Schüler mithilfe der Maus am Monitor Darstellungen und Konstellationen kontinuierlich verändern. Bestimmte Fragestellungen lassen sich so dynamisch verfolgen und überprüfen. Dies ermöglicht einen aktiv-entdeckenden Zugang zu den physikalischen Sachverhalten. So wird die Relativität der Gleichzeitigkeit am Beispiel der Beobachtung eines Lichtblitzes erkundet, der in der Mitte einer fliegenden Rakete gezündet wird. Die Geschwindigkeit des Raumschiffs können die Lernenden dabei variieren. Kinematik der SRT - prägnant und kompakt Weder für die Lehrkraft noch für die interessierten Schülerinnen und Schüler ist es befriedigend, wenn Formeln vom Himmel fallen, insbesondere wenn es um die populäre Relativitätstheorie geht. Andererseits sehen zeitlich knapp kalkulierte Lehrpläne meist nur eine Mitteilung oder einen Hinweis auf die Gleichungen der Zeitdilatation oder der Längenkontraktion vor. Intention der hier vorgestellten interaktiven Lerneinheit ist es daher, die Kinematik der Speziellen Relativitätstheorie möglichst prägnant und kompakt zu erläutern, ohne auf die Herleitung der zugehörigen Formeln zu verzichten. Die Schülerinnen und Schüler erfahren dabei auch, dass mathematische Grundkenntnisse fundamental, ja hier sogar ausreichend sind, um zu neuen Erkenntnissen zu gelangen. Die erarbeiteten Formeln sollten in Anwendungsaufgaben (beispielsweise Durchqueren der Atmosphäre von Myonen oder Reise zu ?-Centauri) gefestigt werden. In der Unterrichtspraxis führte die Lerneinheit stets automatisch zu Diskussionen, die auf das Zwillingsparadoxon, das Hafele-Keating-Experiment und die Kausalitätsproblematik abzielten und von der Lehrkraft aufgenommen werden konnten. Anknüpfungspunkt für die Dynamik der SRT Auf diese Weise erhalten die Lernenden trotz der Einschränkungen des alltäglichen Unterrichtbetriebs einen über bloße Mitteilungen hinausgehenden Einblick in die SRT, der als Basis für weiterführende, eigenständige Forschungen und als Anknüpfungspunkt für die Dynamik der SRT dienen kann. Einsatzmöglichkeiten und Aufbau der Materialien Die Konzeption der Texte, Zusatzinformationen, Lösungen und die Interaktivität der Lernumgebung werden hier skizziert. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Bedeutung der Postulate der Speziellen Relativitätstheorie verstehen. die Notwendigkeit einer präzisen Definition von Ort und Zeit eines Ereignisses einsehen. die Relativität der Gleichzeitigkeit als zwingende Konsequenz der Postulate erkennen. die Formel für die Zeitdilatation herleiten und anwenden können. die Formel für die Längenkontraktion herleiten und anwenden können. die Zitate aus Originalarbeiten richtig deuten und dem Gelernten zuordnen können. Für die Lerneinheit bieten sich zwei Einsatzmöglichkeiten an: begleitende dynamische Visualisierung der Erklärung von Einsteins Gedankenexperimenten während der Neudurchnahme im Unterricht selbstständige, aktiv-entdeckende Erarbeitung des (eventuell bereits im Unterricht thematisierten) Stoffes Texte und Zusatzinformationen Der erläuternde Text wurde bewusst möglichst prägnant gehalten, um eine zügige Erarbeitung und Fixierung im Heft zu erleichtern. Per Klick auf die kleinen Notizblock-Symbole können Kästen mit Zitaten aus den Originalarbeiten von Galileo Galilei (1564-1642) oder Albert Einstein (1879-1955) oder auch weiterführende Erläuterungen ein- und ausgeblendet werden. Dabei wird ein direkter Bezug des behandelten Stoffs zu den originalen Ausführungen hergestellt (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken). Einige Begriffe sind farblich hervorgehoben. Zeigt man mit der Maus auf sie, werden eine kurze Definition oder Zusatzinformationen eingeblendet. Sparsamer Einsatz von Hyperlinks Zur Gewährleistung eines möglichst linearen Lernablaufs wurden Hyperlinks nur sehr sparsam eingesetzt. Lediglich die Problematik der Abgrenzung von Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit und Relativität der Gleichzeitigkeit in unterschiedlichen Inertialsystemen wurde in verlinkte Unterkapitel ausgelagert. Lösungen Per Klick auf blaue Satz- oder Gleichheitszeichen werden Lösungen zu Fragen oder mathematischen Herleitungen angezeigt. Interaktivität - Animationen und Reglerjustierung Auf eine Bedienungsanleitung der Applets wurde verzichtet. Erfahrungsgemäß werden die interaktiven Möglichkeiten bei einer ernsthaften Beschäftigung mit den Animationen von Schülerinnen und Schülern leicht selbst entdeckt. Der kleine Abspielknopf (meist links unten) in den Applets erlaubt eine kontinuierliche Animation der Darstellungen. Für das Einstellen bestimmter Konstellationen erweist sich aber auch die manuelle Justierung durch die Schieberegler in den Applets als hilfreich. Parameter oder Einblendungen können jederzeit auch während der Animation verändert werden.

Bedeutung und Arbeit des Deutschen Bundestages berühren zentrale Themen der politischen Bildung. Insbesondere Demokratieverständnis, Wahlrecht und Wahlsystem sowie die Gesetzgebung sind zentrale Themenfelder, die in dieser überblicksartig gestalteten Einheit behandelt werden sollen. Der Deutsche Bundestag informiert mit drei großen Internetportalen über seine vielfältige Arbeit. Neben dem Portal " www.bundestag.de " hält der Bundestag mit " www.mitmischen.de " und " www.kuppelkucker.de " auch zwei Angebote speziell für Jugendliche und Kinder bereit, in welchen auch die Möglichkeiten des aktiven Mitwirkens eröffnet wird. Diese flexibel einsetzbare Unterrichtseinheit soll grundlegende Kenntnisse zum Deutschen Bundestag vermitteln und aktuelle parlamentarische Themen jugendgerecht aufbereiten. Dabei werden die Schülerinnen und Schüler auch zur aktiven Recherche auf den Jugendseiten des Bundestages www.mitmischen.de angeregt. Die Unterrichtseinheit ist dabei so gestaltet, dass Lehrkräfte auch in einer einzelnen (Vertretungs-)Stunde relevante Inhalte rund um den Deutschen Bundestag mit ihren Schülerinnen und Schülern erarbeiten können. Die aktuell geltenden nationalen Bildungsstandards für den Politikunterricht sowie die Leitfäden zur Demokratiebildung der Bundesländer fordern die Ausbildung von politischer Urteilsfähigkeit, politischer Handlungsfähigkeit und methodischer Fähigkeiten. Schülerinnen und Schüler sollen dazu befähigt werden, ihre Bürgerrolle wahrzunehmen und politische und gesellschaftliche Prozesse aktiv mitzugestalten. Die Aufgaben dieser Einheit sind so gestaltet, dass die Lehrkraft als Moderatorin schülerinterner Arbeiten und Diskussionen im Hintergrund bleiben kann. Die Gesprächsleitung in Plenumsphasen kann – je nach Vorkenntnissen und sonstiger Unterrichtskonzeption – an vielen Stellen von den Lernenden selbst übernommen werden. 1 – Aufgaben den Bundestages Zu den wichtigsten Aufgaben des Deutschen Bundestages zählt, dass er über Gesetze entscheidet und diese verabschiedet. Dies erfahren die Lernen in Teil 1 dieser Unterrichtseinheit. 2 – Die Abgeordneten In Teil 2 recherchieren die Lernenden, wie die alltägliche Arbeit der Abgeordneten in und außerhalb der sogenannten Sitzungswochen aussieht. 3 – Die Wahl der Abgeordneten Wie funktioniert das mit den Stimmen genau? Teil 3 ermuntert die Schülerinnen und Schüler, die Regeln der Bundestagswahl zu recherchieren. 4 – Die Gremien des Bundestags Die Gremien des Bundestages sind das zentrale Thema des vierten Teils dieser Unterrichtseinheit. 5 – Wahl des Bundeskanzlers / der Bundeskanzlerin Die Wahl des Regierungschefs ist eine wichtige Aufgabe des Deutschen Bundestages. Teil 5 hat diese Wahl zu Thema. 6 – Weg der Gesetzgebung Der Deutsche Bundestag ist der Ort der Gesetzgebung. In Teil 6 erarbeiten die Schülerinnen und Schüler den Gesetzgebungsprozess. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Aufgaben des Deutschen Bundestages. lernen Wahl und Aufgaben der Abgeordneten kennen. kennen die Gremien des Deutschen Bundestages sowie ihre Aufgaben. erarbeiten zentrale Informationen zur Wahl des Bundeskanzlers oder der Bundeskanzlerin. vollziehen den Weg der Gesetzgebung nach. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen interaktive Online-Angebote. sammeln durch Internetrecherchen auf den Jugendseiten des Bundestages ( www.mitmischen.de ) gezielt Informationen. verwenden Web 2.0 Tools wie Wiki oder Blog zur Ergebnissicherung. Der Deutsche Bundestag ist der zentrale Ort der politischen Auseinandersetzung. Als eines von fünf ständigen Verfassungsorganen erfüllt das Parlament, neben vielen weiteren, vier zentrale Aufgaben: Entscheidung über Gesetze Verabschiedung des Bundeshaushaltes Kontrolle der Regierung Wahl der Bundeskanzlerin oder des Bundeskanzlers Den Schülerinnen und Schülern wird zum Einstieg die folgende Frage gestellt: Was ist der Bundestag? Die erwarteten Antworten reichen dabei von "architektonischen Aspekten" über politisch-inhaltliche Antworten bis hin zu korrekten Definitionen. Diese Aspekte werden gesammelt und sortiert für alle sichtbar notiert. Hier kann eine Filterung im Hintergrund durch die Lehrkraft erfolgen. Die Lernenden werden, den gesammelten Aspekten folgend, in fünf bis sieben Kleingruppen aufgeteilt, die sich online über jeweils einen Aspekt des Aufgabenspektrums des Bundestages informieren. Ergebnissicherung Ihre Ergebnisse halten die Lernenden auf einer Folie in einem Präsentationsprogramm fest. In Form von Mini-Referaten tauschen die Schülerinnen und Schüler ihr neu erworbenes Wissen aus. Zudem sollen sie ein Glossar der politischen Fachbegriffe erstellen, denen sie im Verlauf der Beschäftigung mit dem Deutschen Bundestag begegnen werden. Dies kann auch mithilfe eines Wikis erfolgen, auf das alle Lernenden zugreifen können, etwa in einem virtuellen Klassenraum. Nachhaltige Ergebnisnutzung Das erstellte Glossar kann auch im Rahmen der Behandlung von anderen politischen Themen genutzt und erweitert werden. Durch die aktive Beschäftigung mit den Inhalten wird sichergestellt, dass sich die Lernenden die Begriffe besser merken können. Als Hausaufgabe werden die Gruppenthemen neu verteilt, und die Lernenden recherchieren frei im Netz zu den jeweils neuen Themenfeldern. In der Folgestunde werden zu Beginn neue Erkenntnisse ausgetauscht sowie die Ergebnisse in Textform zum Download, etwa über eine gemeinsame Dateiablage oder die Schulhomepage, für alle Lernende verfügbar gemacht. Hintergrund Der Deutsche Bundestag vertritt den Willen des Volkes, deswegen werden die Abgeordneten auch als Volksvertreter bezeichnet. Die Abgeordneten im Bundestag sind auf Bundesebene die einzigen Personen, die von den Bürgerinnen und Bürgern gewählt werden. Was macht ein Abgeordneter? Die Lernenden benennen zunächst verschiedene Vorurteile, die sie allgemein im Zusammenhang mit der Arbeit der Bundestagsabgeordneten schon einmal gehört haben. Zu erwarten sind dabei auch Antworten dergestalt, dass die Abgeordneten zu wenig arbeiten und zu viel verdienen würden. Es muss auch mit Antworten dahingehend gerechnet werden, dass die Abgeordneten oft nicht wüssten, was die Bürgerinnen und Bürger wirklich bewegt und sie sich meist um unwichtige Dinge kümmerten. Im Anschluss an diese Gedankensammlung benennen die Schülerinnen und Schüler konkrete Aufgaben der Abgeordneten und schätzen ab, wie hoch die monatliche Summe ist, die ein Abgeordneter für seine Arbeit erhält. Nun recherchieren die Lernenden (in Kleingruppen) die grundlegenden Fakten rund um die Aufgaben der Abgeordneten des Deutschen Bundestages im Internet. Ergebnissicherung Die Schülerinnen und Schüler greifen die zum Einstieg gesammelten Gedanken und gegebenenfalls die aufgezählten Vorurteile auf und reflektieren diese vor dem Hintergrund der durch die Recherche auf mitmischen.de gesammelten Informationen. Dies kann in tabellarischer oder in Textform geschehen. Abschließend bewerten sie, inwiefern die Vorurteile durch die realen Gegebenheiten und durch den Vergleich mit der privaten Wirtschaft widerlegt werden. Zudem wird das Glossar (Wiki) um neue Einträge ergänzt sowie gegebenenfalls überarbeitet und erweitert. Zur Konkretisierung der im Rahmen dieser Einheit erarbeiteten Aufgaben eines Abgeordneten suchen die Lernenden im Internet zunächst nach Websites, Blogs und/oder Twitter-Feets von Bundestagsabgeordneten. Anschließen erarbeiten sie, gegebenenfalls in Kleingruppen, auf Basis der dort abrufbaren Informationen ein Kurzporträt der recherchierten Person und skizzieren einen konkreten Arbeitstag als Mini-Präsentation. Darüber hinaus können die Ergebnisse als Einträge in einem Blog der Klasse aufbereitet und dort von den anderen Lernenden kommentiert werden. Hintergrund Bei der Bundestagswahl haben die Wähler nicht eine, sondern zwei Stimmen. Es gibt die Erststimme und die Zweitstimme. Aber wofür sind überhaupt zwei Stimmen notwendig? Und wie läuft eine Wahl ab? Das Grundgesetz schreibt in Artikel 38 vor, dass die Abgeordneten in "allgemeiner, unmittelbarer, freier, gleicher und geheimer Wahl" gewählt werden sollen. Diese zentrale Aussage stellt die Lehrkraft ohne weitere Erläuterung in den Raum, etwa als Tafelanschrieb oder per Beamer oder Whiteboard. Zum Einstieg in die weiterführende Beschäftigung mit dem Thema diskutieren die Lernenden nun, was unter dieser grundgesetzlichen Vorgabe eigentlich zu verstehen ist. Daraufhin wird im Plenum zusammengetragen, was den Schülerinnen und Schülern über die Wahl der Bundestagsabgeordneten bereits bekannt ist. Dieses Vorwissen wird dabei an Flipchart, Tafel oder Board fixiert sowie gleichzeitig strukturiert. Anhand der bei mitmischen.de abrufbaren Informationen können die Lernenden die im Plenum zusammengetragenen Informationen anschließend in Partnerarbeit beziehungsweise in themenspezifischen Kleingruppen verifizieren und dabei gegebenenfalls korrigieren. Ergebnissicherung Zunächst skizzieren die Lernenden die Grundzüge der Bundestagswahl schriftlich oder als Schaubild und ergänzen das zuvor erstellte Glossar um die zentralen Begriffe, die im Gespräch genannt wurden. Anschließend vergleichen die Schülerinnen und Schüler ihr Vorwissen damit und reflektieren die dabei aufgetretenen Differenzen. Zur weiteren Vertiefung können sich die Lernenden in Einzelarbeit mit bisher nicht genannten wichtigen Aspekten des Wahlsystems, etwa dem System der Erst- und Zweitstimme, der Fünf-Prozent-Hürde oder den Überhangmandaten, beschäftigen und diese kritisch analysieren. Zudem können sie schriftlich ausarbeiten, inwieweit neue Formen der Bürgerbeteiligung jenseits der Wahl des Deutschen Bundestages denkbar wären, und ihre Arbeitsergebnisse in der Folgestunde im Plenum mit den Vor- und Nachteilen diskutieren. Alternativ kann die Diskussion auch im Rahmen eines Forums innerhalb einer virtuellen Klasse stattfinden. Hintergrund Das Plenum des Deutschen Bundestages kennt jeder: Hier kommen die Abgeordneten zusammen, um zu debattieren und über Gesetze abzustimmen. Ein Großteil der parlamentarischen Arbeit wird aber in anderen Gremien geleistet. Eine zentrale Rolle spielen die Ausschüsse, und im besonderen Blickpunkt stehen oftmals die Untersuchungsausschüsse. Direkten Bürgerkontakt hat der Petitionsausschuss. Die Lehrkraft konfrontiert die Schülerinnen und Schüler mit den Namen der zentralen Bundestagsgremien jenseits des Plenums, die auf A4-Zettel gedruckt sind: Präsidium, Bundestagspräsident, Ältestenrat, Ausschüsse, Untersuchungsausschüsse, Enquete-Kommissionen, Petitionsausschuss und Wehrbeauftragter. Diese Begriffe werden nun auf Kleingruppen verteilt, und diese überlegen jeweils, was sich hinter diesen Gremien verbirgt, welche Aufgaben sie haben und welche Personen darin arbeiten. Ihre Überlegungen notieren sie auf dem zuvor verteilten Wort-Blatt. Im Plenumsgespräch werden die Arbeitsergebnisse vorgestellt und durch einzelne Lernende in Stichpunkten an der Tafel (oder via Beamer oder Whiteboard) festgehalten. Die Gruppen recherchieren bei mitmischen.de und vergleichen die Rechercheergebnisse mit den zuvor erarbeiteten Überlegungen. Ergebnissicherung Die anfangs vorgestellten Gremien werden nun, wieder in Gruppenarbeit, als Begriffe schriftlich fixiert und anschließend in das Glossar (Wiki) übertragen. Vertiefend kann man nun aktuelle politische Vorgänge aufgreifen, etwa die Einsetzung eines Untersuchungsausschusses, und sich anhand dieser intensiver mit einzelnen Bundestagsgremien beschäftigen. Die Schülerinnen und Schüler schauen sich zunächst den auch auf mitmischen.de abrufbaren Videoclip über die Ausschüsse des Deutschen Bundestages an. Anschließend informieren sie sich in Kleingruppen auf der Website bundestag.de weitergehend über die verschiedenen Ausschüsse und stellen jeweils einen - nämlich den von ihnen begründet favorisierten - Ausschuss exemplarisch vor. Hintergrund Auch wenn es im Wahlkampf manchmal anders scheint: Der Bundeskanzler oder die Bundeskanzlerin wird in Deutschland nicht direkt durch das Volk, sondern durch die Abgeordneten des Deutschen Bundestages gewählt. Neben der Gesetzgebung und der Kontrolle der Regierungsarbeit ist die Kanzlerwahl eine wichtige Aufgabe, die für jeden neuen Bundestag zu Beginn der Wahlperiode ansteht. Die Schülerinnen und Schüler schauen sich den auf mitmischen.de abrufbaren Artikel über die Bundestagswahl und das Zustandekommen der Kanzlerwahl an. Anschließend besprechen die Lernenden im Plenum, wie die Wahl abgelaufen ist und welche Rolle der Amtseid dabei spielt. Die Abgeordneten des Bundestages wählen also die Bundeskanzlerin oder den Bundeskanzler, doch kann sie oder er von diesen auch wieder abgewählt werden? Diese Frage stellt die Lehrkraft im Plenum zur Diskussion, und die Lernenden überlegen, wie dies funktionieren könnte. Abschließend recherchieren die Lernenden bei mitmischen.de, welche Bedingungen bei der Abwahl eines Bundeskanzlers oder einer Kanzlerin im Rahmen eines sogenannten konstruktiven Misstrauensvotum erfüllt sein müssen. Ergebnissicherung Die Schülerinnen und Schüler schreiben jeweils einen kurzen Blogbeitrag dazu, welche Informationen sie dem Artikel entnommen haben. Die Beiträge können direkt veröffentlicht oder zur späteren Publikation gesammelt werden. Zudem halten die Lernenden in Form einer Präsentation oder eines Schaubildes fest, wie ein konstruktives Misstrauensvotum zur Abwahl eines Bundeskanzlers abläuft, und ergänzen darüber hinaus das Glossar um die neuen Begriffe. Zur weiteren Vertiefung recherchieren die Lernenden im Internet, wie viele konstruktive Misstrauensvoten es in der Geschichte der Bundesrepublik bislang gegeben hat und wie diese ausgegangen sind. Die Recherche-Ergebnisse werden tabellarisch aufbereitet. Hintergrund Der Deutsche Bundestag ist der Ort der Gesetzgebung. Die Abgeordneten entscheiden im Plenum darüber, welche Gesetze in Kraft treten und für uns alle verbindlich sein sollen. Gesetzesentwürfe werden dabei im Bundestag in mehreren Stationen geprüft, diskutiert und sehr oft überarbeitet, bevor sie verabschiedet werden. Wie kommt ein Gesetz überhaupt zustande? Mit dieser Frage werden die Lernenden zum Einstieg in die Bearbeitung des Themas konfrontiert. Die Lehrkraft benennt über Karteikarten oder einen Anschrieb an Tafel oder Board zunächst die politischen Akteure, die neben dem Bundestag in diesem Prozess beteiligt sind: Bundesregierung, Bundesrat und Bundespräsident. Nun überlegen die Lernenden im Plenum, wie der Bundestag beziehungsweise seine Gremien sowie die anderen Akteure zusammenarbeiten, damit ein Gesetz schließlich in Kraft treten kann. Ein Schüler oder eine Schülerin moderiert diese Phase. Die Lehrkraft hält die in dem Plenumsgespräch genannten Begriffe und Stationen im Hintergrund fest (Tafel, Beamer, Whiteboard), ordnet und ergänzt diese gegebenenfalls. Schließlich recherchieren die Lernenden bei mitmischen.de die weiteren Details zu den Gremien oder Stationen, die in die Erarbeitung von Gesetzen involviert sind. "Wir geben uns ein Gesetz" Der Weg der Gesetzgebung wird abschließend grafisch zusammengefasst und die verschiedenen Begriffe in das Glossar aufgenommen. In einem (stark verkürzten) Rollenspiel kann zudem der grundsätzliche Ablauf der Gesetzgebung nachvollziehbar gemacht werden: Zunächst verteilen sich die die Lernenden auf die verschiedenen Akteure (Bundesregierung, Bundestag und Ausschüsse, Bundesrat, Bundespräsident). Die Bundesregierung startet nun eine Gesetzesinitiative und schlägt ein Gesetz vor, etwa die Einführung einer Geldstrafe bei häufigem Zuspätkommen. Dieses muss nun die verschiedenen Stationen passieren und wird dabei immer wieder verändert, bevor es schließlich dem Bundespräsident zur Unterschrift vorgelegt oder vom Bundestag beziehungsweise dem Bundesrat abgelehnt wird. Das nächste Thema Die Gruppen, bei denen das "Gesetz" noch nicht zur Diskussion angekommen ist oder die es bereits bearbeitet haben, haben den Auftrag, sich zu überlegen, welchen Gesetzvorschlag sie als nächstes anstoßen würden. Das Thema notieren Sie abschließend plakativ auf Papier. Die Lernenden sollen sich auf mitmischen.de über aktuelle Gesetzgebungsverfahren informieren und jeweils den aktuellen Stand skizzieren. Dabei sollen sie vor allem darstellen, an welcher Stelle sich das Gesetz gerade befindet und welche Stationen noch ausstehen. Freiwillige formulieren und begründen ergänzend ihre Meinung zu diesem Gesetz.

In dieser Unterrichtseinheit sollen die Schülerinnen und Schüler interaktive Übungen zur Lernumgebung „Der programmierbare Roboterarm“ selbstständig bearbeiten. Die hier vorgestellten Übungen beziehen sich auf die Arbeit mit der Lernumgebung Der programmierbare Roboterarm , die für den Lernbereich Problemlösen mit Algorithmen entwickelt wurde. Die Materialien basieren auf Arbeitsblättern mit eingebundenen Videosequenzen und interaktiven Übungen. Sie sollen im Rahmen des Lernbereichs "Informationen verarbeiten: Modell - Algorithmus - Lösung" unterrichtsbegleitend zur Lernumgebung eingesetzt werden. Für Lehrerinnen und Lehrer stehen Musterlösungen im Bereich "Mein LO" zur Verfügung. Videos und interaktive Übungen Der "Programmierbare Roboterarm", der den hier vorgestellten Materialien zugrunde liegt, setzt jede Eingabe der Schülerinnen und Schüler bildlich um. Durch die so erreichte Anschaulichkeit ist der Lernerfolg "vorprogrammiert". Diese bildliche Ebene eignet sich auch hervorragend für diverse Aufgabenstellungen. Die Arbeitsblätter dieser Unterrichtseinheit greifen das Thema Roboterarm auf und verknüpfen Videosequenzen mit interaktiven Aufgabestellungen. Hinweise zur Technik Da die Videosequenzen in der Regel über das Internet geladen werden, sollte eine schnelle Internetverbindung bestehen. Außerdem muss der Flash-Player installiert und aktiviert sein, da der in die Arbeitsmaterialien integrierte Videoplayer "flowplayer-3.1.5" auf Flash basiert. Alternativ können die Materialien auch offline genutzt werden. Einführung der Lernumgebung per Beamer Schülerinnen und Schüler der Klasse 8 sind den Einsatz interaktiver Arbeitsblätter oft noch nicht gewohnt. In diesem Fall sollte der Umgang mit den Materialien zunächst von der Lehrperson per Beamer gezeigt werden. Insbesondere der Umgang mit Videos und JavaScript sollte demonstriert werden. Ein Hinweis auf die Notwendigkeit einer korrekten Schreibweise - unter Beachtung der Großschreibung - führt zu erhöhter Konzentration und damit weniger Frusterlebnissen. Die stellen sich ein, wenn Fragen zwar inhaltlich richtig, aber in falscher Schreibweise beantwortet wurden. Dynamische Arbeitsblätter Die Inhalte der vier Arbeitsblätter werden kurz beschrieben und die interaktiven Übungen per Screenshot vorgestellt. Die Schülerinnen und Schüler sollen im Lernbereich "Computer verstehen: Daten und Strukturen" das Prinzip Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe auf Vorgänge im Alltag übertragen, hier auf die Bedienung technischer Geräte (Klasse 7). im Lernbereich "Computer nutzen und anwenden: Objekte - Attribute - Methoden" konkrete Objekte einem Modell zuordnen (Objekt - Attribut - Attributwert) und die UML-Notation (Unified Modeling Language) kennenlernen (Klasse 7). im Lernbereich "Informationen repräsentieren: Klassen und Objekte" Klassen aus der Erfahrungswelt (Name, Attribut, Attributwertebereich, Methode) kennenlernen (Klasse 8). im Lernbereich "Informationen verarbeiten: Modell - Algorithmus - Lösung" mit den Begriffen Algorithmus (Endlichkeit, Eindeutigkeit, Ausführbarkeit, Allgemeingültigkeit) und Programmstrukturen (Folge, Wiederholung, Verzweigung) arbeiten (Klasse 8). Problemlöseprozesse kennenlernen: Problemanalyse, Lösungsentwurf, Umsetzung, Test, Dokumentation Thema Übungsserie zum "Programmierbaren Roboterarm" Autor Jens Tiburski Fächer Informatik, Mathematik Zielgruppe Klasse 7 und 8, bis Jahrgangstufe 12 (Prüfungsvorbereitung) Zeitraum 4-8 Stunden, je nach Vertiefung Technische Voraussetzungen im Idealfall ein Computer pro Person, Internetzugang, Flash-Player, JavaScript Vier Anweisungen, zwei Sensoren Die Einführung in die Problemlösung mit Algorithmen beginnt im Allgemeinen mit linearen Algorithmen - also der sequenziellen Programmierung. Diese lineare Abfolge von Anweisungen führt jedoch mit jedem Befehl (Methodenaufruf) zu einer Veränderung von Sensorzuständen. Auf diesen elementaren Zusammenhang zwischen Methodenaufruf und Attributwertänderung gehen die ersten beiden Arbeitsblätter ein. Ausgangspunkt ein Video, das in das Arbeitsblatt eingebunden ist (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken). Ziel ist es nicht nur den Algorithmus - also das verwendete Programm - zu erkennen, sondern vor allem ein vollständiges Zustandsdiagramm mit allen Methodenaufrufen und den sich daraus ergebenden Änderungen der Sensorenzustände zu erfassen. Das erste Arbeitsblatt beschränkt sich dabei auf einen Algorithmus mit nur vier Anweisungen und zwei Sensoren. Acht Anweisungen, drei Sensoren Das zweite Arbeitsblatt (Abb. 2) ist dann schon komplexer. Der Algorithmus umfasst hier acht Anweisungen, welche sich auf alle drei Sensoren des Roboterarms beziehen. Als Hilfe wird das UML-Diagramm (Unified Modeling Language, Vereinheitlichte Modellierungssprache) des Roboterarms angezeigt, das eine Übersicht aller einzusetzenden Werte bietet. Schleifen Nach der sequenziellen Programmierung erfolgt die Strukturierung von Algorithmen. Als erste Kontrollstruktur wird die Wiederholung gleicher Sequenzen - sogenannter Schleifen - behandelt. Das dritte Arbeitsblatt (Abb. 3) widmet sich diesem Thema. Auch hier werden verschiedene Videosequenzen abgespielt. Die Schülerinnen und Schüler müssen diese zunächst sequentiell erfassen, um sie anschließend - unter Verwendung von Schleifen - in strukturierte Programme umzuwandeln. Nach der Absolvierung der Aufgaben werden die Lernenden aufgefordert, die dazugehörigen Struktogramme zu entwickeln. Bedingte Verzweigung Das vierte Arbeitsblatt stellt die höchsten Ansprüche an die Schülerinnen und Schüler. Hier müssen komplexe verzweigte Algorithmen mit den dazugehörigen Struktogrammen (Abb. 4) in Übereinstimmung gebracht werden. Das erfordert in hohem Maße strukturiertes Denkvermögen. Die Einschätzung der fehlerfreien Arbeitsweise der Algorithmen sowie ihrer Effizienz lässt sich natürlich mithilfe des Programms "Der programmierbare Roboterarm" nachprüfen - die eigentliche Schwierigkeit ist aber die Beantwortung der Fragen durch eigene Überlegungen. Den Abschluss der Übungsserie bildet dann wieder die Vorführung von Videosequenzen, aus denen der entsprechende Algorithmus abzuleiten ist. Wichtig ist dabei die Erkenntnis, dass die Algorithmen im Prinzip nur bei zu schweren Kugeln voneinander abweichen - wenn alle Kugeln im Limit von 300 Kilogramm liegen, arbeiten alle Algorithmen identisch!

In der Einheit "Fibonaccizahlen, Automaten und Strichcodes" soll den Lernenden ein Einblick in das Denken in Strukturen aus der Informatik an einem aus dem Alltag bekannten Problem mit Strichcodes nahegebracht werden.Strichcodes sind auf allen Produkten zu finden; an der Kasse werden über Strichcodes Produkten Preise zugeordnet. Aber wie viele verschiedene Strichcodes gibt es eigentlich? Da gewisse Bedingungen an die Folge von schwarzen und weißen Strichen zu stellen sind, eignen sich Automaten aus der Informatik als Mittel, um hier kombinatorische Fragestellungen zu lösen. Das Thema "Fibonaccizahlen, Automaten und Strichcodes" im Unterricht Die Schülerinnen und Schüler sollen mithilfe dieser Unterrichtseinheit Automaten kennenlernen. Sie üben sich außerdem im Umgang mit irrationalen Wurzeln und dem Satz des Pythagoras. Zudem gewinnen sie Einblick in die Lösung kombinatorischer Fragestellungen mit Automaten. Als Hilfsmittel wird dabei Excel (oder ein anderes Tabellenkalkulationsprogramm) verwendet. Vorkenntnisse Grundkenntnisse der Kombinatorik sind für diese Einheit nötig. Allerdings genügen hier schon die Kenntnis der Fakultät, so des Zählprinzips. Mithilfe dieser Grundlagen ist ein einfacher Einstieg in den Bereich möglich. Da Tabellenkalkulationen zur Bestimmung von Werten verwendet werden, sollte diese bekannt und der Umgang vertraut sein. Didaktische Analyse Gelingt es den Lernenden Darstellungen in Automaten in einer Tabellenkalkulation zu nutzen, um Anzahlen von Möglichkeiten zu bestimmen? Während das Mittel "Zustandsautomaten" den Schülerinnen und Schülern neu sein sollte, wird ihnen der Umgang mit Tabellenkalkulationen vertraut sein. Zustandsautomaten bei der bearbeitenden Fragestellungen sind leicht überblickbar. Deswegen eignet sich das Thema zum Kennenlernen dieses Mediums. Methodische Analyse Da die Schülerschaft viel in Anwesenheit der Lehrkraft erarbeiten soll, können Fragen zu verschiedenen Zeitpunkten möglich sein. Dies ist für Lernende motivierend, da sie wissen, dass ihnen bei Schwierigkeiten an der richtigen Stelle geholfen wird. Die Arbeiten außerhalb des Unterrichts werden in den darauffolgenden Stunden ausführlich besprochen, damit auch dort Rückmeldungen zu allen möglichen Schwierigkeiten erfolgen kann. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler argumentieren mathematisch. lösen Probleme mathematisch. modellieren mathematisch. gehen mit symbolischen, formalen und technischen Elementen der Mathematik um. verwenden mathematische Darstellungen und Darstellungen aus dem Fachbereich Informatik zu verwenden. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten sicher am PC mit einer Tabellenkalkulation. verstehen, wie eine Tabellenkalkulation viele Werte bestimmen und darstellen kann. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bringen sich in Gruppenarbeit ein. geben Hilfeleistungen und fragen nach individuellen Hilfen von anderen. Strichcodes im Alltag An jeder Einkaufskasse werden sie verwendet: Strichcodes. Die Kassiererin, die früher noch Preise in die Tastatur der Kasse eintippte, ist für viele Jugendliche eine Geschichte aus längst vergangener Zeit. In einer Discothek in Barcelona wird nicht mehr nur mit Barem bezahlt. Besucher können sich einen Chip implantieren lassen. Sobald sie eine Bestellung aufgeben, werden sie anhand ihres Chips erkannt und ihr Konto wird via Online-Banking belastet. Strichcodes - Folgen von schwarzen und weißen Strichen - codieren eindeutig, um welches Produkt beziehungsweise um welche Person es sich handelt. Wie viele Objekte können verschlüsselt werden? Aber wie viele verschiede Objekte kann man mit Codes verschlüsseln und wovon hängt diese Anzahl ab? Einen ersten Einblick liefert eine Reihe von schwarzen und weißen Feldern, wie sie in Abb. 1 dargestellt ist. Wenn nun zehn Felder verwendet werden - wie viele verschiedene Muster können entstehen, wenn nur die Farben schwarz und weiß verwendet werden dürfen? Die Antwort, 210, ist schnell gefunden. Jedes Feld hat zwei verschiedene Möglichkeiten. Jedes Feld kann beliebig an jedes Feld angehängt werden. Und deswegen ist pro Feld ein Faktor 2 zu berücksichtigen. Anforderungen an den Code Doch schon bei diesem einfachen Problem kommt schnell folgende Frage auf: Woran kann der Scanner, der die Abfolge schwarzer und weißer Felder entziffern soll, erkennen, ob es zwei oder drei schwarze Felder nebeneinander sind? Dasselbe Problem ergibt sich auch bei den weißen Feldern, denn die schwarzen Trennstriche zwischen den weißen Feldern treten bei Strichcodes nicht auf. Somit werden Bedingungen an den Code gestellt: Das erste und das letzte Feld müssen schwarz sein. Für die Zahl gleicher nebeneinanderliegender Felder muss eine Höchstgrenze festgelegt werden (zwei, drei, vier … ). Erweiterung Eine Erweiterung des Themas ergibt sich daraus, dass nicht nur "Schwarz und Weiß", sondern mehrere Farben für den Aufbau eines Codes zugelassen werden. Dass in diesem Zusammenhang die Fibonacci-Zahlen auftreten ist überraschend - weniger, dass mit Automaten und Zustandsübergängen Lösungen gefunden werden können. Und dass dabei Tabellenkalkulationsprogramme wie Excel eine wunderbare Hilfe bieten, rundet die Thematik ab.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Zugvögel verfolgen die Lernenden den Zugweg des Schreiadlers von seinem Brutgebiet in Europa bis zum Überwinterungsgebiet in Afrika. Dabei setzen sie sich nicht nur mit den Besonderheiten des Vogels, sondern auch mit den verschiedenen Landschaften zwischen Europa und Afrika auseinander. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar.Umweltverschmutzung, Übernutzung von Ressourcen und Klimawandel tragen dazu bei, dass sich immer weniger Arten an die veränderten Umweltbedingungen anpassen können. Der Schreiadler dient in dieser Unterrichtseinheit als charakteristisches Beispiel für eine solche Art. Anhand seiner Zugroute in sein Überwinterungsgebiet erhalten die Schülerinnen und Schüler neben Informationen über den Vogel auch einen Überblick über verschiedene Landschaftsformen, die der Adler überfliegt. Dabei sollen sich die Schülerinnen und Schüler über eine sinnvolle Einteilung der Landschaftszonen (Biome) Gedanken machen und diese mithilfe diverser Tools in Google Earth einfügen. Die Unterrichtseinheit ist im Rahmen des Projekts "Fernerkundung in Schulen" am Geographischen Institut der Universität Bonn entstanden. FIS beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II.Ziel der Unterrichtseinheit ist es, mithilfe des Geobrowsers Google Earth den Zugweg des Schreiadlers nachzuvollziehen. Dabei sollen sich die Schülerinnen und Schüler in erster Linie mit den jeweiligen Landschaftsformen beschäftigen, die der Schreiadler durchfliegt, und sich Gedanken über eine sinnvolle Kategorisierung der Biome machen. Darüber hinaus soll durch die Informationsverarbeitung mittels des Computers auch die Methodenkompetenz geschult werden. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Vorteile der Fernerkundung für biologische Fragestellungen kennen und üben sich im Umgang mit Geobrowsern. Auf Basis von Fernerkundungsdaten beschäftigen sie sich mit grundlegenden Methoden der Fernerkundung. Technische Hinweise und Unterrichtsverlauf Mithilfe des Geobrowsers Google Earth vollziehen die Lernenden den Zugweg des Schreiadlers nach und analysieren die verschiedenen Landschaftsformen auf der Strecke. Die Schülerinnen und Schüler können spezifische Merkmale des Schreiadlers benennen. können den Zugweg des Schreiadlers beschreiben und kartographisch darstellen. können aus jahreszeitlichen Veränderungen der globalen Vegetationsbedeckung Biome ableiten und diese kartographisch darstellen. können die Lebensräume auf dem Zugweg des Schreiadlers charakterisieren. können die Grundfunktionen von Google Earth anwenden. Informationen zum Schreiadler Zunächst erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler mithilfe des Steckbriefs die wichtigsten Fakten zu dieser Vogelart. Anschließend können sie Google Earth starten und die beiden Dateien schreiadler_winter.KMZ und schreiadler_sommer.KMZ analysieren. Die Lehrkraft sollte erläutern, dass es sich bei den abgebildeten Karten um eine Darstellung der photosynthetischen Aktivität der Vegetation (des NDVI) zu zwei Zeitpunkten handelt. Mit dem Wissen aus dem Steckbrief, der Erläuterung über den NDVI sowie einer kurzen Orientierung in Google Earth bearbeiten die Schülerinnen und Schüler die erste Aufgabe des Arbeitsblattes. Mithilfe des Pfad-Werkzeuges tragen die Lernenden den vermuteten Zugweg des Schreiadlers in Google Earth ein. Nachdem die Schülerinnen und Schüler den Zugweg des Adlers in Google Earth markiert haben, sollen sie sich mit den überflogenen Landschaften genauer beschäftigen (Aufgabe 2 des Arbeitsblattes). In der letzten Phase stellen die Schülerinnen und Schüler ihre Beobachtungen, Vorgehensweisen und Ergebnisse (Zugweg, Einteilung der Biome) einander vor. Eine Evaluation kann sowohl in einem Gruppengespräch als auch durch gemeinsames Betrachten der KMZ-Datei "schreiadler_zugweg_biome.kmz" erfolgen. In dieser Datei ist der tatsächliche Zugweg eines Schreiadlers aufgezeichnet, der mit einem GPS-Sender ausgestattet war. Diese Route kann zum Vergleich mit dem Streckenverlauf, den die Lernenden vorgeschlagen haben, herangezogen werden.

Nanotechnologie gilt als eine der großen Fortschrittshoffnungen des 21. Jahrhunderts. Diese Unterrichtseinheit lädt ein, dem Begriff Nano auf die Spur zu kommen und einige wichtige Zusammenhänge für den Einstieg in die Thematik zu erkennen.Nach "Mikro" und "Mega" erfreut sich "Nano" heute in der Techniksprache großer Beliebtheit: Von der Wissenschaftssendung bis zum iPod ist das Wort allgegenwärtig. Nano ist einerseits Verheißung (weniger Krankheiten, mehr Reichtum und ein komfortables Leben ohne Kratzer im Autolack und Kalkablagerungen in der Badewanne), andererseits gibt es auch Ängste (lungengängige Partikel, mangelnde Abschätzung der Folgen). Die Annäherung an die "Nanowelt" erfolgt in dieser Unterrichtseinheit über den Begriff und die Kenntnis einiger wichtiger Anwendungsfelder der Nanotechnologie.Die Schülerinnen und Schüler überlegen zunächst im Plenum, wo ihnen das Wort Nano im Alltag begegnet ist. Anschließend tauchen sie interaktiv in die "Nanowelt" ein und erkennen, um welche Größenordnung es geht. Im nächsten Schritt erkunden sie, welche Anwendungsgebiete für Nanotechnologie es gibt, und finden exemplarisch Lösungen und Pläne aus der Materialkunde, der Medizin, und der Informationstechnologie. Eine vertiefende Beschäftigung mit der Nano-Forschung und möglichen Lösungen findet am Beispiel des Lotus-Effekts und der Frage statt, wie Insekten und andere Tiere die Schwerkraft überwinden können. Ablauf der Unterrichtseinheit Die Unterrichtseinheit nutzt Informationen und Präsentationen aus dem Internet. Umfang und fachliche Tiefe können flexibel gestaltet werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen sich ein Bild davon machen, wo sich die "Nanowelt" (Moleküle und Atome) befindet. herausfinden, welche Anwendungsfelder von Nanotechnologie es gibt. erkennen, wie in der Nanotechnologie von der Natur abgeschaut wird. einfache Phänomene wie den Lotus-Effekt kennenlernen. sich mit dem Risiken von Nanomaterialien für Mensch und Umwelt auseinandersetzen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen die Informationen selbstständig nach Vorgaben im Internet finden. Textinformationen auswerten. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen lernen, Modebegriffe nach ihrem tatsächlichen Inhalt zu hinterfragen. Thema Nano! Nutzen und Visionen einer neuen Technologie Autor Michael Fiedler Fach Chemie/Biologie/Physik Zielgruppe Klasse 8/9 aller Schulformen, empfohlen für Gymnasien und Gesamtschulen Zeitraum 5 Unterrichtsstunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang für Einzel- und Gruppenarbeit Inhalt Das Arbeitsblatt fragt zunächst das vorhandene Wissen zum Thema Nano ab. Der Begriff dürfte für die meisten Schülerinnen und Schüler nicht neu sein. Deshalb können auf diese Weise bereits etliche Facetten des Themas deutlich werden. Das Arbeitsblatt 1 regt dazu an, nachzudenken, wo überall im Alltag der Begriff Nano auftaucht, beispielsweise iPod Nano, Fernsehsendung, allerlei Putz- und Pflegemittel, Farben. Falls die Suche nicht ergiebig genug ist, können die Schülerinnen und Schüler eine Internetrecherche anschließen. Inhalt Ein Nanometer ist 10 -9 m klein. Mithilfe einer sehr gut umgesetzten Internetseite nähern sich die Schülerinnen und Schüler diesem Maßstab an. Weitere Reiseangebote Zwei weitere "Reiseangebote" in den Nanokosmos sind technischer, zeigen das Innere eines Notebooks und einer LED-Beleuchtung. Die drei Reisen in die Nanowelt ergänzen das Arbeitsblatt 1 und bereiten das Arbeitsblatt 3 vor. nanoreisen.de Von dieser Website aus starten die Lernenden ihre Reisen in die Nanowelt. Inhalt Die Schülerinnen und Schüler finden mithilfe einer weiteren Internetseite heraus, auf welchen Feldern die Nanowelt erforscht wird: von der Materialkunde über die Medizin bis hin zur Sport- und Freizeit. Arbeitsmaterial Die Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene Forschungsansätze und Anwendungsgebiete kennen und stellen fest, dass es sicht um eine Querschnittstechnologie handelt, die in vielen Bereichen eingesetzt werden kann. Inhalt Die Schülerinnen und Schüler finden auf einer Internetseite Informationen über die Erforschung eines Phänomens in der Natur: Insekten und andere Tiere scheinen die Schwerkraft überwunden zu haben. Für die Forscherinnen und Forscher ist die Natur Lehrmeisterin. Die Lernenden erkennen damit eine wichtige Forschungsstrategie und können anhand des Beispiels nachvollziehen, wie die gewonnenen Erkenntnisse in der Nanotechnologie umgesetzt werden. Arbeitsmaterial Arbeitsblatt 4 leitet zu der Frage hin, wie es Insekten und Geckos möglich ist, scheinbar schwerelos an Decken und Wänden zu kleben. Der Link führt zu einem Text, der genau dies erklärt. Inhalt Die Schülerinnen und Schüler finden auf dem Arbeitsblatt die Anleitung für ein einfaches Experiment zum Lotus-Effekt. Arbeitsmaterial Mit Arbeitsblatt 5 erkennen die Schülerinnen und Schüler, dass Wassertropfen sich auf unterschiedlichen Oberflächen unterschiedlich verhalten. Sie stellen fest, dass das Wasser vom Kohlrabiblatt rückstandsfrei abläuft, vom Salatblatt dagegen nicht. Durch Reiben wird die Oberflächeneigenschaft des Kohlrabiblatts zerstört. Inhalt Die Schülerinnen und Schüler betätigen sich in dieser Phase als Risikoforscher. Dabei sollen sie erkennen, dass Nanomaterialien - wie viele andere chemische Stoffe auch - Risiken für Mensch und Umwelt mit sich bringen können. Diese müssen systematisch erforscht werden, um unsere Sicherheit als Arbeitnehmer, Verbraucher und Bürger zu schützen. Arbeitsmaterial Arbeitsblatt 6 macht die Schülerinnen und Schüler zu Risikoforschern. Sie sollen auf der Internetseite herausfinden, wie die von Nanomaterialien eventuell freigesetzten ultrafeinen Partikel in den menschlichen Körper und in die Umwelt gelangen können. Schließlich lernen die Schülerinnen und Schüler mit Exposition und Gefährdungspotenzial die zwei wesentlichen Säulen einer Risikobeschreibung kennen.