Wie hängen Seitenlängen und Winkel in rechtwinkligen Dreiecken zusammen? Diese Unterrichts-einheit führt anschaulich mit GeoGebra zu Sinus, Cosinus und Tangens. Die Schülerinnen und Schüler lernen, Winkel und Längen rechnerisch zu bestimmen und wenden ihr Wissen in besonderen Vierecken und im dreidimensionalen Raum an. Diese Unterrichtseinheit führt Schülerinnen und Schüler systematisch in die Welt der Winkelfunktionen ein – beginnend beim rechtwinkligen Dreieck bis hin zur Anwendung im dreidimensionalen Raum. Ausgehend vom Satz des Pythagoras und der Beobachtung, dass Seitenverhältnisse in rechtwinkligen Dreiecken nur vom jeweiligen Winkel abhängen, werden die Winkelfunktionen Sinus, Cosinus und Tangens eingeführt. Mithilfe der Begriffe Ankathete, Gegenkathete und Hypotenuse werden diese Verhältnisse definiert und rechnerisch nutzbar gemacht. Die Inhalte werden durch interaktive Aufgaben und anschauliche Darstellungen in GeoGebra vertieft. Besonders betont wird dabei die visuelle Erkenntnis, dass Winkelverhältnisse unabhängig von der Größe des Dreiecks sind. In einem zweiten Abschnitt wenden die Schülerinnen und Schüler die Winkelfunktionen auf besondere Vierecke an und reflektieren deren Grenzen. Den Abschluss bildet die Übertragung ins Dreidimensionale: Hier lernen die Lernenden, wie sich Winkel im Raum verorten lassen und wenden ihr Wissen in praxisnahen Aufgaben an. Die gleichzeitige Nutzung der Grafik- und 3D-Ansicht in GeoGebra ermöglicht einen besonders anschaulichen Zugang und fördert ein nachhaltiges Verständnis der mathematischen Zusammenhänge. Die Unterrichtseinheit baut auf dem bereits bekannten Satz des Pythagoras auf und vertieft das Verständnis für die grundlegenden Winkelfunktionen Sinus, Cosinus und Tangens im rechtwinkligen Dreieck. Im Zentrum steht die Erkenntnis, dass Seitenverhältnisse bei gleichen Winkeln unabhängig von der Größe des Dreiecks konstant bleiben. Diese zentrale mathematische Einsicht wird mithilfe von GeoGebra anschaulich visualisiert, um ein nachhaltiges, konzeptuelles Verständnis aufzubauen. Die Visualisierung in GeoGebra ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern, mathematische Zusammenhänge selbst zu entdecken und aktiv zu überprüfen. Durch gezielte Übungen lernen sie, mit den definierten Winkelfunktionen Längen und Winkel rechnerisch zu bestimmen. Darauf aufbauend werden die gelernten Inhalte in vielfältigen Anwendungsszenarien im Zwei- und Dreidimensionalen vertieft. Die Raumvorstellung spielt dabei eine zentrale Rolle: Die Schülerinnen und Schüler lernen Winkel im Raum zu lokalisieren, zu beschreiben und zu begrenzen. Die parallele Nutzung der Grafik- und 3D-Ansicht in GeoGebra unterstützt diesen Prozess wirkungsvoll und trägt zur Förderung einer ganzheitlichen, anschaulich-analytischen Kompetenzentwicklung bei. Die Einheit ist so konzipiert, dass sie differenziertes Lernen erlaubt, sowohl durch unterschiedliche Anforderungsniveaus in den Aufgaben als auch durch den Wechsel zwischen visuellen, rechnerischen und begrifflichen Zugängen. Dadurch werden sowohl leistungsschwächere als auch leistungsstärkere Schülerinnen und Schüler gezielt gefördert. Fachbezogene Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler kennen die Definitionen von Sinus, Cosinus und Tangens im rechtwinkligen Dreieck. berechnen fehlende Seitenlängen und Winkel im rechtwinkligen Dreieck. wenden das Wissen auf Objekte in der Fläche und im Raum an. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler setzen mobile Endgeräte im Unterricht ein. nutzen eine Geometriesoftware in 2D und 3D. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler steigern Selbstwertgefühl und Eigenverantwortung (Rückmeldungen zu Antwortmöglichkeiten). arbeiten in Paar- und Gruppenarbeit und unterstützen sich gegenseitig.

In dieser Unterrichtseinheit zur Weimarer Verfassung wirken die Schülerinnen und Schüler an der Ausgestaltung und Verbesserung von Wikipedia mit. Sie erstellen Grafiken zu den Wahlergebnissen von 1919 und visualisieren ein Verfassungsschema in einem Präsentationsprogramm.Das Thema dieser Unterrichtseinheit ist die Weimarer Verfassung, die als eigenständiges Dokument sowie im Kontext ihrer Vorgänger und Nachfolger zu betrachten ist. Die Weimarer Republik und die Bundesrepublik müssen in einer Kontinuität betrachtet werden, auch wenn letztere durch die Rede von der Zerstörung der Weimarer Demokratie häufig nicht gesehen wird. Beide Staatsgebilde sind föderalistische Verfassungsstaaten, die Wohlfahrt und soziale Absicherung sowie die parlamentarische Demokratie verfassungsrechtlich verankert haben, und sie sind Rechtsstaaten. Das Grundgesetz, das 1949 in Kraft trat, war aus der Weimarer Verfassung heraus entstanden und ohne diese in seiner Form so nicht denkbar. Sachanalyse Am 6. Februar 1919 trat die drei Wochen zuvor gewählte Nationalversammlung in Weimar zusammen, um eine Verfassung für die erste gesamtdeutsche Republik zu erarbeiten. Weimar hatte man als Tagungsort gewählt, da in Berlin die Spartakisten, welche eine Räterepublik nach sowjetischem Vorbild anstrebten, den bewaffneten Aufstand übten und von daher die Sicherheit der Abgeordneten in der Reichshauptstadt nicht garantiert war. Dass man als Ausweichort Weimar wählte, hatte insbesondere auch eine symbolische Bedeutung, wollte man doch bewusst an den Geist der von Goethe und Schiller geprägten Weimarer Klassik anschließen und hier auch international einen Kontrapunkt zum Bild des barbarischen "Hunnen" des Ersten Weltkrieges setzen. Vorkenntnisse Die Lernenden sollten Vorkenntnisse in der Arbeit mit einem Tabellenkalkulationsprogramm mitbringen, da sie mit diesem Grafiken zu Wahlergebnissen erstellen. Zudem sollten sie die Arbeit mit einem Präsentationsprogramm bereits erprobt haben. In der Unterrichtseinheit ist gefordert, eigene Ergebnisse in Wikipedia einzubinden. Wie das geht, erfahren die Lernenden im in der Arbeitsdatei mitgelieferten Link. Ablauf der Unterrichtseinheit Auf der Unterseite wird der Ablauf detailliert beschrieben. Außerdem werden die Materialien den Unterrichtsphasen zugeordnet. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen die wesentlichen Inhalte der Weimarer Verfassung kennen. beschäftigen sich mit den problematischen Aspekten der Verfassung. erkennen, was die Väter und Mütter des Grundgesetzes aus den Fehlern von Weimar lernten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten mit Computer und Internet Rechercheaufgaben zu Weimar. werten Online-Quellen zielgerichtet aus. erproben Textarbeit am Bildschirm. nutzen ein Tabellenkalkulationsprogramm zur Grafikerstellung. beteiligen sich aktiv an der Ausgestaltung und Verbesserung von Wikipedia. erstellen mithilfe einer Präsentationssoftware ein dynamisches Verfassungsschema. Zunächst arbeiten die Lernenden zu den Ergebnissen der Wahlen zur Nationalversammlung am 19. Januar 1919. Die Wahlergebnisse sollen mithilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms visualisiert werden. Nun recherchieren die Lernenden anhand einer vorgegebenen Internetquelle zur Reichsverfassung von 1919. Sie sollen dann mithilfe eines Präsentationsprogramms ein eigenes Verfassungsschema zu entwerfen, das die Funktion von Einzelaspekten der Weimarer Verfassung dynamisch veranschaulicht. In dieser Phase erhalten die Lernenden zunächst die Arbeitsaufträge und dann die Links zu Websites, auf denen sie recherchieren sollen. Zentrale Punkte der Verfassung werden auf ihre Alltagstauglichkeit überprüft. Bei der Ausarbeitung der Verfassung für die Bundesrepublik Deutschland, des Grundgesetzes, hat man 1948/49 versucht, die Mängel der Weimarer Verfassung auszugleichen. Die Schülerinnen und Schüler vergleichen diese beiden Verfassungen unter verschiedenen Gesichtspunkten.

Der Wert der Datenbestände eines Unternehmens kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Umso wichtiger ist es für Auszubildende, die Bedeutung geeigneter Passwörter richtig einzuschätzen, um unbefugte Zugriffe auf wichtige Datenbestände zu verhindern. Datenbestände werden immer umfangreicher und stellen für ein Unternehmen einen besonderen Wert dar. Der Verlust von Daten kann die Existenz eines Unternehmens gefährden. Vor diesem Hintergrund erfordert die Thematik des Passwortmanagements eine explizite und umfassende Auseinandersetzung und wird für Beschäftigte zu Grundlagenwissen. Zudem erfordern technologische Veränderungen auch eine curriculare Anpassung der Themenbereiche ?Sicherheit und Datenschutz?. Sicherheitsrisiken bei der Nutzung von IT-Systemen werden in den Medien vielfach thematisiert. Die Umsetzung von Sicherheitsmaßnahmen wird hingegen meist als ein "notwendiges Übel" behandelt. Kenntnisse über derartige Sicherheitsrisiken gehören aber zu den wesentlichen Schlüsselqualifikationen im Berufsleben. Daher ist es wichtig, die Schülerinnen und Schüler für die Auswirkungen des Passwortmissbrauchs zu sensibilisieren. Ablauf des Unterrichts Der Verlauf der Unterrichtseinheit wird mithilfe von Folien und Arbeitsblättern unterstützt. Die Schülerinnen und Schüler sollen erkennen, dass Datenbestände einen besonderen Wert darstellen und ihr Verlust die Existenz eines Unternehmens gefährden kann. sichere Passwörter erstellen lernen. die Bedeutung des Themenbereichs für ihre eigene Zukunft erkennen. Das Lernziel ist erreicht, wenn die Schülerinnen und Schüler sichere Passwörter generieren. Thema Passwortmanagement Autor Dr. Ingo Benzenberg Fach Informationswirtschaft Zielgruppe Berufsfachschulen Zeitumfang Eine Unterrichtsstunde Technische Voraussetzungen Mindestens ein PC für zwei SchülerInnen, Browser Mozilla oder Mozilla Firefox Planung Sichere Passwörter Einstieg Der Einstieg erfolgt über einen an die Wand projizierten Zeitungsartikel. Dieser dient ei-nerseits der Begriffsklärung "Phishing" und andererseits soll hiermit die gesamte Lerngruppe in den Prozess der Problematisierung eingebunden werden. Die Schülerinnen und Schüler werden durch das Nennen hoher Geldbeträge im Artikel implizieren, dass das Thema Phishing es wert ist, behandelt zu werden. Eine Phishing-Mail, dargestellt mit einem von den meisten Schülerinnen und Schülern verwendeten Programm, soll das Interesse der Lerngruppe wecken und auch einen persönlichen Bezug herstellen. Ich gehe davon aus, dass nur wenige Schülerinnen und Schüler auf Anhieb erkennen werden, dass es sich hier um eine E-Mail handelt, die zum Ziel hat, Passwörter auszuspionieren. Somit wird die Frage im Raum stehen, woran eine echte Mail von einer Bank zu erkennen ist. Im Anschluss an die Klärung dieser Frage werden weitere Möglichkeiten der Passwortspionage thematisiert. Hierbei wird das Phishing im Unternehmen fokussiert und die Qualität von Passwörtern in den Mittelpunkt gestellt. Dabei wird die These vertreten, dass bei einer geringen Passwortqualität, die Phisher sich erst gar nicht die Mühe der fingierten Mails machen brauchen, da einschlägige Software die Passwörter in Minuten identifiziert hätte. Erarbeitung Infolgedessen muss neben einem "kritischen Bewusstsein" für eventuell fingierte Passwortabfragen die Qualität von Passwörtern betrachtet werden. Der Passwort-Qualitätsmesser im Browser "Mozilla" ermöglicht den Schülerinnen und Schülern eine eigenständige Generierung mit anschließender Qualitätsprüfung von Passwörtern. Sicherung Die Lerninhalte sollen über einen Multiple-Choice-Test gesichert werden. Eine Leistungsbewertung wird mit dem Test nicht verfolgt. Dies wird den Schülerinnen und Schülern auch mitgeteilt. Eine weitere Besonderheit des Tests ist, dass alle vorgegebenen Antworten gültig sind. Damit wird nochmals der Charakter einer Lernsicherung bestätigt und im Gegenzug der Charakter einer Leistungsüberprüfung negiert.

Im Fokus der vorliegenden Unterrichtseinheit stehen Interaktionsmethoden zur Motivation der Auszubildenden mit dem Ziel, sie verstärkt zum konsequenten Benutzen von PSA am Arbeitsplatz zu bewegen. Anhand der Arbeitsmaterialien erhalten die Schülerinnen und Schüler Gelegenheit, modisch designte PSA-Produkte selbst zu recherchieren und die Arbeitsergebnisse in der Rolle von Marketingprofis zu präsentieren. Wenn Gefährdungen bei der Arbeit durch Substitution sowie technische oder organisatorische Maßnahmen nicht auszuschließen sind, braucht der Körper Schutz. Oft wird jedoch das Tragen von Persönlichen Schutzausrüstungen (PSA) am Arbeitsplatz nicht ausreichend ernst genommen. Die Ausreden hören sich beispielsweise so an: „Mit der Brille sehe ich bescheuert aus“, „Das Anziehen dauert so lang“, „Wird schon nichts passieren“. Besonders dann, wenn bereits negative Erfahrungen gemacht wurden, wenn es bei der Anschaffung von PSA nur um die Einhaltung von Mindestanforderungen und möglichst niedrige Kosten geht, wenn Qualität kleingeschrieben wird oder Beschäftigte bei der Auswahl der Produkte nicht mitreden dürfen, kann die Akzeptanz für das Tragen von PSA in der Belegschaft gering ausfallen. Ziel dieser Unterrichtseinheit ist es, Auszubildenden das erforderliche Know-how über attraktive PSA zu vermitteln und sie zu motivieren, am Arbeitsplatz konsequent PSA zu benutzen . Was in der Sport- und Freizeitwelt längst als selbstverständlich gilt, ist auch auf den Job übertragbar. PSA ist der "walk on the safe side", PSA ist stylisch, bunt, bequem, funktional. Diese Unterrichtseinheit kann eigenständig oder ergänzend zu den Unterrichtsmaterialien "Persönliche Schutzausrüstungen" eingesetzt werden. In "Persönliche Schutzausrüstungen" geht es um die Vermittlung allgemeine Grundkenntnisse. Im Fokus der vorliegenden Unterrichtseinheit stehen dagegen Interaktionsmethoden zur Motivation der Auszubildenden mit dem Ziel, sie verstärkt zum konsequenten Benutzen von PSA am Arbeitsplatz zu bewegen. Dabei wird am stylischen Charakter zeitgemäßer PSA (Augenschutz, Fußschutz, Atemschutz) angesetzt. Anhand der Arbeitsmaterialien erhalten die Schülerinnen und Schüler Gelegenheit, modisch designte PSA-Produkte selbst zu recherchieren und die Arbeitsergebnisse in der Rolle von Expertinnen und Experten im Marketing zu präsentieren. Im Rahmen der Unterrichtseinheit werden folgende Inhalte vermittelt: Moderne PSA sind Hightechprodukte Moderne PSA können an den Benutzer oder die Benutzerin optimal angepasst werden, sind funktional und bequem Moderne PSA ähneln Lifestyleartikeln, kombinieren modischen Chic mit einer hohen Schutzfunktion Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich ein Grundwissen zum Thema Persönliche Schutzausrüstungen (PSA). erkennen anhand eigener Recherchen, dass moderne PSA trendige, bequeme Hightechprodukte sind, deren Benutzung selbstverständlich sein sollte. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beantworten einen Fragebogen zur Akzeptanz von Persönlichen Schutzausrüstungen und werten ihn statistisch aus. führen in Kleingruppen Internetrecherchen durch und machen sich mit modernen PSA-Produkten einschlägiger Lieferanten vertraut. bereiten ihre Rechercheergebnisse mit Hilfe einer Präsentationssoftware visuell auf. entwickeln ein Drehbuch für einen PSA-Werbespot. erfahren und bewerten PSA praxisnah anhand einer kleinen Ausstellung. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bilden Teams und wirken aktiv an Gruppenarbeitsprozessen mit. präsentieren ihre Arbeitsergebnisse und stärken damit ihre Vortragskompetenz.

Diese Unterrichtseinheit beschäftigt sich mit dem Thema "Mittelalter, Ritter und Burgen", das besonders bei Grundschulkindern sehr beliebt ist. Es gehört zum Themenkreis "Früher und Heute" der 3. und 4. Klasse in den Richtlinien und Lehrplänen für den Sachunterricht.Von Vorteil bei der Behandlung dieses Themas ist, wenn im Heimatort oder in der näheren Umgebung "mittelalterliche Zeugen" wie Burgruinen, ein mittelalterliches Kloster oder eine Kirche vorhanden sind. Diese Einrichtungen bieten zum Teil Workshops für Kinder oder zumindest die Möglichkeit zur Besichtigung an. So können sich die Kinder besser mit dem Thema identifizieren. Auf diesem Wege wird das ganzheitliche Lernen unterstützt.Viele Kinder haben bereits Filme, wie zum Beispiel Robin Hood, im Fernsehen oder Kino gesehen und sind aufgrund dessen leicht für dieses Thema zu motivieren. Dabei liegt das Hauptinteresse dieser Altersgruppe erfahrungsgemäß im Bereich der Burgen und der Ritter. Neben der Besichtigung empfiehlt sich eine ausführliche Beschäftigung und Vorbereitung im Unterricht. Das umfangreiche Materialangebot in Form von Büchern oder Lernwerkstätten kann durch interessante Sites im Internet ergänzt werden. Dort findet man recht anschauliche und informative Angebote von erwachsenen aber auch jungen "Mittelalterprofis". Die Themen Ritter und Mittelalter werden gerne als klassische Jungendomänen gesehen, das ist aber nicht wirklich so. Für das Mittelalterliche Leben und Treiben interessieren sich auch Mädchen sehr. Themen Die angegebenen Quellen enthalten sowohl Texte für den Sach- und Sprachunterricht als auch Ideen für den gestalterischen und musischen Bereich. Anregungen für die Auswahl und Gestaltung einer entsprechenden Unterrichtsreihe geben die Projektbeispiele der aufgeführten Grundschulen. Beispielhafte Projekte im Netz Die Beliebtheit des Themas hat dazu geführt, dass einige (Grund-) Schulen ihre Unterrichtsergebnisse auf Homepages veröffentlicht haben. Hilfreich wäre es, sich selbst zusammen mit den Kindern einmal zu verdeutlichen, wie viele mittelalterliche Zeugnisse in der nahen Umgebung vorhanden sind. So hat eine Klasse beispielsweise festgestellt, dass sich im Umkreis von 40 Kilometern um den Heimatort über 50 Burgen und Schlösser befinden. Einsatz im Unterricht "Schöne Internetseiten, aber was fange ich damit im Unterricht an?" oder "So etwas kann ich selbst ja gar nicht" werden einige Lehrkräfte denken. Man muss ja nicht unbedingt eine eigene Rittersite basteln. Aber die Kinder können die Internetangebote für ihre eigenen Recherchen sinnvoll nutzen. Zudem können die Seiten für Internetrallyes oder für Ritter-Quiz genutzt werden, die leicht und schnell erstellt werden können. Ein Beispiel für solch ein Quiz finden Sie am Ende des Artikels zum herunterladen. Die "Profis" unter Ihnen bekommen möglicherweise Ideen, wie sie über eine oder "ihre" Burg" eine Klassen- oder Projekthomepage erstellen können. Lehrkräfte finden Infos für eine Unterrichtseinheit über "Ritter und Burgen". Ritterrallye Das InternetQuiz ist ein Beispiel für den Einsatz des Internets zum Thema Ritter und Mittelalter. Die Kinder können mit Hilfe des Arbeitsblattes Informationen zu den verschiedenen Themenbereichen suchen, und üben gleichzeitig den Umgang mit dem Internet. Natürlich sollen zur Suche auch andere Medien, wie Bücher oder Software angeboten werden, zum einen, weil in der Regel in einer Klasse nicht gleichzeitig alle Kinder im Internet surfen können, zum anderen soll der Sinn des Einsatzes der tradierten Medien gefördert werden, denn nur wer lernt, aus verschiedenen Medien sinnvoll zu wählen, kann Medienkompetenz erlangen. Aufgrund der Fülle von Informationen, die das Internet anbietet, sollte sich die Suche auf wenige, von der Lehrkraft vorgegebene Homepages beschränken. Denkbar wäre auch, die Klasse in Gruppen einzuteilen, die jeweils ein Unterthema bearbeiten und als "Profis" dieses Thema ausarbeiten und der Klasse vorstellen.

In dieser fächerübergreifenden Unterrichtseinheit zum Thema "Regenwürmer" erforschen die Schülerinnen und Schüler die Lebensweise des Regenwurms und seine Eigenschaften. Hierfür wird das heimische Tier als Studienobjekt ins Klassenzimmer geholt. Was wissen wir über den Regenwurm in unserem Garten? Wie bewegt er sich? Können Regenwürmer sehen, hören, riechen? Nach einer ersten Begegnung mit dem Regenwurm im Rahmen eines Unterrichtsgangs in der freien Natur bauen die Schülerinnen und Schüler eigene Regenwurmbeobachtungskästen, die sie mit lebenden Regenwürmern besiedeln und einrichten. Hier können verschiedene Bodenarten variiert werden. In einer ergänzenden Recherche füllen sie einen Steckbrief über den Regenwurm aus. In Versuchen wird dann Körperbau, Bewegungsablauf und Besonderheiten der Sinneswahrnehmung des Regenwurms erforscht: Die Tiere werden gewogen, gemessen und ihre Bewegungen dokumentiert. Die Kinder führen dazu Versuchsprotokolle und ein Projekttagebuch. In Plenumsgesprächen können die Kinder ihre eigenen Forschungsfragen einbringen (Wie viel frisst der Regenwurm? Hat er Zähne? ...) und sich austauschen. Abschluss des Projekts bildet eine von den Schülerinnen und Schülern erstellte Ausstellung oder PowerPoint-Präsentation . Als Fächerübergreifendes Unterrichtsprojekt kann das Thema neben der Erarbeitung im Sachunterricht auch sprachlich im Fach Deutsch und bildlich im Fach Kunst veranschaulicht werden: Die Entdeckungen und Forschungsergebnisse können im Kunstunterricht nachgezeichnet, unterschiedlichen Techniken dafür eingeführt werden und eigene Bild- und Bastelideen (zum Beispiel Daumenkino zur Gestaltung eines Bewegungsablaufs) entstehen. Im Deutschunterricht können eigene kleine Geschichten oder Gedichte rund um den Regenwurm entstehen. Tiere aus dem Lebensumfeld der Schülerinnen und Schüler im Unterricht zu thematisieren und mit ihnen vertraut zu werden ist wesentliches Ziel des Sachunterrichts in der Grundschule. Im Vordergrund des Projekts steht daher die originale Begegnung mit dem Regenwurm, die genaue Beobachtung dieser Tierart und der Abbau von Berührungsängsten. Die besiedelte Beobachtungskästen im Klassenzimmer ermöglichen eine eingehende Langzeitbeobachtungen des Regenwurms. Darüber hinaus wird durch die tägliche Pflege der verantwortungsbewusste Umgang mit Lebewesen erlernt. Bei der langfristigen Beobachtung der Veränderungen in den Regenwurmkästen wird auch die Bedeutung des Regenwurms für die Humusbildung eindrucksvoll deutlich. Durch die weitgehend selbstständige Planung, Durchführung, Auswertung und Dokumentation der Experimente gewinnen die Kinder erste Einsichten in die Prinzipien wissenschaftlichen Arbeitens. Auch üben sie das selbstgesteuerte Lernen: In wiederkehrenden Plenumsgesprächen berichten und bewerten sie die Ergebnisse ihrer Untersuchungen und Beobachtungen und tauschen sich aus. So kann die Lehrkraft im Hintergrunrd bleiben, bei Bedarf eingreifen und helfen, die Materialien zu sammeln und zu systematisieren. Die Auseinandersetzung mit dem Regenwurm kann medial vielfältig geschehen: So können zum Beispiel Tierbestimmungsbücher eingesetzt oder die Arbeitsweise mit dem Smartphone geübt werden. Auch können die Kinder mit einem Textverarbeitsungsprogramm arbeiten, ein Malprogramm sachgerecht nutzen lernen oder mit einer Software kleine Animationen (beispielsweise zur Fortbewegung des Regenwurms) erstellen. Bei der Zusammenstellung der Ergebnisse für eine Ausstellung in digitaler Form nutzen die Kinder den Computer, Das Tablet oder Smartphone als sinnvolle Medien, um Texte, Bilder, Plakate, Animationen er Videos adressaten- und sachgerecht zu gestalten. Sachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erwerben Sachwissen über Eigenschaften, Lebensweise und Bedeutung des Regenwurms. erhalten erste Einsichten in die Prinzipien wissenschaftlichen Forschens und Arbeitens. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen Internetrecherchen zum Thema Regenwurm durch und lernen Informationen kritisch zu hinterfragen. gestalten eine Präsentation. Sozialkompetenz Schülerinnen und Schüler üben den behutsamen und verantwortungsvollen Umgang mit Lebewesen. arbeiten selbstständig. arbeiten kooperativ.

In diesem Unterrichtsprojekt erstellen Schülerinnen und Schüler in Kleingruppen gemeinsam so genannte Web-Reportagen auf Basis eines Wikis. Web-Reportagen bieten interessante Unterschiede gegenüber herkömmlichen: Zum einen sind sie multimedial. Darüber hinaus sind sie interaktiv, da sie einen grundsätzlich anderen Zugang zu den Informationen bieten. Durch das Verfassen von Web-Reportagen auf Basis von Web 2.0-Technologie, genauer in Wikis, wird diese Interaktivität noch deutlich gesteigert: Wer die Seite aufruft, kann Aspekte ergänzen, hinzufügen oder kritisch hinterfragen, alle werden von bloßen Rezipienten zu Mit-Autoren. Arbeitsweise Die Darstellung dieses Projekts hat einige bewusst gewählte Leerstellen, die sich daraus ergeben, dass kein festes Oberthema vorgegeben ist, das mithilfe dieses Projekts erarbeitet wird. Letztlich soll diese Darstellung aber unter anderem auch als Methode verstanden werden, mit der Schülerinnen und Schüler sich einen Sachverhalt eigenständig und intensiv erarbeiten. Vielschichtige Zielsetzungen Die Schülerinnen und Schüler lernen auf jeden Fall die Reportage als Textform und die Web-Reportage als Sonderform kennen Ablauf der Unterrichtseinheit Die Web-Reportage im Deutschunterricht In dieser Stunde wird die Reportage als journalistische Darstellungsform präsentiert. Außerdem erfahren die Schülerinnen und Schüler mehr über die Vorteile der Textpublikation im Web. Warum Wiki? Hier werden den Schülerinnen und Schülern die Schwerpunkte der Arbeit mit den Wikis vorgestellt. Kooperatives Lernen und Selbständigkeit Beim kooperativen Lernen kennen die Schülerinnen und Schüler zwei Ebenen der Verantwortung lernen - Verantwortung der gesamten Gruppe und die individuelle Verantwortung. Überarbeitungsphase und Aufbau eines Wissensnetzwerkes In dieser Unterrichtsphase nehmen die Lernenden Arbeitsergebnisse ihrer Mitschülerinnen und Mitschüler wahr, geben ihre Kommentare ab und verlinken gegenseitig ihre Web-Reportagen. Die Lehrerrolle Die Lehrkraft bleibt kaum ohne Aufgaben. Inhaltliche sowie technische Unterstützung liegen bei Ihnen. Bewertung Hier werden einige Tipps gegeben, wie man am besten die Leistungen der Lernenden bewerten kann. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Gestaltungsmerkmale einer Reportage allgemein sowie die Besonderheiten einer Webreportage kennen lernen. stilistische Merkmale einer Reportage erarbeiten und anwenden. sich intensiv mit einem (Teilbereich von einem) Thema auseinandersetzen und eigenständig hierzu Informationen sammeln, ordnen, reorganisieren und darstellen. eigenständig journalistische Texte verfassen. über das Wissensnetzwerk mit den anderen Reportagen weitere Aspekte des gewählten Oberthemas kennen lernen und durch die Verlinkung mit dem eigenen in Verbindung bringen und damit gleichzeitig auch ihr Wissen vernetzen oder integrieren. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen selbständig Informationen zu einem vorher abgesteckten Thema beschaffen, sortieren, reorganisieren und darstellen. eigene Textbausteine verfassen und diese sinnvoll miteinander verknüpfen. das Verfassen von nichtlinearen Texten, auch unter Einbezug von Mulitmediaelementen, erlernen. sich einen Sachverhalt selbstständig in Gruppenarbeit erarbeiten. Informationen in Absprache mit der Gruppe zusammenfassend mithilfe geeigneter Medien darstellen. Informationen aus einem Video-Lehrgang isolieren und anwenden. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen den Umgang mit einem Wiki kennen lernen. dabei Grundlagen einer Programmiersprache erlernen. ein eigenes Wiki erstellen. den Umgang mit Audio-, Video- und Bildbearbeitungssoftware erlernen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen in gegenseitiger Absprache Verantwortung für einen bestimmten Bereich der Arbeit übernehmen. dabei Verantwortung für die Gruppe übernehmen. die Notwendigkeit der Kooperation für ein gutes Ergebnis einsehen. ein Gespür für den Anteil der eigenen Leistung am Endergebnis entwickeln. Thema Web-Reportagen. Kooperatives Arbeiten an und mit Wikis Autor Karsten Wenner Fach Deutsch Zielgruppe höhere Sekundarstufe, Oberstufe Zeitraum 3-5 Wochen Medien Computer, digitale Fotokamera, digitale Videokamera, Audioaufnahmegeräte, Bearbeitungssoftware, Videotutorial zur Verwendung von Wikis Technische Voraussetzungen Internetzugang Verlaufsplan Verlaufsplan Reportage als schulische Textform Die Reportage scheint im Hinblick auf die Schule eine der interessantesten journalistischen Textformen zu sein. Sie fördert neben den für das Erstellen eines Berichts nötigen Komptenzen, wie etwa das Sammeln, Ordnen, Verknüpfen oder die sachgerechte Wiedergabe von Informationen, auch textgestalterische Fertigkeiten. Wer eine Reportage verfasst, muss es verstehen, einen roten Faden zu halten, den Leser durch textliche Raffinessen (zum Beispiel den häufigen Wechsel von Perspektiven, durch den "subjektiven Blick") bei der Stange zu halten und einen Sachverhalt so gut es geht erfahrbar machen. Multimedialität Dies allein auf textlicher Ebene zu schaffen, mag für den einen oder die andere an Überforderung grenzen, die Web-Reportage hält aber durch ihre Multimedialität viele verschiedene Gestaltungselemente bereit, die viele Wege aufzeigen, den Sachverhalt umfassend erfahrbar zu machen. Durch die grundsätzlich in der Möglichkeit der Auswahl unterschiedlicher Bausteine angelegte Interaktivität der Web-Reportage kann jeder und jede einen individuellen Zugang finden. Durch Hypertextualität erhält der Text (im Sinne des erweiterten Textbegriffs die Multimediaelemente einschließend) eine Tiefenstruktur. Pädagogisch-didaktische Implikationen Dieser große Pool an Gestaltungsmöglichkeiten ist auch aus pädagogisch-didaktischer Sicht interessant, bietet er doch die Möglichkeit der genuinen Binnendifferenzierung, da jede Schülerin oder jeder Schüler automatisch die gestalterischen Schwerpunkte setzt, die den persönlichen Interessen- und Fertigkeitslagen entsprechen. Trotzdem bleibt der Text immer zentrales Gestaltungsmittel, das heißt eine reine Video- oder Audioreportage entspricht nicht den Ansprüchen einer Web-Reportage, die gerade die Multimedialität ausmacht. Damit besteht auch keine Gefährdung der textbezogenen Lernziele. Motivation Auch nicht zu leugnen ist natürlich der hohe Motivationswert bei der Arbeit am Computer sowie der Gestaltung von Video- und Audioelementen. Auch für Schülerinnen und Schüler, die motiviert sind, auf der Textebene zu arbeiten, bietet die Web-Reportage nicht weniger Gestaltungsmöglichkeiten als eine herkömmliche Print-Reportage. Nutzen auch für andere Fächer Unabhängig von den vielen Fertigkeiten, die Schülerinnen und Schüler durch das Verfassen der Web-Reportagen erwerben können, erschließen sie sich gleichzeitig auch ein bestimmtes Themenfeld durch die inhaltliche Gestaltung der jeweiligen Reportage. Damit wird diese "Methode" im weitesten Sinne auch für andere Fächer interessant, gerade auch im Hinblick auf den Aufbau eines Wissensnetzwerkes (siehe Abschnitt "Überarbeitungsphase"). Grundsätzlich ist auch zu überlegen, die Web-Reportagen mithilfe eines Author-Programmes als Website gestalten zu lassen. Auch in diesem Falle würden die Schülerinnen und Schüler wichtige Fertigkeiten erlangen, die ihnen im weiteren Leben zur Verfügung ständen. Das Wiki hat aber gegenüber dem Erstellen einer Website einige Vorteile, die im Folgenden aufgeführt werden sollen. Einheitlichkeit Das Wiki ist bei all seinen Möglichkeiten vor allen Dingen auf das Darstellen von Information, weniger auf die mehr oder weniger "künstlerische" Gestaltung der Seiten ausgerichtet. Das heißt auch, dass für die Schülerinnen und Schüler der Fokus eindeutig auf den Informationen liegt, da ihnen bei der Ausgestaltung ihrer Seiten (natürlich bis auf die Vernetzungsoption) kaum grafische Möglichkeiten geboten werden. Interaktivität und Flexibilität Das Wiki erlaubt es dem User, jederzeit und von jedem Computer aus die Seiten zu bearbeiten. Auch Authoring-Programme bieten grundsätzlich diese Möglichkeit, der User ist aber immer darauf angewiesen, dass auf dem jeweiligen Rechner das entsprechende Authoring-Programm vorhanden ist. Man muss jede Seite, die man ändern will, zunächst herunterladen, ändern und wieder hochladen. Die Änderungen sind nur sehr schwer nachvollziehbar, auch ist der Quellcode nicht oder nur sehr viel schwieriger nachvollziehbar, da er in der Regel automatisch im Hintergrund erstellt wird. Ortsunabhängigkeit Beim Wiki hingegen ist der Quellcode, also die Rohform der Seite, allgegenwärtig, jeder der Mitwirkenden an einer Seite kennt sich darin aus, muss sich auch darin auskennen, damit er Änderungen vornehmen kann. Man kann ohne das Vorhandensein irgendeines Programms jederzeit von jedem Rechner mit Internetzugang aus Änderungen an einer Seite vornehmen. Grobe Fehler, die dazu führen, dass eine Seite gar nicht funktioniert, sind nicht möglich. Nicht zuletzt ermöglicht dieser Umstand auch das Arbeiten von zu Hause, was einen strafferen Zeitplan möglich macht. Modularität In der Projektbeschreibung taucht immer wieder der Begriff Modul auf. Ein Modul ist letztlich ein Baustein einer Web-Reportage, diese wird aus vielen untereinander vernetzten Bausteinen zusammengesetzt. Ein Baustein kann ein Text, eine Audiodatei, eine komplette neue Seite, oder auch einfach nur ein Bild sein. Wichtig ist dabei das Verständnis, dass eine Web-Reportage eine Komposition der unterschiedlichen Module ist. In dem Begriff Komposition liegt, dass diese Module nicht unverbunden nebeneinander stehen können, sondern es gerade auf eine sinnvolle Vernetzung dieser einzelnen Bausteine ankommt, die zwar keinen roten Faden im linearen, aber doch im ‚kunstvoll verknoteten' Sinn bildet. Versionskontrolle Keine Änderung geht je verloren. Das Wiki speichert automatisch jede Version einer Seite ab, so dass man immer wieder zu ursprünglicheren Fassungen einer Seite zurückkehren kann, auch wenn man aus Versehen alles gelöscht hat. Leichtere Vernetzung Wird ein interner Link angegeben, wird diese Seite bei Aufrufen des Links automatisch erstellt. Damit ist ein "Verheddern" des Netzwerks mit vielen toten Links nicht möglich. Ortsunabhängig und leicht erreichbar Die Schülerinnen und Schüler arbeiten beim gemeinschaftlichen erstellen einer Web-Reportage arbeitsteilig zusammen. Sie greifen auf die selben Dateien zur Ergebniserstellung zu. So können die Lernenden sowohl zeitgleich im Klassenverband als auch zeitversetzt am gemeinsamen Ergebnis arbeiten. lo-net² als Arbeitsplattform Wenn die Lern- und Arbeitsplattform lo-net² von Lehrer-Online zum Einsatz kommt, können ergänzend zu der gemeinsamen Arbeit am Wiki auch Sammel-Ordner und Info-Dokumente geteilt werden. Hier können sie die Lernenden auch schnell und unkompliziert über Quickmessages oder E-Mails besprechen. Begriffserklärung Der Begriff "kooperatives Lernen" wurde von dem kanadischen Lernforscher Norm Green geprägt. Eine der entscheidenden Unterschiede des kooperativen Lernens gegenüber einer "normalen" Gruppenarbeit ist die Tatsache, dass jedem Gruppenmitglied zu jeder Phase der gemeinsamen Arbeit deutlich sein muss, dass er persönlich entscheidend dafür verantwortlich ist, dass am Ende die Arbeit erfolgreich abgeschlossen wird. Green spricht hierbei von "positiver Abhängigkeit". Gruppenzusammensetzung Damit diese positive Abhängigkeit erreicht wird, ist bei der Gruppenzusammensetzung darauf zu achten, dass insgesamt ein möglichst förderliches soziales Klima in der jeweiligen Gruppe herrscht. Unter dieser Prämisse ist sorgfältig zu prüfen, welche Schülerinnen und Schüler sinnvoll miteinander arbeiten können, eine Gruppenzuteilung durch die Lehrkraft sollte kritisch beurteilt und gegen eine freiwillige Gruppenzuordnung abgewogen werden. Gruppengröße Die Gruppengröße ist grundsätzlich variabel. Je nach Umfang der zu erstellenden Reportage können drei, vier oder fünf Lernende miteinander arbeiten, auch eine Partnerarbeit ist grundsätzlich denkbar. Allerdings sollte bei größeren Gruppen darauf geachtet werden, dass für alle Lernenden genügend Aufgabenbereiche gegeben sind. Abhängigkeit Entscheidend für die "positive Abhängigkeit" ist, dass jedes Mitglied einer Gruppe einen klar definierten, vorher gemeinsam vereinbarten Arbeitsbereich inne hat. Dieser kann inhaltlich definiert sein, aber auch bestimmte Fertigkeiten betreffen. Ideal ist es auf jeden Fall, wenn sozusagen "keiner ohne den anderen kann", also tatsächlich Abhängigkeiten entstehen. So könnte beispielsweise ein Mitglied für die Planung eines Interviews zuständig sein, ein anderes für die Aufnahme und den Schnitt oder die Nachbearbeitung des Filmmaterials, ein drittes für das Bereitstellen und Einbinden des Films in die Reportage. So ist das gesamte Modul "Interview" nur in gegenseitiger Unterstützung erfolgreich zu erstellen. Entscheidend für die Einsicht in den unmittelbaren Zusammenhang zwischen der eigenen Leistung und dem Erfolg ist ein Höchstmaß an Selbstständigkeit. So wird den Schülerinnen und Schülern von vorneherein deutlich, dass es ganz und gar in ihren eigenen Händen liegt, ob ihr Projekt erfolgreich verläuft. Unterstützend können einige einfache Planungshilfen wie ein Gruppenkalender und eine Aufgaben-Checkliste bereitgestellt werden. Damit bestimmt die Gruppe nicht nur die Inhalte der Reportage selbst, sie ist auch für die Einteilung der Arbeitszeit selbst verantwortlich. Gegenseitige Verlinkung Die Überarbeitungsphase, genauer gesagt, das Vernetzen der einzelnen Reportagen, ist vor allen Dingen sinnvoll, wenn zuvor ein gemeinsames Oberthema vereinbart wurde. Die Schülerinnen und Schüler durchforsten die Web-Reportagen der anderen mit dem Auftrag zu schauen, an welcher Stelle sie eventuell Anknüpfungspunkte zu ihrer eigenen Reportage setzen könnten. Nach Absprache mit den jeweiligen Autoren der anderen Web-Reportage können sie dann an diese Stelle einen Link und unter Umständen noch einen erläuternden Kommentar setzen. Wahrnehmen der Arbeitsergebnisse der anderen Als wünschenswerter Nebeneffekt ergibt sich damit zum einen die Möglichkeit, eventuelle Fehler korrigieren zu können, vor allen Dingen aber auch, dass jede Schülerin und jeder Schüler einer Lerngruppe sämtliche Informationen von allen Gruppen zumindest zur Kenntnis genommen hat und so bezüglich des Oberthemas die Möglichkeit hat, sich ein breites Wissensspektrum zu erarbeiten. Verlinkung verschiedener Wiki-Reportagen Sollten Sie das Projekt Web-Reportagen oder Abwandlungen hiervon öfter mit unterschiedlichen Lerngruppen zu unterschiedlichen Themen durchführen, kann sich Stück für Stück ein ständig wachsendes Wissensnetzwerk entwickeln; sollten auch Koleginnen und Kollegen ähnliche Projekte durchführen, wäre die Reichweite dieses Netzwerkes sogar noch deutlich größer. Vielleicht besteht sogar die Möglichkeit, die Wiki-Software in ihre Schulwebsite einzubinden, dann könnte sie gleichsam Wissensnetzwerk als auch Plattform für die Präsentation von Unterrichtsergebnissen sein. Weltweite Vernetzung Unter Umständen ist auch denkbar, Links auf passende auch fremdsprachige Seiten von Wikipedia zu setzen, damit wäre die Einbindung in ein wirklich globales Wissensnetzwerk, ganz im Sinne des Web 2.0 geschehen. Keine Sorge, Sie werden keine Langeweile haben! Ihre "Hauptaufgabenfelder" werden während dieser Sequenz erfahrungsgemäß in den folgenden Bereichen angesiedelt sein. Diese mögen zum Teil zunächst trivial anmuten, letztlich sind es aber gerade diese trivialen Dinge, die unseren sorgfältig geplanten Unterricht immer mal wieder rund zum Teil heftig ins Straucheln bringen. Das Schöne bei offenen und selbständigen Arbeitsformen ist aber, dass sie annähernd die ganze Stunde Zeit haben, sich diesen so wichtigen Kleinigkeiten zu widmen, ohne dass andere Aspekte leiden müssen. Beobachtung Sie erhalten als mehr oder weniger unbeteiligter Beobachter die Möglichkeit, einzelne Lernende oder auch Schülergruppen in Ihrer Arbeit mittel- bis langfristig zu beobachten. So können Sie zum einen in den richtigen Augenblicken eingreifen, zum anderen haben Sie aber auch die Möglichkeit, eine Menge Daten für die SoMi-Note zu sammeln. Unterstützung bei inhaltlichen Fragen Bei aller Eigenständigkeit wünschen sich die Schülergruppen doch hin und wieder eine Entscheidungshilfe von einer "Autorität". Die offene Arbeitsform bietet die Möglichkeit, die Überlegungen der Schülerinnen und Schüler genau in Erfahrung zu bringen und sie sogar gemeinsam mit ihnen zu erörtern. Durch Moderation begleiten Sie die Schülerinnen und Schüler dabei, selbst eine Antwort auf Ihre Frage zu finden. Technischer Support Zunächst einmal wissen wahrscheinlich alle aus leidiger Erfahrung: Computer machen was sie wollen, vor allen Dingen immer genau dann, wenn's gerade nicht passt. Zudem bietet das Wiki zwar eine recht simple Möglichkeit, Webseiten zu erstellen, das Problem besteht aber darin, dass das falsche Eingeben nur eines Zeichens eine ganze Tabelle zum "Einsturz" bringen kann. Sie werden also aller Wahrscheinlichkeit nach immer wieder Zeit damit verbringen, gemeinsam mit den Lehrnenden nach der elektronischen Nadel im Heuhaufen zu suchen. Kreative Leistungen zu bewerten, ist immer eine heikle Angelegenheit, und das Verfassen einer Web-Reportage ist auf jeden Fall eine kreative Leistung. Ein Weg aus dem Dilemma ist die ständige Präsenz von Gestaltungsvorgaben oder Kriterien, die sozusagen den Rahmen für die gestalterische Arbeit bilden. Da die Schülerinnen und Schüler in der vorbereitenden Aufgabe letztlich selbst einen Kriterienkatalog erstellen, sollten ihnen die Kriterien für eine gelungene Web-Reportage eigentlich, sofern sie diese Aufgabe gewissenhaft erfüllt haben (was über das Wiki jederzeit von jedem Computer mit Internetzugang aus überprüfbar ist!) recht klar sein. Nicht zuletzt wird durch das Aufgreifen dieser eindeutig aus der Web-Seite des Bayerischen Rundfunks abzuleitenden Kriterien die Rechtfertigung der Note eindeutig erleichtert und für die Schülerinnen und Schüler die Notenfindung deutlich nachvollziehbarer. Bewertung kooperativer Gruppenarbeit Natürlich ist auch zu überlegen, nicht nur eine Gruppennote zu geben, sondern auch die Leistungen der einzelnen Schülerinnen und Schüler in der Gruppe einzeln zu bewerten. Allerdings ist gerade auch das Wissen darum, dass jedes Mitglied der Gruppe gleichermaßen an der Endnote beteiligt ist, ein entscheidender Pfeiler des kooperativen Lernens. Ansonsten droht schnell die Gefahr, dass doch jeder wieder 'sein eigenes Süppchen kocht' und das Kooperative an der Arbeit, die Erfahrung, dass man gemeinsam deutlich besser an ein Ziel gelangen kann als alleine, verloren geht und damit ein zentrales soziales Lernziel verpasst wird. Es kann und wird vorkommen, dass alle einer Gruppe in Streit geraten, da nicht die gleiche Vorstellung von einer adäquaten Endnote haben. Sollten diese Meinungsverschiedenheiten aber nicht allzu heftig ausfallen, können sie, gerade unter sinnvoller Moderation, durchaus auch fruchtbar sein. Kooperation versus Individualität Wie schafft man trotz des Leitgedankens der Kooperativität aber trotzdem eine annähernde Individualisierung? Eine Möglichkeit ist folgende Methode: Die Web-Reportage einer Gruppe A wird mit der gemeinsamen Gruppenzensur ‚gut', also mit 11 Punkten bewertet. Die Gruppe wird aus fünf Schülerinnen und Schüler gebildet, zunächst hat jeder die 11 Punkte, addiert ergeben sich daraus 55 Punkte. Nun können die Schülerinnen und Schüler gemeinsam überlegen und diskutieren, wie eine gerechte Verteilung dieser 55 Punkte auszusehen hat, wer sich vielleicht stärker als andere, welcher sich weniger eingebracht hat. Sie haben als Lehrkraft auf Basis ihrer Beobachtungen natürlich immer die Möglichkeit, den Beschluss einer Gruppe anzuzweifeln und ihm sozusagen nicht stattzugeben. Schülerin und Schüler A "Leistungsträger" - 13 Punkte Schülerin und Schüler B gut mitgemacht - 11 Punkte Schülerin und Schüler C Problemkind - 8 Punkte Schülerin und Schüler D oft gefehlt, sonst sehr gut - 8 Punkte Schülerin und Schüler E "fleißig, fleißig" - 12 Punkte

Die als Fixsterne bezeichneten Himmelsobjekte erweisen sich bei näherem Hinsehen durchaus nicht als ortsfest, sondern zeigen eine "Eigenbewegung". Für sonnennahe Sterne lässt sich diese Bewegung mit einfachen astrometrischen Methoden erfassen. Auch Astronomie-Neulinge können mit den hier zur Verfügung gestellten Materialien motivierende Ergebnisse erzielen. Zunächst werden einige Grundlagen zu den Themen sonnennahe Sterne, Himmelskoordinaten, Sternhelligkeiten und zum Begriff der Parallaxe erläutert. Diese sind notwendig zum Verständnis der darauf folgenden praktischen Übung: CCD-Bilder von Teegarden's Star, die im Abstand von einem Jahr aufgenommenen wurden, werden mit der kostenlosen Software Fitswork bearbeitet. Anschließend wird aus den Bildern die Positionsänderung des betrachteten Sterns ermittelt. Andreas Gerhardus und Steffen Straub haben das hier vorgestellte Verfahren zur Bestimmung der Eigenbewegung von Sternen während ihres Schülerpraktikums am Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn unter Anleitung von Dr. Michael Geffert erlernt. Sie praktizierten die Methode am Beispiel von Teegarden's Star und erzielten gute und leicht nachvollziehbare Ergebnisse. Aus diesem Grund stellen wir hier das Projekt "Messung der Eigenbewegung von Teegarden's Star" astronomisch interessierten Lehrerinnen und Lehrern als Anregung für den eigenen Unterricht oder für die Bearbeitung in der Astronomie-AG vor. Die dafür benötigten CCD-Bilder wurden uns freundlicherweise von Dr. Michael Geffert zur Verfügung gestellt. Fachliche Voraussetzungen Zu Beginn der Unterrichtseinheit werden einige elementare astronomische Begriffe eingeführt, die im weiteren Verlauf hilfreich oder erforderlich sind. Bezugssystem und Positionsberechnung Der Berechnung der Eigenbewegung von Teegardens' Star auf der Grundlage von CCD-Bildern geht die Positionsbestimmung "unbewegter" Sterne eines Bezugssystems voraus. Darstellung der Ergebnisse und Fehlerbetrachtung Die Rektaszensions- und Deklinationskoordinaten von Teegarden's Star und eines Vergleichssterns ohne messbare Eigenbewegung werden in Diagrammen dargestellt. Die Schülerinnen und Schüler sollen verschiedene sonnennahe Sterne kennen lernen. die Begriffe Parallaxe und Eigenbewegung verstehen. aus CCD-Aufnahmen die Koordinaten von Sternen ermitteln. die Eigenbewegung von Teegarden's Star aus vorhandenen CCD-Aufnahmen bestimmen. Diagramme erstellen, in denen die ermittelte Eigenbewegung veranschaulicht wird. Um die Positionsbestimmung am Himmel zu ermöglichen, ist die Himmelskugel genauso wie die Erde in ein Gradnetz unterteilt (Abb. 1). Dieses Gradnetz ist fest mit der Himmelskugel verbunden, es rotiert also scheinbar. Den Längenkreisen auf der Erde entsprechen die Rektaszensionskreise am Himmel, den Breitenkreisen die Deklinationskreise. Erste Schritte zur Orientierung am Sternhimmel In diesem Artikel finden Sie weitere Informationen, Anregungen und Materialien zur Orientierung am Himmel. Deklination Die Deklination (DE) wird in Winkelgraden von -90 Grad bis +90 Grad gemessen. Weil bei der Bestimmung der Eigenbewegung von Sternen sehr kleine Winkel betrachtet werden, müssen die Schülerinnen und Schülern auch die Begriffe "Bogenminute" (1 Bogenminute = 1/60 Grad) und "Bogensekunde" (1 Bogensekunde = 1/60 Bogenminute) kennen. Rektaszension Die Rektaszension (RA) wird traditionell nicht in Grad sondern in Stunden, Minuten und Sekunden angegeben. Dabei entsprechen 360 Grad den 24 Stunden eines Tages und somit 15 Grad einer Stunde. Eine Minute in Rektaszension entspricht damit (15/60) = 0,25 Grad. Eine Sekunde in Rektaszension ist gleichbedeutend mit (15/3.600) = (1/240) Grad. Die Umrechnung der Rektaszension (RA = hh.mm.ss) in Winkelgrad erfolgt gemäß der Formel: Winkel (in Grad) = 15 [hh+(1/60)**mm+(1/3.600) ss] Hierbei stehen hh für Stunden, mm für Minuten und ss für Sekunden. Diese sind nicht mit Bogenminuten beziehungsweise Bogensekunden zu verwechseln. Die Bewegung der Erde um die Sonne hat zur Folge, dass ein erdnaher Stern im Verlauf eines Jahres seine scheinbare Position vor dem Hintergrund weit entfernter Fixsterne verändert. Dabei ist die Parallaxe des erdnahen Sterns definiert als halber Öffnungswinkel des Kegels, dessen Mantel der Sehstrahl von der Erde zum nahen Stern in einem Jahr festlegt. Abb.2 veranschaulicht die Verschiebung der scheinbaren Sternposition innerhalb eines halben Jahres. Aus der Parallaxe eines Sterns, die man mithilfe von Fotos bestimmt, die im Abstand von einem halben Jahr aufgenommen werden, lässt sich mit trigonometrischen Verfahren unter Kenntnis des Abstands Sonne-Erde die Entfernung des Sterns zur Sonne beziehungsweise zur Erde berechnen. Das Phänomen der Parallaxe kann man Schülerinnen und Schülern mit einem einfachen Experiment sehr gut veranschaulichen: Hält man einen Daumen in Augenhöhe und schließt abwechselnd das linke und das rechte Auge, so scheint der Daumen seine Position vor dem Hintergrund zu verändern. Dabei nimmt die Parallaxe mit zunehmender Entfernung des Daumens vom Auge ab. Im Gegensatz zur Parallaxe hat die Eigenbewegung eines Sterns ihre Ursache in einer tatsächlichen Veränderung des Sternenortes. Weil der Effekt der Eigenbewegung sehr klein ist, wird sie in Deklination und Rektaszension in Bogensekunden angegeben. Die Messung der Eigenbewegung von Sternen erfolgt mithilfe von Fotografien, die im Abstand von ganzzahligen Vielfachen eines Jahres aufgenommen werden. Abb. 3 zeigt ein Beispiel: Die beiden Bilder wurden im Abstand mehrerer Jahre aufgenommen. Deutlich ist die Positionsänderung des markierten Sterns vor dem Hintergrund zu erkennen. Die Erde befindet sich nach einem Jahr wieder am selben Ort. Deshalb wird das Ergebnis nicht durch die parallaxenbedingte Bewegung verfälscht. Scheinbare Helligkeit ( m ) Die scheinbare Helligkeit eines Sterns ist diejenige, die ein Beobachter auf der Erde registriert. Sie wird in Größenklassen oder Magnituden angegeben (Symbol: hochgestellter Kleinbuchstabe m). Dabei leuchten die Sterne umso schwächer, je höher ihre Größenklasse ist. Die Magnitudenskala ist logarithmisch eingeteilt: Ein Stern erster Größenklasse ist definitionsgemäß 100-mal lichtstärker als einer der sechsten Klasse. Weil nun 100 = 2,512 5 gilt, bedeutet eine Größenklasse Unterschied also ein Helligkeitsverhältnis von 2,512. Die scheinbare Helligkeit kann auch Werte annehmen, die kleiner als Null sind. Der Nullpunkt der Magnitudenskala entspricht der Helligkeit von Alpha Centauri, dem sonnennächsten Stern. Das menschliche Auge kann maximal Objekte bis zu einer scheinbaren Helligkeit der sechsten Größenklasse erkennen. Es ist zu beachten, dass die Lichtintensität der Sterne mit der Entfernung natürlich abnimmt. Absolute Helligkeit ( M ) Um Sternhelligkeiten besser vergleichen zu können, wurde die absolute Helligkeit eingeführt (Symbol: hochgestellter Großbuchstabe M). Darunter versteht man die Helligkeit eines Sterns, die auf der Erde wahrgenommen würde, wenn er sich in einer genormten Entfernung von 10 Parsec befände (1 Parsec = 3,3 Lichtjahre). Die folgende Formel beschreibt den Zusammenhang zwischen scheinbarer Helligkeit m und absoluter Helligkeit M sowie der Entfernung r (in Parsec): m - M = -5 + 5 lg(r) Die Erarbeitung von Informationen zum Thema "Sonnennahe Sterne" eignet sich sehr gut zur selbstständigen Schülertätigkeit in Form einer Internet-Recherche. Dabei sollen Informationen über verschiedene sonnennahe Sterne zusammengetragen werden. Es ist empfehlenswert, den Lernenden unter anderem die drei sonnennächsten Sterne als Ziel der Recherche vorzugeben: Alpha Centauri Barnards Pfeilstern Wolf 359 Sirius und Teegarden's Star Weitere wichtige sonnennahe Sterne sind der bekannte Sirius (Fixstern mit der größten scheinbaren Helligkeit) auf Platz 6 und Teegarden's Star auf Platz 23 in der Entfernungsskala. Im Idealfall finden die Schülerinnen und Schüler auch heraus, warum Teegarden's Star bei seiner Entdeckung im Jahr 2003 für großes Aufsehen sorgte: Seine Entfernung wurde zunächst fälschlicherweise auf 7,5 Lichtjahre geschätzt, womit er der Stern mit der drittgeringsten Entfernung zur Sonne gewesen wäre. Die wichtigsten "Eckdaten" sonnennaher Sterne haben wir in dem Dokument "sonnennahe_sterne.pdf" zusammengestellt. Bei ihren Recherchen nach sonnennahen Sternen werden die Schülerinnen und Schüler häufig auf den Begriff "Roter Zwerg" stoßen. Dieser Begriff kann auch direkt als Rechercheziel vorgegeben werden. Lernende kann dieses Thema motivieren, sich auch über die Unterrichtseinheit hinaus mit der Astronomie zu beschäftigen. Die Größe von Roten Zwergen im Vergleich zu anderer Sternentypen veranschaulicht Abb. 4. Rote Zwerge zeichnen sich durch die folgenden Eigenschaften aus: Rote Zwerge sind sehr kleine Sterne. Die Kernfusion in ihrem Inneren ist nur schwach. Die rote Farbe entsteht, weil ihr Strahlungsmaximum im roten Spektralbereich liegt (Spektralklasse M). Die Oberflächentemperatur ist gering (2.200-3.800 Grad Kelvin; die Oberflächentemperatur der Sonne beträgt etwa 5.800 Grad Kelvin). Rote Zwerge haben eine enorme Lebensdauer von bis zu 13 Milliarden Jahren. Etwa 70 Prozent der Sterne in der Milchstraße sind Rote Zwerge. Notwendigkeit eines Bezugssystems Zum prinzipiellen Nachweis der Eigenbewegung von Teegarden's Star ist zunächst die Festlegung eines Bezugssystems aus Sternen erforderlich, welche bekanntermaßen (Literaturangaben) eine zu vernachlässigende Eigenbewegung aufweisen. Dann ist zu entscheiden, ob Teegarden's Star sich relativ zu den Sternen des Bezugssystems messbar bewegt. Zum Ausschluss systematischer Fehler im Auswerteverfahren wird die an Teegarden's Star durchgeführte Prozedur zur Messung der Eigenbewegung zusätzlich an einem Vergleichsstern wiederholt, der gemäß der Literatur keine Eigenbewegung zeigen sollte. CCD-Bilder und Bildbearbeitung Die hier zum Download zur Verfügung gestellten CCD-Bilder ("einzelbilder.zip") sind - sortiert nach den Aufnahmezeitpunkten - auf vier Ordner verteilt. Alle Bilder sind bereits bezüglich Dunkelbildsubtraktion und Flat-Field korrigiert. Sie haben die in der Astronomie übliche Orientierung: Norden ist oben, Westen ist rechts. Die im Folgenden beschriebene Bildbearbeitungs- und Auswerteprozedur wird von den Lernenden für alle Bilder aus jedem der vier Ordner separat durchgeführt. Sämtliche Schritte der Bildbearbeitung erfolgen mit der kostenlosen Software Fitswork. Zur Rauschminderung und zum Ausgleich von Bildungenauigkeiten durch Luftunruhen werden alle Bilder eines Ordners aus "einzelbilder.zip", also alle Aufnahmen eines bestimmten Aufnahmedatums, addiert und zu einem Summenbild gemittelt. Dabei geht man wie folgt vor: Nach dem Start des Programms öffnet man die ersten beiden Bilder eines Ordners. Diese werden nun addiert: Dazu sucht man sich zwei gut erkennbare Sterne, die auf beiden Bilder vorhanden sind. Man markiert nun nacheinander in beiden Bildern den ersten Stern, indem man bei gedrückter linker Maustaste einen kleinen rechteckigen Rahmen um den Stern zieht. Beide Rahmen erscheinen in derselben Farbe. Man wiederholt die Prozedur in beiden Bildern für den zweiten Stern. Beide Sterne sollten möglichst weit auseinander liegen, denn sie dienen der punktgenauen Anpassung und Überlagerung beider Bilder. Abb. 5 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt den entsprechenden Screenshot: Die beiden als Fixpunkte der Bildausrichtung gewählten Sterne sind durch farbige Rechtecke markiert. Dann wählt man im Menüpunkt "Bearbeiten" den Unterpunkt "Bild addieren (mit Verschiebung)". Das jetzt angezeigte Bild ist die Summe der ersten beiden Bilder. Zu diesem Summenbild addiert man schrittweise alle weiteren Bilder des jeweiligen Ordners. Auf beschriebene Weise gewinnt man aus jedem der vier Ordner ein Summenbild. Nur auf diesen vier Summenbildern basiert die weitere Auswertung. Wer die Prozedur des Addierens auslassen möchte, findet die fertigen Summenbilder im Downloadpaket "summenbilder.zip". Die Aufnahmezeitpunkte der Bilder sind an den jeweiligen Dateinamen erkennbar. Koordinaten der Bezugssterne Nach der Bildaddition gilt es nun, die Positionen von Teegarden's Star und des Vergleichssterns im System der Bezugssterne zu bestimmen. Die Koordinaten der Bezugssterne 1 bis 6 (grüne Ziffern in Abb. 6) sind in den Tabellen des Dokuments "bezuggssterne_positionsbestimmung.pdf" zu finden. Orientierung der Bilder Alle Bilder der Downloadmaterialien sind so orientiert, dass die langen, horizontalen Seiten parallel zu den Deklinationskreisen am Himmel liegen. Die kurzen, vertikalen Seiten sind entsprechend parallel zu den Rektaszensionskreisen. In allen Bildern nimmt die Rektaszension von rechts nach links, also von West nach Ost, zu. Orientierung des Koordinatensystems bei Fitswork Damit die im Folgenden beschriebene Positionsberechnung für Teegarden's Star überschaubar wird, weist man jedem in die Berechnung eingehenden Stern zunächst die Pixelkoordinaten X und Y zu. Bei Fitswork hat das (X/Y)-Koordinatensystem seinen Ursprung in der linken oberen Bildecke. Die X-Achse ist nach rechts, die Y-Achse nach unten orientiert. Ermittlung der Pixelkoordinaten eines Sterns Die Ermittlung der Pixelkoordinaten eines Sterns verläuft in Fitswork wie folgt: Man bewegt den Cursor, der in Abb. 7 (Platzhalter bitte anklicken) als gelbes Kreuz dargestellt ist, im auszuwertenden Bild auf den betrachteten Stern. In diesem Fall ist "Vergleichsstern 6" aus Abb. 6 markiert. Am rechten Bildrand erscheint oben eine Vergrößerung des Bildausschnitts um die Cursorposition. Darunter werden die Intensitätsverteilungen dieses Ausschnitts in X- und Y-Richtung dargestellt. Im Textfeld darunter steht bei "max" die größte Pixelhelligkeit im Bild des betrachteten Sterns. Am unteren Rand des Fitswork-Fensters erscheinen ganz links die X- und Y-Koordinaten der aktuellen Cursorposition, sowie die Helligkeit des Pixels am Ort des Cursors. Man bewegt den Cursor vorsichtig innerhalb des Sterns, bis der in der rechten Leiste angegebene maximale Intensitätswert angezeigt wird. Die zugehörigen Cursorkoordinaten X und Y sind die Pixelkoordinaten des Sterns, die in die weitere Auswertung eingehen. Koordinatenbestimmung In zwei zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen Fotos werden die Positionen von Teegarden's Star im System unserer Bezugssterne bestimmt. Aus den unterschiedlichen Orten von Teegarden's Star schließt man dann auf die Geschwindigkeit seiner Eigenbewegung. Die Koordinaten von Teegarden's Star und von zwei Bezugssternen (siehe Abb. 7) werden im (X/Y)-Koordinatensystem der Software Fitswork - wie oben beschrieben - ermittelt. In Verbindung mit den Daten aus Tabelle 2 (siehe Datei "bezugssterne_positionsbestimmung.pdf") können dann die Koordinaten von Teegarden's Star im Rektaszension/Deklination-System berechnet werden. Der Vergleich der letzteren Koordinaten in beiden Bildern liefert in Verbindung mit dem Zeitintervall zwischen den beiden Aufnahmezeitpunkten für die Bilder die Geschwindigkeit der Eigenbewegung von Teegarden's Star. Auswertungsbeispiel Bei den Downloadmaterialien finden Sie ein detailliertes Auswertungsbeispiel (auswertung_beispiel.pdf). Die dargestellte Rechnung basiert auf den Summenbildern vom August der Jahre 2005 und 2007 und verwendet als Bezugssterne die Sterne 2 und 6 aus Abb. 6. Der so gewonnene Wert der Eigenbewegung (etwa 9 Bogensekunden pro Jahr) ist größer als der Literaturwert von 5,1 Bogensekunden pro Jahr. Auf diese Abweichung wird im Rahmen der "Fehlerbetrachtung" eingegangen. Vergleichsstern ohne Eigenbewegung Nach dem gleichen Verfahren bestimmt man die Positionen eines Vergleichssterns für die beiden relevanten Zeitpunkte. Wir schlagen dafür den in Abb. 6 entsprechend gekennzeichneten Stern vor. Er hat, wie alle Sterne im Bildfeld (außer Teegarden's Star), im Rahmen unserer Messgenauigkeit keine Eigenbewegung. Wenn sich für den Vergleichsstern aus beiden CCD-Bildern, die ja zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen wurden, mehr oder weniger die selben Koordinaten in Rektaszension und Deklination ergeben, ist davon auszugehen, dass das Auswerteverfahren fehlerfrei praktiziert wurde. Aufbau der Diagramme Damit man die ermittelte Eigenbewegung von Sternen direkt erkennen kann, werden die gemessenen Wertepaare (Messzeitpunkt/Rektaszension beziehungsweise Messzeitpunkt/Deklination) für Teegarden's Star und den Vergleichsstern in getrennten Diagrammen (für Rektaszension und für Deklination) aufgetragen. In jedem der Diagramme erscheinen vier Messpunkte für die vier verschiedenen Aufnahmezeiten (August 2005, August 2006, August 2007, Oktober 2007). Auf der X-Achse wird der Zeitraum von August 2005 bis Oktober 2007, und auf der Y-Achse jeweils die Rektaszension beziehungsweise Deklination in geeigneten Intervallen aufgetragen. Eigenbewegung von Teegarden's Star Die ersten drei Messpunkte für Teegarden's Star (Abb. 8) liegen in beiden Diagrammen nahezu auf einer Geraden. Das bedeutet, dass der Stern seine Position mit konstanter Geschwindigkeit verändert. Der vierte Messpunkt muss in den Diagrammen von dem erhaltenen linearen Graphen abweichen: Weil die ihm zugrunde liegenden Bilder statt im August im Oktober aufgenommen wurden, werden die Messwerte hier durch den Parallaxeneffekt verfälscht. Vergleichsstern ohne Eigenbewegung Beim Vergleichsstern (Abb. 9) liegen alle Messpunkte in beiden Diagrammen auf nahezu waagerechten Geraden. Der gewählte Vergleichsstern besitzt keine messbare Eigenbewegung. Dies gilt auch für den jeweils vierten Messpunkt, weil sich der Effekt der Parallaxe aufgrund der großen Entfernung des Sterns nicht bemerkbar macht. Während unseres Praktikums im Argelander-Institut für Astronomie in Bonn hatten wir genug Zeit für die Auswertung einer wesentlich größeren Datenmenge. Pro Aufnahmezeitpunkt mittelten wir bis zu 50 Einzelaufnahmen. Die Berechnungen der Koordinaten für Teegarden's Star wurden für jedes Summenbild auf der Basis mehrerer Paare von Bezugssternen durchgeführt. Bei sechs Bezugssternen gibt es für jeden Aufnahmezeitpunkt "sechs über zwei", also 15 Möglichkeiten. Wir verwendeten dazu die leider nicht kostenfreie Software Astroart. Als Mittelwert zahlreicher Einzelrechnungen ermittelten wir für die Eigenbewegung von Teegarden's Star einen Wert von 5 Bogensekunden pro Jahr. Dieser Wert kommt dem Literaturwert von 5,1 Bogensekunden pro Jahr recht nahe. Er ist durchaus mit den oben genannten 9 Bogensekunden pro Jahr verträglich, wenn man bedenkt, dass dieses Ergebnis nur auf einer von etwa 45 möglichen Auswertungen beruht. Um zuverlässigere Werte für die Eigenbewegung zu erhalten, ist also eine Vielzahl von Einzelrechnungen nach dem oben beschriebenen Verfahren durchzuführen. Die Ergebnisse der Einzelrechnungen sind dann zu mitteln. Hier setzt der erforderliche Zeitaufwand im Unterricht natürlich Grenzen.