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Das Traumhaus: Ein umweltgerechtes Haus planen

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit planen die Schülerinnen und Schüler einen Hausbau und berücksichtigen dabei Aspekte der Nachhaltigkeit. Bei der Planung eines Traumhauses darf die Umwelt nicht zu kurz kommen. Im Rahmen der Unterrichtseinheit übertragen die Schülerinnen und Schüler die Problematik des Energiesparens im Haushalt auf die Planungs- und Bauphase eines neuen Hauses oder die Sanierung eines Altbaus. Dabei muss nicht unbedingt das eigene Einfamilienhaus im Mittelpunkt stehen. Auch Mehrfamilienhäuser, in denen man später als Mieter leben möchte, können geplant werden. Entscheidend ist, dass sich die Lernenden mit Ihren Ansprüchen an das künftige Wohnen und dem damit verbundenen Ressourcenverbrauch auseinandersetzen. Nachhaltige Lebenspläne entwickeln Im Vordergrund dieses Lernangebots steht die Teilkompetenz "Selbständig planen und handeln können". Sie gehört zu einem Katalog von Kompetenzen, den das Projekt "Transfer-21 Bildung für eine nachhaltige Entwicklung (BNE)" aufgestellt hat. Die Schülerinnen und Schüler entwerfen eigene Lebenspläne unter Gesichtspunkten der Nachhaltigkeit und beschreiben wie persönliche Projekte ausgestaltet werden können. Die Klasse informiert sich selbständig über Kriterien umweltgerechten Wohnens und Bauens und entwirft eigene Bauprojekte. Vor der Lösung der Arbeitsaufträge sollten sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Thema "Energieverbrauch im Haushalt" vertraut machen. Geeignet ist hierfür zum Beispiel das Unterrichtsmaterial "Globaler Klimawandel, Emissionen und erneuerbare Energien" aus der Reihe "Umwelt schützen, Zukunft sichern" des Projekts Transfer-21. Selbst erarbeitetes Material Zu diesem thematischen Klassiker der Bildung für eine nachhaltige Entwicklung kommen aber auch immer wieder aktuelle Materialien auf den Markt oder ins Netz, so dass Lehrerinnen und Lehrer auf eine breite Auswahl zurückgreifen können. Spezielle Materialien zum Thema "Bauen und Wohnen" gibt es dagegen kaum. Das nötige Wissen erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler im Rahmen der Lösung der vorliegenden Arbeitsaufträge. Arbeitsaufträge Texte als Einstieg Als Einstieg in das Thema erhalten die Schülerinnen und Schüler zwei Texte zum Thema "Sparsam heizen - aber wie?" und "Bauen und Wohnen im 21. Jahrhundert", die das Projekt Transfer-21 zum Download anbietet. In Kleingruppen zu maximal drei Personen sollen die Lernenden diese Texte auswerten. Selbständige Recherche Der anschließende Arbeitsauftrag bietet sich als Hausaufgabe an: Die Schülerinnen und Schüler sollen sich bei den Behörden erkundigen, wie viele Energiesparhäuser in der letzten Zeit an ihrem Heimatort gebaut wurden. In Zeitungen, Zeitschriften und im Internet sollen sie sich nach weiteren aktuellen Informationen zum Thema nachhaltiges Bauen und Wohnen informieren. Als Hilfe bei der Suche erhalten die Schülerinnen und Schüler die Internetseiten, die unter der Rubrik "Externe Links" angegeben sind. Fakten sammeln Ziel der Aufgabe ist es, dass die Schülerinnen und Schüler die wichtigsten ökonomischen, ökologischen und sozialen Kriterien für nachhaltiges Bauen zusammentragen, zum Beispiel Kosten senken, Umbau und Erhaltung von Altbauten den Vorrang geben, Flächen entsiegeln Ressourcen schonen, Sicherung von Arbeitsplätzen oder bedarfsgerechter Wohnraum nach Alter und Haushaltsgröße. Probleme diskutieren Mit dem Wissen ihrer Recherche im Hintergrund diskutiert die Klasse dann über die Frage, warum trotz hoher Energiekosten und knapper Ressourcen bisher nur ein Bruchteil der neu gebauten und sanierten Wohnhäuser in Deutschland Passiv- oder Nullenergiehäuser sind. Das eigene Traumhaus planen Unter Anwendung der Kriterien nachhaltigen Bauens und Wohnens planen die Schülerinnen und Schüler ihr Traumhaus. Zu diesem Zweck erstellen sie eine detaillierte Skizze, eine Bauzeichnung oder ein Modell aus Pappe und Papier. Auch eine Simulation mit geeigneter Computersoftware ist möglich. Die Arbeiten werden mit einer Präsentation im Rahmen einer kleinen Ausstellung in der Klasse oder in der Schule abgeschlossen, die allerdings nicht im Zeitplan der Unterrichtseinheit enthalten ist. Die besten Ergebnisse sollten prämiert werden. Alternative Aufgabe Wenn sich die zeitaufwendige Aufgabe, ein eigenes Haus zu planen, nicht umsetzen lässt, ist eine Variante der Aufgabenstellung möglich. Auf einem Arbeitsblatt, das die Umrisse eines Hauses zeigt, zeichnen die Schülerinnen und Schüler Möglichkeiten einer nachhaltigen Sanierung eines vorhandenen Hauses ein. Dazu gehören zum Beispiel Dach- und Wandisolierung, Modernisierung der Heizungsanlage, Regenwassernutzung oder Solarenergie. Anhand der Skizze sollen die Lernenden ökonomische und soziale Effekte zeigen. Die Schülerinnen und Schüler kennen und verstehen die Thematik "Nachhaltiges Bauen und Wohnen". erkennen Auswirkungen des eigenen Lebensstils auf die Lebens- und Arbeitssituation anderer Menschen sowie auf die Biosphäre. können ein Thema selbstständig recherchieren und beschreiben. können Konzepte der Nachhaltigkeit in den Bereichen Technik, Mobilität, Flächennutzung, Bauen und Wohnen, Konsum und Freizeit anhand einzelner Beispiele darstellen. können ein Konzept adressatengerecht, gemeinsam und überzeugend präsentieren. können gemeinsam planen und handeln. Selbst erarbeitetes Material Zu diesem thematischen Klassiker der Bildung für eine nachhaltige Entwicklung kommen aber auch immer wieder aktuelle Materialien auf den Markt oder ins Netz, so dass Lehrerinnen und Lehrer auf eine breite Auswahl zurückgreifen können. Spezielle Materialien zum Thema "Bauen und Wohnen" gibt es dagegen kaum. Das nötige Wissen erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler im Rahmen der Lösung der vorliegenden Arbeitsaufträge. Texte als Einstieg Als Einstieg in das Thema erhalten die Schülerinnen und Schüler zwei Texte zum Thema "Sparsam heizen - aber wie?" und "Bauen und Wohnen im 21. Jahrhundert", die das Projekt Transfer-21 zum Download anbietet. In Kleingruppen zu maximal drei Personen sollen die Lernenden diese Texte auswerten. Der anschließende Arbeitsauftrag bietet sich als Hausaufgabe an: Die Schülerinnen und Schüler sollen sich bei den Behörden erkundigen, wieviele Energiesparhäuser in der letzten Zeit an ihrem Heimatort gebaut wurden. In Zeitungen, Zeitschriften und im Internet sollen sie sich nach weiteren aktuellen Informationen zum Thema nachhaltiges Bauen und Wohnen informieren. Als Hilfe bei der Suche erhalten die Schülerinnen und Schüler die Internetseiten: Umweltbundesamt Bundesbauministerium Arbeitsgemeinschaft Natur- und Umweltbildung Fakten sammeln Ziel der Aufgabe ist es, dass die Schülerinnen und Schüler die wichtigsten ökonomischen, ökologischen und sozialen Kriterien für nachhaltiges Bauen zusammentragen, zum Beispiel Kosten senken, Umbau und Erhaltung von Altbauten den Vorrang geben, Flächen entsiegeln Ressourcen schonen, Sicherung von Arbeitsplätzen oder bedarfsgerechter Wohnraum nach Alter und Haushaltsgröße. Probleme diskutieren Mit dem Wissen ihrer Recherche im Hintergrund diskutiert die Klasse dann über die Frage, warum trotz hoher Energiekosten und knapper Ressourcen bisher nur ein Bruchteil der neu gebauten und sanierten Wohnhäuser in Deutschland Passiv- oder Nullenergiehäuser sind. Das eigene Traumhaus planen Unter Anwendung der Kriterien nachhaltigen Bauens und Wohnens planen die Schülerinnen und Schüler ihr Traumhaus. Zu diesem Zweck erstellen sie eine detaillierte Skizze, eine Bauzeichnung oder ein Modell aus Pappe und Papier. Auch eine Simulation mit geeigneter Computersoftware ist möglich. Die Arbeiten werden mit einer Präsentation im Rahmen einer kleinen Ausstellung in der Klasse oder in der Schule abgeschlossen, die allerdings nicht im Zeitplan der Unterrichtseinheit enthalten ist. Die besten Ergebnisse sollten prämiert werden. Alternative Aufgabe Wenn sich die zeitaufwendige Aufgabe, ein eigenes Haus zu planen, nicht umsetzen lässt, ist eine Variante der Aufgabenstellung möglich. Auf einem Arbeitsblatt, das die Umrisse eines Hauses zeigt, zeichnen die Schülerinnen und Schüler Möglichkeiten einer nachhaltigen Sanierung eines vorhandenen Hauses ein. Dazu gehören zum Beispiel Dach- und Wandisolierung, Modernisierung der Heizungsanlage, Regenwassernutzung oder Solarenergie. Anhand der Skizze sollen die Lernenden ökonomische und soziale Effekte zeigen.

  • Politik / WiSo / SoWi / Wirtschaft
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Aggregatzustände und Aggregatzustandsänderungen

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit für den Physikunterricht der Sekundarstufe I lernen die Schülerinnen und Schüler die Temperatur als physikalische Größe kennen. Sie führen Temperaturmessungen durch und untersuchen die Auswirkungen von Temperaturänderungen bei den drei Aggregatzuständen. Dabei werden Bezüge zum Sanitär-, Heizungs- und Klimahandwerk hergestellt. Die Unterrichtseinheit bearbeitet entsprechend des Hessischen Lehrplans für das Fach Physik das Thema “Aggregatzustände und Aggregatzustandsänderungen“. Konkret sind die behandelten Inhalte im Themenfeld “Wärmelehre“ verankert. Die Unterrichtseinheit bettet Beispiele und Anwendungen aus dem Sanitär-, Heizungs-, Klimahandwerk in das physikalische Themenfeld der Thermodynamik ein. In der ersten Doppelstunde wird zunächst anhand eines Experiments zum subjektiven Temperaturempfinden das Thermometer als Instrument zur Temperaturmessung eingeführt. Die Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene Thermometer und Temperaturskalen kennen und üben den Umgang mit dem Thermometer im Experiment. Die Auswertung des Experimentes erfolgt angeleitet in Form eines Temperatur-Zeit-Diagramms. Anknüpfend an das Sanitär-, Heizungs-, Klimahandwerk wenden die Schülerinnen und Schüler ihr in der ersten Doppelstunde erworbenes Wissen an, indem sie Thermometer und Temperaturmessungen an der heimischen Heizungsanlage entdecken und beschreiben. In der zweiten Doppelstunde lernen die Schülerinnen und Schüler die drei Aggregatzustände anhand eines Videos kennen. Sie beschreiben diese mit Hilfe des Teilchenmodells und wiederholen dabei den Modellbegriff. In der letzten Doppelstunde wird anhand verschiedener Freihand-Experimente das Verhalten verschiedener Körper bei Wärmezufuhr zunächst experimentell untersucht und anhand dessen wesentliche Kenntnisse zur Volumenänderung von festen Körpern, Flüssigkeiten und Gasen bei Temperaturänderungen erworben und formuliert. Die im Experiment erworbenen Kenntnisse werden anschließend auf verschiedene Beispiele aus dem Heizungsbereich angewendet. Die in der Unterrichtseinheit enthaltenen Themenbereiche Wärme, Temperatur, Temperaturmessungen und Aggregatzustände begegnen den Schülerinnen und Schülern in ihrem Alltag. Physikalische Inhalte werden in einen für die Lernenden sinnvollen Kontext, in diesem Fall schwerpunktmäßig aus dem Sanitär-, Heizungs- und Klimabereich, eingebettet. Dadurch kann die Unterrichtseinheit das Interesse der Schülerinnen und Schüler wecken, da sie ihnen ermöglicht, physikalische Phänomene in ihrem täglichen Leben zu erkennen und besser zu verstehen. Vorkenntnisse zum Modellbegriff sind für die in der zweiten Doppelstunde vorgesehene Erarbeitung des Teilchenmodells von Vorteil. Wissenslücken in diesem Bereich können jedoch im Rahmen der Unterrichtseinheit optional wiederholt beziehungsweise nachgearbeitet werden. Dadurch können auch leistungsschwächere Lernende unterstützt werden. Leistungsstarke Schülerinnen und Schüler erhalten an verschiedenen Stellen hingegen die Möglichkeit, über zusätzliche Aufgaben und Denkanstöße Inhalte zu erarbeiten, die eine Transferleistung erfordern. Im Bereich der Temperaturmessung in der ersten Doppelstunde ist es außerdem denkbar, besonders interessierte oder leistungsstarke Schülerinnen und Schüler als Referat oder Zusatzleistung das Thema “Kalibrierung eines Flüssigkeitsthermometers“ selbstständig vorbereiten zu lassen. In der Unterrichtseinheit werden verschiedene Methoden der Wissensvermittlung wie beispielsweise Einzel- und Gruppenarbeit und die Arbeit im Plenum angewandt, um eine Aktivierung aller Lerntypen zu erreichen. Das experimentelle Arbeiten als besondere naturwissenschaftliche Methode wird in dieser Einheit verstärkt angewandt und geübt. Im Bereich der Kommunikation üben die Schülerinnen und Schüler das Erschließen und Aufbereiten von Informationen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden zwischen Wärmeempfinden und Temperatur kennen das Thermometer als Instrument zur Temperaturmessung beschreiben die Aggregatzustände und Phasenumwandlungen mit Hilfe des Teilchenmodells beschreiben die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf Festkörper, Flüssigkeiten und Gase Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entnehmen Informationen aus einem Video zu Aggregatzuständen und Phasenübergängen nutzen vorgegebene Internetquellen für die Recherche weiterführender Informationen können digitale Werkzeuge bedarfsgerecht einsetzen können Informationen aus einem Text aufgabengeleitet entnehmen und wiedergeben Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verbessern ihre Fähigkeiten ihre Erkenntnisse adressatengerecht zu präsentieren verbessern durch verschiedene Formen der Gruppenarbeit ihre Teamkompetenzen

  • Physik
  • Sekundarstufe I

Wärmetauscher

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit für den Physikunterricht der Sekundarstufe I lernen die Schülerinnen und Schüler das Prinzip des Wärmetauschers im Kontext des Sanitär-Heizung-Klima-Handwerks (SHK) kennen. Dabei werden die grundlegenden thermodynamischen Fachbegriffe und Sätze wiederholt. Die Unterrichtseinheit bearbeitet das Thema "Wärmetauscher" und knüpft dabei im Kontext Sanitär, Heizung und Klima an die Erfahrungswelt der Schülerinnen und Schüler an. Die Unterrichtseinheit kann in vier Einzelstunden oder alternativ in zwei Doppelstunden bearbeitet werden. Zunächst wird über die Raumtemperatur im eigenen Zuhause an die Alltagserfahrung der Schülerinnen und Schüler angeknüpft. In diesem Kontext wird auf die Übertragung von Wärme übergeleitet, welche die Schülerinnen und Schüler in einem Experiment zum Temperaturausgleich untersuchen. Dabei werden grundlegende Kompetenzen, wie das Formulieren von Hypothesen und das Entwickeln einer Versuchsskizze geübt. Für leistungsstarke Schülerinnen und Schüler werden Differenzierungen angeboten. Bei der Auswertung des Experimentes wird an die Hauptsätze der Thermodynamik angeknüpft. Zum Abschluss der Stunde wird der Bezug zum SHK-Handwerk hergestellt. Dies kann optional als Hausaufgabe ausgelagert werden. In der zweiten Stunde erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler mit Hilfe einer Animation die Funktionsweise eines Wärmetauschers. Für besonders leistungsstarke Schülerinnen und Schüler wird eine Zusatzaufgabe angeboten. Für leistungsschwächere Schülerinnen und Schüler steht eine Wiederholung zu grundlegenden thermodynamischen Fachbegriffen und Sätzen bereit. Als Stundenabschluss erfolgt wieder die Anknüpfung an den Heizungs-Kontext. In der dritten Stunde lernen die SchülerInnen und Schüler verschiedene Arten und Anwendungen von Wärmetauschern in einem Gruppenpuzzle kennen. Dabei wird das sach-, situations- und adressatenbezogene Präsentieren von Ergebnissen geübt. In der vierten Stunde besucht die Klasse den Heizungsraum der Schule. Dort haben die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, die in der Unterrichtseinheit erarbeiteten Inhalte im konkreten Anwendungskontext wiederzuentdecken und zu festigen. Wenn kein Heizungsraum in der Schule verfügbar ist, können Schülerinnen und Schüler alternativ einen virtuellen Heizungsraum im Internet recherchieren und analysieren. Dazu können frei zugängliche Bilder, Videos oder virtuelle Rundgänge genutzt werden, die die Funktionsweise und den Aufbau einer Heizungsanlage anschaulich darstellen. Um das Thema "Wärmetauscher" fachlich fundiert einführen zu können, sind Vorkenntnisse zu den thermodynamischen Fachbegriffen Wärme, Energie und Temperatur notwendig. Diese können im Rahmen der Unterrichtseinheit noch einmal aufgegriffen und vertieft werden. Die in der Unterrichtseinheit hergestellten Bezüge zur Heizungs- und Klimatechnik sind den Schülerinnen und Schülern aus persönlichen Alltagserfahrungen bekannt. Dadurch kann die Unterrichtseinheit das Interesse der Schülerinnen und Schüler wecken, da sie ihnen ermöglicht, physikalische Phänomene in ihrem täglichen Leben zu erkennen und besser zu verstehen. Die erlernten physikalischen Zusammenhänge können auch im späteren beruflichen Kontext eine Rolle spielen, so beispielsweise im Bereich des Sanitär-Heizung-Klima-Handwerks . Um das komplexe Thema "Wärmetauscher" für alle Lernenden verständlich zu machen, wurden die Inhalte didaktisch reduziert. So werden lediglich drei wesentliche Bauarten des Wärmetauschers unterschieden und deren Aufbau nur schematisch behandelt. Auch die verschiedenen Heiztechniken, welche im Zuge der Unterrichtseinheit benannt werden, werden nicht vertieft behandelt. Für leistungsschwächere Schülerinnen und Schüler steht außerdem eine Wiederholung zu grundlegenden thermodynamischen Fachbegriffen und Sätzen bereit. Leistungsstarke Schülerinnen und Schüler erhalten hingegen an verschiedenen Stellen die Möglichkeit, über zusätzliche Aufgaben und Denkanstöße Inhalte zu erarbeiten, die eine Transferleistung erfordern. Auch das verstärkte Arbeiten in Gruppen ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern in dieser Unterrichtseinheit, entsprechend ihrer Stärken und Schwächen zu lernen und zu interagieren. So können leistungsstärkere Schülerinnen und Schüler schwächere unterstützen. Im Bereich der Kommunikation üben die Schülerinnen und Schüler außerdem das Erschließen und Aufbereiten von Informationen. Auf naturwissenschaftliche Methoden der Erkenntnisgewinnung wie das Entwickeln und Bearbeiten physikalischer Fragen und das experimentelle Arbeiten wird ein besonderer Fokus gesetzt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben thermische Systeme und ihre Komponenten. erklären den Temperaturausgleich unterschiedlich temperierter Körper. beschreiben Komponenten technischer Geräte und anderer Objekte. kennen den Zusammenhang zwischen thermischer Energie und Wärme. Kommunikationskompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben, naturwissenschaftliche Fragen zu formulieren. üben, grafische Darstellungen zu beschreiben. üben, sach-, situations- und adressatenbezogen Untersuchungsmethoden und Ergebnisse zu präsentieren. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben, digitale Werkzeuge bedarfsgerecht einzusetzen. üben, Informationen aus einem Text aufgabengeleitet zu entnehmen und wiederzugeben.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe I
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