Diese Unterrichtseinheit zum Thema "Die Biologie der Zecken und Krankheiten durch den Zeckenbiss" bringt den Schülerinnen und Schülern die Biologie der Zecke näher und klärt über Krankheiten – wie Borreliose und Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME) – auf, die durch Zeckenbisse übertragen werden. In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Biologie der Zecke sowie über durch sie übertragbare Krankheiten . Dabei stehen ihnen zwei Arbeitsblätter mit Recherche-Aufträgen und Linkvorschlägen zur Verfügung. Für diese Internetrecherche mit anschließender Präsentationsmöglichkeit werden Smartphones, Laptops oder Computer sowie – je nach Präsentationsform – Plakate benötigt. Diese Unterrichtseinheit bietet sich sowohl für den Präsenz- als auch den Distanzunterricht an. Nach einem assoziativen Einstieg (der natürlich auch mit Bildern oder Realien erfolgen kann), werden die Lernenden in passende Arbeitsformen eingeteilt – hier ist Binnendifferenzierung nach Sozialform und Arbeitsauftrag möglich. Sie bearbeiten dann den entsprechenden Arbeitsauftrag auf dem Arbeitsblatt und können die dort angegeben Links für ihre Recherche nutzen. Die Recherche-Ergebnisse werden schriftlich in PowerPoint-Präsentationen oder aber klassisch auf Plakaten festgehalten. Die Präsentationen können dann in der Klasse oder aber per Galerie-Rundgang oder in Gruppen-Puzzeln gehalten werden. Sinnvoll ist es hier, dass die präsentierenden Lernenden circa drei Quiz-Fragen am Ende ihrer Ergebnis-Vorstellung an ihre Zuhörerinnen und Zuhörer richten, um die Aufmerksamkeit während der Präsentation zu sichern. Auch sollten ihre Ergebnisse auf den Arbeitsblättern mitgeschrieben werden. Hintergrundinformationen: Die kleinen Blutsauger können problemlos durch Auftragen von Öl oder Klebstoff wieder entfernt werden? Halt! Ist Ihnen der Fehler aufgefallen? Für ein Wissens-Update zu Zecken existieren interessante Quellen im Internet, die Sie auch Ihren Schülerinnen und Schülern zur Erkundung des Themas zugänglich machen sollten. Aber hier zunächst die Richtigstellung: Zecken sind keine Insekten, sie gehören zur Familie der Milben, also zu den Spinnentieren. Sie leben am Boden, im Unterholz, an Gräsern und Sträuchern in bis zu 1,5 Metern Höhe. Von dort lassen sie sich von ihren Wirten abstreifen und suchen sich dann eine geeignete Stelle zum Stechen und Blutsaugen. Beim Entfernen von Zecken sollte man Manipulationen wie das Auftragen von Substanzen (Öl, Klebstoff) oder Drehen und Quetschen des Parasiten vermeiden. Dadurch vergrößert sich nur die Infektionsgefahr. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich Grundlagen der Biologie der Zecke (Lebensraum, Entwicklungszyklus, Verhalten). lernen die mit einem Zeckenstich übertragbaren Krankheiten kennen (Erreger, Symptomatik). lernen Risiken einer Infektion einzuschätzen (Endemiegebiete, richtiges Verhalten nach einem Stich, Schutzmöglichkeiten). Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler informieren sich und recherchieren zu dem Thema im Internet. nutzen eine Webseite aufgabenorientiert und werten eigenständig Informationen aus. nutzen ihr Smartphone, Tablet oder ihren Computer. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erstellen sich eigenständig eine Übersicht. arbeiten kooperativ.

In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler Grundlagen der Bionik und erforschen Anwendungsgebiete und Nutzen, ehe sie ihr Wissen über Bionik und die eigene Kreativität im Bereich der Mobilität unter Beweis stellen können. Bionische Erfindungen sind heute in zahlreichen Produkten zu finden, vom Klettverschluss bis zu selbstreinigenden Oberflächen, von den Tragflächen der Flugzeuge bis zum Leichtbau in Architektur, Automobilbau oder Prothetik. Ihre interdisziplinäre Verbindung von Biologie und Technik ist ebenso faszinierend wie zukunftsweisend. Worin besteht die Faszination der Bionik? In ihrer Vielfalt, ihrer Kreativität, ihrer Lösungskompetenz, ihrer Nähe zur Natur, ihrer Zukunftsfähigkeit? Dieser Frage gehen die Lernenden nach, indem sie einige Argumente für die Faszination der noch relativ jungen Wissenschaft und zahlreiche Beispiele ihrer Arbeit kennen lernen. Dabei beschäftigen sie sich auch mit den Grundlagen der Bionik sowie Entwicklung, Arbeitsweisen und Arbeitsbereichen. Die Lernenden recherchieren in arbeitsteiliger Gruppenarbeit das gesamte Wissenschaftsgebiet und präsentieren ihre Ergebnisse in einem Bionik Slam . Inwiefern die Bionik effizient, nachhaltig und ökonomisch sinnvoll sein kann, erfahren die Schülerinnen und Schüler unter anderem durch eine Videoreihe von Bremer Bionikstudierenden. Ein Artikel aus der von der Biologin und Unternehmensberaterin Janine M. Beynus gegründeten Bionik-Datenbank "AskNature" eröffnet den Blick auf die ökonomischen Hintergründe. Zudem wenden die Lernenden ihr Wissen über bionische Innovationen an, indem sie wahlweise die Entwicklung eines PKW oder eines Verkehrsflugzeuges simulieren. Dabei steht die Verwendung bionischer Entwicklungen zu Nachhaltigkeit, Funktionalität, Energieeffizienz sowie Materialkosten- und Abfallreduktion im Vordergrund. Inwieweit die Zukunftswissenschaft Bionik für die Lernenden eine berufliche Perspektive darstellen kann, ermitteln sie im Rahmen einer Recherche der Bionik-Studienangebote beziehungsweise der technischen Ausbildungsberufe, die im Rahmen eines dualen Studiums berührt werden. Das Thema Bionik im Unterricht Unser Alltag und somit auch Gegenstände des Alltags werden immer weiter optimiert. Dabei wird der Ruf nach ökologisch und ökonomisch nachhaltiger Optimierung immer größer. Hier setzt die Bionik an und versucht Techniken und Funktionen aus der Biologie für uns nutzbar zu machen, während gleichzeitig die Umwelt geschont wird. Da diesem technischen Innovations- und Wirtschaftszweig immer mehr Bedeutung zukommt, ist es unverzichtbar, wenn die Lernenden bereits in der Schule damit in Kontakt kommen, um eine Vorstellung der gegenwärtigen und zukünftigen Bedeutung zu erlangen. Vorkenntnisse Grundlagen über biologische Systeme und deren Wechselwirkungen untereinander sind vorteilhaft zur Beurteilung der Wirksamkeit bionischer Ideen und Vorhaben. Es sollte zumindest eine grobe Vorstellung vom Begriff "Bionik" vorhanden sein. Eventuell wurden bereits Alltagsbeispiele im Vorfeld besprochen und zum Beispiel der Klettverschluss oder der Lotus-Effekt sind den Schülerinnen und Schülern als Beispiele für bionische Innovationen bekannt. Außerdem sind grundlegende Englisch-Kenntnisse unerlässlich, da einige Materialblätter und Link-Tipps ausschließlich in englischer Sprache sind. Didaktisch-methodische Analyse Zum Kompetenz- und Wissenserwerb bietet sich in der Unterrichtseinheit die Gruppenarbeit an. Die Ergebnisse der Arbeit werden anschließend stets im Plenum besprochen oder präsentiert. Lediglich der Rechercheauftrag am Schluss der Einheit kann individuell nach eigenen Interessen und Vorlieben in Einzel- oder Partnerarbeit erfolgen. Dabei erweitern die Schülerinnen und Schüler nicht nur ihre fachlichen Kompetenzen im Bereich Biologie und Technik, sondern fördern und fordern ihre Sozial- und Medienkompetenzen durch vielfältige Präsentations- und Arbeitsformen. Die Einheit gliedert sich in insgesamt fünf Kapitel. Zu jedem Kapitel gibt es ein Arbeitsblatt und gegebenenfalls Materialblätter mit weiterführenden Informationen zu den Aufgaben des Arbeitsblatts. Prinzipiell lassen sich einzelne Kapitel und Arbeitsblätter auch unabhängig von anderen Kapiteln bearbeiten. Hier ist allerdings darauf zu achten, dass das nötige Vorwissen (beispielsweise Arbeitsblatt 4) in anderer Form bereits erworben wurde. Innerhalb der Einheit bauen die Kapitel jedoch aufeinander auf und sind chronologisch zu bearbeiten. Zunächst erfolgt der Einstieg über die Klärung des Begriffs und über einen Austausch zu den Grundlagen der Bionik. Verschiedene Bereiche und Teilgebiete werden beleuchtet. Zudem wird erforscht, wie die Bionik für effiziente und nachhaltige Entwicklungen und Innovationen sorgen kann. Das Wissen und die neu erworbenen Kompetenzen wenden die Lernenden schließlich in der Simulation eines Verkehrsmittels an. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler übertragen biologische Phänomene auf technische Anwendungen. nutzen ihr Wissen über biologische Systeme und deren technische Nutzung. analysieren biologische Phänomene hinsichtlich ihrer möglichen wirtschaftlichen Bedeutung. entwickeln begründet einen Standpunkt zu aktuellen Forschungstendenzen und -ergebnissen der Bionik. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen verschiedene digitale und analoge Medien zum Erkenntnisgewinn und als Diskussionsgrundlage. präsentieren Ergebnisse in verschiedenen Formaten. recherchieren selbstständig und bewerten Suchergebnisse hinsichtlich ihrer Aussagekraft. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler präsentieren Arbeitsergebnisse adressatengerecht. arbeiten gemeinsam in verschiedenen Sozialformen. nehmen Rücksicht auf die Bedürfnisse anderer und respektieren Meinungen abseits der eigenen.

In dieser Unterrichtssequenz zum Thema "Drug Targets" erarbeiten die Schülerinnen und Schüler anhand eines Videos mögliche Angriffspunkte von Medikamenten und die Entwicklung von Drug Design über die letzten Jahrzehnte. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden. Die Schülerinnen und Schüler lernen anhand dieses Unterrichtsmaterials Wirkungsweisen bestimmter Medikamente kennen und gewinnen so ein umfassendes Bild von verschiedenen Wirkungsmöglichkeiten. Außerdem reflektieren sie die Entwicklung dieses Forschungsgebietes in den letzten Jahrzehnten und setzen sich mit zukünftigen Ansätzen auseinander. Die nötigen Informationen beziehen die Lernenden aus einem Lehrvideo. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier "Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht" . Das Thema Drug Targets im Unterricht Medikamente sind heutzutage allgegenwärtig. Man kennt unzählige Medikamente, die auf unterschiedlichste Weise und gegen verschiedenste Erkrankungen wirken. Die hohe Gesellschafts- und Alltagsrelevanz legitimiert eine Thematisierung der Medikamentenentwicklung und -wirkung im Unterricht der naturwissenschaftlichen Fächer, beispielsweise in einer Unterrichtseinheit zur Mikrobiologie oder Enzymatik im Fach Biologie oder zur organischen Chemie im Fach Chemie. Vorkenntnisse Die Schülerinnen und Schüler sollten den Aufbau der DNA sowie die Bedeutung der Basenpaarung kennen. Allgemeine Grundkenntnisse zu Enzymen sowie ihrer Wirkung und Bedeutung im Körper sind notwendig, da viele Medikamente durch das Hemmen oder Blockieren von Enzymen wirken. Didaktische Analyse Medikamente, mit denen Krankheiten wie Krebs oder Aids erfolgreich behandelt werden können, gibt es nur wenige. Das macht viele Schülerinnen und Schüler betroffen. Die Betroffenheit und die Fragen der Lernenden können im Einstieg aufgegriffen werden, sodass das Interesse an dieser Unterrichtssequenz geweckt wird. Anschließend lernen die Schülerinnen und Schüler an konkreten Beispielen Wirkungsmechanismen von Medikamenten kennen, die dann abstrahiert werden können. Die Beschäftigung mit der bisherigen und zukünftigen Entwicklung auf diesem Forschungsgebiet lässt die Lernenden eine respektvolle Haltung entwickeln. Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz sind die Schülerinnen und Schüler zu Austausch und Diskussion angehalten. Das Video als Medium erhält das durch den Einstieg geweckte Interesse am Thema aufrecht. Um mögliche Schwierigkeiten bei der Bearbeitung der Arbeitsaufträge zu vermeiden, wird als Sozialform die Partnerarbeit empfohlen. Die Aufgaben können aber auch in Einzelarbeit gelöst werden, wobei das individuelle Lerntempo berücksichtigt wird. Um die Interessen der Lernenden zu berücksichtigen, werden drei Möglichkeiten zur Vertiefung oder Weiterarbeit gegeben, aus denen die Lehrkraft bei Bedarf wählen kann. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten beispielhaft Wirkungsmechanismen bestimmter Medikamente und gewinnen so einen Einblick in verschiedene Möglichkeiten auf dem Gebiet der Drug Targets. vergleichen Drug Targets und Drug Design früher und heute. nennen Vor- und Nachteile eines zukünftigen Ansatzes bezüglich Drug Targets. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können das in einem Video dargestellte Wissen nach Relevanz filtern und strukturiert wiedergeben. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv und kooperativ in Partner- oder Gruppenarbeit. stärken ihr Selbstkonzept durch die geschützte Atmosphäre in den Partnerarbeitsphasen. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit anschauen.

Die Evolution des Universums, der Ursprung und die Entwicklung des Lebens auf der Erde – das sind die Themen des hier vorgestellten Evolutionspfads. In dem fächer- und jahrgangsstufenübergreifenden Projekt entwickeln Schülerinnen und Schüler im Rahmen von Referaten, Fach- oder Projektarbeiten Beiträge zu wichtigen "Meilensteinen" der letzten 14 Milliarden Jahre. Die evolutionären Zeiträume sind kaum vorstellbar. Der Evolutionspfad des Gymnasiums am Stadtpark in Krefeld-Uerdingen soll das Unanschauliche jedoch anschaulich machen: Auf einer Länge von etwa 130 Metern wird die Geschichte des Universums dargestellt. Wichtige und interessante Kapitel - wie zum Beispiel die Entstehung des Planetensystems oder das Auftreten der ersten Vögel - sollen dabei mit Exponaten und Präsentationen von Schülerinnen und Schülern "beleuchtet" werden. Entlang des Pfades durch das Schulgebäude erstreckt sich ein 30 Zentimeter hoher Wandfries, der die Zeiträume in zwei Maßstäben darstellt: Die unvorstellbar großen Realzeit-Zahlen in Jahren werden ergänzt durch Zeitangaben, die die Geschichte des Universums - in Anlehnung an die Schöpfungsgeschichte - auf einen Zeitraum von sechs Tagen verdichten. Das Projekt wird durch die Bayer Foundation gefördert. Wie jede Projektarbeit besitzt die Arbeit an dem Evolutionspfad einen fächerverbindenden Charakter und einen starken Kontextbezug. Neben der Biologie und der Physik sind die Chemie und die Geographie beteiligt. Auch astronomische und astrophysikalische Themen fließen zwangsläufig in die Geschichte des Universums ein. Schülerinnen und Schüler bearbeiten die Themen in Form von Referaten oder auch Facharbeiten. Sie erstellen Informationstafeln oder präsentieren ihre Arbeiten in einem digitalen Bilderrahmen, der in den Evolutionspfad integriert wird. Dadurch kommt diesen Schülerleistungen auch eine besondere Wertschätzung zu. Das Projekt wird ständig fortgeführt und bleibt so "lebendig". Allgemeine Hinweise Als weitere Bausteine des Evolutionspfads dienen Ausstellungsobjekte. Individuelle Förderung und Schulung der Teamfähigkeit spielen bei dem Projekt eine wichtige Rolle. Der Krefelder Evolutionspfad Die ersten Schülerarbeiten sowie die räumliche und zeitliche Einteilung des Krefelder Evolutionspfads werden hier vorgestellt. Die Schülerinnen und Schüler sollen in unterschiedlichen Quellen recherchieren und die Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch auswerten. biologische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mithilfe von geeigneten Modellen und Darstellungen beschreiben und veranschaulichen. ihre Arbeit - auch als Team - planen, strukturieren, kommunizieren und reflektieren. den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sach- und situationsgerecht sowie adressatenbezogen in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen dokumentieren und präsentieren - auch mithilfe elektronischer Medien. Thema Ein Evolutionspfad durch das Schulgebäude Autor Andreas Birmes Fächer Biologie, Physik, Chemie, Geographie, Astronomie Zielgruppe Sekundarstufe I und II Zeitraum ständige Fortführung, zum Beispiel durch Fach- und Projektarbeiten Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss, Drucker zum Ausdruck farbiger Folien, digitale Bilderrahmen Die hier angegebenen Quellen eignen sich für Recherchen zu Themen der Erdgeschichte und der biologischen Evolution: H. Burda, S. Begall (Herausgeber) Evolution - Ein Lese-Lehrbuch, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg (2009) F. R. Paturi Die Chronik der Erde, Chronik Verlag, Augsburg (1996) P. D. Ward Der lange Atem des Nautilus, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg (1998) Neben der Entwicklung eigener Beiträge (Informationstafeln, Präsentationen) planen die Lernenden auch die Anschaffung von Exponaten. Es ist vorgesehen, eine möglichst große Vielfalt unterschiedlicher Anschauungsobjekte zusammenzutragen, zum Beispiel unterschiedliche Arten von Fossilien (Abdrücke, Steinkerne, Bernsteineinschlüsse), Repliken und Modellen. Aber auch selbst gesammelte Fossilien und Gesteine sollen ausgestellt werden. Sie können zum Beispiel im Rahmen von Wandertagen oder auf Klassenfahrten gesammelt und bestimmt werden. Um Anregungen für die Präsentation der Ausstellung zu erhalten, ist auch der Besuch von Museen geplant. Als Produkte der Schülerarbeiten entsteht jeweils ein neues Exponat für die Ausstellung. Die Lernenden werden dabei in verschiedener Hinsicht individuell gefördert. Sie besitzen Freiheiten, was die Auswahl ihres Themas, die verwendeten Quellen und die Art der Präsentation (Texttafeln oder elektronische Präsentationen im digitalen Bilderrahmen) und die Anschaffung von Exponaten betrifft. Sie bestimmen ihr eigenes Arbeitstempo und arbeiten im Team zusammen. Dabei kann durch eine arbeitsteilige Vorgehensweise verschiedenen individuellen Fähigkeiten und Vorlieben Rechnung getragen werden. Dies betrifft insbesondere folgende Tätigkeiten: Quellenrecherche Die Recherche schließt neben der Sichtung allgemeiner fachlicher Informationen auch die Sichtung der Internetseiten von Museen und Ausgrabungsprojekten ein. Formulierung von Texten Alle Textbeiträge, die in den Evolutionspfad eingearbeitet werden, müssen adressatenbezogen formuliert, also informativ für die Mitschülerinnen und Mitschüler sein. Zudem müssen sie einheitlichen formalen Anforderungen genügen, zum Beispiel bezüglich der Textlänge und Textgliederung. Erstellung von Folien oder Präsentationen Die Präsentationen werden in einheitlichem Layout konzipiert und am Rechner erstellt. Handwerkliche Arbeiten Hierunter fallen vielfältige Tätigkeiten, wie zum Beispiel das Zurechtsägen und Aufhängen der Tafeln, das Aufkleben der Folien oder auch der Selbstbau von Modellen. Unser Projekt befindet sich noch im Anfangsstadium. Im Jahr 2010 wurden die beiden ersten Schülerarbeiten fertiggestellt. Das erste Ausstellungsstück ist die Replik des Flugsauriers Pterodactylus kochi aus dem Solnhofer Plattenkalk (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken). Zwei Schülerinnen der Jahrgangsstufe 13 haben die dazugehörigen Informationen für den Evolutionspfad recherchiert und aufbereitet. Außerdem entstand eine Präsentation zur Entstehung von Vielzellern. Dieses Thema war Gegenstand einer Facharbeit der Jahrgangsstufe 12 und wird in einer Zusammenfassung als Präsentation im digitalen Bilderrahmen gezeigt. Realzeit und Sechs-Tage-Woche Der Evolutionspfad erstreckt sich über drei Flure, deren Gesamtlänge etwa 130 Meter beträgt. Am letzten Flur befindet der Biologieraum. Um die großen Zeiträume der Evolutionsgeschichte für die Schülerinnen und Schüler erfahrbar und anschaulich darzustellen, haben wir eine lineare Zeiteinteilung gewählt und geben zwei Zeitmaßstäbe an: Neben den Jahreszahlen ist in Anlehnung an die biblische Schöpfungsgeschichte eine Einteilung der gesamten Entstehungsgeschichte in sechs Tagen dargestellt. "Zeitlupe" für die letzten 2,5 Milliarden Jahre Bei einem durchgängigen, linearen Maßstab nähme der biologisch wichtige Teil der Evolution ab dem Kambrium nur etwa sechs Meter ein. Um dieser Phase einen größeren Raum zu geben, haben wir den Maßstab ausnahmsweise gewechselt: Der erste Flur mit einer Länge von 45 Metern umfasst die ersten fünf Tage der Schöpfungsgeschichte und endet mit dem Archaikum (also vor 2,5 Milliarden Jahren). Danach ändert sich der Maßstab: Auf den übrigen beiden Fluren entspricht eine Strecke von 3,5 Metern einem Zeitraum von 100 Millionen Jahren (Tab. 1). Bezogen auf den sechs-Tage-Maßstab entspricht dies einer Stunde. Auf diese Weise entspricht der Biologieflur (24 Meter Länge) den letzten 720 Millionen Jahren. Die Phylogenese der Gattung Mensch erstreckt sich über eine Länge von nur 10 Zentimetern (zwei Minuten im sechs-Tage-Maßstab), wenn man das erste Auftreten der Gattung Homo auf den Zeitraum vor etwa drei Millionen Jahren datiert. Flur Länge (Meter) Zeitraum (Jahre) Strecke (Meter) entspricht in Jahren Sechs-Tage-Raster (Stunden) Klassenräume 45 14-2,5•10 9 9 2,5•10 9 24 Physik, Chemie 60 2.500-720•10 6 3,5 100•10 6 1 Biologie 24 720•10 6 bis heute 3,5 100•10 6 1

Schülerinnen und Schüler kennen es aus eigener Erfahrung: In der Schule wird man im Klassenraum oft müde, wenn die "Luft“ verbraucht ist. Dieses Phänomen ist der Ausgangspunkt des hier vorgestellten WebQuest. Die Ergebnisse der Recherchen zum Thema Luft werden auf Plakaten festgehalten und in der Klasse vorgestellt und diskutiert. Die Schülerinnen und Schüler setzen sich in Partner- oder Kleingruppenarbeit zunächst mit den allgemeinen Aspekten des Themas und den Eigenschaften von Luft auseinander. Ihnen wird deutlich, aus welchen Bestandteilen Luft besteht und wie sich dieses Stoffgemisch zusammensetzt. Sie sollen erkennen, dass Luft auch "schmutzig" werden kann. In diesem Zusammenhang werden auch Luftschadstoffe behandelt. Abschließend versuchen die Lernenden die Ausgangsfrage (Müdigkeit im Klassenzimmer) zu beantworten. Ihnen soll bewusst werden, dass Klassenräume regelmäßig gelüftet werden müssen, um im Unterricht ?fit? bleiben zu können. Der WebQuest ist für die Klasse 6 konzipiert, sodass eine genaue Arbeitsanleitung für die Lernenden unbedingt nötig ist. Aus diesem Grund sind die Arbeitsaufträge in dem WebQuest-Dokument sehr präzise formuliert. Die Lehrperson soll während der Bearbeitung lediglich Hilfestellungen leisten und Anregungen geben und sich nicht in die Diskussion der Schülerinnen und Schüler einmischen. Hinweise zum Unterrichtsverlauf Der Ablauf der Internetrecherche, die Arbeit in Kleingruppen sowie die Entwicklung und Präsentation eines Plakats werden hier kurz skizziert. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen sich über die Zusammensetzung und die Bedeutung von Luft informieren. die gesellschaftliche Relevanz von Luftverschmutzungen erkennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen den Computer gezielt zur Informationsbeschaffung verwenden. relevante Inhalte aus Online-Dokumenten erarbeiten und diese auf ihre Aufgabenstellung beziehen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen zu ihren Diskussionsergebnissen gemeinsam ein Plakat entwerfen und präsentieren. die Vorstellungen und Ideen der anderen Gruppen aufmerksam verfolgen und abschließend miteinander vergleichen. Thema WebQuest "Luft" Autorinnen Julia Elsen, Prof. Dr. Julia Michaelis Fach Chemie Zielgruppe Klasse 6 Zeitraum 6 Stunden (je 2 Stunden Recherche, Plakaterstellung und Diskussion) Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss pro Arbeitsgruppe (2-4 Personen) Prof. Dr. Julia Michaelis von der Didaktik der Chemie der Universität Oldenburg betreute Julia Elsen bei der Bachelorarbeit "Warum WebQuest? - Erstellung von WebQuest-Materialien mit unterschiedlichen Kompetenzschwerpunkten". Das WebQuest-Dokument wurde mit PowerPoint erstellt. Sie können die Datei "webquest_luft.ppt" (siehe "Download") herunterladen und editieren. Die Hyperlinks sind nur im Präsentationsmodus aktiv. Schülerinnen und Schüler können mit dem Dokument auch arbeiten, wenn es auf der Festplatte ihres Arbeitsrechners liegt (Internetanschluss vorausgesetzt). Anleitungen zur Erstellung von WebQuests mit PowerPoint finden Sie im Internet. Alltagsbezug Der WebQuest thematisiert die allgemeinen fachlichen Grundlagen zur Zusammensetzung und zur Bedeutung von Luft für den Menschen. Durch die Übertragung der Lufteigenschaften auf einen lebensnahen Bezug (Luftqualität im Klassenraum) wird die Relevanz des Themas für die Lernenden deutlich. Außerdem wird das Thema Luftverschmutzung berücksichtigt. So treten auch die gesellschaftliche und ökologische Dimension und die Zukunftsrelevanz des Themas hervor. Fächerverbindende Bezüge Die Unterrichtseinheit bietet auch Bezüge zur Biologie. Die Schülerinnen und Schüler setzen sich sowohl mit der Umweltverschmutzung als auch mit der Gesundheit des Menschen auseinander. Die Gesundheitsaspekte können im Biologieunterricht in der Thematik "Auswirkungen von Umweltverschmutzungen und deren Auswirkungen auf den Menschen" aufgegriffen werden. Internetrecherche Die Schülerinnen und Schüler setzen sich in dem WebQuest in Partner- oder Kleingruppenarbeit mit dem Thema "Luft" auseinander. Dabei soll jedes Kind wichtige Inhalte und Ergebnisse festhalten, um sich später zusammen mit den Mitschülerinnen und Mitschülern darauf zu einigen, welche Informationen bei der Erstellung des Plakats übernommen werden sollen. Diskussion und Entwicklung des Plakats Auf der Basis der Recherchen sollen die Lernenden ihre Ergebnisse über Zusammensetzung und Bedeutung der Luft sowie über die Luftverschmutzung zusammentragen. Danach verständigen sie sich über die wichtigsten Ergebnisse und halten diese auf einem Plakat fest. Die angefertigten Plakate werden im Anschluss an die Gruppenarbeiten den Mitschülerinnen und Mitschülern im Rahmen einer kleinen Ausstellung präsentiert und im Plenum diskutiert.

Diese Unterrichtseinheit zum Thema Monotypie ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern, über einen gemeinschaftlichen Einstieg in das Thema Insekten eine neue druckgrafische Technik kennenzulernen und eigene, noch unbekannte Insektenarten zu erfinden. Dabei entstehen mit Druckwalze, Farbe und auf Papier fantasievolle Unikate.Diese Unterrichtseinheit eignet sich zu einer fächerübergreifenden Auseinandersetzung mit dem Thema "Insekten". Das zuvor im Fach Biologie erarbeitete Wissen wird im Fach Kunst vertieft und durch eine künstlerische Methode kreativ weiterentwickelt. Die Einheit richtet sich an Schülerinnen und Schüler der siebten und achten Klasse; die verwendete Methode kann bereits in unteren Jahrgängen eingesetzt werden. Eine Monotypie enthält sowohl Elemente einer Zeichnung als auch eines Druckes. Durch die Entwicklung aus dem übergeordneten Thema "Insekten" zu einer eigenen Form, der Umsetzung in ein eigenes Bild, wird zum einen das zeichnerische und grafische Ausdrucksrepertoire der Schülerinnen und Schüler erweitert und zum anderen der Zugang und sachgerechte Umgang mit Druckmaterialien gefördert. Darüber hinaus werden die Lernenden in ihrem kreativen Handeln und in ihrer Experimentierfreude bestärkt. Das Thema "Monotypie" im Kunst-Unterricht Die Lehrkraft sollte im Vorfeld bereits erste Erfahrungen im Umgang mit einer Druckwalze und Linoldruckfarbe gemacht haben. Da die Monotypie sowohl Elemente einer Zeichnung als auch eines Druckes enthält, fördert und vertieft sie den Zugang sowie den sachgerechten Umgang mit Druckmaterialien. Durch die Entwicklung aus einem übergeordneten Thema zu einer eigenen Form und der Umsetzung in ein eigenes Bild wird das zeichnerische und grafische Ausdrucksrepertoire der Schülerinnen und Schüler erweitert. Zudem werden sie in ihrem kreativen Handeln und ihrer Experimentierfreude bestärkt. Vorkenntnisse Kunst: Zeichnung, gegebenenfalls einfache Hochdrucktechniken (Stempeldruck) Biologie: Thema "Insekten" Didaktische Analyse Mit der Monotypie erlernen die Schülerinnen und Schüler eine druckgrafische Technik. Dabei werden verschiedene Arbeitsbereiche wie Werkbetrachtung und Kunstgeschichte sowie Grafikdesign und Druck miteinander verknüpft. Der Druckprozess ist ein komplexer Vorgang, bei dem Farbe in der richtigen Menge auf die Folie aufgetragen und ausgewalzt werden muss. Darüber hinaus müssen die Durchzeichnung und der Abzug des Positivabdruckes durch die Verwendung der schnelltrocknenden Linoldruckfarbe zügig durchgeführt werden. Außerdem wird das Durchzeichnen mit aufgestellter Hand für einige Schülerinnen und Schüler eine motorische Herausforderung darstellen. Die Bilder der Künstlerin Nine Winderlich, welche die Schülerinnen und Schüler im Einstiegsteil der Unterrichtseinheit kennenlernen, zeichnen sich durch starke Liniengerüste aus und neigen trotz großer gegenständlicher Darstellungsnähe zur Abstraktion. Die Lernenden werden in der Praxisphase selber die Erfahrung machen, dass beim Positivabdruck nicht nur die Konturlinie sichtbar ist, sondern die Plattenfarbe auch Spuren auf dem Papier hinterlässt. Dies ist in Maßen gewollt, da es zum malerischen und abstrahierenden Ausdruck des Bildes beiträgt. Allerdings wird für die Schülerinnen und Schüler diese Erfahrung neu sein und gegebenenfalls nicht ihren ästhetischen Vorstellungen entsprechen. Mit der gestalterischen und inhaltlichen Aufgabenstellung "Insekten" wird ein fachübergreifender Bezug zum Fach Biologie hergestellt. Dieser ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern, ihr Wissen zu vertiefen. Methodische Analyse Die Erfahrung zeigt, dass die Schülerinnen und Schüler das vorgegebene Format nicht ausreichend nutzen werden, sondern eine zu kleine Zeichnung anfertigen. Weisen Sie darauf hin, dass formatfüllend gearbeitet werden soll. Zudem werden die meisten Schülerinnen und Schüler zuviel Farbe auf die Folie auftragen und/oder das Blatt bereits vor dem Durchzeichnen auf die mit Farbe ausgewalzte Platte drücken. Die Konturlinien der durchgezeichneten Formen werden verwischen oder gar nicht zu sehen sein. Die Schülerinnen und Schüler sollten darauf hingewiesen werden und es ist sinnvoll, das Verfahren im Plenum einmal vorzuführen. Mithilfe eines Teelöffels lassen sich die Farben besser dosieren. Beim Abreiben der Negativzeichnung ist der Druck der ausführenden Hand wichtig. Fordern Sie die Lernenden auf, die Hand zur Faust zu ballen und dann mit der Handkantenseite das Blatt abzureiben. Alternativ kann mit einem Nudelholz oder einer sauberen Walze ebenfalls stärkerer Druck ausgeübt werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler werden in ihrer Kreativität und Wahrnehmung durch die Methode der Monotypie gefördert. Der Blick über das Reale hinaus wird geschärft, womit die Spielfähigkeit und die Phantasie der Lernenden angeregt werden. In der abstrahierenden Formensprache der Monotypie lernen die Schülerinnen und Schüler darüber hinaus neue ästhetische Qualitätsmaßstäbe der bildenden Kunst kennen, wodurch ihre Fähigkeit zur ästhetischen Reflexion erweitert wird. erweitern in der Bildbetrachtung ihre Fachkompetenz, indem sie eine Künstlerin und eine neue grafische Technik kennenlernen. erweitern durch die Bildbeschreibung ihre sprachlichen Kompetenzen. erschaffen ein ganz neues Insekt, dem sie einen phantasievollen Namen geben. Dadurch werden sie zum kreativen Schaffen angeregt. Selbstkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren in der praktischen Arbeitsphase ihre Planungs- und Organisationsfähigkeit, da das Ergebnis eines Druckes von der planvollen Ausführung der einzelnen Arbeitsprozesse, dem Auftragen der Farbe mit einer Walze, dem Übertrag der Zeichnung und dem Abzug von der Druckplatte von einem konzentrierten Arbeitsablauf abhängig ist. werden in ihrer Selbstkompetenz gefordert, da der komplexe Prozess des Druckens ein besonderes Maß an Autonomie (Aufwalzen der Farbe), Belastbarkeit (nicht jeder Druck gelingt), Reflexionsfähigkeit (Seitenverkehrtheit des Druckes bedingt einen anderen Bildausdruck) und Selbstdisziplin (Misserfolg erfordert einen neuen Versuch) verlangt. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren durch die arbeitsteilige Zusammenarbeit in Kleingruppen das gemeinsame Unterrichtsgespräch sowie die Reflexion der eigenen Gestaltungsergebnisse ihre Kooperationsfähigkeit und ihre Kritikfähigkeit. Eid, Klaus, Michael Langer und Hakon Ruprecht (2002). Grundlagen des Kunstunterrichts. 6. Auflage. Paderborn: UTB. Kirschemann, Johannes (2010). "Erkunden, Vervielfältigen und Verändern". In: Kunst+Unterricht 339/340. 4ff. Koschatzky, Walter (1988). Die Kunst der Graphik. 10. Auflage. München: Dtv. Miller, Monika (2015). "Der Dialog mit Material". In: Kunst+Unterricht 391/392. 4ff. Rickers, Hans (1980). Hundert Monotypien. Kiel: Malik Verlag.

Diese Unterrichtseinheit befasst sich zunächst mit dem Wahrnehmungsprozess und den unterschiedlichen Einflussfaktoren, die bei der menschlichen Wahrnehmung eine Rolle spielen. Im zweiten Teil der Unterrichtseinheit wird schließlich die Kompetenz der Beobachtung thematisiert und differenziert dargestellt. Dieses Material eignet sich sowohl für den Fachbereich Pflege in der Berufsbildung als auch für den Biologie-Unterricht der Sekundarstufe II. Sobald der Mensch wach ist, nimmt er über seine Sinnesorgane permanent Reize wahr, die im Gehirn verarbeitet werden müssen. Im Anschluss erfolgt eine Handlung und/oder emotionale Reaktion. Würden nicht ständig Reize aufgenommen, würde der Mensch verkümmern – Wachstum beziehungsweise Entwicklung wären somit nicht möglich. Jedoch gibt es zahlreiche Einflussfaktoren, die auf die Wahrnehmung einwirken und diese verzerren können. In der tagtäglichen Interaktion mit anderen Menschen ist die soziale Wahrnehmung von besonderer Bedeutung, denn häufig entstehen vorschnelle Urteile über andere Personen, die uns umgeben. Als Leitfaden für diesen Unterrichtsentwurf, der sowohl im Pflege-Unterricht als auch in Auszügen im Biologie-Unterricht der Oberstufe verwendet werden kann, dient eine PowerPoint-Präsentation, die durch ein unterrichtsbegleitendes Arbeitsblatt mit Musterlösung sowie durch ein Poster unterstützt wird. Auf diesen fixieren die Schülerinnen und Schüler die wesentlichen Lerninhalte und vertiefen gleichzeitig ihre neu erworbenen Kenntnisse. Ergänzende interaktive Übungen werden genutzt, um die Inhalte zu Einflussfaktoren und optischen Täuschungen anschaulicher darzustellen beziehungsweise um das eigene Wissen zu überprüfen. Die Unterrichtseinheit ist in zwei aufeinander folgende Bausteine aufgeteilt. Da die Beobachtung auf dem Wahrnehmungsprozess aufbaut, wird sie an zweiter Stelle thematisiert. Eine genaue und zielgerichtete Beobachtung ist in der Pflege unerlässlich, daher sollte insbesondere auf dem zweiten Teil der Unterrichtseinheit ein besonderes Augenmerk liegen und Freiraum für Fragen geboten werden. Eigene Beispiele aus der Pflegepraxis unterstützen die Lernenden dabei, zukünftig ihre Beobachtungen zielgerichteter auszuführen und besser zu reflektieren. Sowohl wechselnde Sozialformen als auch die unterschiedlichen Informationsangebote wie Videosequenzen, Bild-Slider oder ein Quiz sorgen für einen abwechslungsreichen Unterricht. Die Lernenden bekommen viele Gelegenheiten, eigene Beispiele anzuführen. Der zeitliche Rahmen wird mit circa vier Doppelstunden angegeben. Je nach zeitlichem Bedarf für die Internetrecherche beziehungsweise der Ausarbeitung der Präsentationen kann der zeitliche Umfang abweichen. Darüber hinaus sollte genügend Freiraum für Rückfragen zu eventuell schon kennengelernten Erkrankungen und diesbezüglichen Beobachtungen geboten werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erkennen den Unterschied zwischen Wahrnehmung und Beobachtung. erkennen, welche Faktoren sowohl beim Wahrnehmungs- als auch beim Beobachtungsprozess Einfluss nehmen. kennen Beobachtungskriterien und beachten diese im pflegerischen Alltag. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen zur Vertiefung der Unterrichtsinhalte eine Videosequenz, um Wahrnehmungstäuschungen selbst visuell zu erfahren. recherchieren im Rahmen einer Gruppenarbeit eigenständig im Internet. erarbeiten sich Lerninhalte mittels interaktiver Übungen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konzentriert in der Gruppe zusammen. geben sich nach den Präsentationen im Plenum gegenseitig ein konstruktives Feedback.

"Nicht nur die Schwerkraft verbindet uns mit dem Boden unter unseren Füßen, vielmehr ist ohne Boden eine Realisation des Phänomens Leben in seinen vielfältigen Formen nicht möglich. Fruchtbarer Boden, auf dem Pflanzenwachstum und Nahrungsmittelproduktion möglich sind, ist die Grundlage menschlicher Existenz." Bildungspolitische Forderungen nach naturwissenschaftlicher Grundbildung sind - nicht erst seit PISA - laut geworden. Die Institute für Didaktik in Münster und Dortmund haben in Kooperation mit dem Studienseminar für die Primarstufe in Münster eine hypermediale Lern- und Arbeitsumgebung zum Themenfeld "Boden im Sachunterricht" ins Netz gestellt. Die Lern- und Arbeitsumgebung HYPERSOIL bietet Lehrerinnen und Lehrern der Grundschule und Sekundarstufe I ein breitgefächertes Angebot an Unterrichtseinheiten, gespickt mit wichtigen Sachinformationen und weiterführenden Medientipps. Gleichzeitig kann sie auch von den Schülerinnen und Schülern im Unterricht genutzt werden. Fachleute aus den Bereichen, Biologie, Sachunterricht, Geologie und Wirtschaftsinformatik haben dazu vier Themenkomplexe als Bausteine miteinander vernetzt. Bodeninformationen Im Bereich Bodeninformationen sind Basisinformationen zu den Bereichen "Bodeneigenschaften", "Bodentiere", "Bodenflora" oder "Bodenentwicklung" gesammelt, die wichtig für die Unterrichtsvorbereitung sein können. Zu Beginn gibt es dort eine Erklärung beziehungsweise Definition des Begriffs "Boden". Welche Bedeutung hat der Boden und welche Bodenkörper gibt es? Klar, dass dieser wissenschaftliche und anspruchsvolle Teil ausschließlich für Lehrkräfte und nicht für die Schüler und Schülerinnen gedacht ist. Bodenwerkstatt Zum direkten Einsatz im Unterricht werden fertige "Werkstätten" zum Ausdrucken angeboten. Interessiert man sich beispielsweise für den Regenwurm, erfährt man unter dem Punkt "Bodentiere", dass es "den" Regenwurm gar nicht gibt, sondern dass viele Arten von Würmern in den jeweiligen Bodenschichten vorhanden sind. Ein Überblick über die Bodenfauna erklärt, welche Tiere in welcher Bodenschicht leben. Klickt man weiter, findet man auch die notwendigen Sachinformationen über den "Regenwurm". Eine Regenwurmwerkstatt, befindet sich zurzeit noch im Aufbau. Unter den "weiterführenden Informationen" gelangt man zu "Versuchen", einer "Bodentierkartei", und bekommt "Geschichten und mehr" angeboten. Fertig sind die "Assel-Werkstatt" und die Werkstatt "Boden erleben und begreifen". Boden im Unterricht Klar, dass bei einer Unterrichtseinheit zum Thema "Boden" didaktisches Hintergrundinformationen nicht fehlen dürfen. Welche Relevanz hat das Thema? Wo findet man die Legitimation in den Lehrplänen und Richtlinien? Dies erfährt man in diesem Bereich, der allerdings ebenfalls zum Teil noch unfertig ist. Medien & Materialien Das Angebot in dieser Rubrik reicht von Fachliteratur zur Unterrichtsvorbereitung über Materialien für den Einsatz im Unterricht, Printmedien für Kinder, audiovisuelle Medien und Downloads bis zu externen Links anderer Anbieter. Die Medien sind genau strukturiert und sortiert nach Typen. Praktisch, dass die Filme direkt mit den FWU-Nummern ausgezeichnet sind. So ist ein schneller Zugriff bei der Ausleihe in den Medienzentren möglich. Die Website ist eine Bereicherung für die Unterrichtsvorbereitung in der Grundschule und der Sekundarstufe I. Die Seite ist übersichtlich und die Vernetzung der Bereiche ermöglicht einen schnellen Zugriff. Verzichtet wird glücklicherweise auf überflüssigen "Schnick-Schnack". Die zur Verfügung gestellten Informationen erscheinen durchweg wissenschaftlich fundiert. Was ich vermisst habe, sind Seiten für die "Kinderhand", wie sie in der Projektbeschreibung angekündigt werden. Die Texte sind für Kinder zu anspruchsvoll und zu lang. Die Site selbst ist nicht hypermedial. Sie gibt lediglich Tipps zur Verwendung unterschiedlicher Medien, durch deren Zusammenwirken im Rahmen einer Unterrichtseinheit eine hypermediale Lernumgebung geschaffen werden kann. Dr. Gesine Hellberg-Rode vom Institut für Didaktik der Biologie der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster ist die Projektleiterin von Hypersoil. Für Lehrer-Online hat sie einige Fragen zum Projekt beantwortet: Lehrer-Online: Das Projekt "Hypersoil" wurde vor drei Jahren im Rahmen einer Ausschreibung begonnen. Aus welchem Anlass und aus welchem Grund haben Sie beschlossen daran teilzunehmen? Hellberg-Rode: Das Projekt wurde im Ausschreibungsschwerpunkt "Hochschulen in multimedialen Netzwerken - Neue Medien in Schulen und Hochschulen" vom Kompetenznetzwerk Universitätsverbund MultiMedia (UVM) NRW vom 1. Mai 2001 bis Ende 2002 gefördert. Ein wesentlicher Grund für unsere Beteiligung war der Wunsch, eine internetbasierte Hypermedia-Arbeitsumgebung zu entwickeln, die fachliche Grundlagen, fachdidaktische Anforderungen und lerntheoretische Erkenntnisse inhalts- und prozessbezogen so integriert, dass sie von Studierenden, Lehrenden und Lernenden gleichermaßen für interaktive Prozesse solider Wissenskonstruktion genutzt werden kann. Lehrer-Online: Das Projekt findet fachbereichsübergreifend statt. Welche Vorteile ergeben sich dadurch? Hellberg-Rode: Durch intensive Kooperation zwischen Wissenschaftlern und Praktikern aus unterschiedlichen Bereichen ist es möglich, das Themenfeld der Hypermedia-Arbeitsumgebung aus unterschiedlichen Perspektiven zu erschließen und verschiedenen lebensweltlich bedeutsamen Aspekten Rechnung zu tragen. Lehrer-Online: Sind Lehrkräfte alleine mit den Inhalten der Seiten beschäftigt oder lernen sie auch den Umgang mit den neuen Medien, zum Beispiel die Erstellung und Gestaltung von HTML-Seiten? Hellberg-Rode: Durch Nutzung der Hypermedia-Arbeitsumgebung können sich die Anwender ein umfassendes Themengebiet auf individuell unterschiedlichen Pfaden - orientiert an ihren Bedürfnissen und Voraussetzungen - erschließen. Dabei können ganz unterschiedliche Ziele und Kooperationsstrukturen verfolgt werden. Natürlich lernen die Anwender dabei auch den Umgang mit neuen Medien, aber nicht die Gestaltung entsprechender HTML-Seiten. Das war nicht unser Ziel. Lehrer-Online: Wie läuft die Zusammenarbeit der Studenten und Studentinnen sowie anderen Fachkräfte ab? Gibt es verschiedene Arbeitsgruppen? Hellberg-Rode: Wir setzen die Arbeitsumgebung in der universitären Lehrerbildung - speziell für die Fächer Sachunterricht, Biologie und Geographie - zur Vorbereitung entsprechender Unterrichtsprojekte und in der Lehrerfortbildung ein. Lehrer-Online: Zum Inhalt: Warum haben Sie gerade das Thema "Boden" gewählt? Hellberg-Rode: Für die Konzentration auf das Themenfeld "Boden" haben unter anderem folgende Gründe eine Rolle gespielt: Boden stellt eine wesentliche Lebensgrundlage für die Menschen dar und ist zugleich ein wichtiger Lebensraum für eine Vielzahl von Lebewesen. Boden ist ein lebensweltlich wie ökologisch hoch interessantes Phänomen, das zahlreiche Ansätze für eine disziplinübergreifende, problem- und handlungsorientierte Bearbeitung in der Schule offeriert. Boden spielt eine zentrale Rolle in der Umweltdiskussion, speziell im Kontext nachhaltiger Entwicklung (Agenda 21). Wurden die Unterrichtseinheiten in der Schule erprobt? Ja, natürlich. Die Werkstattmaterialien, Arbeitsblätter und Versuche werden fortlaufend überarbeitet und ergänzt. Welche hypermedialen Bestandteile bietet die Homepage? Textdokumente (Sachinformationen, Arbeitsblätter, Versuchsanleitungen) Grafiken, Bilder, Filmsequenzen und Links. Welche Zielgruppe bedient die Homepage? Können hier auch Schülerinnen und Schüler, besonders Grundschüler, nach Informationen suchen? Unsere primären Zielgruppen sind Studierende und Lehrerkräfte. Weite Teile sind aber so konstruiert, dass sie auch von den Lernenden genutzt werden können beziehungsweise sogar sollen, und zwar schon in der Primarstufe. Wie wird das Projekt weiter fortgesetzt? Welche konkreten Pläne gibt es? Die Projektförderung ist Ende 2002 ausgelaufen. Je nach verfügbaren Ressourcen versuchen wir die Arbeitsumgebung durch Beteiligung von Studierenden und Lehrerkräften weiterzuentwickeln. Ich will aber nicht verschweigen, dass diese Entwicklung ziemlich arbeitsintensiv ist. Frau Hellberg-Rode, vielen Dank für diese Informationen!

In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich die Lernenden mit der Herausforderung, zukünftige Entwicklungen des Infektionsgeschehens zu modellieren. Alle Inhalte werden dabei in Form eines Gruppenpuzzles selbstständig erarbeitet. Mit passend zu den Arbeitsaufträgen entwickelten Videos, GeoGebra-Simulationen und zusätzlichen Input-Materialien durchlaufen die Lernenden eine naturwissenschaftlich-mathematische Modellierung. Insgesamt wird so die fächerübergreifende und interdisziplinäre Auseinandersetzung mit dem Thema Epidemiologie zum zentralen Unterrichtsgegenstand.Die Unterrichtseinheit ermöglicht es den Lernenden, einen naturwissenschaftlich-mathematischen Modellierungskreislauf über eine durch Arbeitsaufträge angeleitete Modellierung zu durchlaufen. Alle Materialien erhalten Sie über die Links am Ende der Seite. Ausgehend von den molekularbiologischen Grundlagen von SARS-CoV-2, dem Erreger der Krankheit COVID-19, welcher Auslöser einer weltweiten Pandemie ist, erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler im ersten Teil der Unterrichtseinheit alle notwendigen Modellierungsannahmen. Im zweiten Teil wird das exponentielle Wachstum zu Beginn einer Pandemie untersucht. Die sich daraus ergebenen Grenzen im Rückbezug auf die Realität führen zur Erweiterung der Modellierungsannahmen und zur Verbesserung hin zum sogenannten SIR-Modell, welches im Sinne einer "Black-Box" analysiert wird. Dadurch spielen die zugrundeliegenden Differentialgleichungen keine übergeordnete Rolle. Stattdessen treten die qualitative Auswertung und die Interpretation der Kurvenverläufe in Abhängigkeit der unterschiedlichen Parameter in den Vordergrund. Den Abschluss der Einheit bildet eine Diskussion zum Thema Impfen, in der alle erarbeiteten Ergebnisse miteinander vereint werden und eine mehr-perspektivische Betrachtung ermöglicht wird. Die Unterrichtseinheit zielt vorrangig darauf ab, das vielfältige Wirkungsgefüge eines komplexen Themengebiets – hier der Epidemiologie – zu erfassen. Durch die Kooperation mit anderen Fachdisziplinen im fächerübergreifenden Unterricht entsteht so ein manipulierbares Modell, aus welchem mathematische Ergebnisse gewonnen und anschließend in Bezug auf die Realität interpretiert werden können. Diese Schlussfolgerungen für zukünftiges Handeln sind maßgeblich, um perspektivisch eine nachhaltige Entwicklung voranzutreiben und dem Konzept einer Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) gerecht zu werden. Grundsätzlich erfolgt die Bearbeitung der Aufgaben innerhalb einer Stammgruppe, bestehend aus vier Personen – nur einige Aufgaben werden in Paararbeit und im anschließenden Austausch der Gruppen von Expertinnen und Experten bearbeitet. Das Arbeitsheft führt dabei durch die Unterrichtseinheit, macht auf solche Wechsel der Sozialform aufmerksam und ermöglicht in Kombination mit den Tipps im Hilfeheft eine eigenständige Bearbeitung des Materials.Die Unterrichtseinheit ist in drei Arbeitshefte untergliedert, wobei pro Arbeitsheft in etwa eine Doppelstunde benötigt wird. Die Links zu allen Materialien finden Sie am Ende der Seite. Da es sich um eine Selbstlernumgebung handelt, die nur an wenigen Stellen zusätzliche Hilfe benötigt, können die Gruppen alle Arbeitshefte eigenständig und in ihrem eigenen Tempo nacheinander bearbeiten. Um den Modellierungscharakter der Lerneinheit besser hervorzuheben, werden die einzelnen Phasen an die Schritte der adaptierten Form des integrierten Modells der naturwissenschaftlich-mathematischen Modellierung von Meister und Upmeier zu Belzen (2018) (vgl. Abbildung 1) angelehnt. Eine ausführliche Version des Verlaufsplans lässt sich auch hier finden. Spätestens mit der Entdeckung von SARS-CoV-2 wurde der Epidemiologie als wissenschaftliche Disziplin eine neue Rolle in der Beurteilung des Infektionsgeschehens und des Verständnisses von Infektionskrankheiten zugeschrieben. Gleichzeitig konnte die bereits vor 2020 geäußerte Annahme, dass sich das Auftreten von Pandemien in Zukunft noch deutlich intensivieren würde, bestärkt werden. Die Gründe dafür sind vielfältig und es ist nicht verwunderlich, dass das Forschungsinteresse, Risiken zu identifizieren und Prognosen zu erstellen, wann und wo eine neue Infektionskrankheit auftreten könnte, eine vollkommen neue Gewichtung erhalten hat. Genau hier setzt die Unterrichtseinheit an und beschäftigt sich mit der Epidemiologie und den ihr zugrundeliegenden Modellen, mit dem Ziel, durch eine angeleitete naturwissenschaftlich-mathematische Modellierung den Infektionsverlauf von SARS-CoV-2 angemessen zu modellieren. In mehreren Zyklen wird hier das sogenannte SIR-Modell entwickelt. Es beschreibt mathematisch die Zusammenhänge zwischen verschiedenen Gruppen mit definierten Gesundheitszuständen und stellt die Lernenden zunächst vor die Herausforderung, dieses Wirkungsgefüge und die Wechsel zwischen den Gesundheitszuständen (als Infektion und Genesung bezeichnet) im Sinne des systemischen Denkens zu erfassen. Neben dem fachspezifischen Wissen, welches in beiden Fächern vertieft oder erworben wird, werden durch den permanent eingeforderten Realitätsbezug auch spezielle Gestaltungskompetenzen (siehe BNE) adressiert. Sie sind essenziell bei der Übersetzung und Interpretation der Realität in ein Modell und umgekehrt und befähigen auch in Zukunft zur eigenständigen Durchdringung und Modellierung anderer komplexer Sachverhalte. Gleichzeitig lassen sich nur so Erklärungen für die Entwicklung der Fallzahlen finden und zukünftige Infektionsentwicklungen prognostizieren. Der fächerübergreifende Charakter der Lerneinheit zwischen Mathematik und Biologie (diese Verortung findet sich auch im Lehrplan wieder) fordert fachliche Vorkenntnisse aus beiden Fächern. Im Fach Biologie zählen dazu grundlegendes biologisches Wissen über die Zelle, die dort ablaufenden Prozesse (Transkription, Translation et cetera) sowie das Basiskonzept des Schlüssel-Schloss-Prinzips. Mathematisches Vorwissen wird im Bereich der Analysis und Differentialrechnung (Differenzenquotient, Steigung/Steigungsdreieck, Ableitung) und der rekursiven Berechnung von einzelnen Werten vorausgesetzt. Hinweise zu den Download-Materialien Arbeitsheft: Das Arbeitsheft enthält alle Arbeitsaufträge und leitet durch die Unterrichtseinheit. Eine Vierergruppe erhält zwei Arbeitshefte von Teil 1 und Teil 2. Diese unterscheiden sich nur in bestimmten Aufgaben voneinander und ermöglichen so die Bearbeitung der Lerneinheit als Gruppenpuzzle. Hilfeheft: Im Hilfeheft finden sich gestaffelte Hilfestellungen, die von den Lernenden eigenständig und nach Bedarf zu Rate gezogen werden können. Jede Vierergruppe erhält ein Hilfeheft Teil 1 und Teil 2. Weitere Printmaterialien: Diese finden sich alle im Materialordner im Downloadbereich der Station und werden für ihre Bearbeitung benötigt. Jede Gruppe erhält einen Satz aller Printmaterialien. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Einheit benötigen Die Lehrenden organisieren die digitale Teilhabe aller Lernenden und leiten sie an, die digitale Lerneinheit im Webbrowser aufzurufen und die dort bereits vorkonfigurierten Ressourcen zu nutzen. Sie gewährleisten außerdem, dass die Lernenden über alle erforderliche Vorkenntnisse und Fähigkeiten (sowohl digitale als auch nicht digitale) verfügen (2.3. Organisieren, Schützen und Teilen digitaler Ressourcen, 5.1. Digitale Teilhabe). Die Lerneinheit sollte von den Lehrenden sinnstiftend in den Unterricht eingebettet werden und dementsprechend einerseits unter Berücksichtigung der Lernziele, die ihren Ursprung im fächerübergreifenden Unterricht haben und andererseits des Kontextes der Epidemiologie behandelt werden. Die neu gewonnenen Erkenntnisse sollten zur besseren Integration der Lerneinheit im weiteren Unterrichtsverlauf erneut aufgegriffen, reflektiert und kritisch diskutiert werden. Dabei kann es hilfreich sein, diese Auseinandersetzung in neue Formate oder pädagogische Methoden zu integrieren (3.1. Lehren, 2.1. Auswahl digitaler Ressourcen). Während der Arbeitsphase begleiten die Lehrenden die Gruppenarbeiten und unterstützen die Lernenden auf verschiedenen Ebenen, sodass selbstgesteuertes Lernen, ein zielgerichteter Umgang mit den digitalen Elementen (vor allem den GeoGebra-Simulationen) und eine individuelle Bearbeitung (eigenes Niveau und eigenes Lerntempo) erreicht werden (3.2. Lernbegleitung, 3.4. Selbstgesteuertes Lernen, 5.2. Differenzierung und Individualisierung). Dazu zählt auch, die Kommunikation, die Teamarbeit und die kollaborative Nutzung der digitalen Medien innerhalb der unterschiedlichen Personenkonstellationen zu initiieren beziehungsweise zu fördern und die Lernenden somit bei Bedarf aktiv in die Arbeitsprozesse einzubinden. Dies gilt vor allem für die Aufgaben, in denen sich die Lernenden in der Stammgruppe über die in den Gruppen aus Expertinnen und Experten erarbeiteten Ergebnisse austauschen (3.2. Lernbegleitung, 3.3. Kollaboratives Lernen, 3.4. Selbstgesteuertes Lernen, 5.3. Aktive Einbindung der Lernenden). Digitale Medien werden in der Lerneinheit außerdem (von den Lehrenden) eingesetzt, um sich mit vielfältigen Herausforderungen aktiv und kreativ auseinandersetzen zu können. Dementsprechend werden sie zur Förderung der Kommunikation, der Zusammenarbeit in der Gruppe, zur Anregung von Diskussionen und damit zur gemeinsamen Lösungsfindung genutzt (5.3. Aktive Einbindung von Lernenden, 6.2. Digitale Kommunikation und Zusammenarbeit, 6.5. Digitales Problemlösen). Vermittelte Kompetenzen Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stellen die Epidemiologie als interdisziplinäres Fachgebiet dar, indem sie verschiedene Methoden dieses Gebietes anwenden. erläutern verschiedene Modelle, indem sie die mathematischen Eigenschaften, die Einflüsse verschiedener Parameter und die Zusammenhänge zwischen einzelnen Größen qualitativ untersuchen. interpretieren mathematisch gewonnene Ergebnisse durch Rückbezug zur Realität und initiieren so neue Modellierungszyklen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sind in der Lage, die Informationen aus den zur Verfügung gestellten digitalen Materialien zu analysieren, interpretieren und zu nutzen. verarbeiten Informationen, Inhalte und vorhandene digitale Produkte weiter und integrieren diese in bestehendes Wissen. lernen GeoGebra als digitales Mathematikwerkzeug kennen und wenden es in vorgegebenen Aktivitäten zur qualitativen Betrachtung von Modellierungsprozessen an. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler dokumentieren Überlegungen, Lösungswege beziehungsweise Ergebnisse gemeinsam, stellen sie verständlich dar und präsentieren sie, auch unter Nutzung geeigneter Medien. erfahren (unter anderem durch die Konstellationen im Gruppenpuzzle), dass jede/jeder ihre/seine individuellen Stärken einbringen kann. reflektieren, dass gelungene Kooperation und Kommunikation zu einem gemeinsamen inhaltlichen Ergebnis führen können. 21st Century-Skills Die Schülerinnen und Schüler können Zusammenhänge qualitativ untersuchen, verbal und grafisch beschreiben und systematisieren. erschließen komplexe Themengebiete mithilfe von Gestaltungskompetenzen eigenständig. interpretieren Modelle und leiten Schlussfolgerungen für die Realität und zukünftiges Handeln ab. Literaturhinweise Meister, J. & Upmeier zu Belzen, A. (2018): Naturwissenschaftliche Phänomene mit Liniendiagrammen naturwissenschaftlich-mathematisch model-lieren. In: M. Hammann & M. Lindner (Hrsg.), Lehr- und Lernforschung in der Biologiedidaktik: Band 8. 2017 (S. 87–106). Studien Verlag, Halle-Wittenberg.