Dieses fächerübergreifende Unterrichtsprojekt zur Stadtgeschichte Münchens verbindet die theoretische Vermittlung historischer Ereignisse mit Exkursionen zu Originalschauplätzen. Das Internet dient den Schülerinnen und Schülern als Rechercheinstrument. Mit einer interaktiven Übungseinheit wird der gesamte Stoff wiederholt und gefestigt. In dieser Unterrichtseinheit über die Anfänge der Stadt München erwerben die Schülerinnen und Schüler ausgewähltes grundlegendes Wissen über die Menschen und ihr Leben in der Vergangenheit. Sie recherchieren gezielt im Internet, bearbeiten Texte und Arbeitsblätter und unternehmen Unterrichtsgänge zu außerschulischen Lernorten. Im Rahmen einer Stadtrallye erfahren die Kinder zahlreiche Geschichten, Sagen und Legenden aus früherer Zeit, die es ihnen ermöglichen, sich in das mittelalterliche Leben der Stadt einzufühlen. Zum Abschluss des Unterrichtsprojekts wird das Gelernte mittels interaktiver Hot-Potatoes-Übungen - verschiedenen Quiz, Lückentexten und Kreuzworträtseln - überprüft und gefestigt. Im Fach Heimat- und Sachunterricht sollen die Schülerinnen und Schüler befähigt werden, sich die Welt, in der sie leben, zu erschließen. Dazu greift der Lehrplan Themenbereiche aus der Lebenswirklichkeit der Kinder auf, wie etwa Orientierung in Zeit und Raum. Dieser Themenbereich wird aus der Perspektive der Lernfelder "Zeit und Geschichte" und "Heimat und Welt" bearbeitet. Die Schülerinnen und Schüler sollen sich mit wichtigen Ereignissen ihrer Regionalgeschichte befassen und die Orientierung mit der Karte lernen. Durch Kennen- und Schätzen lernen heimatlicher Kultur soll zudem ein Bezug zur Heimat aufgebaut werden. Unterrichtsmethode und Hintergrundinformationen Hier finden Sie einige grundsätzliche Anmerkungen zur Unterrichtsmethode und Hintergrundinformationen zur Durchführung des Projekts. Die Vorgeschichte Mittels Internetrecherche informieren sich die Schülerinnen und Schüler über die ersten bajuwarischen Siedler. Eine Exkursion führt zum "Bajuwarenhof". Die Anfänge Die Schulkinder erfahren wesentliche Fakten über die Anfänge der Stadt München. Das Gelernte überprüfen sie mit interaktiven Lückentexten und Quizfragen. Die Stadtgründung Im Internet recherchieren die Mädchen und Jungen zur Stadtgründung Münchens und lösen online einen historischen Kriminalfall. Die Entwicklung der Stadt Mit einer interaktiven Übungseinheit wird der gesamte Stoff wiederholt und gefestigt. Den krönenden Abschluss des Unterrichtsprojekts bildet eine Stadtrallye. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erreichen in den Fächern Heimat- und Sachunterricht und Deutsch Fächerspezifische Lernziele . Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren im Internet nach Informationen über die Bajuwaren. recherchieren im Internet nach Informationen über die Stadt München im Mittelalter. entnehmen aus verschiedenen Quellen (Texte, Bilder et cetera) gezielt Informationen. vergleichen verschiedene Karten (Stadtpläne) miteinander und ziehen daraus Schlussfolgerungen. festigen den Umgang mit dem Computer. bearbeiten verschiedene interaktive Übungen (Hot Potatoes) am Computer selbstständig. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler treffen Absprachen mit anderen. arbeiten mit Partnern zusammen. helfen sich gegenseitig. Die Schülerinnen und Schüler denken sich in das mittelalterliche Leben hinein und fühlen sich in die damalige Zeit ein. nutzen unterschiedliche Informationsquellen. entnehmen aus Quellentexten Informationen. werten Texte und Grafiken aus. erweitern ihre Kenntnisse in der räumlichen Orientierung. arbeiten mit Skizzen und Plänen. lesen verschiedene Geschichten und Legenden. unterstreichen wichtige Stichworte in einem Text. berichten anhand der Stichworte über das Gelesene. beantworten Fragen zu Internettexten. vervollständigen einen interaktiven Lückentext. spielen ein erfundenes historisches Gespräch. malen und zeichnen passende Bilder. erstellen eine einfache Zeitleiste. orientieren sich anhand eines Arbeitsbogens (Stadtrallye) selbstständig in einem Raum. verstehen geschichtliche Zusammenhänge. lernen ihre Heimatregion besser kennen. werden in ihrem aktiven Lernen gefördert . in ihrem aktiven Lernen gefördert werden. Kind- und sachgerecht In der Unterrichtseinheit über die Anfänge der Stadt München erwerben die Schülerinnen und Schüler ausgewähltes grundlegendes Wissen über die Lebensumstände der Menschen im Frühmittelalter. Der Unterricht muss sowohl kind- als auch sachorientiert sein: Das Begreifen geschichtlicher Zusammenhänge kann nur durch angemessene Elementarisierung der Inhalte angebahnt werden. Mitfühlen, Staunen und Erkunden wollen werden berücksichtigt, Erleben, Erfahren und Handeln stehen im Mittelpunkt. Aktives Lernen Eine methodisch sachgemäße Vorgehensweise ist unerlässlich, wenn geschichtliche Strukturen aufgezeigt werden und erste fachliche Bezüge durch Vermittlung entsprechender Arbeitsweisen hergestellt werden. Die Unterrichtsmethoden sollen das aktive Lernen der Kinder fördern, also die selbsttätige Auseinandersetzung mit den Inhalten. Originale Begegnungen und Unterrichtsgänge zu außerschulischen Lernorten gehören bei geschichtlichen Themengebieten unabdingbar dazu und werden auch bei der vorgestellten Unterrichtseinheit durchgeführt. Unsere Gemeinde Das Unterrichtsprojekt zur Geschichte der Stadt München wurde an der Silva-Grundschule Heimstetten in Kirchheim bei München durchgeführt. Die Gemeinde Kirchheim befindet sich im Osten der Stadt München. Mit der S-Bahn ist man in knapp 20 Minuten am Marienplatz, dem Mittelpunkt der Stadt. Im Heimat- und Sachunterricht der dritten Klasse wird an unserer Schule die Ortsgeschichte der Gemeinde Kirchheim behandelt. Dabei zeigt ein Besuch in der Archäologischen Staatssammlung zahlreiche Ausgrabungsfunde aus der Kelten-, Bajuwaren- und Römerzeit unseres gemeindlichen Siedlungsgebietes. Geschichte erleben Einige ausgewählte Funde, die erst in jüngster Vergangenheit bei Bauarbeiten geborgen werden konnten, sind in der Aula unserer Schule in einer Dauerausstellung ständig gegenwärtig. Ein Besuch des örtlichen "Bajuwarenhofs" veranschaulicht das Leben in längst vergangenen Zeiten. Im Heimat- und Sachunterricht der vierten Klasse wird die Regionalgeschichte der näheren Umgebung, in unserem Fall der Landeshauptstadt München, in Ausschnitten erarbeitet und unter verschiedenen Aspekten betrachtet. 2008 feierte München sein 850. Jubiläum. Die Schülerinnen und Schüler machen mit ihrer Lehrkraft einen Ausflug in Stadteile von München, an deren Stelle sich früher ehemalige bajuwarische Siedlungen befanden. Interaktiver Stadtplan vom heutigen München Bei München.de finden die Schulkinder einen Stadtplan, den sie für den Unterrichtsgang und die Bearbeitung von Arbeitsblatt 3 benötigen. Eine kleine bajuwarische Geschichte Mittels einer Internetrecherche auf der Homepage der Archäologischen Staatssammlung München informieren die Kinder sich über das Leben der Bajuwaren vor 1500 Jahren. In arbeitsteiliger Gruppenarbeit notieren sie Stichpunkte, berichten über das Gelesene und bearbeiten das Arbeitsblatt "So lebten die Bajuwaren". Stände der Bajuwaren Ein bajuwarisches Gehöft Kleidung der Bajuwaren Die Bajuwaren - ein Volk geschickter Handwerker Religion der Bajuwaren Um einen realistischen Eindruck des Lebens in Bayern vor circa 1400 Jahren zu erhalten, unternimmt die Schulklasse eine Exkursion zum Bajuwarenhof in Kirchheim bei München. Hierbei handelt es sich um den Nachbau eines frühmittelalterlichen bajuwarischen Gehöftes. Die Kinder erhalten eine Führung durch einen Archäologen. Die Schulklasse besucht Gina Gonsiors Figurentheater, um sich das Theaterstück "Am Anfang war die Isar" anzusehen. Dieses schildert die Ereignisse, die sich rund um die Stadtgründung von München rankten. Abb. 2 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt eine Szene aus der Vorstellung mit Herzog Heinrich "dem Löwen". Auf der Internetseite des Kinderportals München machen sich die Schülerinnen und Schüler in arbeitsteiliger Gruppenarbeit mit verschiedenen Bildergeschichten rund um die Stadtgründung Münchens vertraut. Im Anschluss berichten sie über die Ergebnisse. Außerdem lösen sie in Partnerarbeit online das Rätsel "Ein historischer Kriminalfall" (Abb. 3, Platzhalter bitte anklicken). Festigung des Gelernten Mit den interaktiven Hot-Potatoes-Übungen zu diesem Unterrichtsprojekt (Abb. 4, Platzhalter bitte anklicken) reflektieren die Schülerinnen und Schüler in Partnerarbeit ihre Erlebnisse und überprüfen ihren Lernerfolg. Der gesamte Stoff wird mittels interaktiven Rätseln, Quizfragen und Lückentexten wiederholt und gefestigt. Bilderquiz: Was ist auf den Fotos zu sehen? Lückentext: Woher hat München seinen Namen? Stadtgründungsquiz zum Theaterstück "Am Anfang war die Isar" Lückentext: Die erste Stadtmauer Lückentext: Die zweite Stadtmauer Kreuzworträtsel zur Münchner Stadtgeschichte Die Altstadt Münchens ist voll von Zeugnissen der Vergangenheit. Im Rahmen der Stadtrallye gehen die Kinder den Verlauf des ersten Mauerrings (Länge circa 1,3 Kilometer) ab und erfahren eine Menge an Geschichten, Sagen und Legenden aus früherer Zeit, so dass sie sich gut in das mittelalterliche Leben der Stadt einfühlen können.

In dieser Unterrichtssequenz zu den Frauenfiguren in "Bahnwärter Thiel" problematisieren die Schülerinnen und Schüler die schablonenhafte Darstellung von Minna und Lene, mit deren Hilfe die beiden gegensätzlichen Welten, in denen sich Thiel bewegt, umrissen werden. Auf der Grundlage eines Auszugs aus einem Sekundärtext erarbeiten sie eine psychologische Deutungsebene für diese Figurengestaltung und lernen eine für die Zeit typische Benennung für stereotype Zuschreibungen kennen. Während die Hauptfigur Thiel in der Erzählung differenziert entwickelt wird, bleiben die beiden Frauenfiguren, in deren Spannungsverhältnis Thiel existiert, ohne Tiefgang und weitestgehend auf äußere Zuschreibungen beschränkt. In dem vorliegenden Stundenentwurf setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Absicht hinter dieser Figurenkonzeption auseinander. Verwendete Literatur : Reclam XL-Ausgabe mit Materialanhang Gegenüberstellung der Frauenfiguren In der Auseinandersetzung mit eigenen Zeichnungen weisen die Schülerinnen und Schüler anhand des Textes nach, wie ihr Bild von den beiden Frauen geprägt wurde. Attribute und Textstellen werden in einem Tafelanschrieb tabellarisch einander gegenübergestellt, zur besseren Verdeutlichung der Gegensätzlichkeit in Adjektive umgewandelt. Äußere und innere Attribute kommen hierbei zur Sprache. Durch gezielte Fragen sollte den Schülerinnen und Schülern bewusst werden, dass die Frauen je einer räumlichen Sphäre zugeordnet sind und so auch die Gespaltenheit Thiels bedingen. Darüber hinaus weisen die Zuschreibungen wenig individuelle Züge auf und werden als allgemeingültig abgesichert, indem der Erzähler sie auch den Leuten des Dorfes in den Mund legt (siehe Tafelbild 1, erste Sicherung). Polarität: Stereotype Frauenbilder Auf der Grundlage des Erarbeiteten beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit einem Auszug aus dem Materialanhang der Textausgabe, in dem die Funktion der Frauenfiguren als Projektionsfläche des Mannes thematisiert wird (Anhang Textausgabe, S. 79-81: Helmut Scheuer, Hauptmann: Bahnwärter Thiel , in: Interpretationen, Erzählungen und Novellen des 19. Jahrhunderts, Band 2, München 2008, S. 371-426, S. 399.) Durch die Auseinandersetzung mit diesem Text gewinnen die Schülerinnen und Schüler ein tieferes Verständnis für die literarischen Entwürfe von Weiblichkeit und den Möglichkeiten einer psychologischen Deutung ebendieser. Ergänzend sollen die beiden zeittypischen Begriffe femme fatale und femme fragile als Stereotype der Literatur eingeführt werden. Im Auswertungsgespräch werden die beiden Termini femme fragile und femme fatale eingeführt und im Tafelanschrieb ergänzt. An dieser Stelle könnten intertextuelle und historische Bezüge, zum Beispiel durch Verweis auf die Texte Arthur Schnitzlers erfolgen. Der Fachbegriff Stereotyp wird in diesem Zusammenhang erläutert. Die Zusammenfassung (Musterlösung siehe Tafelbild) der Schülerinnen und Schüler sichert das Stundenergebnis abschließend. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler setzen sich mit der Figurenkonzeption im "Bahnwärter Thiel" auseinander. lernen psychologische Deutungsmuster kennen. erarbeiten literaturtheoretische Begriffe zu Stereotypen von Weiblichkeit. entnehmen unterschiedlichen Textsorten Informationen und strukturieren diese. arbeiten dabei mit fachwissenschaftlicher Literatur. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler tauschen sich darüber aus, inwieweit Bilder Vorstellungen prägen. überprüfen ihr eigenes "Frauenbild".

Eine genaue Beschreibung des scheinbar so einfachen Sachverhaltes der Wurfbewegungen erweist sich als gar nicht so einfach. Interaktive Applets können durch die dynamische Darstellung der geometrischen Zusammenhänge das Verständnis jedoch erheblich erleichtern.Die Flugbahn eines Balles oder eines Steines gehören zu den alltäglichen Erfahrungen aller Schülerinnen und Schüler. Die zugrunde liegenden Wurfbewegungen und Bahnformen stellen dabei einen zentralen Aspekt der klassischen Mechanik dar, der Ausgangspunkt einer eigenen Disziplin ist, der Ballistik. In der hier vorgestellten Unterrichtseinheit werden der waagrechte, der lotrechte und als allgemeiner Fall der schiefe Wurf durch eine Vielzahl von interaktiven Applets erforschbar gemacht und die Gestalt der Bahnformen mathematisch hergeleitet und beschrieben. Welchen Einfluss dabei der Luftwiderstand spielt und in welchen Fällen er außer Acht gelassen werden darf, wird ebenfalls ausführlich beschrieben und an konkreten Aufgabenstellungen erprobt. Als wichtiges Grundprinzip steht in der gesamten Unterrichtseinheit das eigenständige und eigenverantwortliche Arbeiten der Schülerinnen und Schüler im Vordergrund. Der hier vorgestellte Online-Kurs wurde mit dem österreichischen Bildungssoftware Preis L@rnie 2006 ausgezeichnet.Eine Behandlung des Themas "Wurfbewegungen und Bahnformen" ist in den meisten Fällen nur in der vereinfachten Form unter Vernachlässigung des Luftwiderstandes möglich. Eine exaktere Formulierung unter Berücksichtigung der Reibung stößt nämlich schnell an die Grenzen der mathematischen Möglichkeiten der Schüler und Schülerinnen. Doch mit interaktiven Java-Applets ist es durchaus möglich, ein intuitives Verständnis der unterschiedlichen Bahnkurven zu entwickeln. Durch erforschendes Lernen sollen die Schülerinnen und Schüler viele verschiedene Würfe simulieren und deren Eigenschaften studieren. Als wichtige Bemerkung soll noch angeführt werden, dass Simulationen am Computer prinzipiell ein reales Experiment nicht ersetzen können und sollen. Aus didaktischer Sicht sollte keinesfalls auf einige einfache Demonstrationen zu diversen Bahnformen verzichtet werden. Eine Simulation am Computer ermöglicht aber oft eine individuellere Auseinandersetzung mit dem Thema und ist vielfach wesentlich leichter durchzuführen als die Messung einer Bahnkurve unter Berücksichtigung des Luftwiderstandes. Hinweise zur Lernumgebung Tipps zur Behandlung des schiefen Wurfes mit Luftwiderstand und allgemeine Hinweise zum Einsatz der Materialien, Screenshots aus der Lernumgebung und eine Übersicht der Inhalte Die Schülerinnen und Schüler sollen das Unabhängigkeitsprinzip wiedergeben können. den lotrechten und waagerechten Wurf als Spezialfall des schiefen Wurfs klassifizieren können. die Gründe für das Außerachtlassen der Reibung verstehen. wichtige Kenngrößen wie Wurfweite, Wurfhöhe oder Wurfdauer beschreiben und berechnen können. die Unterschiede im (theoretischen) Fall ohne Reibung und im Fall mit Reibung beschreiben können. die verschiedenen Ansätze für die Berücksichtigung des Luftwiderstandes (Stokes, Newton) angeben können. das Verhalten bei komplementären Wurfwinkeln beschreiben können. die Gestalt der Flugbahn angeben können. die Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten der Wurfgesetze im Alltag erkennen. Thema Wurfbewegungen mit GeoGebra Autor Andreas Lindner Fach Physik Zielgruppe Jahrgangsstufe 12 Zeitraum 4-6 Stunden (bei Vertiefung auch mehr) Fachliche Voraussetzungen Grundkenntnisse über Vektorrechnung, Zusammenhang Weg/Geschwindigkeit/Beschleunigung, Winkelfunktionen, Differential- und Integralrechnung, Differentialgleichungen Technische Voraussetzungen idealerweise ein Rechner pro Schülerin oder Schüler, Internetbrowser, Java Runtime Environment (Version 1.4.2 oder höher, kostenfreier Download aus dem Internet) Software Die Mathematiksoftware ist zum Betrachten der Arbeitsblätter nicht Voraussetzung, steht aber zum Erstellen von eigenen Konstruktionen kostenfrei zur Verfügung. Die interaktiven Applets bilden das Kernstück dieser Unterrichtseinheit. Zu jedem Applet sind konkrete Aufgabenstellungen formuliert, sodass die Schülerinnen und Schüler durch die Lernumgebung geführt werden. Für die gestellten Aufgaben gibt es immer eine schriftliche oder grafische Lösung. Bei anderen Aufgabenstellungen ist die Lösung oder ein korrekter Lösungsweg direkt aus der Konstruktion ersichtlich. Beim Design der Applets wurde darauf geachtet, dass bei den Aufgabenstellungen die zu verändernden Objekte farblich mit den jeweiligen Begriffen im Fließtext übereinstimmen. Zu einem besseren Verständnis wird der Darstellung der Bahnkurve ohne Reibung immer die Darstellung unter Berücksichtigung der Reibung gegenübergestellt, um so die Unterschiede in Wurfweite, Wurfhöhe und Wurfdauer zu verdeutlichen. Doch bleibt es der Schwerpunktsetzung der Lehrkraft überlassen, auf einzelne Teile des Kurses zu verzichten. So wird eine Behandlung der Wurfbewegungen durchaus auch ohne ein Eingehen auf den Luftwiderstand und die entsprechenden Differentialgleichungen möglich sein, ohne dass deswegen das Verständnis des restlichen Teils der Lernumgebung beeinträchtigt wird. Für die Behandlung des schiefen Wurfes mit Luftwiderstand sei noch angemerkt, dass die Bahnkurve in diesem Fall nicht durch eine geschlossene Kurve angegeben werden kann, sondern es muss eine Fallunterscheidung für die Aufwärts- und Abwärtsbewegung getroffen werden. Der Punkt R beziehungsweise S stellt dabei die bewegte Masse dar, wobei der Weg als Spur gezeigt werden kann. Bei der Lösung der entsprechenden Differentialgleichung muss, um sie überhaupt lösen zu können, schon eine Vereinfachung vorgenommen werden; eine exakte analytische Lösung existiert nicht. Eine näherungsweise Lösung könnte über ein Runge-Kutta-Verfahren ermittelt werden, was aber in dieser Unterrichteinheit nicht durchgeführt wird. Bei allen Berechnungen, die durchgeführt werden sollen, stehen die benötigten Formeln oben auf den jeweiligen Seiten der Lernumgebung zur Verfügung. Alle Umformungen und Berechnungen sind in der Tradition von Lehrbüchern vorgerechnet und können von den Schülerinnen und Schülern nachvollzogen werden. Zur Vertiefung können von der Lehrkraft jederzeit Rechenbeispiele in den Unterricht eingebaut werden, die dann mit den vorgegebenen Formeln gelöst werden können. Wichtige Zusammenfassungen, Erkenntnisse und mathematische Formeln werden in Kästchen deutlich hervorgehoben. Einleitung Durch ein Beispiel aus der Praxis (Kugelstoßen) wird das Problem thematisiert. Unabhängigkeit Interaktives Applet für ein einfaches Erklärungsmodell zum Zustandekommen einer Wurfparabel Freier Fall Interaktives Applets zum freien Fall ohne und mit Reibung Lotrechter Wurf Interaktives Applet Waagerechter Wurf Interaktives Applet Schiefer Wurf Interaktives Applets zum schiefen Wurf ohne und mit Reibung sowie Detailinformationen zu den Differentialgleichungen Berechnungen Wurfzeit (Herleitung der Wurfzeit), Wurfweite (Herleitung der Wurfweite, interaktives Applet zum Komplementärwinkel), Wurfparabel (Herleitung der Wurfparabel samt Scheitel, interaktives Applet), Geschwindigkeit (Berechnung der Bahngeschwindigkeit), Ergebnisse (Zusammenfassung) Beispiel Interessantes Beispiel samt Lösung zum Überprüfen des eigenen Verständnisses, Interaktives Applet Übungen Interaktives Applet, Arbeitsaufgabe mit GeoGebra (Übung 1); Interaktives Applet, Simulation von diversen Wurfbewegungen (Übung 2); Interaktives Applet; konkretes Beispiel aus der Sportwelt (Übung 3)

Dieser Artikel beschreibt, wie der rechnerische und zeichnerische Aufwand für die Erstellung und Interpretation von Minkowski-Diagrammen im Physikunterricht mithilfe des „Rechen- und Zeichenknechtes Computer“ reduziert, somit der inhaltlichen Diskussion mehr Zeit gewidmet und der Umgang mit einem CAS geübt werden kann.Will man Aufgaben zur Relativitätstheorie mithilfe des Minkowski-Diagramms zeichnerisch bearbeiten, so müssen Parallelen gezeichnet und deren Schnittpunkte mit Achsen oder anderen Geraden bestimmt werden. Je nach Sorgfalt sind die damit erzielten Werte brauchbar oder kaum brauchbar. Eine rechnerische Kontrolle ist auf jeden Fall angebracht. Warum überträgt man dann die Arbeit nicht gleich dem Computer?! Die Genauigkeit seiner Zeichnungen ist kalkulierbar, für die rechnerische Kontrolle der Ergebnisse steht er ebenfalls zur Verfügung und gleichzeitig lernen die Schülerinnen und Schüler ihre anderweitig erworbenen mathematischen Kenntnisse oder auch den Umgang mit entsprechender Mathematiksoftware anzuwenden. Ein geeignetes Werkzeug kann zum Beispiel ein Computeralgebrasysteme wie Derive sein.Die hier beschriebene Unterrichtseinheit setzt voraus, dass der Unterricht zur Relativitätstheorie bereits bis hin zu den Minkowski-Diagrammen gediehen ist. Auch eine zeichnerische Umsetzung ist schon durchgeführt worden, so dass die ersten Teile der Unterrichtseinheit aus physikalischer Sicht eine Wiederholung sind. Es wird nicht vorausgesetzt, dass die Schülerinnen und Schüler reichlich Übung im Umgang mit dem Computeralgebrasystem (CAS) Derive haben, obwohl dies nicht schaden könnte. Lehrkräften, die im Umgang mit Derive noch nicht so geübt sind, wird die Erstellung von Minkowski-Diagrammen mithilfe einer Anleitung im PDF-Format Schritt für Schritt erläutert. Die an die Schülerinnen und Schüler gestellten Anforderungen sind auch von einem Grundkurs zu bewältigen. Wenn man den letzten Teil der Unterrichtseinheit mit der Behandlung der Erhaltungssätze sehr ausführlich behandeln möchte, dann benötigt man zu den in der Kurzinformation angegebenen 10-12 Stunden noch etwa vier zusätzliche Unterrichtstunden. Vorgeschlagen wird eine Mischung aus lehrerzentriertem, fragend-entwickelndem und schülerzentriertem Unterricht. Vorschlag für den Unterrichtsverlauf (Teil 1) Typische Probleme der Speziellen Relativitätstheorie (Stunde 1 bis 8) Vorschlag für den Unterrichtsverlauf (Teil 2) Betrachtung der Erhaltungssätze für Impuls und Energie (Stunde 9 und 10 beziehungsweise 9 bis 12) Die Schülerinnen und Schüler sollen das Computeralgebrasystem Derive als universelles mathematisches Werkzeug kennen lernen. mit Derive eine Anleitung für die Erzeugung von Minkowski-Diagrammen entwickeln. Aufgaben aus der Relativitätstheorie sowohl grafisch als auch rechnerisch mit Derive lösen können. die Bedeutung von Minkowski-Diagrammen erkennen. erkennen, dass die Erhaltungssätze der Mechanik in der Relativitätstheorie eine neue Bedeutung bekommen. Thema Minkowski-Diagramme mit Derive Autor Rainer Wonisch Fach Physik Zielgruppe Jahrgangstufe 12 oder 13, Grund- oder Leistungskurs Zeitraum 10-12 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Beamer (Lehrerdemonstration), Rechner in aus reichender Anzahl für Partner- oder Gruppenarbeit Software Derive Sie erklären am Lehrercomputer (Demonstration per Beamer) die Schritte zur Erzeugung eines Minkowski-Diagramms mit t' - und x' -Achse, aber ohne deren Einteilung. Ich schlage den Wert 0,5 c für die Relativgeschwindigkeit vor, da das Diagramm dabei relativ übersichtlich bleibt. Sie blenden den Beamer aus und fordern die Schülerinnen und Schüler auf, ein solches Diagramm selbst zu erzeugen. Falls es unbedingt nötig ist, geben Sie Hilfestellungen. Ansonsten lassen Sie die Jugendlichen sich selbst helfen. Sie wiederholen zusammen mit den Schülerinnen und Schülern die Erstellung der Achseneinteilung für die t' -Achse. Bei der Umsetzung in die Sprache von Derive geben Sie eine mögliche Lösung an, falls die Schülerinnen und Schüler nicht durch die Erfahrungen aus dem Mathematikunterricht selbst einen brauchbaren Vorschlag machen. Die Jugendlichen erhalten den Auftrag, die Rasterpunkte für die t' -Achse und außerdem für die x' -Achse einzuzeichnen. Wenn alle fertig sind, lassen Sie eine Schülerin oder einen Schüler aus einer Arbeitsgruppe den Lösungsweg seiner Gruppe am Lehrercomputer (Demonstration per Beamer) erklären. Geben Sie den Auftrag, die Gitterlinien für das x-t -System einzuzeichnen. Warten Sie, bis sich der Lösungsweg herumgesprochen hat. Geben Sie den Auftrag, die Gitterlinien für das x'-t' -System einzuzeichnen. Diesmal werden Sie wahrscheinlich nicht warten können, bis sich der Lösungsweg herumgesprochen hat. Helfen Sie bei den Gruppen, deren Ideen am weitesten fortgeschritten sind, und benutzen Sie die Mitglieder dieser Gruppen dann als Multiplikatoren. Sie stellen folgende Aufgabe (siehe auch minkowski_derive_einfuehrung.pdf ): Gegeben seien zwei Inertialsysteme S und S'. S' bewegt sich gegenüber S mit der Geschwindigkeit v = 0,5 c. Aufgabe 1.1 Im System S sind verschiedene Ereignisse gegeben. A (3Ls/1s); B (3Ls/2s); C (3Ls/3s) Bestimme für die Ereignisse A, B, C die Ereigniskoordinaten im System S' zeichnerisch mithilfe eines Minkowski-Diagramms. Beschreibe Deine Vorgehensweise. Während der jetzt folgenden intensiven Diskussionen unter den Schülerinnen und Schülern "verraten" Sie einer Gruppe, dass ein Schieberegler eingesetzt werden kann. Dann warten Sie ab, ob sich diese Möglichkeit herumspricht. Wenn die Jugendlichen diese Möglichkeit schon kennen, wird es etwas weniger spannend sein. Zum Abschluss lassen Sie die verschiedenen Ansätze vortragen. Sie stellen folgende Aufgabe (siehe minkowski_derive_einfuehrung.pdf ): Aufgabe 1.2 Im System S' bewegt sich ein Körper mit der Geschwindigkeit u' = 0,5 c. Wie groß ist seine Geschwindigkeit u im System S? (zeichnerische Lösung) Wenn genügend Lösungen vorhanden sind, lassen Sie eine Gruppe ihre Vorgehensweise erklären. Sie stellen, je nach Situation, entweder für zu Hause oder für den Unterricht die Aufgabe, die wesentlichen Schritte für die Erstellung eines Minkowski-Diagramms mit Derive als Arbeitsanweisung zusammenzustellen. (Ein mögliches Ergebnis finden Sie unter Punkt 10: minkowski_diagramm.dfw beziehungsweise minkowski_derive.pdf ) Sie stellen nun die folgende Aufgabe: Aufgabe 2 Ein Raumschiff mit v = 0,8 c sendet (aus seiner Sicht) jede Sekunde ein Funksignal aus. In welchem zeitlichen Abstand werden diese Signale im System S registriert? Kläre diese Frage zeichnerisch mithilfe eines Minkowski-Diagramms und zusätzlich rechnerisch. Ein allgemeines Aufstöhnen wird die Antwort sein, da Sie in gemeiner Weise eine andere Relativgeschwindigkeit gewählt haben. Sichten Sie gemeinsam mit den Schülerinnen und Schülern die bei Schritt 9 erstellten Arbeitsanweisungen und verallgemeinern Sie die beste Anweisungsfolge so, dass man mit ihrer Hilfe für jeden Wert von v mit einigen Mausklicks das gewünschte Minkowski-Diagramm erzeugen kann. Eine mögliche Lösung für die Anweisungsfolge mit Kommentaren finden Sie in der Derive-Datei minkowski_diagramm.dfw . Für die Bearbeitung von Aufgabe 2 stellen Sie im Derive-Ausdruck #2 die richtige Geschwindigkeit ein und erzeugen dann mithilfe der Derive-Anweisungen das entsprechende Minkowski-Diagramm. Die Datei kann dann, unter neuem Namen gespeichert, für die weitere Bearbeitung fortgesetzt werden. Für die grafische Lösung von Aufgabe 2 müssen wegen der Unabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit vom Bezugssystem Parallelen zu t = -x durch mindestens zwei Rasterpunkte auf der t' - oder der x' -Achse gezeichnet werden. Die Differenz der Schnittwerte mit der t -Achse ist der gesuchte Zeitunterschied. Die Schülerinnen und Schüler werden vermutlich konkrete Zahlenwerte für die Punkte auf der t' -Achse benutzen. Man kann aber auch allgemein mit den Komponenten der Punkte P arbeiten. Wie man auf die Komponenten eines Vektors zugreifen kann, erläutert der folgende Auszug aus der Derive-Hilfe: "Mit dem Infixoperator SUB kann man ein Element aus einem Vektor oder einer Matrix herausgreifen. Wenn v ein Vektor ist, liefert v SUB n das n-te Element von v. Als Alternative zum Schreiben von SUB in der Eingabezeile, kann dieser Operator durch einen Klick auf das Abwärts-Pfeil-Zeichen auf der Mathematik-Symbolleiste eingegeben werden. Im Algebra-Fenster werden tiefer gestellte Indizes in der Standard-Index-Notation angezeigt. Zum Beispiel wird [a, b, c, d] SUB 2 angezeigt als und weiter vereinfacht zu b." Das Aufstellen der Geradengleichung in Punkt-Richtungs-Form ist der eleganteste Weg. Wenn die Jugendlichen diese Form nicht kennen oder verdrängt haben, müssen Sie einen kurzen mathematischen Einschub machen. Daraus ergibt sich ein Signalabstand von 3 Sekunden. Rechnerisch erhält man die Werte für t , in dem man für x den Wert 0 einsetzt. Entweder für ein Beispiel: oder für eine Folge von Werten: Benutzt wurde in beiden Fällen die Substitution für eine Variable. Sie erreichen diese Möglichkeit über Vereinfachen > Variablen-Substitution . Aufgabe 3 Sie stellen nun die folgende Aufgabe: Gegeben seien die beiden Inertialsysteme S und S' mit der Relativgeschwindigkeit v. Im System S' wird das folgende Experiment durchgeführt: Zwei Körper gleicher Masse bewegen sich mit gleichem Betrag der Geschwindigkeiten aufeinander zu. Zum Zeitpunkt t' = 2 s treffen sie sich völlig unelastisch an der Stelle x' = 0, so dass sie vereint liegen bleiben. Es sei Formuliere für diesen Vorgang den Impulserhaltungssatz im System S'. Formuliere für diesen Vorgang den Impulserhaltungssatz im System S. Versuche auch eine zeichnerische Lösung. Die Schülerinnen und Schüler werden sofort fragen, welchen Wert sie für die Relativgeschwindigkeit v benutzen sollen. Stellen Sie es ihnen einfach frei. Für Ihre eigene Bearbeitung schlage ich v = 0,6 c vor. Es ergibt sich also u' sub~1~~ = 0,6 c ; u' sub~2~~ = 0,6 c . Die Weltlinien beider Körper im System t'-x' werden bis zum Zusammentreffen gezeichnet. Mithilfe der Musteranweisungsfolge (siehe Derive-Datei minkowski_diagramm.dfw ) kann man das entsprechende Minkowski-Diagramm zeichnen. Endpunkt für die beiden Weltlinien soll der Punkt (0,2) auf der t' -Achse sein: Zwei Sekunden vorher war der sich in +x' -Richtung bewegende Körper an einer um 2Ls 0.6 in Richtung der -x' -Achse liegendem Ort gewesen. #14 und mit konkreten Werten #15 beschreiben Ausgangspunkt und Endpunkt im Minkowski-Diagramm: Für den sich in -x' -Richtung bewenden Körper gelten analog die beiden folgenden Ausdrücke: Auch wenn die Schülerinnen und Schüler ohne Ihre Hilfe dieses Ergebnis erzielt haben, werden sie misstrauisch sein, ob es überhaupt richtig sein kann. Dazu sieht es zu ungewohnt aus. Falls Sie es nicht von vorn herein schon gemacht haben sollten, dann führen Sie den Versuch auf einer Fahrbahn (am besten einer Luftkissenbahn) vor und bitten die Jugendlichen, für beide Körper das s-t -Diagramm zu zeichnen. Und zwar in der Form, in der sie früher solche Diagramme gezeichnet haben und zusätzlich mit vertauschten Achsen, wie bei den Minkowski-Diagrammen. Danach wird man den Ergebnissen nicht mehr ganz so misstrauisch gegenüber stehen. Die Geschwindigkeit der beiden Körper im System S kann aus den von Derive berechneten Werten der Anfangs- und Endpunkte der beiden Weltlinien bestimmt werden. Die folgenden Derive-Ausdrücke liefern das Ergebnis: Daraus ergeben sich die Geschwindigkeiten: Für die Geschwindigkeiten im System S' gilt laut Voraussetzungen der Aufgabe Formulierung des Impulssatzes für das System S': Daraus ergibt sich da die beiden Massen auf jeden Fall gleich sind. Formulierung des Impulssatzes für das System S: Setzt man die Zahlen des Beispieles ein, so erhält man: Diese Aussage ist offensichtlich falsch. Fragen Sie die Schülerinnen und Schüler nach Erklärungshypothesen. Mögliche Hypothesen sind: Die berechneten Werte für u sub~1~~ und u sub~2~~ sind falsch. Bei hohen Geschwindigkeiten bleibt die Masse nicht konstant. Der Impulssatz gilt nicht bei hohen Geschwindigkeiten. Alle diese Hypothesen führen zu einer intensiven, weiterführenden Betrachtung: Die erste lässt sich durch Anwendung der Additionsformel für relativistische Geschwindigkeiten kontrollieren. Die zweite Hypothese beruht auf Kenntnissen der Schülerinnen und Schüler, die sie populärwissenschaftlichen Zeitschriften oder Fernsehsendungen entnommen haben. Die dritte Hypothese lässt sich mithilfe der Überlegungen zu Hypothese 2 kontrollieren. Untersuchung von Hypothese 1 Für die Untersuchung der ersten Hypothese erscheint folgende mehrgleisige Vorgehensweise sinnvoll: Die Additionsformel für relativistische Geschwindigkeiten wird gemeinsam im Unterricht aus der Verallgemeinerung des Beispieles der Aufgabe 1.2 hergeleitet. Eine alternative Herleitung aus den Lorentztransformationen wird als Kurzreferat vergeben. Zur Herleitung mithilfe von Derive können Sie die für Aufgabe 1 erstellte Derive-Datei weiter benutzen. Öffnen Sie die Datei und gehen dann wie folgt vor. Zuerst heben Sie die Festlegungen für u' und v auf: Wir wählen wieder t' = 2 s. Man erhält die Weltlinie des sich mit u' bewegenden Körpers durch vektorielle Addition der Weltlinie des Systems t'-x' von 0 bis 2 s und einer Parallelen zur x' -Achse, deren Länge durch die Geschwindigkeit u' bestimmt ist. Bestimmung des Rasterpunktes auf der t'-Achse: Der Ortsvektor zum entsprechenden Punkt auf der x' -Achse muss auf die richtige Länge gebracht werden: Die beiden Ortsvektoren werden addiert: Die Geschwindigkeit u erhält man, indem man die erste Komponente des Vektors ( x -Wert) durch die zweite Komponente ( t -Wert) dividiert: Vereinfacht man diesen Ausdruck, so erhält man die Additionsformel für relativistische Geschwindigkeiten: In Nicht-Derive-Schreibweise erhält man die bekannte Formel: Nachdem auch das Kurzreferat gehalten wurde, kann man mit der Formel die Ergebnisse für u sub~1~~ und u sub~2~~ bestätigen. Damit ist Hypothese 1 zu verwerfen. Untersuchung von Hypothese 2 Zur Überprüfung der zweiten Hypothese lassen Sie die Schülerinnen und Schüler die folgende Internetseite studieren. Dort findet sich eine Bestätigung der Hypothese mit: Untersuchung von Hypothese 3 Verbleibt noch die dritte Hypothese. Lassen Sie die Jugendlichen die Impulse vor und nach dem Stoß unter Berücksichtigung der obigen Formel berechnen. Mit Derive könnte das folgendermaßen aussehen: Offensichtlich stimmt hier irgendetwas nicht. Entweder ist die Rechnung falsch oder der Impulssatz gilt nicht oder er kann so nicht angewendet werden. Wenn Sie kein Buch für die Schülerinnen und Schüler haben, das dieses Problem zu lösen hilft, dann lassen Sie die folgende Seite aus dem Internet bearbeiten. Sie ist sehr übersichtlich und verwendet das auch hier eingesetzte Beispiel. Die Darstellung ist zwar etwas allgemeiner aber dennoch gut verständlich. Zur Kontrolle des Verständnisses kann man dann die Rechung auf das hier vorgestellte Zahlenbeispiel anwenden. Relativistische Energie und Ruheenergie Infos auf der Website des Zentralen Informatikdienstes (Außenstelle Physik) der Uni Wien.

Diese Unterrichtseinheit zur Rechtschreibung bietet Lernenden der Sekundarstufe I und II die Möglichkeit, eigenständig Übungen der Orthografie zu bearbeiten und ihren Leistungsstand zu kontrollieren. Typische Schwerpunktthemen wie Groß- und Kleinschreibung, Getrennt- und Zusammenschreibung, Schreibung von S-Lauten und "das" oder "dass" werden so wiederholt. Anhand dieser Übungseinheit zur Rechtschreibung können Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufen I und II eigenverantwortlich zu Hause oder während besonderer Übungsphasen im Unterricht zum Beispiel durch Lernen an Stationen ihre Rechtschreibkompetenzen wiederholen und ihren Leistungsstand selbstständig einschätzen. Die Materialien sind in der ganzen Bandbreite der Schulformen einsetzbar und eignen sich im Sinne einer Wiederholung von Regeln, die sie mal "vor Jahren" zum Teil schon in der Grundschule gelernt haben, auch für ältere Jugendliche. Mit den Aufgaben kann durch Lösungen zur Selbstkontrolle zusätzliche Lernzeit in der Freiarbeit, im Homeschooling oder beispielsweise auch im (fachfremden) Vertretungsunterricht sinnvoll genutzt werden. Das Materialpaket startet mit einer Übung zur Kategorisierung von Fehlertypen, darauf folgen Aufgaben zu typischen Schwerpunktthemen der deutschen Rechtschreibung: Groß- und Kleinschreibung, Getrennt- und Zusammenschreibung, Schreibung von S-Lauten und "das" oder "dass". Das Thema "Rechtschreibung" im Unterricht Kein anderes Thema ist im Fach Deutsch von so fundamentaler Bedeutung wie die Regeln der Orthografie. Beim Verfassen von Texten aller Art – auch in anderen Fächern – wird im Verlauf der Sekundarstufe I eine vollständige sprachliche Richtigkeit im Sinne einer korrekten Anwendung der Normen erwartet. Dass die Rechtschreibkompetenz – im Gegensatz zu diesem Anspruch – bei sehr vielen Schülerinnen und Schülern mehr oder weniger lückenhaft ausgeprägt ist, trübt nicht nur das Resultat vieler Klassenarbeiten, sondern kann im späteren Berufsleben ernsthafte Probleme bereiten. Vor diesem Hintergrund ist ein regelmäßiges "Auffrischen" der Rechtschreibkenntnisse, ob zu Hause oder während besonderer Übungsphasen im Deutschunterricht, eine sehr sinnvoll investierte Zeit. Vorkenntnisse Eine grundsätzliche – in früheren Schuljahren erworbene – Regelkenntnis ist eine notwendige Voraussetzung für die Bearbeitung der Übungsmaterialien. Trotz der Behandlung in der ersten Phase der Schullaufbahn bereitet die konsequente Anwendung der Rechtschreibregeln vielen Schülerinnen und Schülern teilweise große Schwierigkeiten. Dies ist – außer bei Jugendlichen mit einer gravierenden LRS – zumeist auf eine mangelnde Festigung zurückzuführen. Didaktische Hinweise Die Beherrschung der Rechtschreibung ist meistens eine Übungssache. Dazu gehört das regelmäßige Einüben gelernter Regeln durch Anwendung sowie das bewusste Reflektieren über Rechtschreibfehler. Deshalb steht die Kategorisierung von Fehlertypen am Anfang dieser Einheit. Dadurch haben die Schülerinnen und Schüler die Chance, ihren individuellen Übungsbedarf bei verschiedenen Themen der Rechtschreibung zu diagnostizieren. Wesentliche Schwerpunkte werden jeweils in den folgenden Materialien auf der Grundlage von Texten vertieft: Groß- und Kleinschreibung, Getrennt- und Zusammenschreibung, die Schreibung von S-Lauten und die korrekte Unterscheidung von "das" und "dass" im Kontext. Realistisch betrachtet ist die Bearbeitung dieser Übungseinheit für viele Schülerinnen und Schüler mit massiven sprachlichen Problemen nur ein "Tropfen auf dem heißen Stein", doch steter Tropfen höhlt den Stein. (!) Dazu leisten diese Materialien einen Beitrag. Methodische Hinweise Da Themen der Rechtschreibung in den höheren Klassen der Sekundarstufe I sowie in der Sekundarstufe II in der Regel nur am Rande des regulären Deutschunterrichts behandelt werden, sind die Materialien dieser Übungseinheit für selbstorganisiertes Lernen zu Hause oder für besondere Förderstunden in der Schule konzipiert. Im schulischen Rahmen bietet sich ein Stationenlernen als Organisationsform an. Die Bearbeitung der Aufgaben kann in Einzelarbeit oder Partnerarbeit erfolgen. Für die (Selbst-)Kontrolle im Sinne des eigenverantwortlichen Lernens steht zu jedem Material eine Musterlösung zur Verfügung. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden verschiedene Fehlerkategorien im Bereich der Rechtschreibung. erkennen individuelle Fehlerschwerpunkte und verbessern daraufhin gezielt ihre Rechtschreibkompetenz. reflektieren über die Gültigkeit wesentlicher Rechtschreibnormen in Textbeispielen. wenden die Normen der Rechtschreibung bei der Überarbeitung und Komplettierung von Texten an. überprüfen beziehungsweise optimieren ihre Arbeitsergebnisse gegebenenfalls eigenverantwortlich.

In dieser Unterrichtseinheit zu Bernhard Schlinks Roman "Der Vorleser" wird ein Fundus an vielfältigen Materialien im Internet vorgeschlagen. Die vorgestellten Überlegungen zur Behandlung von Bernhard Schlinks Roman "Der Vorleser" werden unter der Voraussetzung angestellt, dass es im Internet bereits etliche Übersichten über Inhalt und Aufbau des Romans gibt. Zudem sind Vorschläge zur Unterrichtsgestaltung zu finden. Darüber hinaus bietet Lehrer-Online eine Anleitung zur Literaturrecherche anhand dieses Romans. Diese Sammlung weist daher auf Themen hin, die die Behandlung des Romans unterstützen, und verlinkt zu passenden Texten und Projekten im Netz. Arbeitsteilung Wegen der Vielzahl der möglichen und wichtigen Fragen, die zum Roman "Der Vorleser" von Bernhard Schlink beantwortet werden können, werden die Schülerinnen und Schüler viele Aufgaben arbeitsteilig lösen. Dies kann in Referaten, sich austauschenden Kleingruppen oder in Tandem-Teams geschehen. Lernzielorientierung Die thematische Vorgehensweise orientiert sich an den oben aufgeführten vier Lernzielen. 1. Den Text genau wahrnehmen Mithilfe einer Lektüreliste lesen die Lernenden langsamer und bewusster. Ein kleiner Fragebogen fragt das inhaltliche Wissen ab. 2. Den Text verstehen Zum zweiten Ziel gelangen die Lernenden über verschiedene Einzelschritte, die hier vorgestellt werden. 3. Einordnung in literarische und politische Zusammenhänge Die literarischen Zusammenhänge sind als Erinnerungs- und Holocaustliteratur zu bezeichnen 4. Den Roman selbst beurteilen Um dieses Ziel zu erreichen, kann man sich mit der öffentlichen Rezeption des Romans befassen. Die Schülerinnen und Schüler nehmen den Text "Der Vorleser" genau wahr. verstehen den Text (nach Kriterien, die benannt werden können). können den Text in literarische und politische Zusammenhänge einordnen. beurteilen den Text selbst (wiederum nach Kriterien). Diese vier Hauptziele kann man im Prinzip nacheinander bearbeiten, wenn auch beim ersten und zweiten sowie beim dritten und vierten Ziel Überschneidungen nicht nur möglich, sondern auch sinnvoll sind. Lektüreliste Die Schülerinnen und Schüler sollten während des Lesens eine Lektüreliste führen. Darunter verstehe ich ein Blatt (DIN A4, in der Mitte längs gefaltet oder als Tabellendatei im Computer), auf dem man während des Lesens mit Stellenangabe notiert, was man liest. Ziel dieses Verfahrens ist es, die Lektüre zu verlangsamen, also bewusster zu lesen. In einer solchen Liste kann das erste Kapitel so aussehen: "Vorgeschichte: Gelbsucht, Erbrechen; 15 Jahre; Februar: in die Bahnhofstraße (S. 5-7)" Mit derartigen Notizen kann das Buch in drei Spalten DIN A4 erfasst werden. Bei der ersten Lektüre werden jedoch viele Feinheiten noch nicht wahrgenommen. Zwölf Fragen zum Inhalt Möglich ist auch, die Lektüre regelmäßig durch zwölf Fragen zum Inhalt zu überprüfen. Das bietet sich für die drei Teile des Romans an. Die Ergebnisse kann man - je nach Lerngruppe und weiteren Umständen - in Noten ausdrücken: Dabei sind 10,5 Punkte noch sehr gut, bis 9 Punkte eine 2-, 7,5 Punkte 3-, 6 Punkte 4- und 3 Punkte 5-. Die Lernenden sollen in diesem Unterrichtsschritt die folgenden Teilziele erreichen: die Erzählsituation verstehen Ein Ich-Erzähler blickt auf sein Leben zurück. Er berichtet von wichtigen Ereignissen und Phasen, die im Zusammenhang mit Hanna Schmitz stehen. Er berichtet auch von früheren Wertungen, wertet selbst und kommentiert auch. den Aufbau aus drei Teilen verstehen 1: das Liebesverhältnis mit Hanna 2: der Prozess gegen Hanna und andere Frauen wegen ihrer NS-Verbrechen 3: die Zeit danach die beiden Hauptthemen erkennen Die Liebe und das Verhältnis zu NS-Verbrechen werden der Lebensgeschichte des Michael Berg durch das Stichwort Verrat* und das Gefühl der *Schuld verbunden. Das Liebesverhältnis wird in das Jahr 1959, der Prozess auf 1966 datiert. die Erzählweise wahrnehmen Aus der Ich-Perspektive wird in einem Wechsel von summarischem Bericht und episodischem Erzählen die Geschichte entwickelt. Bericht und Bewertung aus früherer und heutiger Sicht wechseln sich ab. Viele offene Fragen und auch Widersprüche zeichnen sich ab. Am Ende erfolgt die abschließende Reflexion des eigenen Berichtens (III, 12). Trennung von Autor und Figur Um dem Text gerecht zu werden, muss man stets vor Auge haben, dass Michael Berg nicht der Autor Schlink ist, dass er auch von diesem nicht als Vorbild hingestellt wird und dass mit den Ansichten der Figur Michael von ihm nichts "behauptet" wird. Eigene Haltung gegenüber dem Protagonisten finden Gleichwohl sind mindestens zwei Lesarten möglich: Man kann dem Ich-Erzähler Michael teilnehmend folgen; man kann sich im Prozess des Verstehens aber auch von ihm distanzieren und sein Schuldgefühle als krankhaft einschätzen. Im Internet finden sich zu den hier vorgestellten Themenfeldern vielfältige Materialien. Diese können die Lernenden nutzen, um die jeweiligen Schwerpunkte zu bearbeiten. Begriff der Prägung Möglicherweise ist Michaels Liebe zu Hanna sogar mit dem Begriff der Prägung zu verstehen, wie er in der Verhaltensforschung gefasst wird (die "Graugans Martina"): Von den einzelnen Motiven oder Themen, die innerhalb des Romans von Bedeutung sind, sind die Motive zu unterscheiden, aus denen man das ganze Geschehen verstehen kann: Liebesverrat (und heimliche Liebe) und Odyssee. Print-Literatur Peter von Matt: Liebesverrat. 1989 (bei dtv 1991). Zitat aus Kapitel I: "Wer liebt, muss lügen! Der Liebesvertrag, ohne den es keinen Liebesverrat gibt (...), sucht sich rituell zu formulieren in etwas, das aus Gold ist." (S. 19) Zum Motiv der heimlichen Liebe (gleich "heimliche Liebesbeziehung") kann man auch den Artikel in Elisabeth Frenzels Buch "Motive der Weltliteratur" (5. Auflage 1999) heranziehen. Motiv der Odyssee Das Motiv der Odyssee gibt es auch in Filmen (siehe "Odyssee +Motiv" in einer Suchmaschine). Es ist bei Schlink überhaupt ein dominantes Motiv, wie man den Besprechungen des neuen Romans "Die Heimkehr" (2006) entnehmen kann. Print-Literatur Eric M. Moormann*/Wilfried *Uitterhoeve: Lexikon der antiken Gestalten. Mit ihrem Fortleben in Kunst, Dichtung und Musik. Stuttgart 1995, Artikel "Odysseus". Jeder dieser historisch-politischen Aspekte stellt ein weites Feld dar. Im Unterricht kann man vermutlich nur einen kurzen Blick auf diese Felder werfen. Materialhinweise sind auf der Startseite unter der Rubrik "Externe Links" zu finden. Im Netz Im Internet findet man mehr als genug Meinungen zum Roman, wenn man in der Suchmaschine eingibt: "Schlink: Der Vorleser" +(Rezension OR Besprechung) oder +Kritik. Bei Reclam Die Rezeption in dem Reclam-Bändchen von Manfred Heigenmoser dokumentiert sowohl die journalistische als auch die literaturwissenschaftliche Analyse: Erläuterungen und Dokumente: Bernhard Schlink: Der Vorleser (RUB 16050) Man kann sich selbst fragen, warum die Phantasie (S. 143), die Betäubung (S. 160) oder eine Version des Berichts (S. 206) so vorgestellt werden und warum die Personen so agieren. Michael von Liebeswahl (S. 162) und Liebesverrat (S. 72 ff.) spricht, obwohl niemals ein Liebesbund geschlossen wird, obwohl die Liebesbeziehung (1959!) heimlich bleiben muss, obwohl er bekennt, er wisse nichts über Hannas Liebe zu ihm (S. 67), und obwohl er erst 15 Jahre alt war, als er verführt wurde. Dazu: F. Nietzsche: Menschliches, Allzumenschliches. Bd. I, Nr. 629 und 630 ff. er plötzlich weiß, dass es ihm nicht um Gerechtigkeit ging, als er beim Richter intervenieren wollte, sondern dass er nur "an ihr rummachen" (S. 153) wollte, obwohl er vom Zuschauer zum Teilnehmer geworden war (S. 131). die Liebe merkwürdig abstrakt beschrieben wird ("Besitz ergreifen" und davon Abstand nehmen, S. 33 f. und S. 57). Figuren wie Gertrud so blass bleiben, dass man sie sich kaum vorstellen kann. die Jüdin zu einer Blitzanalyse von Michaels Leben imstande ist (S. 202) und Michael deren elementare Einsicht nicht kommentiert. Michael aus dem Heute erzählt, aber lange Zeit so tut, als wisse er nicht, dass Hanna Analphabetin ist ("Aber sie hatte nicht darauf geachtet.", S. 35). Sein damaliges Nichtwissen müsste er ausdrücklich als solches markieren, um es von seinem jetzigen Wissen abzuheben. Ambivalenzen der Figur Michael Wenn man sich intensiv mit dem Roman befasst, kann man weitere sachliche und literarische Ungereimtheiten finden. Letztlich stellt sich die Frage, ob Michael Berg eben so ist und so schreibt oder ob dem Autor Schlink handwerkliche und gedankliche Fehler unterlaufen sind. Könnte es sein, dass die Ambivalenzen der Figur Michael eine Bedingung für den großen Erfolgs dieses Romans sind? Schlink Hallo, Zum Vorleser habe ich auf meiner Linkseite ein paar Seiten vernetzt, die mir bei Ihnen fehlen - und die in der S II sehr gut zu gebrauchen sind, meine ich: Gesamtschule Eiserfeld: Bernhard Schlink, Der Vorleser Mit kollegialen Grüßen Friederika Meinhardt Schlink, Der Vorleser Ich meine, angesichts der ungeheuerlichen Verharmlosung der NS-Verbrechen, die Schlink hier vorlegt, verbietet sich eine (rein) werkimmanente Interpretation. Die Aufgabenstellung des Zentralabiturs NRW gibt mir da auch recht. Michael Kraus, 22.05.2007

Diese Unterrichtseinheit zum Thema Wortarten und Wortfamilien festigt und wiederholt die grundlegende Terminologie zum Thema Wortarten, die ab Klasse 3 als verbindliches Lernziel von den Bildungsplänen beschrieben wird. Die Lerneinheit strebt eine Bewusstmachung von Sprachkategorien an. Die Schülerinnen und Schüler durchlaufen nach einer kurzen Vorentlastung in Bezug auf Erkennungsmerkmale der Wortarten Nomen, Verb und Adjektive verschiedene Sortieraufgaben. Die Ergebnisse aus der in hohem Maße entdeckenden Lernmethode werden im Anschluss in Wortfamilien weiter sortiert, um hier ein Bewusstsein für grammatische und semantische Kategorien anzubahnen. In der abschließenden Übung wird das Wortmaterial in einen Kontext (Geschichte) gesetzt, bei dem die Schülerinnen und Schüler durch farbliche Markierungen wiederum Wortarten zuordnen sollen. Die ergänzenden interaktiven Online-Übungen greifen die gleichen Aspekte auf. Das Thema Wortarten im Unterricht Die Behandlung des Themas Wortarten wird sowohl von Muttersprachlern als auch von Deutschlernenden häufig als sehr abstrakt und komplex erlebt. Kategorien erscheinen noch wenig einleuchtend und die Benennung von Wortkategorien, die für das Verständnis von Regeln ab Klasse 3 unabdingbar sind, ergeben aus kindlicher Sicht keinen "Sinn". Die Lerneinheit setzt bei diesem Thema auf selbstentdeckendes Lernen nach dem S–O–S-Prinzip (Sammeln–Ordnen–Systematisieren). Hierdurch soll eine Bewusstmachung von grammatischen Kategorien in Gang gesetzt werden, da diese vermutlich zu nachhaltigeren Lernerfolgen führen wird. Die gesamte Einheit setzt das immer gleiche Wortmaterial ein, damit die Lernübergänge nachvollziehbar sind. Als letzte Übungsstufe wird das zuvor bearbeitete Wortmaterial in einem Text (Geschichte) eingesetzt, um zu veranschaulichen, dass Wörter niemals für sich, sondern immer in einem größeren Ganzen stehen. Vorkenntnisse Die Schülerinnen und Schüler sollten bei Einsatz des vorliegenden Unterrichtsvorschlags bereits mit den Begriffen Nomen, Verb und Adjektiv in Berührung gekommen sein. Sie sollten wissen, dass dies Begriffe sind, um Teile der Sprache zu beschreiben. Im besten Fall ist schon bekannt, warum man dies tut (Aufbau von Regelverständnis, Voraussetzung für späteren Fremdsprachenerwerb und so weiter). Die Groß- und Kleinschreibung sollte bekannt sein. Die Schülerinnen und Schüler sollten in der Lage sein, eine Tabelle lesen und ausfüllen zu können. Didaktisch-methodische Analyse Der vorliegende Unterrichtsvorschlag ermöglicht es vor allem den sortierfreudigen Lerntypen, einen Zugang zum Thema Wortarten zu finden. Die Aufgabenstellungen zum Sammeln und Sortieren schärfen das Regelbewusstsein. Durch das Einteilen der Schülerinnen und Schüler in kompetenzgemischte Gruppen (Komplementärgruppen) können diese in unterschiedlichem Tempo zu ihren Ergebnissen gelangen, beziehungsweise sich gegenseitig unterstützen. Kooperative und wettkampforientierte Lernarrangements fördern bei einem eher theorielastigen Thema den Spaßfaktor und die soziale Kompetenz. Die Visualisierungsaufgaben bedienen den visuellen Lerntyp und streben eine nachhaltige Festigung des Gelernten an. Die abschließende (grammatische) Bearbeitung der Geschichte (ebenfalls Visualisierung) als Hausaufgabe festigt den im Klassenverbund erarbeiteten Lernstoff. Die Geschichte eignet sich zudem als Themeneinstieg zu einem neuen Thema (etwa als Sprech- oder Schreibanlass). Das Material lässt sich außerdem an mehreren Stellen noch über die Vorschläge der Feinplanungssequenz hinaus weiter binnendifferenzieren. Es trainiert kleinschrittig das Thema Wortarten und Wortfamilien und lässt sich kombinieren mit dem gleichnamigen Angebot als digitale, interaktive Übungsform. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können Wortarten erschließen, erkennen und farblich codieren. erkennen den Unterschied zwischen Wortart und Wortfamilie. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten kooperativ.

Diese Unterrichtseinheit thematisiert die Berechnung der rätselhaften Drehung der Ellipsenachse des Planeten Merkur (Periheldrehung) sowie den Nachweis der Laufzeitverlängerung von Radarimpulsen zum Planeten Venus aufgrund der Raumzeit-Krümmung. Beide Experimente waren für die Bestätigung der Vorhersagen Albert Einsteins von großer Bedeutung. In dieser Unterrichtseinheit erfahren die Schülerinnen und Schüler, dass die minimale Drehung der Merkurellipse allein durch Störeffekte benachbarter Himmelskörper nicht erklärt werden kann, denn ein kleiner Betrag dieser Ellipsendrehung von 43 Bogensekunden pro Jahrhundert blieb lange Zeit völlig rätselhaft. Erst Albert Einstein konnte aus dem Formalismus seiner neuen Gravitationstheorie genau diese fehlende Winkeldifferenz herleiten. Dies war der erste "Beweis" der Allgemeinen Relativitätstheorie, dieser komplexen und völlig neuartigen Theorie, die Albert Einstein über viele Jahre hinweg erarbeitet hatte und 1915 zur Veröffentlichung frei gab. Ihre Schülerinnen und Schüler berechnen die Drehung der Ellipsenachse des Planeten Merkur und im Weiteren auch die eines Sterns, der das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße umrundet. Aufgrund der großen Masse des Schwarzen Lochs fällt die relativistische Drehung dort deutlich stärker aus und stimmt mit der Vorhersage der Relativitätstheorie bestens überein. Eine weitere, historisch wichtige Bestätigung der Relativitätstheorie stellt das Experiment des Astronomen Irvin Shapiro aus dem Jahr 1970 dar. Shapiro konnte mithilfe von Laufzeitmessungen von Radarimpulsen, die er zum Planeten Venus schickte, die Raumzeit-Krümmung in der Umgebung der Sonne bestätigen. Die Allgemeine Relativitätstheorie ist nicht Inhalt der Physik-Lehrpläne. Dies liegt sicher daran, dass es sich um eine mathematisch ausgesprochen komplexe und abstrakte Theorie handelt, deren Möglichkeiten der Vereinfachung und Veranschaulichung Grenzen gesetzt sind. Dennoch lässt sich die Bedeutung dieser neuen Gravitationstheorie durchaus im Unterricht thematisieren, wobei sich die historischen "Beweise" der Theorie besonders eignen, da diese im schulischen Kontext gut zugänglich sind. In diesem Beitrag werden zwei dieser bedeutsamen Bestätigungen der Allgemeinen Relativitätstheorie thematisiert. Die Periheldrehung der Merkurellipse (1915) und die Shapiro-Zeitverzögerung. Beide Effekte hängen eng mit der Raumzeit-Krümmung zusammen, die vor allem im zweiten Arbeitsblatt zum Shapiro-Delay eine gewisse Veranschaulichung erfährt. Die beiden Arbeitsblätter beginnen jeweils mit einem Informationstext, woran sich dann konkrete Rechenaufgaben anschließen. Dazu sollen die Lernenden mithilfe vorgegebener Formeln aus der Relativitätstheorie bestimmte Effekte und Werte der Periheldrehung der Shapiro-Verzögerung berechnen und sie dann mit den Messungen der damaligen Zeit vergleichen und bewerten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… lernen das Problem der Periheldrehung von Planetenellipsen kennen und erfahren, dass die Allgemeine Relativitätstheorie dieses Phänomen exakt beschreibt und berechnet. berechnen die Drehung der Ellipsenachsen der Merkurbahn und des Sterns S2, der das galaktische Zentrum umrundet. vergleichen und bewerten die Messergebnisse mit ihren Berechnungen. erkennen, dass die Formeln der Relativitätstheorie die Messergebnisse reproduzieren können. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… können Texte in gedruckter und digitaler Form nach bestimmten Fragestellungen hin untersuchen. die relevanten Informationen herausarbeiten. arbeiten mit einer Computersimulation. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… arbeiten konstruktiv und kooperativ in Paar- oder Gruppenarbeit. diskutieren in Paar- oder Gruppenarbeit und äußern dabei ihre Meinung unter Nutzung ihrer fachlichen Kenntnisse. stellen Ergebnisse der Paar- und Gruppenarbeit angemessen und verständlich im Plenum dar.

In diesem webbasierten Unterrichtsprojekt zum Thema Kinderarbeit arbeiten die Schülerinnen und Schüler selbstgesteuert in Teams und lernen autonom mit Medienunterstützung. Dabei deckt sie zudem Kernkompetenzen für die Klasse 8 gemäß dem Kernlehrplan Englisch für NRW ab.Im Rahmen einer kleinen Projektarbeit nähern sich Zweierteams aus Schülerinnen und Schülern dem Thema "Child labour" handlungsorientiert an. Ergebnis der gemeinsamen Arbeit am Computer ist zum einen ein Dossier, das Informationen und Linkverweise in die Klassengemeinschaft bringt. Zum anderen erstellen die Lernenden gemeinsam eine Liste neuer Vokabeln, die später individuell geübt werden.Der Kernlehrplan Englisch beschreibt in NRW die Kompetenzen, über die Schülerinnen und Schüler am Ende einer Einheit in ihrer Schullaufbahn verfügen sollten. Bezug zum Kernlehrplan Englisch in NRW Diese Einheit bedient die Erwartungen am Ende der Klasse 8 gemäß dem Kernlehrplan für Nordrhein-Westfalen. Ablauf der Unterrichtssequenz und Materialien Die Unterrichtssequenz ist so konzipiert, dass Zweierteams selbstgesteuert am Computer arbeiten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erwerben und vertiefen landeskundliche und historisch-politische Kenntnisse zum Thema "Child labour". erweitern ihren dafür notwendigen themenbezogenen Wortschatz. suchen themenbezogene Informationen, verarbeiten diese und präsentieren sie sprachlich angemessen. entwerfen mögliche Problemlösungen und versprachlichen sie in angemessener Weise. versprachlichen hypothetische Aussagen in der Zielsprache durch Benutzung von if-clauses type II. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erlernen Techniken der zielgerichteten Internetrecherche in der Zielsprache. üben Techniken der themenbezogenen Textproduktion erlernen und vertiefend ein. organisieren ein gemeinsames Arbeitsvorhaben, führen es durch und reflektieren es kritisch. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben Grundkenntnisse im Umgang mit Textverarbeitungsprogrammen vertiefend ein. erkennen und nutzen das Internet als Medium der Informationsbeschaffung. lernen arbeitsökonomische Suchstrategien kennen und nutzen sie. setzen sich mit authentischen Texten auseinander. verarbeiten Informationen sachgerecht und arbeiten sie auf. nutzen das Online-Wörterbuch leo.org und die englische Version der Suchmachine Google zur Wortschatzerweiterung und Überprüfung der Idiomatik. präsentieren die verarbeiteten Informationen in Form eines Dossiers. Inhalt: Kompetenzerwartungen Der Kernlehrplan formuliert Kompetenzerwartungen, die am Ende der drei Einheiten des Kernlehrplans (Klasse 5 und 6; Klasse 7 und 8; Klasse 9 und 10) erreicht werden sollen. Einige dieser Kompetenzerwartungen am Ende der Klasse 8 sollen durch das vorliegende Unterrichtsprojekt erfüllt werden. Kompetenzerwartung Orientierungswissen Das Thema dieses Unterrichtsprojekts orientiert sich an der Kompetenzerwartung "Orientierungswissen", in der die Beschäftigung mit historischen Aspekten einer Region in Großbritannien und die Behandlung des Themas "Child labour" gefordert werden (KLP Englisch, S. 31). Kompetenzerwartung Methodische Kompetenzen Die Kompetenzerwartung "Methodische Kompetenzen" fordert im Bereich Umgang mit Texten und Medien, dass die Schülerinnen und Schüler im Anwendungsbereich media literacy/IT eine "einfache Internetrecherche zu einem Thema und ein kleines Dossier erstellen" können (KLP Englisch, S. 33f.). Die Vermittlung und Einübung der dazu notwendigen Techniken und Fertigkeiten sind zentraler Gegenstand dieses Unterrichtprojekts. Textform Dossier Die Textform des Dossiers, die vom Kernlehrplan Englisch eingefordert wird, bedarf einer genauen inhaltlichen Füllung, die für die vorliegende Unterrichtsreihe vorgenommen wurde. Kompetenzerwartung Wortschatz Die Kompetenzerwartung "Wortschatz" fordert von den Schülerinnen und Schülern, dass sie über einen "funktionalen und thematisch erweiterten Grundwortschatz" verfügen (KLP Englisch, S. 32), und dies gilt in Bezug auf "das fachmethodische Arbeiten mit Texten und Medien". Im vorliegenden Unterrichtsprojekt wird diese Kompetenzerwartung dadurch berücksichtigt, dass die Schülerinnen und Schüler den Umgang mit dem Online-Wörterbuch leo.org lernen, um ihren themenbezogenen Wortschatz zu erweitern und durch die Benutzung der englischen Version der Suchmaschine Google bei der Erstellung des Dossiers die idiomatische Korrektheit ihrer sprachlichen Äußerungen überprüfen lernen. Die Resultate dieser Arbeit sollen Eingang finden in Wortschatzlisten, die der gesamten Klasse zur Verfügung gestellt werden. Die Methode der Projektarbeit Das vorliegende Unterrichtsprojekt mit der in ihr praktizierten Methode der Projektarbeit orientiert sich schließlich auch an der Forderung des Kernlehrplans, dass die Schülerinnen und Schüler "Projekte durchführen und die Ergebnisse mit unterschiedlichen Hilfen (...) und in verschiedenen Präsentationsformen (...) vorstellen" können (KLP Englisch, S. 35). Grundlagen erarbeiten Die Lernenden erhalten den Link zu einem Grundlagentext zum Thema "Child labour". Diesen Text können sie online oder auf Papier lesen. Die Fragen auf dem Arbeitsblatt überprüfen das Textverständnis. Hausaufgabe Als Hausaufgabe bekommen die Schülerinnen und Schüler den folgenden Arbeitsauftrag: "List up at least 4 aspects of the text about child labour that you would like to learn more about". Auf der Basis der Ergebnisse aus den Hausaufgaben werden Themenvorschläge für die Internetrecherche generiert. Solche Themen können sein: Fields and kind of work Countries in which child labour can be found What products are produced by children? How do I know? Conditions of child labour Differences between boys and girls Institutions and organizations that offer help (e.g. UNICEF) Health risks Child labour in the First World Start der Partnerarbeit Die Schülerinnen und Schüler finden sich in Zweierteams zusammen und wählen aus den Themenvorschlägen einen aus, zu dem sie im Netz recherchieren möchten. Dann einigen Sie sich mit der Klasse auf einen Zeitrahmen. Zu klären ist beispielsweise, ob auch am Nachmittag online gearbeitet werden kann. Einführung in das Ablagesystem einer Internetrecherche Ein Arbeitsblatt mit einer Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Thema Ablagesystem begleitet die Teams bei der Organisation ihrer Arbeit. Einführung in Suchstrategien und Hilfsmittel für eine Internetrecherche Die folgenden Materialien können Ihren Schülerinnen und Schülern - je nach ihren Vorerfahrungen bei der Internetarbeit - die Arbeit erleichtern. Leitfragen Als nächster Schritt folgt nun die Entwicklung von Leitfragen zu verschiedenen Aspekten des Themas "Child labour". Dann kann die eigentliche Internetrecherche beginnen. Als Leitfragen sind möglich: How do children become involved in child labour? What are the working conditions, risks and consequences that these children have to face? How much money do these children earn a day/a month? Who are their employers? How do the state authorities react to child labour? What could be done if people wanted to change this problem? Informationssuche und Informationsverarbeitung Nun erhalten die Lernenden eine unkommentierte Liste erfolgversprechender URLs, die sie für die ersten Schritte der Recherche nutzen können, in Form eines RTF-Dokuments. Aus den Ergebnissen der Recherchen erstellen die Lernenden ein Dossier. Was das genau ist und welche Anforderungen an diese Ergebnispräsentation geknüpft sind, erläutert ihnen ein weiteres Dokument. Dieses kann wieder als Datei zur Verfügung gestellt werden. Fertigstellung und Präsentation der Dossiers Eine letzte Kontrolle der Dossiers führen die Lernteams selbst durch - mithilfe einer Google-Suche. Dann werden die Dossiers der Klasse vorgestellt. Dies kann mithilfe des Beamers erfolgen. Zusammenstellung der Wortschatzlisten Aus den Begriffen, die die Lernenden als neue Vokabeln erkannt haben, werden Wortschatzlisten zusammengestellt. Diese Wortschatzlisten bekommen alle Schülerinnen und Schüler. Um diese Lerninhalte nachhaltig zu sichern, können Vokabelprogramme oder Vokabaltrainer empfohlen werden, mit denen die Lernenden neue Begriffe sammeln und diese üben können. phase6 - Lernprogramm fürs Langzeitgedächtnis Dieses Lernprogramm für den Computer funktioniert nach der Karteikastenmethode. leo.org - Vokabeltrainer Für die Nutzung dieses Online-Vokabaltrainers müssen sich die Schülerinnen und Schüler anmelden.

Mit bloßem Auge (visuell) und mit fotografischen Mitteln lassen sich Planetenbewegungen am Fixsternhimmel beobachten, dokumentieren und verstehen. Wertvolle Dienste leisten dabei Planetarium- und Bildbearbeitungssoftware. Schülerinnen und Schüler aller Altersstufen können bei der visuellen und fotografischen Beobachtung der Planeten unseres Sonnensystems "Himmelsmechanik live" erleben und dokumentieren. Informationen zur Sichtbarkeit der Planeten am Abendhimmel finden Sie unter Links und Literatur. Zur Vorbereitung der Beobachtungen können mithilfe kostenfreier Planetarium-Software (z.B. Stellarium ) Simulationen durchgeführt und Sternkarten ausgedruckt werden. Die linke Abbildung zeigt den Saturn, aufgenommen von einer Schülergruppe am Observatorium Hoher List in der Eifel. Visuelle Beobachtungen sind mit der Planetarium-Software Stellarium planbar, nachvollziehbar und vertiefbar. Die kostenlose Bildbearbeitungssoftware Fitswork erlaubt die Rekonstruktion von Planetenbahnen am Sternenhimmel aus Fotos, die Lernende mit einfachen Digitalkameras anfertigen können. Im Unterricht sollen den Schülerinnen und Schülern Medien, Materialien und Kenntnisse an die Hand gegeben werden, die sie zur eigenständigen Himmelsbeobachtung anregen und befähigen. Die Resultate solcher Beobachtungen werden im Unterricht zusammengetragen, ausgewertet und diskutiert. Fachliche Voraussetzungen Was sind Ekliptik, rückläufige Bewegungen und Planetenschleifen? Warum haben nur Merkur und Venus Phasen wie der Mond? Allgemeine Hinweise zum Auffinden von Planeten Mit der kostenfreien Software Stellarium können Sie den Sternhimmel mit den Positionen der Planeten zu jeder Zeit an Ihrem Standort darstellen. Materialien für die Beobachtung - Beispiel 2010 Die Himmelskarten aus dem Jahr 2010 sind natürlich nicht mehr verwendbar. Sie sollen jedoch als Anregung für die Erstellung aktueller eigener Materialien dienen. Rekonstruktion von Planetenbahnen aus Fotografien Zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommene Himmelsfotos werden mit der kostenfreien Software Fitswork addiert. Die Bewegung eines Planeten wird dabei als "Spur" deutlich. Die Schülerinnen und Schüler verstehen, warum und wie sich die Planeten am Himmel in unmittelbarer Nähe der Ekliptik bewegen. simulieren Planetenbewegungen mit Planetarium-Software. finden die Planeten Venus, Mars, Jupiter und Saturn am Nachthimmel auf. dokumentieren den Lauf der Planeten Venus, Jupiter und Saturn, basierend auf eigenen Beobachtungen. lernen einfache Verfahren der digitalen Bildbearbeitung kennen und wenden diese an. Erdrotation und die Bewegung der Fixsterne Die Erde rotiert um eine Achse, die durch ihre beiden geographischen Pole führt. Die Erdrotation erfolgt von Westen nach Osten, also - von Norden auf die Erde gesehen - gegen den Uhrzeigersinn. Die Folge davon ist, dass der Sternenhimmel damit alle Himmelsobjekte für einen irdischen Beobachter einmal in etwa 24 Stunden auf einem Kreis von Osten nach Westen rotieren. Die Mittelpunkte aller dieser Kreise liegen auf der ins Weltall verlängerten Erdachse. Die Positionen der Sterne relativ zueinander ändern sich während eines Menschenlebens so gut wie nicht erkennbar. Deshalb heißen Sterne auch "Fixsterne": Sie scheinen an der rotierenden Himmelskugel ihren festen Platz zu haben. Entstehung des Sonnensystems Um die Bewegung der Planeten am Himmel verstehen zu können, sind einige grundlegende Kenntnisse über die Struktur des Sonnensystems erforderlich. Unser Sonnensystem entstand vor etwa vier Milliarden Jahren aus einer rotierenden, flachen Gas- und Staubscheibe. Aus der protoplanetaren Scheibe entstanden die Körper unseres Sonnensystems. Abb. 1 zeigt dies in einer künstlerischen Darstellung der NASA (Grafik zur Vergrößerung bitte anklicken). Planeten übernehmen den Drehimpuls der Staubscheibe Beinahe die gesamte Masse dieser Staubscheibe konzentrierte sich in der Sonne, in deren Innerem die enormen Gravitationskräfte die Bedingungen für den Ablauf von Kernfusionen herstellen. In den äußeren Bereichen der Staubscheibe "verklumpte" die dort ursprünglich vorhandene Materie zu den als Planeten, Kleinplaneten und Kleinkörpern des Sonnensystems bekannten Objekten. Die Planeten tragen den Großteil des Drehimpulses der ursprünglichen Staubscheibe und bewegen sich deshalb mit gleichem Umlaufsinn mehr oder weniger in derselben Ebene. Ihre Bahnen sind Ellipsen mit der Sonne in einem der Brennpunkte. Die Formen dieser Ellipsenbahnen weichen nur geringfügig von der Kreisform ab. Sonne, Mond und Planeten bewegen sich auf der Ekliptik Die Bahn, die die Sonne im Verlauf eines Jahres an der "Himmelskugel" beschreibt, wird Ekliptik genannt. Damit kann man die Ekliptik auch auffassen als Schnittkreis der Himmelskugel mit der Ebene, in der die Erde die Sonne umrundet. Durch die Entstehung der Planeten und der Sonne aus der flachen Staubscheibe unterscheiden sich die Bahnebenen der Planeten nicht allzu sehr von einander. Betrachtet man von der Erde aus andere Planeten (oder unseren Mond), dann müssen sie sich also - mehr oder weniger - auf oder nahe der Ekliptik bewegen. In unseren nördlichen Breiten stellt sich die Ekliptik als Bogen am südlichen Himmel dar, der von Osten kommend nach Süden ansteigt, um dann zum Westhorizont abzufallen. Bewohnerinnen und Bewohner der Südhalbkugel müssen sich nach Norden richten, um einen Blick auf die Ekliptik zu werfen. Die Zeit um die "Opposition" ist die günstigste Beobachtungszeit Wie wir auf der Erde die Bewegung eines Planeten in der Nähe der Ekliptik wahrnehmen, hängt davon ab, welchen Planeten wir betrachten. Am einfachsten sind die Bewegungen der außerhalb der Erdbahn liegenden Planeten Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun zu verstehen. Wir sehen, wie sich diese Planeten vor dem Fixsternhimmel nahe der Ekliptik von West nach Ost beziehungsweise von "rechts nach links" bewegen. Wenn einer dieser Planeten seine Opposition erreicht (Abb. 2), ist er der Erde am nächsten und am hellsten. Er ist dann die ganze Nacht über am Himmel zu beobachten. Im Zeitraum um die Konjunktion herum befinden sich die Planeten am Taghimmel und sind nicht zu sehen. Rückläufigkeit und Schleifen Wenn ein äußerer Planet seine Opposition erreicht und auf der "Innenbahn von der Erde überholt" wird, ändert er für einige Zeit die Bewegungsrichtung relativ zum Fixsternhimmel und wird "rückläufig". Bedingt durch die Geometrie der Konstellationen beschreiben die Bahnen von Mars und der äußeren Planeten um die Zeit der Opposition herum "Schleifen" an der Himmelskugel. Dies wird durch einige Animationen im Internet sehr gut veranschaulicht: Untere und Obere Konjunktion Die innerhalb der Erdbahn kreisenden Planeten Merkur und Venus "pendeln" von uns aus gesehen zwischen der größten westlichen und der größten östlichen Elongation hin und her (Abb. 3). Im Gegensatz zu Mars und den äußeren Planeten ist bei Venus und Merkur zwischen der unteren und der oberen Konjunktion zu unterscheiden. In den Zeiten um beide Konjunktionen befinden sich die Planeten nahe bei der Sonne am Taghimmel und sind nicht zu beobachten (ähnlich der "Neumondsituation"). Planetentransite Wenn sich Merkur oder Venus zum Zeitpunkt der unteren Konjunktion genau zwischen Erde und Sonne befinden, ist ein sogenannter Transit zu beobachten: Der Planet wandert als schwarzes Scheibchen über die Sonnenscheibe. Aufgrund der nicht ganz identischen Bahnebenen der Planeten geschieht dies jedoch nur selten (aus demselben Grund haben wir auch nicht bei jedem Neumond eine Sonnenfinsternis). Abb. 4 zeigt den Venustransit von 2004, aufgenommen von einer Schülergruppe am Gymnasium Isernhagen (Niedersachsen). Der nächste Venustransit am 6. Juni 2012 ist, wenn die Sonne in Mitteleuropa aufgeht, schon fast beendet. Der nächste Merkurtransit am 09. Mai 2016 kann dagegen vollständig beobachtet werden. Phasen der Venus Im Gegensatz zu den anderen Planeten zeigen Venus und Merkur aufgrund ihrer Bewegung innerhalb der Erdbahn - wie der Mond - Phasen: Während der größten östlichen Elongation (siehe Abb. 3) ist eine "abnehmende Halbvenus" als auffälliger Abendstern zu beobachten. Zum Zeitpunkt der größten westlichen Elongation ist eine "zunehmende Halbvenus" als Morgenstern zu sehen. Vor oder nach der unteren Konjunktion erscheint Venus (kurz nach Sonnenuntergang beziehungsweise kurz vor Sonnenaufgang) als große, aber sehr schmale und wegen der geringen Leuchtkraft am noch hellen Himmel nicht ganz einfach zu findende Sichel (die Sichelform ist dann bereits in einem guten Feldstecher erkennbar). Um die obere Konjunktion herum erscheint das Planetenscheibchen dagegen voll beleuchtet, aber sehr klein (und ist dadurch ebenfalls in der Dämmerung nicht sehr auffällig). Durch das Zusammenspiel der Parameter Entfernung und Beleuchtung (Phase) des Planeten kommen die großen Helligkeitsschwankungen der Venus zustande. An einem bestimmten Punkt zwischen unterer und oberer Konjunktion erstrahlt Venus in ihrem "höchsten Glanz". Abb. 5 zeigt die Entwicklung der abnehmenden Venus bis hin zur scharfen Sichelform. Die Aufnahmen stammen von Jens Hackmann. Weitere Fotos finden Sie auf seiner Homepage: Schwer zu beobachten: Merkur Der flinke, uns auf seiner "Innenbahn" schnell überholende Merkur (wegen seiner Schnelligkeit hervorragend als "Götterbote" geeignet) zeigt die gleichen Phasen wie Venus, ist aber seltener und schwieriger zu beobachten: Er "ertrinkt" oft im Dunst der horizontnahen Luftschichten. Mit bloßem Auge sichtbar: Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn Neulinge tun sich häufig schwer damit, einen bestimmten Planeten am Himmel überhaupt zu finden und eindeutig zu erkennen. Es gibt jedoch gute Hilfsmittel, um dies auch unerfahrenen Beobachtern zu ermöglichen. Informationen zur Sichtbarkeit der Planeten am Abendhimmel finden Sie unter Links und Literatur. Zur Vorbereitung der Beobachtungen können mithilfe kostenfreier Planetarium-Software ( Stellarium , Cartes du Ciel ) Simulationen durchgeführt und Sternkarten ausgedruckt werden. Die schon im Altertum bekannten Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn sind mit bloßem Auge gut sichtbar. Die Beobachtung von Uranus und Neptun erfordert ein Fernrohr und den geübten Beobachter. Planeten halten sich nahe der Ekliptik auf und "flackern" nicht Planeten sucht man aus den bereits beschriebenen Gründen in der Nähe der Ekliptik, die als Bahn von Sonne und Mond am Himmel leicht auszumachen ist. Wenn man dann noch beachtet, dass Fixsterne funkeln, Planeten aber in einem ganz ruhigen Licht erscheinen und recht hell sind, sollte die letzte Hürde auf dem Weg zum Auffinden von Planeten leicht zu überwinden sein. Die Suchprozedur kann mit einer drehbaren Sternkarte unterstützt werden. Stellarium - vielseitig und einfach zu bedienen Die Himmelsrotation und die ihr überlagerten Planetenbewegungen lassen sich mit der Software Stellarium hervorragend simulieren und veranschaulichen. Stellarium ist ein kostenloses und einfach zu bedienendes Planetarium-Programm. Nach dem Programmstart gibt man Beobachtungsort und Beobachtungszeit ein (erster und zweiter Button der linken Menüleiste, die aufgeht, wenn man den Mauszeiger an den linken Bildschirmrand bewegt). Die Software zeigt dann den entsprechenden Himmelsanblick im Süden. Neben den Fixsternen werden auch die Planeten und wahlweise andere Objekte (Galaxien, Gasnebel, Sternhaufen) angezeigt. Um in andere Richtungen oder höhere Regionen über dem Horizont zu "blicken", bewegt man die Maus bei gedrückter linker Taste in die entsprechende Richtung. Drehen am Scrollrad der Maus vergrößert oder verkleinert die Himmelsdarstellung. Aufsuchkarten selbst erstellen und ausdrucken Zur Vorbereitung einer Planetenbeobachtung gibt man in Stellarium die geplante Beobachtungszeit ein, steuert mit der Maus wie beschrieben den gewünschten Himmelsausschnitt an und erzeugt per Screenshot einen Sternkartenausdruck, der den gewünschten Planeten mit seiner Fixsternumgebung zeigt. Ein solcher Ausdruck ist für wenig erfahrene Himmelsbeobachter die optimale Aufsuchhilfe für Planeten. Stellarium - ein virtuelles Planetarium für die Schule Die kostenfreie Planetarium-Software ermöglicht eine sehr realistische Darstellung der Himmelskugel. Beobachtungsort und -zeit können nach Wunsch festgelegt werden. Cartes du Ciel - Download Auch mit dieser freien Software lassen sich ausdruckbare Sternkarten erzeugen und durch vielfältige Einstellungsmöglichkeiten astronomische Beobachtungen vorbereiten. Planetensichtbarkeiten Für viele Schülerinnen und Schüler werden das Auffinden und die visuelle Beobachtung von Planeten schon eigenständige, neue Erfahrungen sein. Es liegt nahe, die dazu erworbenen Fertigkeiten zu einer vertieften Beschäftigung mit Planeten und dabei insbesondere mit deren Bahnen relativ zum Fixsternhimmel fruchtbar zu machen. Neben den von der Natur vorgegebenen Beobachtungsmöglichkeiten schränken schulische Rahmenbedingungen die Planetenauswahl und mögliche Beobachtungszeiträume ein. Lässt man nur Beobachtungen am nicht zu späten Abend zu, dann ergeben sich aus der Tabelle "Planetensichtbarkeit im Jahr 2010" (tabelle_planetensichtbarkeit_2010.pdf) fünf mit unterschiedlichen Farben hervorgehobene Projektmöglichkeiten: Merkur kann in den Tagen um den 4. April herum am Abendhimmel beobachtet werden (dunkelrot). Venus bietet im Zeitraum März bis September eine nur mäßige Abendsichtbarkeit (blau). Mars kann von Januar bis Mai gut verfolgt werden (orange). Jupiter bietet eine gute Abendsichtbarkeit von August bis Dezember (rot). Saturn lässt sich von Februar bis Juni beobachten (grün). Allgemeine Hinweise zur Beobachtung des Planeten im Jahr 2010 Die diesjährige Abendsichtbarkeitsperiode der Venus ist wenig spektakulär. Gezielte abendliche Beobachtungsaufträge für Schülerinnen und Schüler ergeben sich im Jahr 2010 nicht, denn die Beobachtungsmöglichkeit ist im Wesentlichen auf die Zeit der späten Dämmerung beschränkt. Eine Stunde nach Sonnenuntergang erreicht die Venus auch im Zeitraum um die größte östliche Elongation Höhen von nur wenig mehr als 10 Grad über dem West- beziehungsweise Westnordwesthorizont. Ursache dafür ist der Umstand, dass im Frühjahr und Frühsommer der Winkel zwischen Ekliptik und Westhorizont sehr gering ist. Die scheinbare Bahn der Venus am Himmel liegt sehr flach und gewinnt deshalb während der kurzen Abendsichtbarkeit des Planeten kaum Höhe über dem Horizont. Weitere Informationen zur Venus finden Sie in dem Beitrag Venus - Beobachtung der Phasen unseres Nachbarn . Allgemeine Hinweise zur Beobachtung des Planeten im Jahr 2010 Der Rote Planet ist in den ersten Monaten des Jahres 2010 eindeutig der "Star" am Abendhimmel. Die für schulische Beobachtungsprojekte günstige Zeit um die Marsopposition am 29. Januar 2010 reicht vom Jahresbeginn bis in den April/Mai. Ein großer Teil seiner diesjährigen Oppositionsschleife und seine Rückläufigkeit im Sternbild Krebs sind für irdische Beobachterinnen und Beobachter zur "Primetime" in den ersten Nachtstunden bequem zu verfolgen. Bis Ende März (Umstellung von der Winterzeit auf die Sommerzeit) können wegen des noch zeitigen Beginns der Dunkelheit auch jüngere Schülerinnen und Schüler in die Marsbeobachtung eingebunden werden. Abb. 8 (zur Vergrößerung bitte anklicken) zeigt die Bahn des Roten Planeten im Zeitraum Oktober 2009 bis Mai 2010. Weitere Hinweise zur Marsbeobachtung finden Sie auch in dem Artikel Mars - Beobachtung einer Planetenschleife . Allgemeine Hinweise zur Beobachtung des Planeten im Jahr 2010 Pünktlich zum neuen Schuljahr und zum früheren Nachtbeginn wird Jupiter ab August/September für den Rest des Jahres zum dominierenden Objekt am Abendhimmel. Seine Opposition ist am 21. September, Rückläufigkeit und Oppositionsschleife im Sternbild Fische sind am frühen Abend leicht mit bloßem Auge zu beobachten. Beinahe zeitgleich mit Jupiter durchläuft im Jahr 2010 der Planet Uranus seine Opposition im selben Himmelsbereich. Um den 22. September nähern sich Jupiter und Uranus bis auf 0,8 Grad, also auf weniger als zwei Monddurchmesser! Auch unerfahrene Beobachterinnen und Beobachter können Uranus dann mit einfachsten Ferngläsern zweifelsfrei identifizieren. Allgemeine Tipps zur Beobachtung des Gasriesen finden Sie auch in dem Artikel Jupiter und der Tanz der Galileischen Monde . Allgemeine Hinweise zur Beobachtung des Planeten im Jahr 2010 Von Februar bis Juni ist Saturn am Abendhimmel vertreten. Während dieses Zeitraums beschreibt er den rückläufigen Teil seiner Oppositionsschleife im Sternbild Jungfrau. Die Schleife hat eine Ausdehnung von nur etwa 6 Grad, was verglichen mit den gut 20 Grad bei der Marsschleife nicht sehr üppig ist. Daneben gewinnt Saturn zu den besten Abendzeiten mit etwa 20 bis 30 Grad keine wirklich großen Höhen über dem Horizont. Anregungen zur Beobachtung von Saturn finden Sie auch in dem Artikel Saturn - ein Blick auf den Ringplaneten vergisst man nicht . Die Planetenbahnen für das gesamte Jahr 2010 befinden sich in den entsprechenden Grafiken alle komplett über dem Horizont. Die Planetenbahnen in den mit der Software GUIDE 8.0 erstellten Grafiken (Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn) wurden nachträglich etwas stärker hervorgehoben. Den GUIDE-Karten liegen entsprechend gewählte Beobachtungszeiten zugrunde, welche man den Legenden links unten in den Abbildungen entnimmt. Genau denselben Himmelsausschnitt findet man über dem Horizont, wenn man 15 Tage später schon eine Stunde früher oder 15 Tage früher erst eine Stunde später beobachtet. Um für beliebige Daten und Uhrzeiten beurteilen zu können, ob ein bestimmter Planet hinreichend hoch über dem Horizont stehen wird, bedient man sich am einfachsten der kostenfreien Software Stellarium. Hinweise liefern die folgenden Beiträge: Erste Schritte zur Orientierung am Sternhimmel Mithilfe der Software Stellarium "experimentieren" Lernende am Rechner mit dem Sternhimmel, bevor sie eine drehbare Sternkarte basteln und erproben (Klasse 5-10). Mit Stellarium wird eine Sternkarte des Bereichs erzeugt, in dem sich der betrachtete Planet während der gesamten Beobachtungszeit aufhalten wird. In einem hinreichend großen Ausdruck der Sternkarte tragen die Schülerinnen und Schüler dann in geeigneten Zeitabständen die von ihnen per Augenschein bestimmten Positionen des beobachteten Planeten händisch ein. Die Sternkarte darf zu diesem Zweck natürlich nur Fixsterne und keine Planeten enthalten. Dazu entfernt man vor dem Ausdruck im Himmels- und Anzeige-Optionsfenster (dritter Button von oben in der linken Symbolleiste) die Häkchen in den entsprechenden Kontrollkästchen. Wenn man die mit Stellarium per Screenshot erstellten Sternkarten mit Bildbearbeitungssoftware invertiert, das heißt in eine Negativ-Darstellung umwandelt, erhält man Toner sparende Ausdrucke, in deren weißen Himmelshintergründen händische Ergänzungen leicht vorgenommen werden können. Die Positionen eines Planeten am Fixsternhimmel können zu verschiedenen Zeitpunkten fotografisch festgehalten werden. Nach dem Beobachtungszeitraum werden aus den Einzelbildern dann die Bahnen der Planeten am Himmel rekonstruiert. Anhaltspunkte für die Wahl der Aufnahmezeitpunkte können Sie für das Jahr 2010 den in diesem Beitrag zur Verfügung gestellten Himmelskarten entnehmen (siehe oben). Belichtungszeit, Blendenöffnung und Sensor-Empfindlichkeit Für das Fotografieren eignen sich insbesondere Digitalkameras, die manuell einstellbare Belichtungszeiten von einigen Sekunden erlauben. Man montiert die Kamera auf ein Stativ und wählt für erste Versuche eine möglichst kurze Brennweite (Weitwinkel). Dann belichtet man bei hoher Empfindlichkeit und größtmöglicher Blendenöffnung (also bei kleinster Blendenzahl) für etwa 10 Sekunden. Am besten stellt man den Selbstauslöser ein, damit die Kamera beim manuellen Auslösen nicht wackelt. Auf diese Art gewonnene Fotos zeigen schon deutlich mehr Sterne, als mit bloßem Auge sichtbar sind. Sternbilder sind für den Anfänger wegen der Vielzahl der Sterne auf solchen Bilder kaum zu erkennen. Da Digitalfotos sofort beurteilt werden können, können nach kurzer Probierphase Belichtungszeit, Blendenöffnung und Sensor-Empfindlichkeit so gewählt werden, dass nur die hellsten in den Sternkarten vorhandenen Sterne abgebildet werden. Brennweite und Bildausschnitt Man wählt für die (eventuell über Monate) geplante Aufnahmeserie durch Brennweitenvariation den Bildausschnitt so, dass der beobachtete Planet den "abgelichteten" Himmelsausschnitt im Beobachtungszeitraum nicht verlässt. Bei der Festlegung des sinnvollen Ausschnittes hilft wiederum Planetarium-Software. Alle Fotos einer Aufnahmeserie sollten mit ungefähr gleicher Brennweite aufgenommen werden. Die nach dem beschrieben Verfahren erhaltenen Fotos werden ungefähr so aussehen wie die Bilder in Abb. 9 (Platzhalter bitte anklicken). Die drei Darstellungen zeigen Saturn im Sternbild Löwe am 2. Februar, 23. April und 23. Mai 2009 (jeweils um 22 Uhr MEZ). Es handelt sich dabei um Screenshots aus dem Programm Stellarium. Saturn ist jeweils mit einem gelben "S" markiert. Solche Bilder - egal ob Screenshots oder Fotos - lassen sich im Prinzip mit jeder Bildbearbeitungssoftware durch Addition weitgehend passgenau übereinander legen. Sämtliche Fixsterne in den Bildern fallen bei der Addition zusammen. Der beobachtete Planet dagegen ändert mit jeder Aufnahme seine Position. Im Summenbild der drei Teilabbildungen aus Abb. 9 erscheinen daher die drei Planetenbilder als eine "Spur", mit der die Planetenbahn leicht zu rekonstruieren ist (siehe Abb. 10). Fitswork ist eine kostenlose Software, die speziell für die Bearbeitung astronomischer Aufnahmen entwickelt wurde und eine große Vielfalt an Bearbeitungs- und Auswertemöglichkeiten bietet. Bei der Überlagerung von Sternfeldaufnahmen mit Planeten geht man wie folgt vor: Man öffnet zwei der zu addieren Bilddateien. Dann identifiziert man zwei Sterne, die in beiden Bildern zu finden und eindeutig Bilder derselben Sterne sind. Die gewählten Sterne sollten nicht zu dicht beieinander liegen, da anhand ihrer Position beide Fotos vor der Addition so verschoben, gedreht, gestreckt oder gestaucht werden, dass alle Fixsterne möglichst passgenau übereinander liegen. Eventuelle Verzerrungen in den Bildern wegen unterschiedlicher Aufnahmebrennweiten werden dabei weitgehend ausgeglichen. Mit der linken Maustaste klickt man beide Sterne in beiden Bildern in derselben Reihenfolge an. Dabei ist es sinnvoll, die Vergrößerung der Bildschirmdarstellung zu erhöhen, um den Schwerpunkt eines Sternbilds gut zu treffen (Rechtsklick auf "Zoom" links unten im aktiven Bildfenster). Die Sterne werden bei dieser Markierung mit verschieden farbigen Kreuzen gekennzeichnet. Anschließend bringt man dasjenige Bild in den Vordergrund, dessen Format (Größe und Ausrichtung) man beibehalten möchte, und klickt dann im Menü "Bearbeiten" die Funktion "Bild addieren (mit Verschiebung)" an. Das entstehende Summenbild wird gespeichert. Um das nächste Bild zu addieren, wiederholt man einfach die Prozedur und speichert das neue Summenbild wieder ab. Prinzipiell lassen sich so beliebig viele Bilder überlagern. Abb. 10 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt das Ergebnis der Überlagerung der Einzelbilder aus Abb. 9. Dabei wurde ein brauchbarer Ausschnitt mit dem kompletten Sternbild Löwe gewählt, der Bildkontrast bearbeitet und die Saturnpositionen mit den Ziffern 1 bis 3 versehen, die die Reihenfolge der Aufnahmen wiedergeben. Mehrfachbilder von Sternen im Randbereich der Abbildung sind auf verzerrt dargestellte Himmelsausschnitte durch die Software Stellarium zurückzuführen. Den Gestaltungsmöglichkeiten der Summenbilder (zum Beispiel Aufnahmedaten in die Beschriftung einbringen, Planetenbahnen einfügen) sind kaum Grenzen gesetzt. Mithilfe der Bilder im Ordner "saturn_addition.zip" (Bildbeispiele aus Abb. 9 und Abb. 10) können Sie oder Ihre Schülerinnen und Schüler die Prozedur der Bildaddition schon einmal als "Trockenübung" durchführen. Der Ordner enthält drei mit Stellarium erzeugte Screenshots, die den Planeten Saturn zu verschiedenen Zeitpunkten im Sternbild Löwe zeigen (1_saturn_02_feb_2009_22h.jpg, 2_saturn_23_apr_2009_22h.jpg, 3_saturn_23_mai_2009_22h.jpg). Außerdem enthält der Ordner das Ergebnis der ersten (12_addition_saturn.jpg) und der zweiten Bildaddition (123_addition_saturn.jpg) sowie ein mögliches Endergebnis: einen Bildausschnitt mit dem Sternbild Löwe und drei Positionen des Saturn. Aus einer genügend großen Anzahl von Einzelaufnahmen lässt sich so die Spur des Planeten durch das Sternbild rekonstruieren. Bei der Betrachtung aufgezeichneter Planetenbahnen wird man in jedem Fall erkennen, dass sich die Planeten am Fixsternhimmel nicht immer gleich schnell und nicht auf regelmäßigen Bögen bewegen. Von den für Bahnbeobachtungen gut geeigneten Planeten ist die Geschwindigkeit der Venus am größten. Aufnahmen im Abstand weniger Tage lassen Positionsänderungen bereits gut erkennen.

Über das Anschauungsproblem vom Finden der schnellsten Route lernen die Schülerinnen und Schüler die Grundlagen der Netzwerkoptimierung und das algorithmische Lösen von "Schnellste-Wege-Problemen". Darüber hinaus bearbeiten die Schülerinnen und Schüler das Problem, einen möglichst guten Kompromiss zwischen schnellster und umweltfreundlichster Route zu finden und tauchen dabei in ein Problem der multikriteriellen Optimierung ein. Was ist die schnellste Route von Mainz nach München? Google Maps oder andere Online-Karten beantworten uns diese Frage schnell. Aber wie geht ein Computerprogramm dabei vor? Ist die schnellste Route automatisch auch die umweltfreundlichste Route? In diesem Unterrichtsmaterial müssen als erstes aus dem komplexen Straßennetz auf einer Karte Süddeutschlands die wichtigsten Informationen und Wege von Mainz nach München gefunden werden. Dabei konzentrieren sich die Lernenden auf das Autobahnnetz und markieren Straßen und Autobahnkreuze. Autobahnabschnitte werden mit Zeiten ergänzt, die man benötigt, um sie zurückzulegen. So erstellen die Schülerinnen und Schüler einen Graph und entwickeln eine grobe Vorstellung von möglichen Routen und eventuell sogar schon eine Idee für die schnellste Route. An dieser Stelle werden die anwendungsbezogenen Arbeitsblätter durch ein nicht obligatorisches Video ergänzt, das Graphen formal-mathematisch einführt. Die Materialien und Arbeitsblätter finden Sie über den Link am Ende dieser Seite. Wie kann man sich jedoch sicher sein, die schnellste Route gefunden zu haben? Dafür soll der Dijkstra-Algorithmus, der wohl bekannteste "Kürzeste-Wege-Algorithmus", so nachvollzogen werden, dass die Lernenden ihn selbst anwenden können. Da es sich um einen für Schülerinnen und Schüler komplexen Algorithmus in einem nicht bekannten Anwendungsgebiet handelt, bekommen die sie zum Nachvollziehen zuerst übersichtliche grafische Hilfestellungen und Hinweise, die es besonders zu beachten gilt. Auch ein Erklärvideo soll helfen, den Algorithmus zu verstehen. Nachdem die Lernenden den schnellsten Weg gefunden und versucht haben, den Dijkstra-Algorithmus selbst zu formulieren, sind sie nun selbst gefordert, die umweltfreundlichste Route von Mainz nach München zu finden. Weil die Umweltfreundlichkeit einer Route einerseits von sehr vielen Faktoren abhängt, andererseits aber auch nicht eindeutig definiert ist, handelt es sich dabei um eine starke Vereinfachung. Abschließend wird folgende Frage bearbeitet: Wie findet man den besten Kompromiss zwischen schneller und umweltfreundlicher Route? Thematisch schließt somit die Lerneinheit in Richtung der aktuellen Nachhaltigkeitsdebatte ab und schafft fachmathematisch eine Verbindung zwischen Netzwerk- und multikriterieller Optimierung. Darüber hinaus haben die Lernenden die Möglichkeit, sich in einem interaktiven Jupyter-Notebook-Kurs mit dem Programmieren des Dijkstra-Algorithmus zu beschäftigen. Dieser löst die Anschauungsbeispiele in der Programmiersprache Python. Relevanz des Themas Heutzutage spielen Navigationsprogramme, besonders Google Maps oder Apple Karten, eine sehr große Rolle und werden alltäglich verwendet. Das Lösen von Navigationsproblemen kann dem mathematischen Fachgebiet der Netzwerkoptimierung zugeordnet werden. Das allein zeigt die herausragende Relevanz und unterschätzte Bedeutung eines Themas, das in den Lehrplänen der Länder deutschlandweit bisher keine große spielt. Vorkenntnisse Die Lernenden benötigen für die Unterrichtseinheit keine mathematischen Vorkenntnisse, da es sich um ein außerschulisches mathematisches Anwendungsfeld handelt. Durch die recht anspruchsvollen Inhalte ist diese Lernumgebung jedoch erst für Schülerinnen und Schüler ab der 8. Klasse bis hin zur Oberstufe empfohlen. Didaktische Analyse Die Schülerinnen und Schüler lernen mathematische Inhalte im Bereich der Netzwerkoptimierung kennen. Sie lernen den Umgang mit Graphen, Knoten, Kanten und Kantengewichten. Ein Exkurs mit einer kleinen Einführung in die formal-mathematische Netzwerkoptimierung wird für leistungsstarke Oberstufenschülerinnen und -schüler in einem Video gegeben. Außerdem erarbeiten sie ein algorithmisches Vorgehen, den Dijkstra-Algorithmus, sowie ein bikriterielles Netzwerkoptimierungsproblem. Lernschwierigkeiten sind besonders bei der Formulierung des Algorithmus zu erwarten, weswegen hier das Wahrnehmen der Hilfestellungen im Erklärvideo empfohlen wird. Methodische Analyse Das Lernheft beziehungsweise die Arbeitsblätter können ausgedruckt, ausgeteilt und bearbeitet werden. Die Bearbeitung an Tablets bietet sich ebenfalls an. Für den Programmierexkurs ist ein Computer oder ein Tablet notwendig. Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, die Lerneinheit methodisch durchzuführen: Sie kann über mehrere Stunden als Wochenarbeitsauftrag mit dem Lernheft in Einzel- oder Paararbeit erfolgen. Sicherungen können in kleinen Gruppen- oder Paararbeitsphasen durchgeführt werden, indem Ergebnisse verglichen werden. Die Arbeitsphasen des Lernhefts sind als Arbeitsblätter nutzbar. Für jede Arbeitsphase kann eine Unterrichtsstunde verwendet werden. Am Anfang kann ein gemeinsamer Einstieg und am Ende eine gemeinsame Sicherung stattfinden. Die Arbeitsphasen finden in Einzel- oder Paararbeit statt. Es ist auch denkbar, das Lernheft vollständig in einer Heimarbeitsphase durchzuführen. Am Ende sollte aber eine Besprechung im Unterricht stattfinden Hinweise zu den Materialien Arbeitsblatt 1 : Die Lernenden erstellen aus Kartenmaterial ein Netzwerk aus Knoten und Kanten. Arbeitsblatt 2 : Die Lernenden vollziehen an einem Beispiel den Dijkstra-Algorithmus nach und formulieren ihn selbst. Arbeitsblatt 3 : Die Lernenden wenden den Dijkstra-Algorithmus an einem Beispiel selbst an. Arbeitsblatt 4 : Die Lernenden lösen an einem Beispiel ein bikriterielles Netzwerksoptimierungsproblem. Programmierexkurs : Die Lernenden vollziehen den Code des Dijkstra-Algorithmus nach und programmieren Abschnitte selbst. Alle Arbeitsblätter sind einzeln oder als Lernheft zusammengefasst verfügbar. Sie können die Arbeitsblätter über den Link am Ender der Seite herunterladen. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen (nach dem DigCompEdu Modell) Die Lehrkräfte integrieren das Hilfsmaterial zur Programmierung des Dijkstra-Algorithmus, um den Lernenden das Erarbeiten eigener, kreativer Lösungen zu ermöglichen und sie in ihrem Lösungsprozess zu unterstützen (3.2 und 3.4). Dabei nutzen sie das Lernvideo zu Graphen, um den Lernenden das Vertiefen ihres eigenen Wissens zu ermöglichen (3.4). Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erstellen einen Graph mit Knoten, Kanten und Kantengewichten, indem sie aus Kartenmaterial einen Graphen erstellen. erklären und formulieren den Dijkstra-Algorithmus, indem sie ihn an einem Beispiel nachvollziehen und anschließend die einzelnen Schritte dokumentieren. wenden den Dijkstra-Algorithmus an, indem sie die umweltfreundlichste Route zwischen Mainz und München finden. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Funktionsweise von Navigationsprogrammen, indem sie grundlegende Prinzipien der Netzwerkoptimierung anhand eines Beispiels nachvollziehen. erklären einen Algorithmus, indem sie algorithmische Strukturen in einem Beispiel erkennen und allgemeingültig formulieren. lösen ein technisches Problem, indem sie ein "Kürzeste-Wege-Problem" in der Programmiersprache Python formulieren. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kommunizieren miteinander, indem sie in Paararbeit zusammenarbeiten. geben einander Feedback, indem sie in Sicherungsphasen Lösungen kontrollieren und besprechen. 21st Century-Skills Die Schülerinnen und Schüler fördern sich im kritischen Denken, indem sie bei der Formulierung und Programmierung des Dijkstra-Algorithmus strukturiert vorgehen, Argumente innerhalb der Lerngruppe analysieren und die Ergebnisse des Dijkstra-Algorithmus nutzen, um die umweltfreundlichste Route zu bestimmen*. stärken ihre Fähigkeiten zur Kollaboration und Kommunikation, indem sie die Aufgaben im Team diskutieren und lösen. fördern ihr Verständnis der digitalen Welt, indem sie durch das Bearbeiten der Aufgaben einen Einblick in die Funktionsweise von Navigationsprogrammen erlangen. * nach Ennis, R.H. (2011). Critical Thinking: Reflection and perspective – Part I. Inquiry: CT across the Disciplines 26 (1), S. 4–18.