In dieser Unterrichtseinheit zum "unsichtbaren Licht" erfahren die Lernenden, dass man Licht als elektromagnetische Welle verstehen kann und dass das Wellenlängenspektrum dieser Strahlung weit über den sichtbaren Bereich hinausgeht. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden. Ausgehend von dem Einstiegsvideo "Licht und Optik II: Was ist Licht? – Das elektromagnetische Spektrum (2019)" werden im ersten Arbeitsblatt schwerpunktmäßig die dem sichtbaren Bereich direkt benachbarten Wellenlängenabschnitte thematisiert, nämlich die Infrarotstrahlung und die UV-Strahlung. Die Lernenden erfahren, dass der Kamerachip ihres Smartphones in der Lage ist, bestimmte IR-Strahlung abzubilden, und lernen die vielfältigen Anwendungen von Infrarotbildern kennen. Bei der UV-Strahlung stehen die schädigenden Wirkungen auf die Haut sowie die Anwendungen der weichen UV-Strahlung (Schwarzlicht) im Vordergrund. Im zweiten Arbeitsblatt wird die Planck'sche Strahlungskurve thematisiert. Eine Computersimulation stellt diese Kurve in Abhängigkeit von der Temperatur des strahlenden Körpers dar und ermöglicht einen anschaulichen und schüleraktivierenden Zugang zum Thema. Die Lernenden erkennen, dass ein glühender, lichtaussendender Körper nur einen Teil seiner Strahlung als sichtbares Licht abgibt. Dieser Anteil hängt von der Temperatur des Strahlers ab. Im dritten Arbeitsblatt geht es dann um alle sieben Strahlungskategorien, die in dem Video erwähnt werden. Diese verschiedenen Wellenbereiche des elektromagnetischen Spektrums spielen in der Astronomie eine extrem wichtige Rolle, denn sie enthalten Informationen über die energetischen Prozesse, die in den Weiten des Universums diese Strahlung freigesetzt hat. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen, um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht. Das Thema "unsichtbares Licht" im Unterricht Die Unterrichtseinheit macht die Lernenden mit der Tatsache vertraut, dass der Wellenlängenumfang des elektromagnetischen Spektrums wesentlich größer ist als der des sichtbaren Lichts. Dabei unterscheiden sich die unsichtbaren Spektralbereiche in ihrer physikalischen Natur überhaupt nicht von den sichtbaren. Die Recherchen zur Entstehung und zu Anwendungen des unsichtbaren Lichts berühren viele Gebiete der Physik und Astronomie, was dem Thema eine kontextorientierte und stark motivierende Komponente verleiht. Vorkenntnisse Für die Durchführung dieser Unterrichtseinheit zum unsichtbaren Licht sollten die Grundlagen der Strahlenoptik bereits eingeführt worden sein. Außerdem sollte die spektrale Zerlegung von Licht durch Prismen bereits im Unterricht thematisiert worden sein. Didaktische und methodische Analyse Dass die Sonne außer dem sichtbaren Licht auch Wärmestrahlung und UV-Strahlung abgibt, sollte allgemein bekannt sein. Die Frage, welcher Natur diese Strahlungsarten sind und wie man sich dieser Fragestellung experimentell nähert, ist Gegenstand des ersten Arbeitsblattes. Der Nachweis der Infrarotstrahlung durch den sogenannten Herschel-Versuch beziehungsweise der Nachweis der UV-Strahlung mithilfe fluoreszierender Stoffe lässt sich im Unterricht experimentell durchaus durchführen. Sollten Sie in Ihrer Schule die Zeit und das entsprechende Experimentiermaterial haben, ist es ratsam, diese Möglichkeiten auf jeden Fall zu nutzen. Die Versuche wären dann eine gute Ergänzung zu den historischen Zugängen, die im Arbeitsblatt in Form von Recherche-Aufträgen zugänglich gemacht werden sollen. Ein wichtiges Teillernziel des Arbeitsblattes ist die Erkenntnis, dass die infrarote und die ultraviolette Strahlung von gleicher physikalischer Natur sind wie das sichtbare Licht und sich daher im Spektrum links und rechts vom sichtbaren Teil wiederfinden. Wie ausgeprägt (also wie intensiv) diese Strahlungsanteile bei glühenden Körpern sind, wird im zweiten Arbeitsblatt thematisiert. Die Computersimulation zur Planck-Kurve stellt eine gute Möglichkeit dar, einige wesentliche Aspekte dieser Thematik auf anschaulichem Niveau zu verstehen, ohne auf die Bezüge zur Quantenphysik und weiterführende Fragestellungen eingehen zu müssen. So lässt sich beispielsweise an der Strahlungskurve einer Glühlampe mit einem Blick erkennen, wie wenig der abgegebenen Strahlung in sichtbares Licht verwandelt wird und dass stattdessen der Löwenanteil der Energie in Form von Wärmestrahlung ausgesendet wird. Die seinerzeit auf europäischer Ebene getroffene Entscheidung, die Glühlampe nach und nach aus dem Verkehr zu ziehen, beruht auf einer eindeutigen physikalischen Erkenntnis – auch solche Aspekte sollten im Physik-Unterricht an passender Stelle thematisiert werden. Dass der Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung auf der Wellenlängenskala nach links und nach rechts noch wesentlich weiter ausdehnbar ist, wird im Einstiegsvideo angesprochen und im dritten Arbeitsblatt im Kontext astrophysikalischer Forschung thematisiert. Die Recherche zu den verschiedenen Spektralbereichen kann allerdings leicht ausufern, angesichts der großen Fülle an Informationen, die das Internet zur Verfügung stellt. Daher sollten Sie bereits im Vorfeld die Lernenden darauf hinweisen, nur einige wenige Aspekte, nämlich solche, die den Lernenden besonders wichtig und interessant erscheinen, aufzunehmen. Im Rahmen der anschließenden Sicherungsphase im Plenum sollten Sie dann die unterschiedlichen Ergebnisse sammeln und inhaltlich strukturieren. Es ist klar, dass bei dem gesamten Thema "unsichtbares Licht" Begriffe Verwendung finden, die eigentlich zur Wellenoptik gehören und in der Regel kaum oder gar nicht im Physik-Unterricht der Sekundarstufe I auftreten. Gemeint sind Begriffe wie Wellenlänge, Frequenz oder Energie von Licht und anderer Strahlung. Allerdings erscheinen diese Begriff hier eher in einem anschaulichen Kontext und dürften mit ein wenig Hilfestellung nicht zu Verständnisproblemen führen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wenden Kenntnisse aus dem Themenbereich Optik im Physik-Unterricht der Mittelstufe an. lernen das elektromagnetische Spektrum in seiner Gesamtheit kennen. lernen Anwendungsgebiete der unterschiedlichen Strahlungsarten kennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren im Internet und sammeln, sortieren und bewerten Informationen. binden Informationen eines Erklärvideos in ihre Lösungen ein. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Aufgaben in Partnerarbeit. tauschen Informationen und Recherche-Ergebnisse untereinander aus. diskutieren und hinterfragen Lösungen untereinander und im Plenum .

Mithilfe von Simulationen versuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Aussagen über zukünftige Ereignisse in komplexen Systemen zu machen. In dieser Lernumgebung können an einem Simulationsmodell Zukunftsszenarien für den Zustand der Ostsee, eines unserer heimischen Meere, erkundet werden. Wie wirken sich menschliche Aktivitäten auf die Ostsee und ihre Organismen aus und was bedeutet dies wiederum für die Nutzung dieses Meeres in Zukunft? Inhaltliches Hauptziel dieser Unterrichtseinheit ist es, Prozesse und Zusammenhänge der wichtigsten Veränderungen der Ostsee (Erwärmung, Eutrophierung, Versauerung und Entsalzung) und deren Auswirkungen auf repräsentative Organismen des Ökosystems (Flohkrebse, Blasentang und Epiphyten) zu vermitteln. Diese Prozesse können mithilfe eines Simulationsmodells von den Lernenden untersucht werden. Ein weiteres Ziel ist es, die daraus resultierenden Herausforderungen für das Ökosystem und für die Gesellschaft (Wasserqualität, Fischerei, Tourismus) zu verstehen und zu diskutieren. Die Materialien wurden an der Kieler Forschungswerkstatt im Rahmen des Kiel Science Outreach Campus in Zusammenarbeit von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus den Bereichen Meeresökologie, Medienpsychologie und Fachdidaktik entwickelt. Zur Webseite der Simulation und zu den Materialien gelangen Sie über den Link am Ende dieser Seite. Um einen authentischen Einblick in die Wissenschaft zu geben, basiert das Modell einer Computersimulation auf echten wissenschaftlichen Daten. Es ist ratsam, vor dem Einsatz der Simulation die einzelnen Prozesse der Veränderungen (Erwärmung, Versauerung, Eutrophierung und Salzgehaltsunterschiede) mit ihren Auswirkungen auf das Ökosystem Ostsee inhaltlich zu behandeln, da in der Simulation (zumindest im zweiten Schritt) diese vier Veränderungen inklusive ihrer gegenseitigen Abhängigkeiten gleichzeitig untersucht werden. Darüber hinaus werden auf Grundlage der veränderten Variablen direkt mögliche Auswirkungen auf das Gesamtsystem (Wasserqualität, Fischerei und Tourismus) gezeigt. Zur Vermeidung von Desorientierung und um eine kognitive Überlastung zu vermeiden, bearbeiten die Schülerinnen und Schüler ein begleitendes Skript, in dem sie die Ergebnisse ihrer Arbeit zusammenfassen. Diese Aufgaben stehen sowohl als digitales (eingebettet in die Website der Simulation) als auch analoges Format zur Verfügung. Um den Lernenden eine eigenständige Bearbeitung auch ohne Anleitungen der Lehrkraft zu ermöglichen, steht auf der Website unter dem Reiter "Anleitung" eine Schritt-für-Schritt-Erklärung zur Verfügung. Zunächst müssen sich die Lernenden kurze informative Audiodateien zu jeder Variable (= Veränderungen und Organismen) der Simulation anhören, bevor der interaktive Modus aktiviert wird. Dadurch wird ein grundlegender und gleicher Informationsstand gewährleistet. Danach können sie in einem interaktiven Modus selbstbestimmt mit der Simulation interagieren. Die Benutzeroberfläche ermöglicht es, die verschiedenen Veränderungen durch Bewegen eines Schiebereglers einzustellen und zu manipulieren. Die Lernenden können in Echtzeit beobachten, wie sich die von ihnen vorgenommenen Änderungen auf die Populationen der drei Organismen auswirkt. Um das Lernen mit der multidimensionalen Struktur der Simulation zu unterstützen, wurden Elemente wie Toolboxen mit Informationen über jede Veränderung und die verschiedenen Organismen implementiert. Die Schülerinnen und Schüler lernen zu Beginn anhand des (digitalen) Skripts mithilfe von Texten, Abbildungen und Videos die einzelnen Variablen der Simulation kennen. Anschließend sollen sie einzelne Veränderungen der Ostsee in unterschiedlichen Ausprägungen simulieren und die Auswirkungen auf die Organismen beobachten, beschreiben und erklären. Die Auswirkungen auf die Organismen werden dabei direkt in Wechselwirkung dargestellt. Das bedeutet, dass auch indirekte Auswirkungen sichtbar sind. Zum Beispiel führt ein geringerer Salzgehalt zu einer geringeren Population von Flohkrebsen (direkte Auswirkung), was wiederum zu einer Zunahme von Epiphyten führt und sich somit negativ auf die Entwicklung von Blasentang auswirkt (indirekte Auswirkungen). Anschließend müssen die Lernenden mehrere Parameter gleichzeitig verändern und die Auswirkungen auf der Ebene der Organismen untersuchen und beschreiben. Weitere Auswirkungen können mit einem dreistufigen Smiley-System am unteren Rand des Bildschirms gleichzeitig beobachtet werden. Auf diese Weise werden die Wechselwirkungen und Zusammenhänge der verschiedenen Veränderungen und Organismen mit zunehmender Komplexität erforscht. Schließlich diskutierten die Lernenden in ihrer Gruppe die Auswirkungen auf der systemischen Ebene und diskutieren mögliche Maßnahmen zum Schutz der Ostsee. Die Simulation "Ostsee der Zukunft" kann aufgrund der ausführlichen Erläuterungen auch ohne weitere ökologische Vorkenntnisse verwendet werden. In diesem Fall ist es jedoch ratsam, die Lernenden zu einer aufmerksamen Lektüre der erklärenden Informationen aufzufordern. Ansonsten wird unter Umständen ein systemisches Verständnis der komplexen Zusammenhänge nicht erreicht. Für ein vertiefendes Verständnis der Auswirkungen anthropogener Einflüsse auf ein Ökosystem wird daher der Einsatz der Simulation als Vertiefung oder Transfer einer Unterrichtseinheit zum Thema Ökosystem Ostsee empfohlen. Besonders ratsam ist dabei die Behandlung der abiotischen und biotischen Faktoren im Ökosystem Ostsee. Die Unterrichtseinheit lässt sich vor allem in den Fachanforderungen der Sekundarstufe II des Fachs Biologie im Themenbereich Ökologie einordnen. Ein Einsatz ist auch im Fach Geografie am Ende der Sekundarstufe I im Themenbereich Ozeane möglich. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen (nach dem DigCompEdu Modell) Die Nutzung der browserbasierten Lernumgebung stellt keine besonderen technischen Anforderungen an die Lehrkraft. Die Lernumgebung sollte allerdings im Vorfeld hinsichtlich der Vorkenntnisse und Fähigkeiten der Lernenden – auch solcher mit besonderen Bedürfnissen – reflektiert (5.1) und gegebenenfalls mit Unterrichtselementen ergänzt werden, die eine Teilhabe aller ermöglicht. Der Einsatz dieser Lernumgebung sollte unter Berücksichtigung der Lerngruppe in eine entsprechende thematische Einheit (Ökosysteme, Anthropozän, Nachhaltigkeit, Meer, ...) eingebettet werden (2.1). Bei der geplanten Nutzung der Simulation im Rahmen einer Gruppenarbeit stellt die Unterstützung gemeinschaftlichen/kollaborativen Lernens in Gruppen (3.3) einen wichtigen Aspekt dar, um allen Teilnehmenden Lernfortschritte zu ermöglichen. Je nach konkretem Einsatz der Simulation in offeneren Kontexten – wie zum Beispiel flipped classroom oder Projektarbeit – ist selbstgesteuertes Lernen (3.4) erforderlich beziehungsweise muss ermöglicht werden. Eine aktive Einbindung der Lernenden (5.3) wird über die Kontextsetzung eines tatsächlich existenten und stärker zu werden drohenden Umweltproblems in der Ostsee erreicht. Bei der Erarbeitung von Handlungsoptionen müssen die Lernenden dabei begleitet werden, ihr in der Lernumgebung erworbenes Wissen auf komplexe Zusammenhänge anzuwenden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben verschiedene anthropogene Einflüsse auf das Ökosystem Ostsee. nennen drei Organismengruppen der Ostsee und deren Eigenschaften. verwenden und interpretieren aus einer modellhaften Simulation gewonnene Daten. können verschiedene Auswirkungen anthropogener Einflüsse auf die Ostsee erklären. entwickeln und bewerten Handlungsoptionen für den Schutz der Ostsee. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler analysieren Informationen und Daten, interpretieren und bewerten sie kritisch. bewerten und nutzen digitale Lernmöglichkeiten. nutzen digitale Medien (hier: eine Simulation) für die Meinungsbildung und Entscheidungsfindung. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler eignen sich themenorientiert disziplinäres und interdisziplinäres Wissen zum systemischen Verständnis eines komplexen Problems an. treffen Vorhersagen auf Grundlage einer digitalen Simulation. wenden erworbenes Wissen auf ein "epochaltypisches Schlüsselproblem" (die Auswirkung anthropogener Veränderungen von Ökosystemen auf die Lebensgrundlagen) an. erlangen/festigen Teilkompetenzen des kritischen Denkens. entwickeln in Co-Agency mit Lehrpersonen mögliche Handlungsoptionen.

Schülerinnen und Schüler erkunden am Rechner Blitzschlagrisiken in der freien Natur. In einem zweiten Experiment können Lichtbogenüberschläge zwischen zwei Elektroden unter verschiedenen Bedingungen simuliert werden. Blitze sind "hochenergetische" Naturphänomene, die uns nicht nur faszinieren, sondern auch das Fürchten lehren können. Etwa fünf Menschen sterben in Deutschland pro Jahr durch Blitzschlag. Wie Blitze entstehen ist immer noch umstritten - möglicherweise sind sogar energiereiche Strahlen aus dem Weltall daran beteiligt. Wissenschaftlich gesichert ist jedoch, dass die Blitzhäufigkeit mit dem Eisgehalt der Wolken steigt. Auf dieser Beobachtung basiert auch das derzeit gängige Modell zur Blitzentstehung: Aufwinde tragen feine Wassertröpfchen in höhere und kalte Luftschichten, wo sie zu feinen Eispartikeln gefrieren. Diese kollidieren dort mit größeren Graupelkörnern. Die schweren Graupeln "stehlen" den Eiskristallen Elektronen und fallen nach unten. Die nun positiv geladenen feinen Kristalle verbleiben dagegen in den höheren Luftschichten. Auf diese Weise entsteht ein starkes elektrisches Feld in den Gewitterwolken. Die hier vorgestellten Online-Experimente zum Thema Blitz sind Teil des SWR-Angebots Warum ... ist der Himmel blau? Weitere Informationen zum Thema Blitze und Energie gibt es auch im Ezoom zum Wissenschaftsjahr 2010 - Die Zukunft der Energie. Vorentladungen - Fangentladungen - Hauptblitz Ein Blitz ist ein Potenzialausgleich innerhalb der Gewitterwolke oder zwischen der Erdoberfläche und dem unteren Teil der Wolke. Die Spannung muss dabei einige zehn Millionen Volt betragen. Der Entladung geht eine Serie von Vorentladungen (Leitblitzen) voraus, die gegen die Erdoberfläche gerichtet sind. Kurz bevor diese den Erdboden erreichen, gehen vom Boden eine oder mehrere Fangentladungen aus - meist von hohen Objekten (Bäume, Masten, Kirchtürme). Den so entstandenen Blitzkanal heizt der folgende Hauptblitz auf rund 30.000 Grad Celsius auf. Die heiße Luft dehnt sich explosionsartig aus und erzeugt intensive Schallwellen - den Donner. Die Stromstärke einer Hauptentladung beträgt etwa 20.000 bis 30.000 Ampere. Einsatz der Animationen Mit einem interaktiven Blitzsimulator aus dem Online-Angebot von SWR-Wissen können Schülerinnen und Schüler mit der Blitzschlaggefahr experimentieren. Sie lernen dabei wichtige Regeln für das Verhalten bei einem Gewitter im Freien kennen. Die virtuellen Experimente können das Unterrichtsgespräch per Beamer-Projektion unterstützen oder auch von den Lernenden im Rahmen einer Hausaufgabe am heimischen Rechner genutzt werden. Neben den interaktiven Materialien bieten die SWR-Wissen-Internetseiten vielfältige Informationen zum Thema Blitze. Von "Elfen" und "Kobolden" Bei der Behandlung von Blitzen bietet sich auch - als zusätzlicher "Motivations-Joker" - ein kleiner Exkurs zu "Elfen" und "Kobolden" an - rätselhaften Blitzerscheinungen, die oberhalb der Wolken auftreten. Beobachtet werden diese Blitzformen daher vorwiegend aus Flugzeugen oder Space Shuttles (siehe Zusatzinformationen). Gerade solche ungeklärten Phänomene üben auf Kinder einen großen Reiz aus und sind gut geeignet, naturwissenschaftliches Interesse zu entfachen. Inhalte und Funktionen der Blitz-Experimente Die interaktiven Möglichkeiten der SWR-Online-Experimente werden hier kurz beschrieben und per Screenshot vorgestellt. Die Schülerinnen und Schüler sollen wichtige Regeln für das Verhalten bei Gewitter kennenlernen. in einem virtuellen Experiment den Einfluss von elektrischer Spannung, Luftdruck, Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit auf Blitzentladungen untersuchen. Thema Blitze und Verhalten bei Gewitter - virtuelle Experimente Autoren Tilman Bischoff, Dr. André Diesel Fächer Physik (Elektrizitätslehre), Geographie (Wolkenbildung) Zielgruppe ab Klasse 8 (Physik), Sekundarstufe II (Geographie) Zeitraum variabel bei der Unterstützung des Unterrichtsgesprächs Technische Voraussetzungen Präsentationsrechner mit Beamer Einen Beitrag zur Verhaltenserziehung bei Gewittern bietet die SWR-Gewittersimulation. Vor gefährlichen Ratschlägen wie "Eichen sollst du weichen, Buchen sollst du suchen" wird gewarnt. Um bei den Schülerinnen und Schülern eine Sensibilisierung für die Mechanismen des Blitzeinschlags zu erzielen, werden die Auswirkungen und das Risiko des Verhaltens bei einem Gewitter im Freien bewertet. Als virtuelle Versuchskaninchen sind ein Golfspieler, eine hockende Person und ein weidendes Rind auswählbar. Der Golfspieler steht stellvertretend für Personen, die metallische Gegenstände bei sich tragen und damit die Gefahr, vom Blitz getroffen zu werden, drastisch erhöhen. Am Beispiel des Tieres wird auf die Gefährlichkeit des Erdstroms eingegangen, der - auch weiter vom Ort des Einschlags entfernt - zu tödlichen Strömen durch den Körper führen kann. In einer zweiten - stärker physikalisch ausgerichteten - Simulation können Lichtbogenüberschläge zwischen zwei Elektroden im Labormaßstab simuliert werden. So lassen sich Erkenntnisse über den Einfluss von elektrischer Spannung, Luftdruck, Temperatur sowie relativer Feuchte auf die Überschlagbedingungen gewinnen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Vulkanismus erarbeiten sich die Lernenden anhand von Online-Materialien einen Überblick über die verschiedenen Vulkantypen und ziehen daraus Schlüsse für das Gefahrenpotenzial eines Vulkans.Die Verteilung der Vulkane auf der Erde ist kein Zufall, sondern folgt ganz bestimmten Mustern. Die Ursachen für diese Verteilung sowie die Formentstehung der Vulkane erarbeiten sich die Lernenden anhand der in einem Arbeitsblatt formulierten Aufgabenstellungen. Das Leben in der Nähe eines Vulkans ist immer mit einem gewissen Risiko verbunden. Am Beispiel des Vesuv führen die Schülerinnen und Schüler eine Risikoanalyse auf der Basis von Google Maps oder optional von Google Earth durch.Die Unterrichtseinheit zum Thema Vulkanismus ist für die Arbeit in der Sekundarstufe II konzipiert und wurde vom Autor durchgeführt, nachdem er die Theorie der Plattentektonik mit den Schülerinnen und Schülern besprochen hatte. Das Arbeitsblatt ist so aufgebaut, dass sich die Jugendlichen innerhalb einer Doppelstunde die Grundlagen des Vulkanismus erarbeiten. Sie sollen entsprechend die drei Vulkantypen (Strato-, Schildvulkan und Caldera) in ihren spezifischen Eigenschaften darstellen. Weiterhin sollen sie die globale Verteilung von Vulkanen untersuchen und begründen (Bezug zur Plattentektonik) und einige wichtige vulkanische Ausbruchsereignisse in ihren Folgen beschreiben können. Grundlagen des Vulkanismus Je nach Leistungsfähigkeit des Kurses dürfte mit den Aufgaben 1 bis 3 eine Doppelstunde gefüllt sein. Aufgabe 4 stellt die erarbeiteten Grundlagen anwendungsbezogen in einen größeren Gesamtzusammenhang. Hier sollen die Schülerinnen und Schüler das Gefahrenpotenzial des Vesuv für die umliegenden Siedlungen bewerten. Dazu ist es notwendig, dass zuerst der erste Link in Aufgabe 4 bearbeitet wird, da hier unterschiedliche Folgegefahren durch ausbrechende Vulkane darstellt werden. Anschließend versuchen die Schülerinnen und Schüler eine Risikoanalyse für den Vesuv und seine Umgebung auf Basis des Kartenmaterials in Google Maps durchzuführen. Die Aufgaben 1 bis 3 sind idealerweise in Einzel- oder Partnerarbeit zu lösen, Aufgabe 4 kann auch von einer größeren Gruppe bearbeitet werden. Einsatz von Google Earth Die Erfahrungen zeigen, dass die multimediale Aufbereitung des Themas zusätzlich zur Faszination Vulkanismus ein sehr starker Motivator ist, über längere Zeit mit starker Konzentration an der fachlichen Aufbereitung zu arbeiten. Zudem lässt das gewählte Medium ein individuelles Lerntempo zu und fördert den Umgang mit dem Computer. Eine noch höhere Anforderung hat die Aufgabe 4, wenn sie nicht mit Google Maps, sondern mit Google Earth durchgeführt wird. Hier wird eine intensive Einarbeitung der Schülerinnen und Schüler in Google Earth verlangt. Dazu sollen sie den Vesuv suchen, eine geeignete Überhöhung des Geländes einstellen und verschiedene Gefahrenquellen mithilfe von Vektor-Overlays visualisieren und präsentieren. Eine Einführung für die Lehrkraft gibt das Video google_earth_tutorial.wmv, welches auch als Hilfestellung für die Jugendlichen im Unterricht genutzt werden kann.Die Schülerinnen und Schüler können die verschiedenen Vulkanarten typisieren. führen die globale Verteilung von Vulkanen auf die Lage und Ausprägung der plattentektonischen Grenzen zurück. können die wichtigsten Vulkanausbrüche geographisch verorten und ihre Eigenschaften (Risikopotenzial) beschreiben können anhand recherchierter Fakten eine eigenständige Risikoanalyse durchführen. können Gefährdungspotenziale in Google Earth mithilfe von Bilderoverlays darstellen. können die Ergebnisse präsentieren. Je nach Leistungsfähigkeit des Kurses dürfte mit den Aufgaben 1 bis 3 eine Doppelstunde gefüllt sein. Aufgabe 4 stellt die erarbeiteten Grundlagen anwendungsbezogen in einen größeren Gesamtzusammenhang. Hier sollen die Schülerinnen und Schüler das Gefahrenpotenzial des Vesuv für die umliegenden Siedlungen bewerten. Dazu ist es notwendig, dass zuerst der erste Link in Aufgabe 4 bearbeitet wird, da hier unterschiedliche Folgegefahren durch ausbrechende Vulkane darstellt werden. Anschließend versuchen die Schülerinnen und Schüler eine Risikoanalyse für den Vesuv und seine Umgebung auf Basis des Kartenmaterials in Google Maps durchzuführen. Die Aufgaben 1 bis 3 sind idealerweise in Einzel- oder Partnerarbeit zu lösen, Aufgabe 4 kann auch von einer größeren Gruppe bearbeitet werden. Die Erfahrungen zeigen, dass die multimediale Aufbereitung des Themas zusätzlich zur Faszination Vulkanismus ein sehr starker Motivator ist, über längere Zeit mit starker Konzentration an der fachlichen Aufbereitung zu arbeiten. Zudem lässt das gewählte Medium ein individuelles Lerntempo zu und fördert den Umgang mit dem Computer. Eine noch höhere Anforderung hat die Aufgabe 4, wenn sie nicht mit Google Maps, sondern mit Google Earth durchgeführt wird. Hier wird eine intensive Einarbeitung der Schülerinnen und Schüler in Google Earth verlangt. Dazu sollen sie den Vesuv suchen, eine geeignete Überhöhung des Geländes einstellen und verschiedene Gefahrenquellen mithilfe von Vektor-Overlays visualisieren und präsentieren. Eine Einführung für die Lehrkraft gibt das Video google_earth_tutorial.wmv, welches auch als Hilfestellung für die Jugendlichen im Unterricht genutzt werden kann.

Die Unterrichtseinheit zur Vermeidung von Verpackungsmüll zeigt Schülerinnen und Schülern, welche Folgen zunehmender Verpackungsabfall für Umwelt und Klima hat. Ausgehend von ihrer eigenen Betroffenheit entwickeln die Lernenden konkrete Ideen für nachhaltiges Handeln im Alltag und in der Gesellschaft. Dabei setzen sie sich auch mit Verantwortung, Schuldfragen und der Reflexion des eigenen Konsumverhaltens auseinander. Aktuelle Prognosen zeigen: In Zukunft könnten mehr Plastikteile als Fische in den Weltmeeren schwimmen . Bilder von kilometerweiten Müllteppichen im Ozean oder von Fischen und Meeressäugern mit Plastik im Magen machen deutlich, wie gravierend die Folgen von Plastikmüll und Verpackungsabfällen für Umwelt und Ökosysteme sind. Ein großer Teil dieses Mülls stammt aus Einwegverpackungen , die nach kurzer Nutzung entsorgt werden. Die Problematik verschärft sich zusätzlich durch den wachsenden Online-Handel , der immer mehr Verpackungsmaterial produziert. Gerade für Jugendliche gehört es heute zum Alltag, Kleidung, Schuhe oder Essen online zu bestellen und liefern zu lassen. Dadurch steigt die Menge an Verpackungsmüll kontinuierlich. Die Unterrichtseinheit richtet sich an Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe II an allgemeinbildenden und beruflichen Schulen . Ziel ist es, die Lernenden für die Auswirkungen von Plastikverpackungen auf Umwelt, Klima und Meeresökosysteme zu sensibilisieren und ihr Bewusstsein für nachhaltigen Konsum zu stärken. Dabei bleibt die Auseinandersetzung nicht auf der Ebene der Betroffenheit stehen. In mehreren methodisch abwechslungsreichen Lernphasen entwickeln die Schülerinnen und Schüler eigenständig praktische Lösungsansätze zur Reduzierung von Verpackungsmüll . Diese Ideen werden im schulischen Umfeld diskutiert und teilweise erprobt. Der Unterricht legt dabei besonderen Wert auf Schülerselbsttätigkeit, Reflexion des eigenen Konsumverhaltens und die Entwicklung konkreter Handlungsmöglichkeiten für mehr Nachhaltigkeit im Alltag . Didaktische Intention der Unterrichtseinheit "Verpackungsmüll vermeiden - aber wie?" Die zunehmende Umweltverschmutzung durch Plastik- und Verpackungsmüll zählt zu den größten ökologischen Herausforderungen der Gegenwart. Große Mengen an Kunststoffabfällen gelangen in die Weltmeere , wo sich riesige Müllstrudel bilden und ganze Ökosysteme gefährden. Auch Mikroplastik ist mittlerweile in Böden, Gewässern und sogar im Trinkwasser nachweisbar. Diese Entwicklung bedroht nicht nur Tiere und Pflanzen, sondern kann langfristig auch gesundheitliche Risiken für den Menschen mit sich bringen. Vor diesem Hintergrund gewinnt die Auseinandersetzung mit Verpackungsmüll im Unterricht zunehmend an Bedeutung. Gerade Schülerinnen und Schüler müssen verstehen, welche Folgen Konsumverhalten, Einwegverpackungen und globaler Warenverkehr für Umwelt und Klima haben. Gleichzeitig sollen sie erkennen, dass nachhaltiges Handeln möglich ist und dass gesellschaftliche Veränderungen nur gelingen können, wenn Menschen ihr Verhalten reflektieren und Verantwortung übernehmen. Eigenverantwortliches Arbeiten und Methodenvielfalt Erfahrungen aus der Umweltbildung zeigen, dass bloße Appelle zu umweltgerechtem Verhalten häufig nur begrenzte Wirkung entfalten. Nachhaltige Veränderungen entstehen vor allem dann, wenn Lernende die Möglichkeit erhalten, Probleme eigenständig zu analysieren und konkrete Handlungsoptionen zu entwickeln . Die Unterrichtseinheit verbindet daher Informationsvermittlung, Analyse und Handlungsorientierung . Ausgangspunkt ist die Auseinandersetzung mit dem Zustand der Meere und den globalen Folgen von Plastikmüll und Verpackungsabfällen . Darauf aufbauend untersuchen die Schülerinnen und Schüler den starken Anstieg von Verpackungsmüll, seine Ursachen im Konsumverhalten sowie seine Wege in die Umwelt und in die Weltmeere. Im nächsten Schritt entwickeln die Lernenden konkrete Lösungsansätze zur Reduzierung von Verpackungsmüll . Dabei setzen sie sich mit Möglichkeiten auseinander, wie Verpackungen vermieden, nachhaltige Alternativen genutzt oder politische Maßnahmen zur Abfallreduzierung umgesetzt werden können. Die Unterrichtseinheit umfasst neun methodisch unterschiedliche Lernrunden , die eine hohe Aktivität der Schülerinnen und Schüler fördern. Zu den eingesetzten Methoden gehören unter anderem: Internetrecherchen zu Plasitkmüll und Umweltfolgen, Analyse von Tabellen, Statistik und Texten Präsentationen und Diskussionen, Abstimmungen und Podiumsdiskussionen zu Lösnungsansätzen. Da visuelle Darstellungen besonders eindrücklich wirken , werden ergänzend Video-Clips eingesetzt, die die Folgen von Plastikmüll in den Meeren und die globale Dimension des Problems anschaulich verdeutlichen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erlangen statistische Informationen über den Verpackungsmüll in Deutschland. können erklären, wie der Verpackungsmüll ins Meer gelangt. können Aussagen zum Dualen Verwertungssystem in Deutschland machen und dieses bewerten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren zielgerichtet im Internet. rufen Videoclips im Netz auf, analysieren und bewerten sie. visualisieren eigene Präsentationen und bereiten Abstimmungsergebnisse grafisch auf. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler werten in einer Gruppe zielgerecht Informationen aus, bereiten diese auf und setzen sie in eine Präsentation um. präsentieren im Team adressatenadäquat ihre Ergebnisse. können sich in unterschiedlichen Kommunikationssituationen behaupten und konstruktiv in die Gruppenarbeit einbringen.

Körperkult und Rollenbilder haben schon immer den Medienkonsum und damit auch die Selbstwahrnehmung und -inszenierung Jugendlicher beeinflusst – und sind dabei noch nie so tief in die Realität der Jugendlichen eingedrungen wie heute. Diese Deeper-Learning-Einheit ermöglicht den Schülerinnen und Schülern, sich mit verschiedensten aktuellen Phänomenen rund um Körperkult und Rollenbildern auseinanderzusetzen und auf dieser Grundlage im Peer-to-Peer-Format jüngere Lernende zur Auseinandersetzung damit anzuleiten. Schwerpunkte der Einheit Die Phasierung der Unterrichtseinheit gliedert sich nach dem Deeper-Learning-Modell: Sequenz I "Instruktion und Aneignung" , in der die Schülerinnen und Schüler Vorwissen aktivieren, medial vermittelte Strukturen kennenlernen und sich in einem Materialpool (zum Beispiel Erklärvideos, Podcasts, Forschungstexte) selbstgesteuert mit Begriffen und Theorie vertraut machen und diese mit ihrem Vorwissen verknüpfen; Sequenz II "Ko-Konstruktion und Ko-Kreation" , in der die Lernenden in Teams eigene Workshops für jüngere Schülerinnen und Schüler und dazugehörige Werbetexte unter Zuhilfenahme von formativem Feedback entwickeln; Sequenz III und IV "Authentische Lernleistung" und "Reflexion" , in denen die Lernenden diese Workshops tatsächlich durchführen und ihren Lern- und Gestaltungsprozess reflektieren. Die Deeper-Learning-Einheit kann über den Fachschwerpunkt Deutsch (Schwerpunkt Medien, IF4) hinaus auch fächerübergreifend mit Sport (Gesundheit, IF f) und Biologie (Mensch und Gesundheit, IF 7) verknüpft werden. Als Abschluss dient statt einer Klassenarbeit ein dreiteiliges alternatives Prüfungsformat (Workshop-Entwurf, Werbetext, Reflexion). Zielsetzung Die Schülerinnen und Schüler sollen in die Lage versetzt werden, mediale Rollenbilder und Körperinszenierungen nicht nur zu erkennen, sondern kritisch zu hinterfragen. Sie sollen verstehen, wie Medien Einfluss auf Selbstwahrnehmung und gesellschaftliche Normen nehmen, und eigene Haltungen und Handlungsoptionen entwickeln. Darüber hinaus zielt die Einheit darauf ab, dass sie ihre Kompetenzen produktiv einsetzen: durch kreative Gestaltung, Peer-Kommunikation und Verantwortungsübernahme im Peer-to-Peer-Format gegenüber jüngeren Lernenden. Kompetenzerwerb Gemäß dem Kernlehrplan Deutsch Sekundarstufe I in Nordrhein-Westfalen erwerben die Schülerinnen und Schüler schwerpunktmäßig Kompetenzen in den Inhaltsfeldern "Medien" (Rezeption und Produktion), zum Beispiel die Identifikation medialer Darstellungen in Bezug auf Körper und Geschlecht als Konstrukt (vergleiche KLP NRW SI Deutsch, S. 36). Ebenso fördert die Einheit Ziele aus dem Medienkompetenzrahmen Nordrhein-Westfalen, wie Informationsbewertung, Medienproduktion und -Präsentation sowie Identitätsbildung. In Sport und Biologie werden gesundheitliche Aspekte von Körperbild sowie physiologische Zusammenhänge von Ernährung und Körperbewusstsein berücksichtigt, wodurch auch die fachwissenschaftliche Kompetenz in Bezug auf Mensch und Gesundheit gestärkt wird. Die Unterrichtseinheit greift mit den Themen Körperkult und Rollenbilder ein hochaktuelles und für Jugendliche äußerst lebensweltrelevantes Thema auf. Angesichts des wachsenden Einflusses sozialer Medien auf Körperwahrnehmung und Selbstinszenierung ist die Auseinandersetzung mit medialen Inszenierungen ein zentraler Beitrag zur Persönlichkeitsbildung, Medienkritik und Gesundheitsförderung. Die Schülerinnen und Schüler bringen bereits vielfältige Vorerfahrungen mit – etwa durch Social-Media-Nutzung, Werbung oder Musikvideos – die in Sequenz 0 gezielt aktiviert werden. Dadurch wird das Vorwissen nicht nur sichtbar gemacht, sondern auch als Ressource genutzt, um eine kritische Distanz zu eigenen Medienerfahrungen aufzubauen. Die didaktisch-methodische Anlage folgt dem Deeper-Learning-Ansatz: Instruktion, Ko-Konstruktion und Ko-Kreation sowie eine authentische Lernleistung (und ihre Reflexion) sind die strukturgebenden Elemente der Unterrichtsreihe. Die Lernenden übernehmen schrittweise Verantwortung für ihren Lernprozess, arbeiten kollaborativ und wenden Wissen praktisch an. Methoden- und Sozialformvielfalt (zum Beispiel Think-Pair-Share, Concept Maps, Workshoparbeit) ermöglicht eine hohe Aktivierung und eröffnet Raum für (selbstregulierte) Binnendifferenzierung, etwa durch selbstregulierte Materialwahl auf unterschiedlichen Anforderungsniveaus (SOLO-Taxonomie). Formatives Feedback ermöglicht echte Lernfortschritte und eine passgenaue Begleitung des Lernprozesses. Die Vorbereitung erfordert von der Lehrkraft insbesondere das eigene Erschließen und gegebenenfalls Überarbeiten beziehungsweise Ergänzen des differenzierten Materialpools und die Planung von Zeit für Feedbackschleifen (nach der Erstellung der Mind-Maps sowie nach der Einreichung der Erstentwürfe). Im Sinne des DigCompEdu-Kompetenzrahmens sollten Lehrkräfte sich auf dem Niveau B1/B2 befinden, um digitale Ressourcen gezielt auswählen und anpassen zu können sowie für ihre Schülerinnen und Schüler selbstgesteuertes Lernen (Sequenz I und II) zu ermöglichen und im Sinne der Lernenden-Orientierung (Sequenz 0 und III) sowie der Förderung der Digitalen Kompetenz der Lernenden zu agieren (gesamte Unterrichtsreihe). Beschreibung zu den Arbeitsblättern Die gesamte Unterrichtsreihe wird über eine TaskCard gesteuert, auf der alle Materialien und Arbeitsaufträge gesammelt werden: https://schule-mg.taskcards.app/#/board/7ade90a8-39e4-4838-a4e9-b2ef610c4d99?token=37127f04-1365-4fbc-8d62-297d54d6395f Diese TaskCard kann geclont werden, um sie selbst zu bearbeiten und zu ergänzen, Abgabedaten und andere individuelle Absprachen einzutragen. An dieser Stelle werden die Spalten im Sinne von Arbeitsmaterialien Schritt für Schritt erklärt. TaskCard-Spalte 1: Phase 0: Gemeinsamer Start ins Thema a, b und c) Sammlung ausgewählter Videos, die für Sequenz 0 genutzt werden können. d und e) Unter den Punkten "Auseinandersetzung mit den Videos" und "Blick auf eigene Prägungen und Erkenntnisse" sind die Impulsfragen sowie die im Plenum gesammelten und gesicherten Unterrichtsergebnisse. TaskCard-Spalte 2: Phase I: Recherche und Verstehen Einführung Selbstdiagnose Im Arbeitsblatt sind sowohl die Fragen auf drei verschiedenen Leveln als auch die Antworten zur Selbstüberprüfung sowie eine Einordnungsmöglichkeit auf der SOLO-Taxonomie integriert. Recherche und Verstehen ist eine weitere TaskCard, auf der sortiert nach den Stufen der SOLO-Taxonomie jeweils drei verschiedene Materialien und dazugehörige Aufgaben hinterlegt sind, anhand derer die Schülerinnen und Schüler selbstreguliert und anknüpfend an das eigene Vorwissen ihre Kompetenzen erweitern können. Sichern: Hier findet sich die Aufgabenstellung zur Erstellung der Mind-Map (Abschluss von Sequenz I). TaskCard-Spalte 3: Phase II: Gemeinsame Workshop-Planung Einführung Skizze für den Entwurf: Die Schülerinnen und Schüler finden hier eine Vorlage, um ihren Workshop Schritt für Schritt und Phase für Phase zu planen und abschließend den ausgefüllten Erstentwurf für das formative Feedback einzureichen sowie eine überarbeitete Version als Finalentwurf einzureichen. Logbuch: Die Schülerinnen und Schüler finden hier ein Logbuch, in das sie während des Erarbeitungsprozesses ihre erfolgten und geplanten Arbeitsschritte eintragen können. Das Logbuch kann am Ende abgegeben werden, um den Arbeitsprozess besser beurteilen zu können. Vier Phasen eines Workshops: Mit dieser Seite müssen sich die Schülerinnen und Schüler vertraut machen, um ihren Workshop mit einer sinnvollen Phasierung zu planen. Noch mehr Tipps für gute Workshops: Auf dieser Seite können die Schülerinnen und Schüler weitere Ideen, etwa Methoden und Spiele, für ihre Workshops sammeln. TaskCard-Spalte 4: Phase III: Durchführung Die Ergebnisse der Schülerinnen und Schüler sollten nicht geteilt oder veröffentlicht werden. TaskCard-Spalte 5: Phase IV: Reflexion Hier findet sich das Arbeitsblatt zur Reflexion, das den Schülerinnen und Schülern im besten Fall erst in der Stunde, in der diese durchgeführt wird, zur Verfügung gestellt werden sollte. TaskCard-Spalte 6: Ersatz für die Klassenarbeit Hier findet sich der Erwartungshorizont, mit dem das gesamte Modul bewertet wird und so als Alternatives Prüfungsformat fungiert. Der Erwartungshorizont kann und sollte von Anfang an transparent gemacht werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler ermitteln Informationen aus selbst recherchierten Texten und nutzen für das Benennen eigene Schreibziele, um daraus Texte selbstständig zu planen und zu verfassen (Inhaltsfeld 2: Texte). wählen für Kommunikationssituationen passende Sprachregister und tragen eigene Beiträge situations- und adressatengerecht vor (Inhaltsfeld: Kommunikation). prüfen die Qualität verschiedener Quellen an Kriterien (Autor/in, Ausgewogenheit, Informationsgehalt, Belege) und begründen eine Bewertung schlüssig, setzen selbstständig unterschiedliche mediale Quellen für eigene Recherchen ein und wählen Informationen quellenkritisch für die eigene Planung aus (Inhaltsfeld 4: Medien) Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die ihnen zur Verfügung gestellte Medienausstattung und gehen mit ihr verantwortungsbewusst um ( Bedienen und Anwenden ). wählen für sie hilfreiche digitale Werkzeuge aus und setzen sie kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (Bedienen und Anwenden). führen Informationsrecherchen zielgerichtet durch, wenden dabei Suchstrategien an und filtern themenrelevante Informationen und Daten, strukturieren und bereiten diese auf ( Informieren und Recherchieren ). Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten verantwortungsvoll mit anderen zusammen, übernehmen Aufgaben und tragen zum Gruppenerfolg bei. erkennen Konflikte, gehen respektvoll mit ihnen um und suchen konstruktive Lösungen. übernehmen Verantwortung für eigenes und gemeinsames Handeln.

Die Unterrichtseinheit stellt eine computergestützte Bestimmung der Erdbeschleunigung vor, für die ausschließlich Gegenstände aus dem Alltag benötigt werden: Zum Einsatz kommen neben einem Smartphone ein Mikrofon beziehungsweise ein Headset, ein weiches Kissen, ein Computer mit Soundkarte sowie kostenfreie Tonanalysesoftware.Bewegt sich eine Schallquelle relativ zu einem Beobachter, so nimmt dieser eine Frequenzverschiebung wahr. Der nach dem österreichischen Forscher Christian Andreas Doppler (1803-1853) benannte Effekt kann unter Verwendung von Alltagsgegenständen dazu genutzt werden, um die Erdbeschleunigung g mit guter Genauigkeit zu bestimmen. Hierzu lässt man ein Handy, welches einen Ton konstanter Frequenz emittiert, frei fallen und registriert den Frequenzverlauf mithilfe eines Mikrofons. Die beobachtbare Frequenzverschiebung nimmt mit der Fallgeschwindigkeit des Handys zu. Dieser Effekt lässt sich mit Freeware-Programmen auswerten und ermöglicht unter Berücksichtigung des Geschwindigkeit-Zeit-Gesetzes für gleichförmig beschleunigte Bewegungen die Berechnung der Erdbeschleunigung. Ein Stück Lebenswelt im Physikunterricht - das Smartphone Die Physik wird vonseiten der Schülerinnen und Schüler oftmals als eine Wissenschaft angesehen, die ausschließlich im Physiksaal wirkt und mit dem täglichen Leben nichts zu tun hat. Ursache hierfür ist eine zu geringe Anbindung der Lerninhalte an der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler. Für sie ist der traditionelle Unterricht geprägt von Handlungen, die im Alltag keine Rolle spielen sowie von Begriffen und Experimentiergeräten, die im täglichen Leben nicht benötigt werden. Um der beschriebenen Situation ein Stück weit entgegenzuwirken, wird durch das hier vorgeschlagene Experiment versucht, ein bei den Lernenden im Allgemeinen sehr beliebtes Medium sinnvoll in den Physikunterricht zu integrieren. Verknüpfung von Lerninhalten Dadurch, dass die Bestimmung der Erdbeschleunigung wie auch die Untersuchung des Dopplereffekts (optisch wie akustisch) völlig zu Recht schon seit langer Zeit den ihnen gebührenden Platz im Physikunterricht der gymnasialen Oberstufe gefunden haben, ermöglicht der hier beschriebene Versuch darüber hinaus eine vertikale Verknüpfung von Lerninhalten im Sinne eines spiralartig aufgebauten Curriculums: Der freie Fall und somit die Erdbeschleunigung werden in der Regel zu Beginn des Oberstufenunterrichts im Zuge der Kinematik behandelt, der Dopplereffekt dagegen erst am Ende des Mechanikunterrichts bei der Erarbeitung des Themas " Schwingungen und Wellen ". Aufbau und theoretischer Hintergrund des Experiments Der Versuchsaufbau und die mathematischen Zusammenhänge werden dargestellt. Ein Messbeispiel wird vorgestellt und die Nutzung der Software beschrieben. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen wissen, dass die bei einer Relativbewegung von einer tonaussendenden Quelle und einem Empfänger wahrnehmbare Frequenzverschiebung von der Ausgangsfrequenz f0 und der Relativgeschwindigkeit v abhängt. wissen, dass zwischen der Dopplerverschiebung ?f und der Ausgangsfrequenz f0 beziehungsweise der Relativgeschwindigkeit v ein proportionaler Zusammenhang besteht. Kenntnis darüber haben, dass die Dopplerverschiebung ?f - unabhängig davon, ob sich der Sender oder der Empfänger bewegt - näherungsweise mit der Gleichung ?f = f0 v/c beschrieben werden kann. ein Experiment zur Bestimmung der Erdbeschleunigung beschreiben und durchführen können. das Geschwindigkeits-Zeit-Gesetz für gleichförmig beschleunigte Bewegungen ohne Anfangsgeschwindigkeit wiedergeben können. den Literaturwert der Erdbeschleunigung (g ? 9,81 ms-2) kennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen unter Nutzung einer geeigneten Tongeneratorsoftware Töne konstanter Frequenz erzeugen und als WAV-Datei speichern können. WAV-Dateien mittels Bluetooth oder USB-Kabel von einem Computer auf ein Smartphone übertragen können. mit der Tonanalysesoftware SPEAR erzeugte Spektrogramme (dynamische Spektren) interpretieren können. einen speziellen Frequenzverlauf mithilfe der Software SPEAR selektieren und als TXT-File exportieren können. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen in Kleingruppen zielgerichtet arbeiten können. Thema Bestimmung der Erdbeschleunigung mit dem Mobiltelefon Autoren Dr. Patrik Vogt , Dr. habil. Jochen Kuhn, Sebastian Müller Fach Physik Zielgruppe Qualifikationsphase Zeitraum 1 Stunde Technische Voraussetzungen Computer/Laptop mit Soundkarte, Handy mit MP3-Funktion, Software zur Tongenerierung (zum Beispiel Audacity , kostenfreier Download) und zur Tonanalyse (zum Beispiel SPEAR , kostenfreier Download) Dengler, R. (2003) Mobile Kommunikation - Experimente rund um eine weit verbreitete Hochfrequenztechnik. In: V. Nordmeier (2003), Didaktik der Physik. Beiträge zur Frühjahrstagung der DPG - Augsburg 2003. Berlin: Lehmanns. Falcão, A. E. G. Jr.; Gomes, R. A.; Pereira, J. M.; Coelho, L. F. S.; Santos, A. C. F. (2009) Cellular Phones Helping To Get a Clearer Picture of Kinematics. The Physics Teacher, 47, Seite 167-168 Hammond, E. C.; Assefa, M. (2007) Cell Phones in the Classroom. The Physics Teacher, 45, Seite 312 Müller, S., Vogt, P. & Kuhn, J. (zur Veröffentlichung eingereicht) Das Handy im Physikunterricht: Anwendungsmöglichkeiten eines bisher wenig beachteten Mediums. In: PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung, Hannover 2010 Villa, C. (2009) Bell-Jar Demonstration Using Cell Phones. The Physics Teacher, 47, Seite 59 PD Dr. habil. Jochen Kuhn ist als akademischer Oberrat in der Lehreinheit Physik der Universität Koblenz-Landau/Campus Landau tätig und habilitierte im Fachgebiet Didaktik der Physik. Seine Arbeitsgebiete in der Physikdidaktik sind die Entwicklung einer neuen Aufgabenkultur und fächerübergreifender Unterrichtskonzeptionen zum Physikunterricht sowie die theoriegeleitete empirische Lehr-Lern-Forschung in Schule und Hochschule. In jüngster Zeit beschäftigt er sich darüber hinaus mit der theoriegeleiteten Entwicklung neuer Schulversuche für die Sekundarstufe I und II. Sebastian Müller studiert die Fächer Physik und Mathematik für das Lehramt an Realschulen. Im Rahmen seiner Staatsexamensarbeit hat er sich mit Einsatzmöglichkeiten des Mobiltelefons im Physikunterricht beschäftigt und dabei insbesondere eine Reihe von Handyexperimenten entwickelt. Handy, Kissen, Computer und Freeware Emittiert ein frei fallendes Mobiltelefon einen Ton konstanter Frequenz f 0 , so lässt sich über die auftretende und mit der Fallgeschwindigkeit zunehmende Dopplerverschiebung die Erdbeschleunigung g recht genau bestimmen. Der Ton lässt sich mit einer geeigneten Software generieren - zum Beispiel mit Audacity oder Test-Tone-Generator (siehe "Internetadressen") - und via Bluetooth oder USB-Kabel auf das Handy übertragen. Das Mikrofon kann durch ein Headset oder ein weiteres Handy mit Diktierfunktion ersetzt werden. Zu beachten ist, dass das Mikrofon unmittelbar neben dem Auftreffpunkt des Handys positioniert sein muss und der freie Fall - um eine Schädigung des Geräts zu vermeiden - durch ein weiches Kissen abgefangen wird. Mathematischer Hintergrund Für die auftretende und mit dem Computer zu messende Dopplerverschiebung ? f gilt in guter Näherung ( v Fallgeschwindigkeit des Handys, c Schallgeschwindigkeit in Luft) und mit v = g ? t (? t Fallzeit). Ist die ausgesandte Frequenz konstant, so ist nach Gleichung (2) ? f näherungsweise proportional zu ? t und der Quotient kann als Steigung m einer Geraden angesehen werden. Nach Aufnahme der Messwerte und Bestimmung der Geradengleichung mittels linearer Regression kann die ermittelte Steigung zur Berechnung der Erdbeschleunigung herangezogen werden. Es gilt: Lineare Regression Im Einklang mit der Theorie ist die Frequenzänderung ? f offenkundig proportional zur Fallzeit ? t . Anwenden der linearen Regression führt auf die Geradengleichung mit einem adjustierten Bestimmtheitsmaß von 0,98 und einem Steigungsfehler von ±2 s -2 . Einsetzen der Zahlenwerte in die Berechnungsgleichung (4) ergibt mit einer Schallgeschwindigkeit in Luft von 344 Metern pro Sekunde (bei 20 Grad Celsius) die Fallbeschleunigung zu Es zeigt sich, dass mit dem beschriebenen Vorgehen die Erdbeschleunigung mit einer für den Schulunterricht ausreichenden Genauigkeit bestimmt werden kann. Der Literaturwert von 9,81 ms -2 liegt im Fehlerbereich der Messung. Auswertung ohne lineare Regression Die Durchführung einer linearen Regression bietet sich zur Auswertung des Datensatzes zwar an, allerdings wird dieses Verfahren nicht in allen Grund- und Leistungskursen eingeführt. Aufgrund der Proportionalität von Frequenzänderung und Zeit besteht jedoch die Möglichkeit, die Geradensteigung ganz elementar unter Nutzung zweier Messpunkte zu bestimmen, welche zur Verringerung des Fehlers natürlich eine möglichst große Zeitdifferenz zueinander aufweisen sollten. Im dargestellten Messbeispiel ergibt sich mit ? f 1 = 1,2 Hertz, ? f 2 = 57,9 Hertz, ? t 1 = 0,0125 Sekunden und ? t 2 = 0,5125 Sekunden die Steigung m zu woraus sich mit der zu ? f 1 gehörenden Ausgangsfrequenz von 4.014,6 Hertz die Erdbeschleunigung zu 9,7 ms -2 errechnet. Da die Dopplerverschiebung mit der Ausgangsfrequenz zunimmt (? f ~ f 0 ), sind zur Verringerung der Anforderungen an die Auswertesoftware sowie des relativen Fehlers möglichst hohe Frequenzen zu verwenden. Die Sendefrequenz wird jedoch vom Frequenzgang des Handylautsprechers und des verwendeten Mikrofons nach oben begrenzt, weshalb man sich - sofern keine Datenblätter vorliegen - experimentell an die für die Versuchsanordnung ideale Ausgangsfrequenz herantasten muss. Weitere ansprechende und für den Schulunterricht aufbereitete Handyexperimente werden von Müller, Vogt und Kuhn wie auch im Rahmen einer Serie unregelmäßig erscheinender Beiträge der amerikanischen Physikdidaktikzeitschrift "The Physics Teacher" beschrieben (siehe "Literatur"). PD Dr. habil. Jochen Kuhn ist als akademischer Oberrat in der Lehreinheit Physik der Universität Koblenz-Landau/Campus Landau tätig und habilitierte im Fachgebiet Didaktik der Physik. Seine Arbeitsgebiete in der Physikdidaktik sind die Entwicklung einer neuen Aufgabenkultur und fächerübergreifender Unterrichtskonzeptionen zum Physikunterricht sowie die theoriegeleitete empirische Lehr-Lern-Forschung in Schule und Hochschule. In jüngster Zeit beschäftigt er sich darüber hinaus mit der theoriegeleiteten Entwicklung neuer Schulversuche für die Sekundarstufe I und II. Sebastian Müller studiert die Fächer Physik und Mathematik für das Lehramt an Realschulen. Im Rahmen seiner Staatsexamensarbeit hat er sich mit Einsatzmöglichkeiten des Mobiltelefons im Physikunterricht beschäftigt und dabei insbesondere eine Reihe von Handyexperimenten entwickelt.

Es gibt wenig Literatur, die über einen so langen Zeitraum und mit gleicher Intensität in den Unterricht einbezogen wurde wie Saint-Exupérys "Le Petit Prince".Das moderne Märchen wird in Auszügen in der Sekundarstufe I ebenso gelesen wie die Ganzschrift in der Oberstufe. Wer sich über diese Vielfalt einen ersten Überblick verschaffen möchte, ist gut beraten, ins Internet zu schauen. Der Beitrag hat das Ziel, eine Übersicht über die Online-Materialien zum Kleinen Prinzen zu geben, das Werk in anderer medialer Präsentation vorzustellen (CD-ROM und Film) und Internetaktivitäten zu Antoine de Saint-Exupéry vorzustellen. Die Materialien sollen also vor allem neue Wege im Umgang mit diesem Klassiker aufzeigen.Die traditionelle Herangehensweise an die Lektüre des Kleinen Prinzen dürfte hinlänglich bekannt sein. Daher stellen wir Ihnen hier Ergänzungen vor, die sich durch den Einsatz des Internets anbieten und den Literaturunterricht bereichern. Es gibt unzählige Webseiten zum Kleinen Prinzen und dessen Autor. In den Zusatzinformationen finden Sie eine kommentierte Auswahl, aus der Sie die passende(n) für Ihre Lerngruppe wählen können. Zudem bietet sich an vielen Stellen der Einsatz von Arbeitsblättern an. Umsetzung im Unterricht Der Ablauf der Einheit wird geschildert, Aufgabenblätter erleichtern die Vorbereitung. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Lektüre in Auszügen oder als Ganzschrift lesen, verstehen und interpretieren. den Autor Antoine de Saint-Exupéry mithilfe einer Internetrecherche kennen lernen. die Figuren der Erzählung charakterisieren. Ergebnisse über Online-Übungen sichern. verschiedene mediale Realisierungen der Geschichte des Kleinen Prinzen kennen lernen. Thema Saint-Exupéry, Le Petit Prince Autor Andreas Grünewald Fach Französisch Schultyp Gymnasium, Gesamtschule Zielgruppe Grundkurs oder Leistungskurs Sek. II; Sek. I ab 4. Lernjahr Referenzniveau Referenzniveau B - Selbstständige Sprachverwendung oder Referenzniveau C - Kompetente Sprachverwendung Zeitraum mit Lektüre 12-14 Stunden Medien Multimedia-PC, ergänzend: CD-ROM, Film Verwendete Ausgabe Le Petit Prince, Gallimard Folio Junior, Edition Spéciale, 1999 Film Eine Filmversion, die sich fast wörtlich an die Originalsausgabe hält, finden Sie bei Lingua-Video.com als VHS-Video für 52,- Euro. Vorbereitend können die Biografie des Autors und der Aufbau des Werks angesprochen werden. In der Lesephase geht es natürlich darum, dass die Lernenden den Text und seine Aussagen verstehen. Ein erster Zugang zur Analyse kann über eine Charakterisierung der Figuren geschehen. Diese Phase hat eine intensive Beschäftigung mit der grammatischen und inhaltlichen Struktur des Textes zum Ziel. Der Kleine Prinz als Online-Quiz Nun nutzen die Lernenden die Fragestellungen eines Online-Quiz zur Verständnissicherung. Sie bearbeiten das Quiz, kreuzen online die richtige Antwort an, müssen dann aber auf Papier oder in einer Datei im ganzen Satz antworten. Alle Online-Seiten sind mit Bildern des Kleinen Prinzen illustriert und eigenen sich für den Einsatz in der Mittel- oder Oberstufe, als Hausaufgabe (die allerdings nicht überprüft werden kann) oder für die Überbrückungsphase im binnendifferenzierten Unterricht. Die letzte Aufgabe, ein Auftrag zur Textproduktion und zum Erstellen einer Zeichnung, kann mündlich erteilt werden: "Le petit prince arrive sur une planète habitée par un homme politique, un professeur ou un autre personnage. C'est à toi d'imaginer ce personnage et d'inventer le dialogue. Essaie aussi de peindre ce personnage." Das Medium Film bietet sich an, wenn neben den schriftlichen Texterschließungsstrategien auch Hörverstehen und audiovisuelles Kontextverstehen geschult werden sollen. Der Film hält sich in Animation und Dialog eng an die Erzählung des Autors Antoine de Saint-Exupéry. In der Verfilmung ist die Poesie des philosophisch angehauchten Textes adäquat übertragen. teachSam Hier finden Sie Unterrichtsvorschläge zum Umgang mit dem Film «Der Kleine Prinz» - gedacht für die deutsche Version in der Grundschule, aber für den Fremdsprachenunterricht älterer Lernender adaptierbar. Amazon.fr Bei Amazon.fr können Sie den Film (ab dem 1811.2003) auf DVD für 24,99 € bestellen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Oasen machen sich die Lernenden mit verschiedenen Oasenmodellen vertraut und analysieren eine Flussoase im Satellitenbild. Im anschließenden Vergleich von Modell und Karte erörtern sie, wie gut das Modell die Realität abbildet. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar.Die Schülerinnen und Schüler lernen die grundlegenden Modelle von Oasentypen kennen. Das zentrale Element der Lerneinheit stellt das Beispiel der Flussoase dar. Auf der Grundlage eines Satellitenbildes können die Schülerinnen und Schüler interaktiv eine thematische Karte erstellen. Diese Karte wird anschließend mit dem Modell der Flussoase verglichen, um so die Unterschiede zwischen Modell und Wirklichkeit zu erfassen. Die Unterrichtseinheit entstand im Rahmen des Projekts Fernerkundung in Schulen (FIS) am Geographischen Institut der Universität Bonn. FIS beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II.Der Lehrplan Erdkunde für die Sekundarstufe I sieht in NRW den Themenbereich "Trockenräume" und in diesem Zusammenhang die Auseinandersetzung mit unterschiedlichen Oasentypen und ihrer modellhaften Darstellung vor. Die Unterrichtseinheit ist so konzipiert, dass sie im Erdkundeunterricht im Rahmen des Themenfeldes Trockenräume eingesetzt werden kann. Sie kann aber ebenso gut als Ergänzung (zum Beispiel als Station) eingesetzt oder im Rahmen eines fächerübergreifenden Unterrichts mit dem Fach Physik kombiniert werden. Das Ziel der Unterrichtseinheit "Oasen - von nah und fern erkundet" ist die Annäherung an die abstrahierende Darstellung eines Modells mithilfe eines Satellitenbildes. Darüber hinaus werden die angewendeten Fernerkundungsmethoden anhand der zugrundeliegenden allgemeinen physikalischen und methodischen Grundlagen erläutert. Aufbau des Computermoduls Das interaktive Modul "Oasen - von nah und fern erkundet" gliedert sich in eine Einleitung und zwei darauf aufbauende Bereiche mit Aufgabenstellungen und Quiz. Inhalte des Computermoduls Der Aufgabenteil besteht aus einem interaktiven Oasenmodell, dem Satellitenbild einer realen Oase sowie einem Vergleich von Modell und Wirklichkeit. Die Schülerinnen und Schüler können ausgewählte Oasentypen modellhaft kennen lernen und beschreiben. lernen die Begriffe "Oase" und "Oasenmodelle" kennen und können sie in eigenen Worten erklären. können die wesentlichen Bestandteile und Inhalte eines Satellitenbildes erfassen und benennen und daraus eine thematische Karte ableiten. setzen sich intensiv mit den Unterschieden zwischen Modell und Wirklichkeit auseinander und können die bestehenden Unterschiede sowie deren Ursachen benennen und erklären. Die Unterrichtseinheit bedient sich der Möglichkeiten des Computers, um die Thematik durch Animation und Interaktion nachhaltig zu vermitteln. Darüber hinaus sind die durchgeführten Analysen am Satellitenbild nur mithilfe eines Rechners durchführbar. Ein Umstand, der den Schülerinnen und Schülern das Medium Computer nicht als reines Informations- und Unterhaltungsgerät, sondern auch als Arbeitswerkzeug näher bringt. Das Modul ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Es wird durch Ausführen der Datei "oasen_startmanager.exe" gestartet. Allgemeine Hinweise Die linke Navigationsleiste dient der Orientierung und zeigt den Lernenden, in welchem Teil des interaktiven Moduls sie sich gerade befinden. Wenn das Modul gestartet wird, ist zunächst nur der einleitende Modulteil aktiv. Um in den zweiten und dritten Modulteil zu gelangen, müssen die Schülerinnen und Schüler einige Aufgaben bearbeiten. Ist ein Teil einmal erfolgreich abgeschlossen, kann zwischen den Modulteilen gewechselt werden. Startbereich Das interaktive Modul "Oasen" ist in drei Bereiche aufgegliedert. Der erste Teil des Moduls ("Oasenmodelle") wird nach dem Start automatisch geladen. Es ist ein Zimmer dargestellt, in dem sich ein Professor auf seine nächste Urlaubsreise vorbereitet. Der Professor fordert die Schülerinnen und Schüler auf, sich über den Begriff der Oasen in seinen Büchern zu informieren. Nachdem sich die Lernenden in das Thema eingelesen haben, müssen sie eine Aufgabe lösen (siehe Abbildung 1, zur Vergrößerung bitte anklicken), um in den nächsten Modulteil zu gelangen. Ein Satellitenbild erforschen Die nächsten beiden Bereiche bieten eine erweiterte Einführung in die unterschiedlichen Darstellungs- und Abbildungsmöglichkeiten von Landschaften (hier einer Flussoase) durch Modelle, durch Satellitenbilder und durch thematische Karten. Im ersten der beiden Bereiche können die Schülerinnen und Schüler mithilfe des computergestützten und interaktiven Lernmoduls die Landschaftselemente des Satellitenbildes erforschen. Hierzu stehen ihnen Bilder in unterschiedlicher räumlicher Auflösung und Darstellungsform sowie eine Info-Box zur Verfügung. Vergleich von Modell und thematischer Karte Im zweiten Teil liegt das Hauptaugenmerk auf dem direkten Vergleich der zwei Darstellungsformen Modell und thematische Karte. Die Schülerinnen und Schüler sollen am Ende des Moduls die verschiedenen Darstellungsformen miteinander vergleichen. Anschließend sollen sie Aussagen darüber treffen, wie gut die Darstellungsformen der Flussoase die Wirklichkeit am Nil abbilden und welche Vor- und Nachteile beide Darstellungen (Modell und Karte) mit sich bringen. Im ersten Teil des Lernmoduls werden die Schülerinnen und Schüler zunächst in die Thematik eingeführt. Im Startfenster sehen sie zunächst einen virtuellen Professor, der sich gerade auf seine nächste Urlaubsreise vorbereitet. Er plant seinen alten Kollegen Rafik zu besuchen, der mit seiner Familie in einer Flussoase in Ägypten wohnt. Die Lernenden werden aufgefordert, sich in einem Buch des Professors über Oasen zu informieren. Indem die Schülerinnen und Schüler interaktiv im Buch des Professors blättern und lesen, erfahren sie, was man unter einer Oase versteht und welche Oasentypen unterschieden werden. Nachdem sie sich mit dem Begriff und den verschiedenen Oasentypen auseinander gesetzt haben, sollen sie ihr Wissen zum Modell der Flussoase in einem Quiz testen. Hierzu gilt es, ein unvollständiges Modell der Flussoase interaktiv zu ergänzen. Bereich 2: Angewandte Fernerkundung Orientierung im Satellitenbild Im zweiten Modulteil wird das bislang erworbene Wissen mit einem Satellitenbild verknüpft. Der Professor besitzt ein Satellitenbild, das einen Ausschnitt des Nils zeigt. Zunächst sind die Schülerinnen und Schüler aufgefordert, sich in dem Satellitenbild zu orientieren und die enthaltenen Landschaftselemente zu erfassen. Dabei ist die "Falschfarbendarstellung" des Satellitenbildes ungewohnt und offenbart, dass es sich nicht um ein gewöhnliches Foto handelt. Die ungewohnte Farbgebung des Satellitenbildes soll den "Forschergeist" der Schülerinnen und Schüler wecken. In der implementierten "InfoBox" finden die Lernenden einen kleinen Exkurs in das Themenfeld der Optik und vertiefende Informationen zu den physikalischen Eigenschaften von Satellitenbildern. Dieser Exkurs kann auch für einen fächerverbindenden Unterricht genutzt werden. Für das "Lesen" des Falschfarbenbildes ist im Modul ein weiteres interaktives Tool in Form einer Lupe implementiert. Fahren die Schülerinnen und Schüler mit dieser Lupe über das Bild, wird der darunter befindliche Bildausschnitt vergrößert dargestellt (siehe Abbildung 2). Neben einer besseren räumlichen Auflösung ist das erscheinende Bild in Echtfarben dargestellt. Nachdem sich die Lernenden mit dem Bild vertraut gemacht haben, können sie es interaktiv in eine thematische Karte umwandeln. Am Ende des Lernprozesses steht eine Landnutzungskarte, in der die eher unübersichtliche und vielschichtige Information des Satellitenbildes in wenigen Klassen aggregiert dargestellt ist. Bereich 3: Überprüfung des Oasenmodells mithilfe der Fernerkundung Im letzten Teil des Lernmoduls erfolgt ein Vergleich zwischen Modell und Wirklichkeit, das heißt: Zu dem im ersten Teil detailliert untersuchten Modell der Flussoase gesellt sich nun eine Karte, die die gleichen Informationen in einer anderen Darstellungsform und Perspektive enthält. Das vereinfachte Modell der Flussoase wird nun mit der ebenfalls vereinfachten Kartendarstellung des Nils verglichen. Zwischengeschaltet war im vorangegangenen Modulteil das die Realität abbildende Satellitenbild. Die Schülerinnen und Schüler können nun die beiden Darstellungsformen miteinander vergleichen und Aussagen darüber treffen, wie gut das Modell der Flussoase die Wirklichkeit am Nil abbildet.

Diese Unterrichtseinheit zum Ökosystem Wald befasst sich mit dem Einfluss von Bergkiefernkäfern auf das Waldökosystem in Nordamerika. Im Rahmen des Klimawandels und der damit einhergehenden Prozesse kommt es auch zu gravierenden Veränderungen in den Ökosystemen. West- und Nordamerika zählen zum natürlichen Verbreitungsgebiet des Bergkiefernkäfers, jedoch breitet er sich in den letzten Jahren auch in die borealen Wälder Kanadas aus. Insbesondere wärmere Sommer und mildere Winter begünstigen die Ausbreitung und massenhafte Vermehrung der Käfer. Mithilfe von hyperspektralen Satellitenbildern und daraus abgeleiteten Vegetationsindizes erhalten die Schülerinnen und Schüler einen Überblick über die Möglichkeiten zur Erfassung von Käferschäden. Diese Erkenntnisse werden mit Hintergrundwissen zu den Themen hyperspektrale Fernerkundung, Interaktion zwischen Käfer und Baum sowie grundlegendes Wissen über Aufbau und Funktion der Sprossachse ergänzt. Das Projekt "Fernerkundung in Schulen" (FIS) des Geographischen Institutes der Universität Bonn beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Dabei entstehen neben klassischen Materialien auch Anwendungen für den computergestützten Unterricht. Einordnung in den Lehrplan Der Lehrplan Biologie für die Sekundarstufe I sieht in Nordrhein-Westfalen das Inhaltsfeld "Energiefluss und Stoffkreisläufe" mit dem Bereich "Erkundung und Beschreibung eines ausgewählten Biotops (Produzenten, Konsumenten, Destruenten)" sowie das Inhaltsfeld "Angepasstheit von Pflanzen und Tieren an die Jahreszeiten" mit dem Bereich "Entwicklung exemplarischer Vertreter der Wirbeltierklassen und eines Vertreters der Gliedertiere" vor. Die Betrachtung von Wäldern aus Satellitenperspektive bietet sich innerhalb dieses Themenkomplexes besonders an, da anhand der Bilder anschaulich gezeigt werden kann, wie großflächige Vegetationsmuster unter dem Einfluss auch der kleinsten sichtbaren Lebewesen stehen und von ihnen beeinflusst werden. Die eingesetzte Methodik der zeitlichen Veränderung eines Vegetationsindexes orientiert sich dabei stark an tatsächlich in der Wissenschaft eingesetzten Techniken. Zudem wird in diesem Zusammenhang im Lehrplan Biologie die Nutzung digitaler Medien explizit gefordert. Sie sollen bei der Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten sowie bei der Darstellung und der Simulation fachlicher Sachverhalte ebenso eingesetzt werden wie bei der Suche nach Informationen, der Präsentation und der Kommunikation von Überlegungen und Ergebnissen. Zielsetzung Das Ziel der Unterrichtseinheit "Ökosystem Wald: kleiner Käfer, großer Schädling" besteht darin, grundlegende Funktionen und Zusammenhänge im Waldökosystem und durch den Klimawandel induzierte Veränderungen zu verstehen. Ferner schult die Unterrichtseinheit den Umgang mit abstrakten Darstellungen (Satellitenbild) von bekannten Landschaftseinheiten. Inhalte und Einsatz im Unterricht Hier erhalten Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung "Ökosystem Wald: kleiner Käfer, großer Schädling". Die Abbildungen veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zu den Themenfeldern "invasive Arten" und "Waldökosystem". Die Schülerinnen und Schüler interpretieren hyperspektrale Satellitenbilder und leiten aus ihnen den Befall mit Bergkiefernkäfern ab. beschreiben den Einfluss von Bergkiefernkäfern auf das Waldökosystem. bekommen ein Verständnis für die Zusammenhänge zwischen Klimawandel, Käferbefall und Abwehrmechanismen der Bäume. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit "Okösystem Wald: kleiner Käfer, großer Schädling" bedient sich der Möglichkeiten des Computers, um die Thematik durch Animation und Interaktion zu vermitteln. Den Lernenden wird der Computer nicht als reines Informations- und Unterhaltungsgerät, sondern als nützliches Werkzeug nähergebracht. Die interaktive Lernumgebung ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Auf Windows-Rechnern wird das Modul durch Ausführen der Datei "Kleiner_Käfer_großer_Schädling.exe" gestartet. Unter anderen Betriebssystemen wird die Datei "Kleiner_Käfer_großer_Schädling.html" in einem Webbrowser geöffnet. Hierfür wird der Adobe Flash Player benötigt. Wichtig ist in beiden Fällen, dass die heruntergeladene Ordnerstruktur erhalten bleibt. Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der unteren Leiste der Lernumgebung eingeblendet (Abbildung 1). Während der erste Teil einen Einblick in die Thematik liefert und eine übergeordnete Aufgabenstellung benennt, gliedert sich der Rest des Moduls in zwei Sequenzen: Der erste Teil bietet Hintergrundinformationen zum Thema "Ökosystem Wald". Im zweiten Teil werden die Schüler aktiv und wenden eigenständig Bildbearbeitungsmethoden zur Lösung von entsprechenden Aufgaben an. Den Abschluss eines jeden Bereichs bildet ein Quiz. Erst nach dem Bestehen dieser kleinen Übung wird der folgende Teil der Lernumgebung zugänglich und erscheint in der Seitenleiste. Danach ist auch ein Springen zwischen den Teilbereichen möglich. Inhalte im Überblick 1. Einleitung Nach dem Start des Lernmoduls sehen die Schülerinnen und Schüler einen Einführungskasten, der kurz in das Thema "Invasive Arten" einleitet und den Aufbau der Lernsequenz erklärt. Das Bild zeigt deutlich die Schäden, die der Bergkiefernkäfer in Colorado (USA) verursacht hat. Der erste Teil des Lernmoduls legt als Hintergrundwissen die Grundlagen für die spätere Arbeit mit den Satellitenbildern im zweiten Modulteil. In diesem Teil werden grundlegende Inhalte vermittelt, wie zum Beispiel der Unterschied zwischen multispektralen Satellitenbildern - sie enthalten nur wenige Kanäle, die bestimmte Spektralbereiche repräsentieren - und hyperspektralen Bildern, die weit über hundert verschiedene Kanäle umfassen können. So ist es mit der hyperspektralen Fernerkundung beispielsweise möglich, den Wasser- und Chlorophyllgehalts in Blättern aus dem All zu bestimmen. Nach dieser Einführung in die Fernerkundung erhalten die Schülerinnen und Schüler einen Überblick über die Lebensgewohnheiten und die systematische Einordnung des Bergkiefernkäfers. Ferner wird der Aufbau der Sprossachse von Nadelbäumen kurz erklärt. Dies ist wichtig, da die Schülerinnen und Schüler nur so nachvollziehen können, warum ein Käferbefall zum Absterben des Baumes führt. Im zweiten Modulteil stehen den Schülerinnen und Schülern mehrere Einzelbilder zur Verfügung, die verschiedene Kanäle repräsentieren. Die aufgenommenen Szenen zeigen das Gebiet rund um den Grand Lake (Rocky Mountain National Park Colorado USA). Die Bilder stammen vom amerikanischen Satellitensensor Hyperion EO-1. Ein Pixel deckt 90 qm ab; man kann also nicht viel erkennen. Erst durch die Berechnung des Vegetationsindex NDVI wird deutlich, wo gesunde Pflanzen zu finden sind: Besonders hohe NDVI-Werte deuten auf einen guten Gesundheitszustand der Vegetation hin. Durch den Käferbefall vertrocknen die Bäume und sterben sukzessive ab. Dieser Prozess geht mit einer Abnahme des Chlorophyllgehalts und somit des NDVI einher. Diese Veränderungen lassen sich gut im Satellitenbild erkennen. Es stehen insgesamt zwei EO-1 Hyperion-Bilder mit jeweils zwei Kanälen für das Jahr 2004 und 2012 zur Verfügung. Die Schülerinnen und Schüler sollen sich in einem ersten Schritt mit den ungewöhnlichen Aufnahmen vertraut machen. In einem zweiten Schritt sollen sie die NDVI-Werte innerhalb der Waldgebiete berechnen und vergleichen. Dazu können sie die Differenz zwischen den beiden NDVI-Bildern (2004 und 2012) berechnen. Abschließend können sie Waldgebiete identifizieren, in denen sich der NDVI-Wert signifikant verändert hat (weiße Flächen). Die Schülerinnen und Schüler können so relativ einfach vom Käfer befallene Flächen ausmachen und quantifizieren. Ziel ist es, dass sie lernen, die im Differenzbild enthaltenen abstrakten Informationen einem konkreten Prozess (Käferbefall) zuzuordnen. Haben die Schülerinnen und Schüler die Veränderungsdetektion durchgeführt und die gestellten Aufgaben beantwortet, können sie durch Beantworten der Fragen im zweiten Quiz die Bearbeitung des Moduls abschließen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Roman "Der Richter und sein Henker" von Friedrich Dürrenmatt lernen die Schülerinnen und Schüler den Autor und seinen berühmten Krimi näher kennen. Sie erarbeiten eigenverantwortlich, handlungsorientiert und interaktiv die Gattung Kriminalroman, die Biografie des Autors, Schauplätze des Romans, die Rezeption des Textes sowie seine Transformation in andere Medien.Beim Stichwort Krimi denken die Schülerinnen und Schüler vermutlich nicht an den Deutschunterricht. Krimis liest man privat, sie gehören zu den Büchern unter der Bettdecke und nicht zu den Werken auf der Schulbank! Friedrich Dürrenmatts Roman "Der Richter und sein Henker" jedoch schafft es als moderner Klassiker immer wieder auf die Liste der verbindlichen Schullektüren. Dieses Unterrichtsmaterial für die Sekundarstufen I und II motiviert die Lernenden zur Auseinandersetzung mit dem Text im Literaturunterricht und ermöglicht ihnen unterschiedliche Zugänge. Mit Internetrecherchen kann die Interpretation des Romans vorbereitet, vertieft und erweitert werden: Die Lernenden informieren sich über die Gattung Kriminalroman, lernen die Biografie Dürrenmatts kennen, erkunden die Schauplätze des Romans, entdecken die Rezeption des Texts sowie seine Transformation in andere Medien wie Film, Theater und Comic. Durch die Auseinandersetzung mit Quizfragen und Erklärvideos kommt der Förderung von Lesekompetenz und Medienkompetenz eine große Bedeutung zu. Dieser Unterrichtsvorschlag versteht sich nicht als klassische Sequenz von Stunden. Die Arbeitsblätter und Arbeitsaufträge können vielmehr flexibel zur Erarbeitung der Themenschwerpunkte eingesetzt werden: zum Beispiel zur Vorbereitung der Lektüre, als begleitende Arbeitsphasen, arbeitsteilig und in Gruppen, als Hausaufgaben oder als Basis für Kurzreferate. Das Thema "Der Richter und sein Henker" im Unterricht Wer Dürrenmatts Kriminalroman im Unterricht "behandelt", hat sicherlich nicht nur den Roman gelesen, sondern sich auch mit Sekundärliteratur "schlau" gemacht. Auch die Schülerinnen und Schüler werden das tun und sich spätestens vor der Klausur eine Lektürehilfe besorgen, um das Werk besser zu verstehen und einordnen zu können, seine Entstehungsgeschichte und die Biographie des Autors kennenzulernen. Als Lehrkraft sind Sie darüber hinaus sicher mit weiteren Werken Dürrenmatts vertraut, zählen sie doch seit Jahren zu den – auch bei Lernenden! – beliebten Lektüren. Was auch immer Sie bereits gelesen und vielleicht unterrichtet haben: Dürrenmatts zentraler, immer wieder aktueller Themenkomplex um Recht und Gerechtigkeit, Zufall und Berechenbarkeit ist Ihnen auf jeden Fall schon begegnet. Didaktische Analyse Die Arbeitsblätter sind als Angebot konzipiert, sich mit dem Text und seinen vielfältigen Kontexten näher zu befassen. Es geht um das Genre Krimi (Geschichte der Kriminalliteratur, berühmte Autorinnen und Autoren, typische Figuren), um den Autor Dürrenmatt, seine Lebensgeschichte und sein Lebenswerk (virtueller Museumsbesuch im Centre Dürrenmatt Neuchâtel), um eine virtuelle Tour zu den Orten des Geschehens, um den historischen Hintergrund der Handlung und um die zentralen Themen von Dürrenmatts Werk: Recht und Gerechtigkeit in der undurchschaubaren Welt der Moderne. Schließlich können die Lernenden den Wirkungen des Romans nachgehen, indem sie seine Rezeption und Transformation in andere Medien untersuchen. Alle Arbeitsaufträge setzen auf ein hohes Maß an Selbstständigkeit der Lernenden und folgen dem Prinzip eines handlungsorientierten Literaturunterrichts. Für die wichtige Rückbindung an den Text werden Angebote gemacht, die die Lehrkraft im Unterricht aufgreifen kann. Methodische Analyse Die eingesetzten Methoden aktivieren die Schülerinnen und Schüler in besonderer Weise. Ausgangspunkt der Erarbeitung sind stets konkret formulierte Arbeitsaufträge, die mithilfe ausgewählter Internetquellen ausgeführt werden. Ergebnisse sollen meist handschriftlich gesichert werden, um jederzeit auch ohne digitale Medien verfügbar zu sein. Wo immer es sinnvoll und möglich ist, wird zu Teamarbeit, auch in Arbeitsteilung, aufgefordert. Wie bei allen Unterrichtsvorhaben, in denen Computer, Tablet oder Smartphone und Internet eine wichtige Rolle spielen, gilt auch hier: Die Plenumsphasen sind sorgfältig zu planen und zu gestalten. Genauso wie im "normalen" Unterricht mit dem Schulbuch oder einer Lektüre beginnt jede Stunde beziehungsweise Doppelstunde mit einem Einstieg, der alle "mit ins Boot" holt, bevor die Arbeit mit den Medien beginnt. Längere Arbeitsphasen können unterbrochen werden, um den Zwischenstand des Arbeitsfortschritts abzurufen und gegebenenfalls das weitere Vorgehen zu besprechen. Für den gemeinsamen Abschluss empfehlen sich kurze Rückmeldemethoden, mit denen der Lernzuwachs eingeschätzt wird wie zum Beispiel Daumen-Probe, Ampel-Feedback, Zielscheibe. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen Leben und Werk von Friedrich Dürrenmatt kennen. erarbeiten sich Hintergrundwissen zum Kriminalroman "Der Richter und sein Henker". verfeinern ihre Lesekompetenz, indem sie sich mit Quizfragen und Erklärvideos kritisch auseinandersetzen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen angeleitete Internetrecherchen durch. beurteilen digitale Lernangebote wie Lesequiz und Erklärvideos. erkunden und beurteilen mediale Transformationen des Romans. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konzentriert in Teams zusammen. tauschen Lerninhalte und Ergebnisse in Kleingruppen aus. präsentieren Lernergebnisse im Plenum.