Der Advent ist wohl die bei Kindern beliebteste Zeit des Jahres, denn mit Spannung öffnen sie am Adventskalender jeden Tag ein neues Türchen, das sie näher an das ersehnte Weihnachtsfest bringt. Zudem genießen sie die behagliche Atmosphäre, die man ihnen mit Feiern, Liedern, Kerzenlicht und anderen Adventstraditionen in vielen Familien und Institutionen wie Kirche oder Schule bereitet. Schwerpunkte der Einheit Die Unterrichtseinheit vermittelt, was der Name bedeutet und welche verschiedenen Bräuche es im Advent gibt. Die interaktive Lernumgebung dient dabei als Plattform für die Internetrecherche, von der aus gezielt Webseiten zur Lösung der Arbeitsaufträge zum Thema Advent angeklickt werden können. Verschiedene interaktive Übungen und herkömmliche Arbeitsblätter runden die Arbeit ab. Zielsetzung Ziel ist die möglichst selbstständige Erforschung des Themas. Das wird zum einen möglich durch Lösen von Rätseln, die durch Lösungswörter überprüft werden können. Zum anderen werden Fragen durch Erkunden von Internetseiten beantwortet. Einige Aufgaben sind explizit als Paaraufgaben gekennzeichnet, es sollte den Kindern aber erlaubt sein, sich bei Bedarf auch bei anderen Aufgaben mit Mitschülerinnen oder Mitschülern zusammenzuschließen. Kompetenzerwerb Die Kinder erwerben neben der emotionalen Hinwendung zum Thema auch einen rationalen Wissenszuwachs, indem sie bekannte Traditionen historisch einordnen und ihren Ursprung erfahren. Arbeitsblätter Arbeitsblatt 1: Besinnung auf die ursprüngliche Bedeutung der Adventszeit und Reflektieren persönlicher Erfahrungen. Arbeitsblatt 2: Überblick über bekannte Adventsbräuche und Symbole im Worträtsel. Arbeitsblatt 3: Ursprünge von Adventskranz und Adventskalender, eigene Ideen zur Gestaltung. Arbeitsblatt 4: Herkunft und Bedeutung des Barbarazweiges, Legende der heiligen Barbara mit eigenen Worten erzählt. Arbeitsblatt 5: Steckbrief des heiligen Nikolaus, Überblick über seine Insignien. Arbeitsblatt 6: Ursprung des Brauches, zum Nikolaustag Geschenke in einem Stiefel zu verstecken, individuelle Nikolausbräuche präsentieren. Arbeitsblatt 7: Nikolausbräuche in den Niederlanden und Österreich, (richtig oder falsch, Krampus-Steckbrief). Arbeitsblatt 8: Lucia die Lichterkönigin, Ursprung der Lichterkrone. Arbeitsblatt 9: Geschichte der Weihnachtsmärkte, bekannte Weihnachtsmärkte. Arbeitsblatt 10: Zusammengesetzte Nomen mit Advent bilden und eine Auswahl in Sätzen verwenden. Arbeitsblatt 11: Wortfeld Advent, Wörter als Nomen, Verben und Adjektive erkennen und Tabelle vervollständigen. Arbeitsblatt 12: Die Legende des Kornwunders lesen und nacherzählen. Arbeitsblatt 13 Adventsgedicht von Rainer Maria Rilke lesen und aufschreiben, den Lyriker kennenlernen. Arbeitsblatt 14: Lernwörter zum Diktat üben. Diktattext: Advent Advent ist die Vorbereitung auf Weihnachten und gilt für viele Menschen als die schönste Zeit des Jahres. Es ist die Zeit der Stille und Besinnung. Der Name Advent bedeutet übersetzt Ankunft. In den christlichen Kirchen ist es die Zeit der Vorbereitung auf die Ankunft Jesu Christi, also die Vorbereitung auf Weihnachten, das Fest seiner Geburt. Die Adventszeit beginnt am vierten Sonntag vor Weihnachten. Der erste Adventsonntag ist auch der Beginn des Kirchenjahres für die katholische und evangelische Kirche. Vier Adventsonntage gibt es seit dem sechsten Jahrhundert. Sie stehen symbolisch für die 4000 Jahre, die die Menschen auf die Ankunft des Erlösers warten mussten. Arbeitsblatt 15: Malaufgaben rechnen, die richtige Lösung ergibt ein adventliches Motiv (Stern). Relevanz des Themas Die Adventszeit ist für Kinder besonders wichtig und schön, weil man sich in den meisten Familien bemüht, ihnen eine angenehme Atmosphäre zu schaffen durch Lichterglanz, gemeinsames Musizieren, Basteln oder Plätzchen backen. In einer Zeit, in der schon kurz nach den Sommerferien in den Supermärkten Weihnachtsschmuck und -gebäck angeboten werden und der Kommerz im Vordergrund steht, soll der Blick wieder gerichtet werden auf die ursprüngliche Bedeutung. Für nicht-christliche Schülerinnen und Schüler ist es eine Gelegenheit, Sitten und Gebräuche ihrer Umgebung kennenzulernen und zu verstehen. Das Wort Advent kommt vom lateinischen "adventus" und bedeutet so viel wie "Erwartung". Die Christen bereiten sich in dieser Zeit auf die Geburt Jesu vor. In der römischen Kirche gab es zunächst sechs Adventssonntage, bis sie von Papst Gregor dem Großen auf vier festgelegt wurden. Der erste Adventssonntag ist jeweils der vierte Sonntag vor Weihnachten. Damit beginnt zugleich das neue Kirchenjahr. Früher galt die Adventszeit als Fasten- und Bußzeit, in der nicht getanzt und geheiratet werden durfte. Heute jedoch ist sie einer Zeit der freudigen Erwartung gewichen. In den orthodoxen Kirchen beginnt die Adventszeit ab dem 15. November immer noch als sechswöchige Fastenzeit. Viele verschiedene Bräuche und Traditionen begleiten diese Zeit, die teilweise regional oder gar von Familie zu Familie verschieden oder aber überregional und sogar international bekannt sind. Didaktisch-methodische Analyse Zur theoretischen und virtuellen Aufarbeitung des Themas ist das Internet ein ideales Medium. Es gibt eine Reihe kindgemäßer Seiten, die den Kindern Gelegenheit zum selbstständigen Erforschen geben. Die interaktive Lerneinheit besteht neben der Eingangsseite aus vier weiteren Hauptseiten (Advent/ Sprache/Kunst und Musik/ Dies und Das/), einer intern verlinkten interaktiven Übung (Hot Potatoes-Lückentext) und 29 externen Links. Zur Steigerung der Motivation sind die Aufgaben der Arbeitsblätter oft in Rätseln bzw. Rätselschriften versteckt. An bestimmten Stellen ist auf den Arbeitsblättern Paarbeit gefordert, es ist aber durchaus erwünscht, dass Kinder gemeinsam an dem Projekt arbeiten, gemeinsam Rätsel lösen und dabei auch ihre digitalen Kompetenzen ergänzen. Vorbereitung Vor Beginn des Projekts sollten Computer bzw. Tablets auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft werden. Auch ist es sinnvoll, die Gültigkeit der in der interaktiven Lernumgebung angegebenen Links zu überprüfen, um gegebenenfalls für Ersatz zu sorgen. Die interaktive Lerneinheit kann über den Link oder über die Datei 'indexAdvent', die im Ordner 'interaktive-lernumgebung-advent' zu finden ist, gestartet werden. Erfolgt der zweite Weg, ist es wichtig, dass alle Dateien inklusive der 'indexAdvent' Datei im Ordner "interaktive-lernumgebung-advent" bleiben, der gesamte Ordner heruntergeladen wird und der komprimierte Ordner zunächst entpackt wird. Die Datei 'indexAdvent' kann mit einem Internetbrowser geöffnet werden. Benötigte digitale Kompetenzen von Lehrkräften Allgemeiner Umgang mit Computer und Internet. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Herkunft des Adventskranzzes. beschreiben die Bedeutung des Nikolaus. vergleichen die Adventszeit in verschiedenen Ländern. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen gezielte Recherchen im Internet und nutzen es als Informationsquelle. bearbeiten eine interaktive Lerneinheit am Computer. führen interaktive Übungen (HotPotatoes-Lückentext) Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler treffen Absprachen zur Benutzung der Computer-Arbeitsplätze. einigen sich als Partnerinnen und Partner über die Reihenfolge der Aufgaben. helfen sich gegenseitig.

Diese Unterrichtseinheit zum Thema Geburtstag lässt die Schülerinnen und Schüler auf Grundlage einer interaktiven Lernumgebung und vielfältiger Übungen und Arbeitsblätter teilhaben an den vielfältigen Vorbereitungen für eine Geburtstagsfeier.Geburtstagsfeiern sind sozusagen die ersten "gesellschaftlichen Verpflichtungen" von Kindern, die sie mit Begeisterung wahrnehmen. Einladungen werden ausgetauscht und nach dem Ereignis wird in der Klasse davon berichtet. In dieser Unterrichtseinheit bereiten die Lernenden eine eigene Geburtstagsfeier vor – mit allem, was dazugehört. Zu Geburtstagsfeiern gibt es auf den tivi.de-Seiten eine Reihe von Recherche-Möglichkeiten. Als Plattform für diese Internetrecherche dient eine interaktive Lernumgebung, von der aus gezielt die kindgemäßen Webseiten zur Lösung der Arbeitsaufträge angeklickt werden können. Verschiedene interaktive Übungen und herkömmliche Arbeitsblätter runden die Arbeit ab.Thema der Unterrichtseinheit ist die Vorbereitung einer Geburtstagsfeier, die fächerübergreifend aufbereitet ist; ein besonderes Gewicht liegt jedoch auf dem Gewinn von Medienkompetenz. Dabei bietet die interaktive Lernumgebung "Wir feiern Geburtstag!" eine sichere Plattform für die Recherche im Internet. Herkömmlichen Medien wie Arbeitsblätter, Wörterbuch und Lexikon runden die Arbeit ab. Zur theoretischen und virtuellen Aufarbeitung des Themas ist das Internet ein ideales Medium. Bei tivi.de gibt es eine Reihe kindgemäßer Seiten, die Gelegenheit zum selbstständigen Erforschen geben. Unterrichtseinheit "Wir feiern Geburtstag": Organisatorische Hinweise Die interaktive Lernumgebung "Wir feiern Geburtstag!" besteht neben der Eingangsseite aus fünf Hauptseiten, zwei Unterseiten, zwei intern verlinkten interaktiven Übungen und zahlreichen externen Links. Hier finden Sie organisatorische Hinweise zur Arbeit mit der Lernumgebung. Arbeitsmaterial und Lernumgebung "Wir feiern Geburtstag!" Die interaktive Lernumgebung "Wir feiern Geburtstag!" bietet eine Fülle von Informationsquellen und Übungen. 15 dazugehörende Arbeitsblätter stehen hier zum Download bereit. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erreichen in den Fächern Sachunterricht, Deutsch / Lesen und Schreiben, Mathematik / Rechnen und Logik, Englisch sowie Musik fächerspezifische Lernziele . Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen gezielte Recherchen im Internet durch und nutzen das Internet als Informationsquelle. bearbeiten eine interaktive Lerneinheit am Computer und machen dabei Erfahrungen mit dem Prinzip der Verlinkung. schreiben eine Einladung im tivi.de-Druckstudio und drucken sie aus. lernen den Begriff E-Card kennen und verschicken eine E-Card. wählen Bilder und Texte im Internet aus und drucken diese auch aus. lernen Grundlagen des Urheberrechts kennen und berücksichtigen es. führen interaktive Übungen (HotPotatoes) durch. hören Audio-Dateien an und üben die Aussprache englischer Wörter online. lernen wichtige Sicherheitsregeln zum Mailen und Surfen kennen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler treffen Absprachen zur Benutzung der Computer-Arbeitsplätze. einigen sich als Partnerinnen und Partner über die Reihenfolge der Aufgaben. helfen sich gegenseitig. Die Schülerinnen und Schüler beurteilen Einladungstexte. schreiben eine eigene Einladung nach einer Vorlage. schreiben Geburtstagswünsche auf. verfassen einen Einkaufszettel. lernen die Gedichtform "Elfchen" kennen und verfassen ein eigenes Elfchen nach den vorgegebenen Regeln. verfassen zu einem Tierfoto lustige Texte. bilden zusammengesetzte Nomen und ordnen nach Artikeln. ordnen eine Spielanleitung richtig. füllen eine Tabelle aus, entziffern Rätselschriften und lösen ein Worträtsel. Sachunterricht Die Schülerinnen und Schüler führen Experimente durch (chemische Reaktionen verschiedener Stoffe; Wärme dehnt Körper aus). lernen verschiedene Symbole der Wetterkarte kennen. Mathematik Die Schülerinnen und Schüler lernen Geburtsdaten verschiedener bekannter Persönlichkeiten kennen und notieren das eigene Geburtsdatum. berechnen Zutatenmengen für Rezepte. Musik Die Schülerinnen und Schüler singen den Refrain eines Liedes notieren und das Lied gemeinsam. Englisch Die Schülerinnen und Schüler lernen englische Redewendungen für ein Gespräch über Geburtstage und Geburtstagsfeiern kennen. Gelenkte Internetrecherche Die Arbeitsanweisungen auf den meisten Arbeitsblättern der Unterrichtseinheit "Wir feiern Geburtstag!" beziehen sich auf direkt aufrufbare Internetseiten, was natürlich einen Internetzugang voraussetzt. Dadurch brauchen die Schülerinnen und Schüler die Adressen nicht mühsam einzugeben, und Fehler durch Vertippen werden ausgeschlossen. Außerdem ist so gewährleistet, dass sie nicht wahllos im Netz herumirren, sondern gezielt die erforderlichen Informationen aufrufen können. Gefahren bewusst machen Das Risiko, auf gefährdende Seiten zu gelangen, verringert sich durch die Vorgabe der Links deutlich. Selbstverständlich sollte trotzdem noch einmal darauf hingewiesen werden, dass nur die angegebenen Internetseiten besucht werden dürfen. Die Arbeitsblätter, die sich auf Internetseiten beziehen, sind durch einen Computer besonders gekennzeichnet. Die internen Links können auch offline bearbeitet werden. Die einzelnen Seiten sind frei wählbar, müssen also nicht in einer bestimmten Reihenfolge abgerufen werden - das Kind oder die Gruppe entscheidet nach Neigung. Partner- oder Gruppenarbeit Organisation des Unterrichts und Zeitraum der Arbeit hängen von der Anzahl der vorhandenen Computer-Arbeitsplätze ab und davon, ob sie in einem Netzwerk gemeinsamen Zugang zum Internet haben. Sinnvoll hat sich auf jeden Fall Partnerarbeit erwiesen, da sich so zum einen die Zahl der eventuell auf einen Computer wartenden Kinder halbiert und zum anderen die Partner sich gegenseitig unterstützen können. Zusatzaufgaben Als zusätzliches Angebot können im Bedarfsfall weitere Aufgaben zum Thema Geburtstag oder Geburtstagsfeier zur Verfügung gestellt werden, die die in der Lerneinheit angesprochenen Übungen vertiefen: zum Beispiel weitere zusammengesetzte Nomen suchen, Verben und Adjektive zum Thema Geburtstag suchen und Sätze damit bilden, weitere Elfchen zu anderen Themen verfassen, mit einem Partner ein Memo-Spiel zu den englischen Redewendungen (deutsch/englisch) herstellen und gemeinsam spielen, eigene Spielanleitungen aufschreiben oder weitere Sachaufgaben lösen. Wichtig ist außerdem die Organisation des Unterrichtsablaufs. Absprachen bezüglich der Computer-Nutzung müssen getroffen werden, da nicht alle gleichzeitig am Rechner sitzen können. Dabei sollten Vorschläge der Kinder aufgegriffen werden, weil sie erfahrungsgemäß die Einhaltung eigener Vorschläge auch selbst überprüfen. Außerdem ist festzulegen, ob die Arbeit als Partner- oder Gruppenarbeit erfolgen soll, und eine entsprechende Einteilung ist vorzunehmen (freie Wahl, Zufallsprinzip durch Ziehen von Kärtchen oder von der Lehrkraft bestimmt). Es hat sich zudem bewährt, "Computer-Expertinnen und -Experten" zu wählen, die bei Schwierigkeiten mit dem Medium als erste Ansprechpartner fungieren sollen. So können die Kinder viele Fragen unter sich klären und selbstständig arbeiten. Die Kinder sollten an offene Unterrichtsformen gewöhnt sein. Kenntnisse im Umgang mit dem Internet sind nicht unbedingt nötig, da die Links direkt über die interaktive Lernumgebung "Wie feiern Geburtstag!" angesteuert werden und keine Internetadressen eingegeben werden müssen. Erklären sollte man auf jeden Fall, dass die Rückkehr auf die heimische Lerumgebung über den Rückwärtspfeil des Browsers erfolgt. Jedes Kind heftet seine fertigen Arbeitsblätter und gelösten Aufgaben in einem Hefter ab, der nach Abschluss des Projekts eingesammelt und von der Lehrkraft überprüft wird. Die Eingangsseite der interaktiven Lernumgebung "Wir feiern Geburtstag!" ist zugleich Inhaltsverzeichnis und Navigationsseite. Die Kinder finden hier zudem eine kurze Einführung in die Arbeit mit der Lernumgebung und können sich die Seite wiederholt anschauen, um sich Dinge ins Gedächtnis zu rufen. Die Navigationsleiste führt zu den einzelnen Seiten der Arbeitsumgebung und zum Impressum. Unterrichtsmaterial zu den Rubriken der Lernumgebung "Wir feiern Geburtstag!" Die Schülerinnen und Schüler haben hier Gelegenheit, mit einem Malprogramm der tivi.de-Seiten ein Geburtstagsbild zu malen. Sie können dabei vorgegebene Formen (Stempel) benutzen oder frei zeichnen. Die Kinder haben die Wahl zwischen verschiedenen Pinselstricharten, der Stärke dieser Striche und ihrer Farbe. Die Symbole in den Malecken sind selbsterklärend, sodass relativ schnell und ohne zusätzliche Einweisung ein Bild entstehen kann. Die fertigen Bilder könnten ausgedruckt und in der Klasse aufgehängt werden. Auf spielerische Weise werden einige englische Redewendungen geübt, die für eine kurze Unterhaltung mit englischen Geburtstagsgästen nötig sind. Durch ein interaktives Puzzle und eine interaktive Zuordnungsübung werden sie gefestigt. Die Begriffe können auf den tivi.de-Seiten angehört und anschließend nachgesprochen werden.

In dieser interaktiven Unterrichtseinheit zum Thema Frühling für den fächerverbindenden Unterricht der Primarstufe erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler handlungsorientiert Hintergrundinformationen zu Tieren, Pflanzen und Festen zur Frühlingszeit. Schwerpunkte der Einheit Jedes Jahr erweckt der Frühling die Natur zu neuem Leben. Pflanzen beginnen ihr Wachstum, Tiere erwachen aus Winterschlaf und Winterstarre oder kommen aus dem Süden zurück. In dieser fächerübergreifenden Unterrichtseinheit sollen die Kinder gezielt Arbeitsaufträge recherchieren, interaktive Quiz, Puzzles und Lückentexte am Computer lösen sowie herkömmliche Arbeitsblätter bearbeiten. Dabei dient das Internet als Informationsquelle. Zur virtuellen Beobachtung kommt ein Beobachtungsauftrag in der Natur. Die interaktive Lernumgebung dient als Plattform für die Internetrecherche, von der aus gezielt Webseiten zur Lösung der Arbeitsaufträge zum Thema Frühling angeklickt werden können. Verschiedene interaktive Übungen und herkömmliche Arbeitsblätter runden die Arbeit ab. Zielsetzung Ziel ist die möglichst selbstständige Erforschung des Themas. Das wird zum einen möglich durch Lösen von Rätseln, die durch Lösungswörter überprüft werden können. Zum anderen werden Fragen durch Erkunden von Internetseiten beantwortet. Einige Aufgaben sind explizit als Paaraufgaben gekennzeichnet, es sollte den Kindern aber erlaubt sein, sich bei Bedarf auch bei anderen Aufgaben mit Mitschülerinnen/Mitschülern zusammenzuschließen. Kompetenzerwerb Die Kinder erwerben neben dem rein sachlichen Wissen über den Frühling einen emotionalen Mehrwert, indem sie ihn praktisch beobachten, ihn riechen und fühlen. Relevanz des Themas Das Thema Frühling ist ein zentraler Bestandteil im Rahmenplan der Grundschule, da es den natürlichen Jahreszeitenrhythmus aufgreift und vielfältige Lernbereiche abdeckt. Es bietet Möglichkeiten für ganzheitliches Lernen, Naturerfahrungen und kreative Projekte, deshalb bietet sich auch hier der fächerübergreifende Ansatz an (Sachunterricht, Deutsch, Mathe, Musik in Einstieg/Abschluss und s. interaktive Lernumgebung: Kunst). Kinder spüren ebenso wie Erwachsene im Frühjahr den Beginn des Lebenskreislaufs, wenn die Sonne vermehrt scheint, es wärmer wird und die ersten Knospen sich aus der Erde recken oder die Vögel wieder in den Bäumen zwitschern. Es macht wieder Spaß, nach draußen zu gehen und Outdoor-Spiele zu genießen. Das Thema stammt also mitten aus ihrem Lebens- und Erfahrungsbereich. Didaktisch-methodische Analyse Im Internet gibt es eine Fülle von interessanten und für Kinder geeigneten Seiten, die sich mit dem Thema Frühling befassen. Diese virtuelle Erfahrungssammlung soll aber die direkte Beobachtung in der Natur nicht ersetzen, sondern sie ergänzen. Parallel dazu erhalten die Kinder einen Beobachtungsbogen, der sie dazu anhält, Pflanzen und Tiere aufzuspüren und die Natur mit offenen Augen zu betrachten. Zur Steigerung der Motivation sind die Aufgaben der Arbeitsblätter oft in Rätseln beziehungsweise Rätselschriften versteckt. An bestimmten Stellen ist auf den Arbeitsblättern Partnerarbeit gefordert, es ist aber durchaus erwünscht, dass Kinder gemeinsam an dem Projekt arbeiten, gemeinsam Rätsel lösen und dabei auch ihre digitalen Kompetenzen ergänzen. Vorbereitung Die interaktive Lerneinheit kann über den Link oder über die Datei "index", die im Ordner "interaktive-lernumgebung-haltung-und-bewegung" zu finden ist, gestartet werden. Erfolgt der zweite Weg, ist es wichtig, dass alle Dateien inklusive der "index" Datei im Ordner "interaktive-lernumgebung-fruehling" bleiben und der gesamte Ordner heruntergeladen wird. Die Datei "index" kann in einem Internetbrowser geöffnet werden. Es empfiehlt sich, vor Beginn der Projektarbeit in der interaktiven Lerneinheit die Abrufbarkeit der einzelnen Links zu überprüfen. Es kann vorkommen, dass Seiten umziehen oder ganz aus dem Netz genommen werden und deshalb nicht mehr erreichbar sind, was für Irritationen während des Unterrichts sorgen kann. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die meteorologischen und kalendarischen Frühlingszeiten. kennen verschiedene Frühblüher. wissen, wie Tiere überwintern und kennen verschiedene Zugvögel und ihre Rückkehrdaten im Frühling. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen gezielte Recherchen im Internet und nutzen es als Informationsquelle. bearbeiten eine interaktive Lerneinheit am Computer. führen interaktive Übungen (HotPotatoes-Lückentext) durch. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler treffen Absprachen zur Benutzung der Computer-Arbeitsplätze. einigen sich als Partnerinnen und Partner über die Reihenfolge der Aufgaben. helfen sich gegenseitig.

In dieser Unterrichtseinheit zur Kartographie lernen die Schülerinnen und Schüler, wie aus digitalen Satellitenbildern eine thematische Karte erstellt wird. Ausgangspunkt ist ein Satellitenbild, das zunächst rein visuell interpretiert und dann mit einem technischen Hilfsmittel weiterführend klassifiziert werden soll. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar.Als Grundlage der räumlichen Orientierung spielen Karten eine wesentliche Rolle im täglichen Leben und im Geographieunterricht. Während sie meist als gebrauchsfertiges Arbeitsmittel vorgegeben sind, steht in dieser Unterrichtseinheit die Entstehung einer Karte im Mittelpunkt: Aus einem Satellitenbild entwickeln die Schülerinnen und Schüler eine thematische Karte. Dabei werden Flächen am Rechner mithilfe von Reglern entsprechend ihrer Farb-Eigenschaft klassifiziert. Die Unterrichtseinheit ist im Rahmen des Projekts "Fernerkundung in Schulen" (FIS) am Geographischen Institut der Universität Bonn entstanden. FIS beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II.Die Unterrichtseinheit soll Lernende in die Lage versetzen, mit einfachen Analysewerkzeugen aus einem digitalen Satellitenbild eine thematische Karte abzuleiten und Aussagen in Bezug auf die Landschaftszusammensetzung formulieren zu können. Inhalte und Einsatz der Lernumgebung im Unterricht Hier erhalten Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung "Vom Satellitenbild zur Karte". Screenshots veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zum Themenfeld Satellitenbilder und Karten. Die Schülerinnen und Schüler können die Draufsicht auf Objekte deuten. können Satellitenbilder lesen und interpretieren. können sich mithilfe von Satellitenbildern und Karten räumlich orientieren. können einen Klassifikationsschlüssel erstellen. können aus Satellitenbildern thematische Karten ableiten. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit bedient sich der spezifischen Möglichkeiten des Computers, um die Kartographie durch Animation und Interaktion zu vermitteln. Den Lernenden wird der Computer nicht als reines Informations- oder Unterhaltungsgerät, sondern als nützliches Werkzeug nähergebracht. Die interaktive Lernumgebung ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Auf Windows-Rechnern wird das Modul durch Ausführen der Datei "SatKarte.exe", unter anderen Betriebssystemen durch Klick auf die Datei "SatKarte.swf" gestartet. Dafür ist der Adobe Flash Player ( kostenloser Download ) notwendig. Eigenschaften und Nutzerführung Die Lernumgebung "Vom Satellitenbild zur Karte" gliedert sich in drei inhaltlich aufeinander aufbauende Bereiche: die Einführung in das Thema "Satellitenbild", den Bereich "Klasse & Farben" sowie den "Bildvergleich". Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der linken Leiste eingeblendet. Während der erste Teil einen Einblick in die Thematik liefert und die übergeordnete Aufgabestellung benennt, zielt der zweite Teil auf die Kartenerstellung ab. Der letzte Teil dient dem Vergleich und der Evaluierung der gewonnenen Ergebnisse. Jeder Teil beinhaltet einen Aufgabeteil, eine Info-Box mit Hintergrundinformationen sowie ein abschließendes Quiz. Erst nach dem Bestehen dieser kleinen Übung wird der jeweils folgende Teil der Lernumgebung zugänglich und erscheint in der Seitenleiste. Danach ist auch ein Springen zwischen den Teilbereichen möglich. Ergänzt wird das Modul durch Tutorials, die die Nutzung der Lernumgebung veranschaulichen. Arbeit in Zweierteams Der Ablauf der Unterrichtsstunden wird durch die Struktur des Computermoduls vorgegeben. In Zweierteams erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler die Inhalte der Lernumgebung. Der Unterricht beginnt jeweils mit einer Erläuterung des Moduls und gegebenenfalls der Aufgabenstellung. Dann folgt die selbstständige Erarbeitung und Überprüfung der Kenntnisse im Quiz (Partnerarbeit). Abschließend können die Ergebnisse jeder Stunde noch einmal im Plenum gebündelt werden. 1. Einführung In der ersten Stunde führt das Computermodul mit einem Satellitenbild in die Thematik ein. Die Lernenden erhalten über eine Info-Box Hintergrundwissen zu den Themen Satellitenfernerkundung und Analyse von Satellitenbildern. Ihre Aufgabe besteht darin, sich auf dem Satellitenbild zu orientieren und Informationen über die Landoberflächen zu gewinnen (Abbildung 1, Platzhalter bitte anklicken). Zur Überprüfung und Festigung des Gelernten dient ein Quiz, das man über den Button (siehe Abbildung 1, unten rechts) erreicht. Erst nachdem sie es erfolgreich absolviert haben, gelangen die Schülerinnen und Schüler in den nächsten Bereich der Lernumgebung. 2. Klassen und Farben Der zweite Teil widmet sich der Einführung in die Erstellung von Karten. Zunächst sollen sich die Lernenden auf einem Satellitenbild orientieren. Danach veranschaulicht ein Video-Tutorial (Abbildung 2) den Umgang mit den interaktiven Reglern zur Markierung von Flächen (Abbildung 3). Das Video zeigt auch, wie vorgenommene Klassifizierungen der Landoberflächen als eigene thematische Karte gespeichert werden. Bei der Erstellung ihrer Karten können die Lernenden immer wieder auf das Tutorial zurückgreifen. Weitergehende Informationen erhalten sie auch hier durch eine Info-Box. Ein Quiz beendet auch diesen Abschnitt der Lernumgebung. 3. Bildvergleich Hier können die Schülerinnen und Schüler ihre eigene Karte mit einer von Fachleuten erstellten Karte vergleichen. Mit dem sogenannten "Swipe"-Werkzeug (Abbildung 4) können die Karten übereinandergelegt und interaktiv miteinander verglichen werden. Die Lernenden erkennen so mögliche Zuordnungsfehler und können die eigene Karte vom Rechner optimieren lassen. Eine Info-Box gibt grundlegende Informationen zum Verständnis des technischen Verfahrens. Abschließend werden die selbst erstellten Karten im Plenum vorgestellt, verglichen und diskutiert.

Auch im 21. Jahrhundert sind Kinder immer noch fasziniert von der Welt des Märchens mit den geheimnisvollen Gestalten und der Mischung aus Realität und Zauber. Dieses Projekt macht sich diese Wirkung des Märchens zu Nutze, um grammatische und mathematische Inhalte zu üben. Es enthält eine interaktive Lernumgebung, die sich mit der literarischen Seite des Themas befasst. Mit Arbeitsblättern werden Übungen zur Grammatik, zum Rechtschreiben, für Kunst und Mathematik einbezogen. Auch rund 150 Jahre nach dem Tod der Brüder Grimm lassen sich alle Kinder gerne in die seltsame Welt ihrer Geschichten entführen. Zauberer, Feen und Hexen, aber auch ganz normale Menschen, mit denen sie sich identifizieren können, bestimmen die Handlung. Es geschehen manchmal schreckliche Dinge, aber meist nehmen sie ein gutes Ende. Das Gute siegt über das Böse. In diesem Unterrichtsprojekt soll aber weniger der Inhalt der Märchen im Mittelpunkt stehen, es wird nicht von der Symbolik und ihrer Bedeutung die Rede sein. Die Kinder werden zwar einiges über Märchen und die Brüder Grimm erfahren, aber hauptsächlich soll die Faszination, die der Stoff ausübt, genutzt werden, um trockene Grammatik- und Rechtschreibübungen zu verpacken. Zeitlicher Ablauf und Verlaufsplanung Hier finden Sie Informationen und Tipps zur Organisation und Durchführung des Märchen-Projekts im Unterricht. Kurzbeschreibung der Lernumgebung Die Zusammenstellung ausgesuchter Inhalte zum Thema "Märchen" leitet die Kinder gezielt ins Internet. Arbeitsmaterial und interaktive Lernumgebung Elf Arbeitsblätter plus Deckblatt einzeln im PDF-Format. Die interaktive Lerneinheit können Sie hier herunterladen und auch ohne Internetzugang nutzen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen zwei Märchen in Kurzfassung kennen lernen (Hase und Igel / Hänsel und Gretel), sich für die Bearbeitung eines der beiden Märchen entscheiden, anhand der Bearbeitung Unterrichtsprojekt "Märchen" - Lernziele - aus verschiedenen Fachbereichen erreichen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen das Internet als Informationsquelle nutzen und gezielt damit recherchieren, eine interaktive Lernumgebung am Computer bearbeiten und dabei Erfahrungen mit Hypertextstrukturen sammeln, einen Lückentext am Computer ausfüllen (Hot Potatoes - JCloze), Satzteile am Computer in die richtige Reihenfolge bringen (Hot Potatoes - JMix). Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Absprachen für die Benutzung der Rechner treffen und einhalten, einander als Partner bei der Arbeit helfen. Die Organisation des Unterrichts und der Arbeitszeitraum hängen unmittelbar von der Anzahl der Computerarbeitsplätze ab. Auch die Frage, ob sie durch ein Netzwerk einen gemeinsamen Internetzugang haben, spielt eine Rolle. Als Sozialform ist hier auf jeden Fall die Partnerarbeit sinnvoll. Zwei Kinder können sehr gut an einem PC arbeiten, wenn sie sich gegenseitig ablösen. Die Zahl der auf den Computer wartenden Kinder wird dadurch halbiert, außerdem ist gegenseitige Hilfe während des gesamten Projekts dadurch gewährleistet. Projektbesprechung im Plenum Da es sich um ein Projekt über einen größeren Zeitraum (circa zwei Wochen) handelt, ist eine herkömmliche Verlaufsplanung nicht möglich. Der Einstieg kann zum Beispiel über ein Rätselblatt erfolgen, das bei richtiger Lösung das Thema bekannt gibt. Auch ein Gespräch über den Satz "Und wenn sie nicht gestorben sind…" (Tafelanschrieb) könnte zum Thema hinführen. Auf jeden Fall muss eine eingehende Projektbesprechung im Plenum erfolgen. Dabei sollten die einzelnen Aufgaben umrissen und der Umgang mit der Lerneinheit erklärt werden. Falls den Kindern ein Leporello nicht bekannt sein sollte, muss auch darauf eingegangen und die Technik gezeigt werden. Organisation des Ablaufs Die einzelnen Arbeitsaufträge sind bewusst nicht aufeinander aufgebaut, müssen also nicht in chronologischer Reihenfolge erledigt werden. Sie können von den Kindern frei gewählt werden. Eine Ausnahme bildet die Lernumgebung am Computer Hier sind entsprechende Absprachen nötig (Reihenfolge und Dauer der Computernutzung), damit ein reibungsloser Ablauf gewährleistet ist - es sei denn, Sie verfügen über eine entsprechend große Anzahl von Computern. Partnerwahl Die Kinder wählen am Anfang ihre Partner (entweder freie Wahl oder durch Zufallsprinzip) und bekommen dann ihr Deckblatt mit den Arbeitsaufträgen ausgehändigt. Dort werden fertige Arbeiten abgehakt, das erledigte Arbeitsblatt wird dem Deckblatt angeheftet. Computerexperten Es empfiehlt sich außerdem, "Computerexperten" zu benennen, die bei Problemen am Rechner von den Mitschülern angesprochen werden können. Erfahrungsgemäß gibt es in jeder Klasse zwei oder drei Kinder, die zu Hause regelmäßig am Computer arbeiten und sich gerne als Helfer zur Verfügung stellen. Offener, binnendifferenzierter Unterricht Die Kinder sollten an offene Unterrichtsformen gewöhnt sein und Übung darin haben, miteinander zu reden, ohne dass die Nachbarn gestört werden. Partnerarbeit ist ja nur dann sinnvoll, wenn man Erfahrungen und Meinungen verbal austauschen kann. Tiefgehende Computerkenntnisse sind nicht erforderlich Erfahrungen im Umgang mit dem Internet sind nicht unbedingt nötig. Wenn der Rechner online ist, werden die entsprechenden Seiten durch die gesetzten Links automatisch aufgerufen. Man sollte jedoch darauf hinweisen, dass die Rückkehr in die Lernumgebung über die Schaltfläche Zurück im Browser erfolgt. Die abgehefteten Arbeitsblätter werden nach Abschluss des Projekts eingesammelt und von der Lehrperson überprüft. Da die Kinder während des Unterrichts möglichst selbstständig arbeiten sollen, ist es hier sogar möglich, bereits erledigte Aufgaben zwischendurch zu kontrollieren. Auf der Eingangsseite erhalten die Schülerinnen und Schüler die Anweisung, sich beide Märchen (Kurzfassungen) in Ruhe durchzulesen und sich für eines zu entscheiden. Danach sollen sie wieder "ins Märchenland" (Eingangsseite) zurückkommen, um sich die entsprechenden Arbeitsaufträge zu holen. Eine von mehreren Lernstationen Die Arbeitsaufträge für beide Märchen sind ähnlich und bestehen zum Teil aus Internetrecherchen. Die handelnden Personen sind aufzuschreiben, eine eigene Überschrift ist zu finden, Informationen über die beiden Dichter, beziehungsweise über den Ort der Handlung sind einzuholen und Bilder aus den Internetseiten abzumalen. Für beide Märchen gibt es entsprechende mit Hot Potatoes erstellte Übungen (Lückentext und Satzteile richtig stellen). Beim Märchen vom Hasen und vom Igel können noch passende Anregungen für den Sportunterricht oder die Pause abgerufen werden (www.zzzebra.de). Zum Schluss haben gute Leserinnen und Leser die Möglichkeit, ihr Märchen auch im Original (Internet) zu lesen. Diese Aufgabe ist freiwillig. Die Arbeit an der Lernumgebung ist nur ein Punkt unter zwölf anderen Arbeitsaufträgen, die auf dem Deckblatt des Projekts (siehe Arbeitsmaterial und interaktive Lernumgebung ) aufgelistet sind. Sie ist durch einen COMPUTER und ein Internetsymbol gekennzeichnet. Die Schülerinnen und Schüler können den Kurztext vom Hasen und vom Igel als Übungsdiktat schreiben, die beiden Märchen als Rollenspiel vortragen, ein eigenes Märchen als Bildergeschichte malen, einen Igel aus Salzteig oder Ton gestalten, ein Knusperhäuschen aus Butterkeksen oder Lebkuchen, Zuckerguss, Gummibärchen, Smarties und Puderzucker herstellen.

Schrecklich, gefährlich, riesig und geheimnisvoll erscheinen die Giganten der Urzeit in Filmen und Büchern und vielleicht sind sie gerade deshalb so faszinierend für Kinder dieser Altersstufe. Die Unterrichtseinheit für die Grundschule beleuchtet das Thema aus verschiedenen Fachperspektiven und vermittelt den Lernenden ein umfassendes Wissen über Dinosaurier. Dinosaurier üben auf Kinder eine unglaubliche Faszination aus: Niemand hat sie je lebend gesehen und doch wissen wir vieles über sie. Es gab unter ihnen die größten Landtiere aller Zeiten, es gab schreckliche und gefährliche Jäger, aber auch kleine und friedliche Vertreter ihrer Spezies. Es ranken geheimnisvolle Geschichten um sie, aber ebenso gibt es gesicherte wissenschaftliche Erkenntnisse. Die Unterrichtseinheit nimmt die Schülerinnen und Schüler mit auf Entdeckungsreise in eine Zeit weit vor unserer Zeit. Ziel ist es, die Balance zwischen Fantasie und Wirklichkeit, rätselhaften Geschichten und wissenschaftlichen Erkenntnissen herzustellen. Die interaktive Lernumgebung dient als Plattform für die Internetrecherche, von der aus gezielt kindgemäße Webseiten zur Lösung der Arbeitsaufträge angeklickt werden können. Verschiedene interaktive Übungen und herkömmliche Arbeitsblätter runden die Arbeit ab. Organisation des Unterrichts und Zeitraum der Arbeit hängen von der Anzahl der jeweils vorhandenen PC-Arbeitsplätze/Tablets ab. Sinnvoll hat sich auf jeden Fall Paararbeit erwiesen, da sich zum einen so die Zahl der eventuell auf einen Computer wartenden Kinder halbiert und zum anderen die Paare sich gegenseitig unterstützen können. Als zusätzliches Angebot können im Bedarfsfall weitere Arbeitsaufträge gestellt werden, die die in der Lerneinheit angesprochenen Themen vertiefen: z.B. Sachbücher zum Thema anschauen, weitere Aufgaben zur Steigerung von Adjektiven, weitere Sätze mit den zum Thema passenden Verben und Adjektiven bilden, ein anderes Ende zur Dino-Geschichte finden, weitere Sachaufgaben lösen. Die Unterrichtseinheit ist fächerübergreifend angelegt, als Fachlehrkraft haben Sie aber auch die Möglichkeit, nur die Sachthemen zu behandeln und die Fächer Deutsch, Mathematik, Englisch und Kunst ausklammern, wenn der fächerübergreifende Ansatz aus stundenplantechnischen Gründen nicht oder nur sehr schwer durchführbar ist. Die meisten Kinder sind heutzutage sehr geübt im Umgang mit digitalen Medien. Es ist trotzdem klug, "PC-Experten" zu wählen, die bei eventuellen Schwierigkeiten mit dem Medium als erste Ansprechpartner fungieren sollen. So können die Kinder viele der etwaigen Fragen unter sich klären und selbstständig arbeiten. Die Dinosaurier waren eine Gruppe der Landwirbeltiere, die im Erdmittelalter von der Trias bis zur Kreidezeit (vor ca. 235 bis 65 Millionen Jahren) lebten. Unter ihnen gab es die größten Landtiere aller Zeiten, aber auch kleine und schnelle Arten. Die Faszination, die Dinosaurier auf Kinder ausüben, resultiert wohl nicht zuletzt aus ihrer Widersprüchlichkeit: Der Name Dinosaurier bedeutet zwar schreckliche Echse, aber nicht alle waren gefährliche Jäger und Räuber. Es gab ebenso sanftmütige Vertreter unter ihnen. Hinzu kommt, dass sie lebten, lange bevor es Menschen gab und wir trotzdem durch aufgefundene Fossilien gesicherte Erkenntnisse über ihr Aussehen und ihre Lebensweise haben. Die vorliegende Unterrichtseinheit will in einem multimedialen Ansatz den Blick auf diese Zeit richten und zeigen, wann und wie Dinosaurier lebten. Dabei bietet die interaktive Lernumgebung eine sichere Plattform für die Recherche im Internet. Die Kinder werden durch Links gezielt zu den Informationen geführt, die sie für die Lösung der Arbeitsaufträge auf den Arbeitsblättern benötigen. Die Lernenden sollten an offene Unterrichtsformen gewöhnt sein. Der Umgang mit der interaktiven Lernumgebung ist denkbar einfach, denn durch gezielte Links gelangt man zur erforderlichen Seite im Internet oder zu den Offline-Übungen. Durch den Zurück-Button des Browsers kommt man wieder zur Lernumgebung. Paar- oder Gruppenarbeit hat sich hier bewährt. Jeder Lernende heftet seine fertigen Arbeitsblätter und gelösten Aufgaben in einem Hefter ab, der nach Abschluss des Projekts eingesammelt und von der Lehrkraft überprüft werden kann. Die Lehrkräfte sollten in der Lage sein, digitale Medien zu nutzen und Anweisungen zur Nutzung zu transportieren. Da das Internet ein schnelllebiges Medium ist, in dem Adressen geändert oder Seiten ganz aus dem Netz genommen werden, ist es sinnvoll, die in der Lernumgebung aufgezeigten Links vor Projektbeginn zu überprüfen und ggf. Ersatz zu suchen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler Überblicken die Zeitalter der Erdgeschichte und erhalten insbesondere Einblick in die Zeit des Erdmittelalters, dem Lebensraum der Dinosaurier unterscheiden verschiedene Dinosaurier und erstellen entsprechende Steckbriefe kennen verschiedene Theorien über das Aussterben der Dinosaurier erreichen in den Fächern Sachunterricht, Deutsch, Mathematik, Englisch und Kunst Lernziele . Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen gezielte Recherchen im Internet und nutzen es als Informationsquelle. bearbeiten eine interaktive Lerneinheit am Computer. führen interaktive Übungen durch Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler treffen Absprachen zur Benutzung der Computer-Arbeitsplätze. einigen sich als Partnerinnen und Partner über die Reihenfolge der Aufgaben. helfen sich gegenseitig

In dieser Unterrichtseinheit für den Biologie- und Geographie-Unterricht setzen die Lernenden sich mit der Bedeutung des Waldes im Hinblick auf den Klimawandel auseinander. Mit Satellitenbildern ermitteln sie die Fläche der Wälder in Deutschland, bestimmen deren Kohlenstoffdioxid-Assimilation und diskutieren mögliche Ausgleichsmaßnahmen für den Ausstoß des Treibhausgases. Der anthropogen erzeugte Klimawandel ist ein viel diskutiertes Thema. In dieser Unterrichtseinheit sollen sich die Lernenden jedoch nicht mit seinen Folgen auseinandersetzen, sondern mit der Kohlenstoffdioxid bindenden Funktion des Waldes und dem damit verbundenen positiven Einfluss auf die Folgen des Klimawandels. Mithilfe von Satellitenbildern messen sie Flächen in Deutschland aus und erhalten erste Einblicke in die Methodik der Fernerkundung (Kartenerstellung, Klassifikation). So können sie die Größe der Waldflächen und damit deren Bedeutung vor dem Hintergrund des Klimawandels ermitteln. Die Unterrichtseinheit ist im Rahmen des Projekts "Fernerkundung in Schulen" (FIS) am Geographischen Institut der Universität Bonn entstanden. FIS beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. In der Unterrichtseinheit zum Themenfeld Klimawandel wird das Verständnis grundlegender Funktionen des Waldes sowie deren Bedeutung in Bezug auf den Klimawandel und seine Folgen vermittelt. In diesem Zusammenhang wird geklärt, ob der Wald in Deutschland als Kohlenstoffsenke ausreicht, um den landesweiten Ausstoß an Kohlenstoffdioxid zu kompensieren. Als wissenschaftliche Grundlage dient eine Einführung in die Methodik der Fernerkundung, mit deren Hilfe die Schülerinnen und Schüler das Ausmaß der Waldflächen in Deutschland ermitteln und dabei einen ersten Einblick in die Erstellung von Karten gewinnen. Inhalte und Einsatz der Lernumgebung im Unterricht Hier erhalten Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung "Der Wald als Klimaretter!?". Screenshots veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zu dem Themenfeld "Wald, Klimawandel und Fernerkundung". Die Schülerinnen und Schüler können erklären, wie und wofür Waldflächen mit Satellitenbildern erfasst werden können. bewerten die Bedeutung des Waldes als Kohlenstoffdioxid-Speicher. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit "Der Wald als Klimaretter!?" bedient sich der spezifischen Möglichkeiten des Computers, um die Thematik des Klimawandels durch Animation und Interaktion zu vermitteln. Den Lernenden wird der Rechner nicht als reines Informations- oder Unterhaltungsgerät, sondern als nützliches Werkzeug nähergebracht. Die interaktive Lernumgebung ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Auf Windows-Rechnern wird das Modul durch Ausführen der Datei "WaldCO2_Startmanager.exe", unter anderen Betriebssystemen durch Klick auf die Datei "WaldCO2_Startmanager.swf" gestartet. Dafür ist der Adobe Flash Player ( kostenloser Download ) notwendig. Die Lernumgebung "Der Wald als Klimaretter!?" gliedert sich in drei inhaltlich aufeinander aufbauende Bereiche: die Einführung in das Thema sowie die beiden weiterführenden Teilbereiche "Infrarot" und "Wald-Karte". Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der linken Leiste eingeblendet. Während der erste Teil einen Einblick in die Thematik liefert und die übergeordnete Aufgabestellung benennt, gliedert sich der Hauptteil in zwei fachliche Sequenzen, die neue Aufgaben und Info-Boxen mit Hintergrundinformationen enthalten (Abbildung 1, Platzhalter bitte anklicken). Den Abschluss eines jeden Bereichs bildet ein Quiz. Erst nach dem Bestehen dieser kleinen Übung wird der jeweils folgende Teil der Lernumgebung zugänglich und erscheint in der Seitenleiste. Danach ist auch ein Springen zwischen den Teilbereichen möglich. Ergänzt wird das Modul durch Tutorials, die die Nutzung der Lernumgebung veranschaulichen. Arbeit in Zweierteams Der Ablauf der Unterrichtsstunden wird durch die Struktur des Computermoduls vorgegeben. In Zweierteams erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler die Inhalte der Lernumgebung. Der Unterricht beginnt jeweils mit einer Erläuterung des Moduls und gegebenenfalls der Aufgabenstellung. Dann folgt die selbstständige Erarbeitung und Überprüfung der Kenntnisse im Quiz (Partnerarbeit). Abschließend können die Ergebnisse jeder Stunde noch einmal im Plenum gebündelt werden. 1. Einführung Der erste Bereich der Lernumgebung wird nach ihrem Start automatisch geladen. Zu Beginn ist der Professor an seinem Schreibtisch vor dem Computer mit einer Zeitung und einem Brief zu sehen (Abbildung 2, Platzhalter bitte anklicken). Die Schülerinnen und Schüler "blättern" interaktiv in der Zeitung und lesen den Brief (das Handsymbol dient zur Navigation). Dabei erhalten sie erste Informationen zum Thema Klimawandel und dem Zusammenhang mit der möglichen Bedeutung von Wäldern. Der Brief gibt Hinweise darauf, welche weiteren Informationen nun benötigt werden. Dafür steht auch eine Info-Box zur Verfügung. 2. Das Infrarot Dieser Teil der Lernumgebung startet mit einem Tutorial, das die Schülerinnen und Schüler mit dem Umgang des Moduls vertraut macht. Fachlich setzen sich die Lernenden hier mit den Eigenschaften von Infrarotbildern und der Darstellung von Vegetation in Satellitenbildern auseinander. Ein Satellitenbild von Deutschland sowie ein Overlay mit den Grenzen der Bundesländer (Abbildung 3) können ganz einfach geladen werden, indem man sie in das Hauptfeld der Lernumgebung zieht. Die Info-Box (Abbildung 4) informiert die Schülerinnen und Schüler über die Besonderheiten von Infrarotbildern und macht ihre Vorteile bei der Untersuchung von Vegetationsflächen deutlich. Ein erster Aufgabenteil wird hier bearbeitet. Ein Quiz schließt auch dieses Modul ab und leitet zum letzten Teil der Lernumgebung über. 3. Waldkarte Auch dieser Bereich startet mit einem Tutorial. Hier stehen den Schülerinnen und Schülern nun vier Satellitenbilder zur Verfügung, die Deutschland zu den vier Jahreszeiten zeigen (Abbildung 5). Auch das Overlay mit den Ländergrenzen kann geladen werden. Mithilfe des Pipetten-Werkzeugs sollen die Lernenden nun als Wälder identifizierte Fläche markieren und so aus dem Satellitenbild eine "Waldkarte" erstellen. Auf diese Weise wird die gesamte Waldfläche Deutschlands ermittelt und es kann berechnet werden, wie viel Kohlenstoffdioxid Deutschlands Wälder binden. Auf dieser Grundlage sollen die Jugendlichen über die Bedeutung des Waldes in Bezug auf den Klimawandel und dessen Folgen diskutieren. Ist zum Beispiel der Wald in Deutschland als Kohlenstoffsenke in der Lage, den landesweiten Ausstoß an Kohlenstoffdioxid zu kompensieren? Nach dem Bestehen des Quiz ist die Bearbeitung der Lernumgebung abgeschlossen.

Mit diesem Unterrichtsmaterial zur digitalen Bildbearbeitung gehen Schülerinnen und Schüler der Frage auf den Grund, wie digitale Bilder aufgebaut sind und welche Informationen sie enthalten. Dabei verstehen sie die Anordnung von Pixeln und erfahren, wie deren Informationen auf dem Computer abgespeichert werden. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar. Zentrales Element dieser Unterrichtseinheit ist der Entstehungsprozess und der Bildaufbau eines digitalen Bildes. Mithilfe einer interaktiven Lernumgebung wird ausgehend vom binären Zahlensystem hergeleitet, wie der Computer Informationen in Bits und Bytes abspeichert und diese für das menschliche Auge sichtbar macht. Im Zentrum der Einheit steht ein digitales Luftbild, dessen Mängel von den Schülerinnen und Schülern erkannt und korrigiert werden sollen. Diese 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. Inhalte und Einsatz der Lernumgebung im Unterricht Hier finden Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung. Die einzelnen Inhalte werden beschrieben und Einsatzmöglichkeiten werden vorgestellt. Die Schülerinnen und Schüler erklären den Aufbau eines digitalen Bildes. wenden das binäre Zahlensystem an und rechnen binäre Zahlen in Dezimalzahlen um. nennen den Wertbereich von 8 Bit. manipulieren die Grauwerte eines digitalen Bildes (durch Ändern der Grauwerte einzelner Pixel und durch Histogrammstreckung). erklären ein Histogramm. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit "Bildaufbau digitaler Fotografien" 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 "1-0-Spalte-Reihe-Bild.exe" gestartet. Unter anderen Betriebssystemen wird die Datei "1-0-Spalte-Reihe-Bild.html" in einem Webbrowser geöffnet. Hierfür wird der Adobe Flash Player benötigt. Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der linken Leiste der Lernumgebung eingeblendet. Während der erste Teil einen Einblick in die Thematik "Bildaufbau digitaler Fotografien" liefert und eine übergeordnete Aufgabenstellung benennt, gliedert sich der Rest des Moduls in thematische Sequenzen, die neue Aufgaben sowie Hintergrundinformationen enthalten. Den Abschluss eines jeden Bereichs bildet ein Quiz. Erst nach dem Bestehen dieser kleinen Übung wird der jeweils folgende Teil der Lernumgebung zugänglich und erscheint in der Seitenleiste. Danach ist auch ein Springen zwischen den Teilbereichen möglich. Arbeit in Zweierteams Der Ablauf der Unterrichtsstunden wird durch die Struktur des Computermoduls vorgegeben. In Zweierteams erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler die vier Teilbereiche der Lernumgebung. Der Unterricht beginnt jeweils mit einer Erläuterung des Moduls und gegebenenfalls der Aufgabenstellung. Dann folgen die selbstständige Erarbeitung und schließlich die Überprüfung der Erkenntnisse in einem Quiz (Partnerarbeit). Abschließend können die Ergebnisse jeder Stunde noch einmal im Klassenverband gebündelt werden. Einleitung Der erste Bereich des Moduls wird nach dem Start automatisch geladen. Zu Beginn ist die Außensicht auf die Welt zu sehen, auf der der Entstehungsprozess eines Satellitenbildes dargestellt wird (siehe Abbildung 1). Erst nachdem die Schülerinnen und Schüler die drei Stationen der Grafik gelesen haben, können sie in das nächste Kapitel springen. Der zweite Teil beschäftigt sich mit dem Aufbau digitaler Fotografien. Im "Info"-Bereich erhalten die Schülerinnen und Schüler erste Hintergrundinformationen über die Entstehung, Bedeutung und den Aufbau von Pixeln. Dieses Wissen sollen sie anschließend auf das dargestellte Satellitenbild anwenden und verstehen, warum das dargestellte Bild "verrauscht" ist (Abbildung 2). Ein Quiz schließt die Bearbeitung des Moduls ab und leitet zum nächsten Teil über. Der dritte Teil des Moduls zeigt den Ausschnitt des Satellitenbildes nun klarer: Es handelt sich um die Freiheitsstatue in New York. Mithilfe unterschiedlicher Werkzeuge können die Schülerinnen und Schüler einzelne Pixel verändern und somit Einfluss auf das Gesamtbild nehmen. Im "Info-Bereich" stehen den Lernenden gleichzeitig weitergehende Informationen über den Zusammenhang zwischen binären Zahlen und Dezimalzahlen zur Verfügung, die ihnen genauere Einblicke in die Arbeitsweise von Computern erlauben sowie tieferes Verständnis des Bildaufbaus liefern (Abbildung 3). Ein Quiz schließt die Bearbeitung des Moduls ab und leitet zum letzten Teil der Lernumgebung über. Aufbauend darauf steht den Schülerinnen und Schülern im letzten Teil des Moduls die zusätzliche Funktion des Histogramms zur Verfügung. Mithilfe dieses interaktiven Werkzeugs wird den Lernenden ermöglicht, die Verteilung der Graustufen in dem Bild zu beobachten und zu verändern (Abbildung 4). Dieses sogenannte "Stretching" wird auch bei Bildbearbeitungsprogrammen genutzt, um den Kontrast eines Bildes zu verändern. Auch hierfür stehen den Schülerinnen und Schülern Hintergrundinformationen im "Info"-Bereich zur Verfügung. Ein Quiz schließt das vierte Kapitel und damit die Arbeit mit dem Modul ab.

In dieser interaktiven Unterrichtseinheit zum Thema Vulkane für den fächerübergreifenden Unterricht der Primarstufe erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler handlungsorientiert Hintergrundinformationen zu Entstehung und zum Aussehen von Vulkanen und den Folgen ihrer unvorhersehbaren Ausbrüche. Ein Vulkanausbruch ist ein faszinierendes Ereignis, dem man sich nicht entziehen kann. Immer wieder hört und sieht man in den Nachrichten von aktiven Vulkanen wie dem Ätna. Die Globalisierung bringt es mit sich, dass diese Ereignisse in den Erfahrungsbereich der Kinder rücken. In der fächerübergreifenden Unterrichtseinheit sollen sie gezielt Arbeitsaufträge recherchieren, interaktive Übungen am Computer durchführen sowie herkömmliche Arbeitsblätter bearbeiten. Dabei dient das Internet als Informationsquelle. Die interaktive Lernumgebung dient als Plattform für die Internetrecherche, von der aus gezielt Webseiten zur Lösung der Arbeitsaufträge zum Thema Vulkane angeklickt werden können. Zielsetzung Ziel ist die möglichst selbstständige Erforschung von Vulkanen, was durch aufmerksames Erkunden von Internetseiten möglich wird. Einige Aufgaben sind explizit als Paaraufgaben gekennzeichnet, es sollte den Kindern aber erlaubt sein, sich bei Bedarf auch bei anderen Aufgaben mit Mitschülerinnen oder Mitschülern zusammenzuschließen. Inhalte der Arbeitsblätter Arbeitsblatt 1: Aussehen der Erde (Erdkern, Erdkruste, Erdmantel) Arbeitsblatt 2: Wie Konvektionsströme entstehen (Lückentext) Arbeitsblatt 3: Plattentektonik und Subduktionszonen (Abbildungen kopieren) Arbeitsblatt 4: Teile eines Vulkans benennen und Abbildung entsprechend beschriften Arbeitsblatt 5: Verschiedene Vulkantypen kennen lernen und Abbildungen entsprechend beschriften Arbeitsblatt 6: Vulkane können große Schäden verursachen und eine Bedrohung für die Anwohner sein. Die Kinder versuchen, sich in die Nöte eines ansässigen Kindes hineinzuversetzen und in einem Gebet zum Ausdruck zu bringen. Arbeitsblatt 7: Der Grund, warum Menschen sich trotz der Gefahren in der Nähe von Vulkanen niederlassen, ist ihr Nutzen für Energiegewinnung, Gesundheit, Rohstoffgewinnung und die fruchtbare Erde, die sie hinterlassen. Entziffern von Schlangentext und Geheimschrift. Arbeitsblatt 8: Um Vulkanausbrüchen frühzeitig zu begegnen, werden sie von Vulkanologen erforscht. Die Kinder erfahren durch richtiges Zuordnen, welche Gegenstände zur Vulkanforschung gebraucht werden. Arbeitsblatt 9: Rechnen mit großen Zahlen: Zahlen nach der Größe ordnen und Höhenunterschiede verschiedener Vulkane berechnen, Kegelformen erkennen Arbeitsblatt 10: Wörter mit V unterscheiden: Aussprache wie w oder Aussprache wie f Arbeitsblatt 11: Aus Schlangentext Wörter aus dem Wortfeld Vulkan erkennen Arbeitsblatt 12: Gefundene Wörter nach Wortarten sortieren Arbeitsblatt 13: Mit "Vulkan" zusammengesetzte Nomen bilden und richtigen Artikel hinzufügen Arbeitsblatt 14: Eine Geschichte weiterschreiben Arbeitsblatt 15: Rätsel lösen und Vulkanwissen vertiefen Im Zuge der Globalisierung und moderner Informationsmöglichkeiten sind den Kindern Vulkanausbrüche nicht fremd, obwohl es in Deutschland keine aktiven Vulkane gibt. Berichte über faszinierende Lavaspektakel oder Warnungen vor Flugausfällen wegen des Ascheregens häufen sich, da vor allem der Ätna auf Sizilien wieder vermehrt sein Feuer spuckt. Das Thema kann als Beispiel für die Auseinandersetzung mit der unbelebten Natur und physikalischen Phänomenen fungieren. In den meisten Lehrplänen lassen sich Vulkane je nach Bundesland folgendem Bereich zuordnen: Raum und Umwelt: Orientierung auf der Erde, Kennenlernen verschiedener Landschaften und Naturphänomene. Natur und Technik: Untersuchung von Stoffen und ihren Zustandsänderungen (zum Beispiel durch Hitze schmelzendes Gestein) sowie Kräfte der Natur. Didaktisch-methodische Analyse Im Internet gibt es eine Fülle von interessanten und für Kinder geeigneten Seiten, die sich mit dem Thema Vulkane befassen. Diese ermöglichen einen selbstständigen Zugang zur Problematik. Die für die auf den Arbeitsblättern gestellten Aufgaben benötigten Informationen können aus diesen Texten und Abbildungen entnommen werden. Interaktive Zuordnungsübungen und Lückentexte dienen der Ergebnissicherung. Zur Steigerung der Motivation sind die Aufgaben der Arbeitsblätter oft in Rätseln beziehungsweise Rätselschriften versteckt. An bestimmten Stellen ist auf den Arbeitsblättern Paararbeit gefordert, es ist aber durchaus erwünscht, dass Kinder gemeinsam an dem Projekt arbeiten, gemeinsam Rätsel lösen und dabei auch ihre digitalen Kompetenzen ergänzen. Vorbereitung Vor Beginn des Projekts sollten Computer oder Tablets auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft werden. Auch ist es sinnvoll, die Gültigkeit der in der interaktiven Lernumgebung angegebenen Links zu überprüfen, um gegebenenfalls für Ersatz zu sorgen. Die interaktive Lerneinheit kann über den Link oder über die Datei "indexVulkane", die im Ordner "interaktive-lernumgebung-vulkane" zu finden ist, gestartet werden. Erfolgt der zweite Weg, ist es wichtig, dass alle Dateien inklusive der "indexVulkane" Datei im Ordner "interaktive-lernumgebung-vulkane" bleiben und der gesamte Ordner heruntergeladen wird. Die Datei "indexVulkane" kann in einem Internetbrowser geöffnet werden. Benötigte digitale Kompetenzen von Lehrkräften Allgemeiner Umgang mit Computer und Internet. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen, wie Vulkane entstehen. kennen verschiedene Vulkantypen. wissen um Schaden und Nutzen von Vulkanen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen gezielte Recherchen im Internet und nutzen es als Informationsquelle. bearbeiten eine interaktive Lerneinheit am Computer. führen interaktive Übungen (HotPotatoes-Lückentext/Zuordnungsübung) durch Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler treffen Absprachen zur Benutzung der Computer-Arbeitsplätze. einigen sich als Partnerinnen und Partner über die Reihenfolge der Aufgaben. helfen sich gegenseitig.

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

Diese Lernumgebung bietet eine interaktive Einführung in das Perzeptron und einfache neuronale Feed-Forward-Netzwerke. Sie erzählt eine Geschichte über einen Anwendungsfall für Klassifikation, in die mehrere Aufgaben eingebettet sind. Künstliche Intelligenz ist an vielen Stellen völlig alltäglich geworden. Meistens sind diese Systeme aber nur Black-Boxen in unserem Alltag und es fällt schwer, mehr über die Funktionsweise herauszufinden. Gleichzeitig sind die Themen, wenn man sie unterrichtlich behandeln möchte, mathematisch zu anspruchsvoll für den Schulunterricht, sodass nur ein oberflächlicher Zugang zur eigentlichen Funktionsweise möglich ist. Genauso ist das Umsetzen von existierender Software in eigenen Programmen zwar im Unterricht möglich, aber nur für leistungsstarke Lerngruppen. Zur Lernumgebung gelangen Sie über den Link am Ende dieser Seite. Das "KI-Labor" bietet Möglichkeiten, mit dem eigenen digitalen Endgerät maschinelles Lernen erfahrbar zu machen. Es gibt verschiedene Themenbereiche und Lernumgebungen, in denen selbstständig mit den Möglichkeiten und Grenzen der jeweiligen Technologien experimentiert werden kann. Zur Ausführung der verschiedenen Umgebungen wird lediglich ein moderner Webbrowser benötigt. In dieser Unterrichtseinheit geht es um die Funktionsweise von einfachen neuronalen Netzen (sogenannte "Feed-Forward"-Netzwerke), beginnend mit dem einfachsten dieser Netze – dem Perzeptron. Als Anwendungsfall wird die Klassifikation von Obst anhand ausgewählter Features gewählt. Die Lernumgebung erzählt dazu eine interaktive Geschichte, in die verschiedene Aufgaben eingebettet sind. So muss zunächst das Perzeptron per Hand optimiert werden, das heißt die verschiedenen Modellparameter (Gewichte) passend gesetzt werden. Im Sinne des productive failure wird die Aufgabenstellung dann so erweitert, dass eine sinnvolle Klassifikation mit dem Perzeptron nicht länger möglich ist, dennoch sollen auch hier wieder Parameterwerte gefunden werden. Im nächsten Schritt wird das Perzeptron dann zu einem neuronalen Netz mit einer Zwischenschicht erweitert. Hier gestaltet sich die Parameteroptimierung sehr mühsam, sodass abschließend das Verfahren des automatischen Trainings durch den Backpropagation-Algorithmus als sinnvolle Ergänzung thematisiert wird. Die Einheit eignet sich im Fach Informatik als Einführung in eine Unterrichtseinheit zu maschinellem Lernen (speziell zu neuronalen Netzen) oder auch als fachlicher Anknüpfungspunkt für eine Einheit in einem anderen Fach, wenn es beispielsweise um ethische oder wirtschaftliche Fragen der KI geht. Wird die Einheit im Fach Informatik eingesetzt, so liegen sinnvolle Schwerpunkte auf der grundsätzlichen Funktionsweise von Klassifikatoren als EVA-System (Features als Eingabe, Klassen gegebenenfalls mit Sicherheit als Ausgabe), dem Aufbau von Perzeptren und Feed-Forward-Netzwerken sowie dem Training eines Netzwerks. Hier ist es denkbar, diese auch nochmal außerhalb der Lernumgebung selbst zu programmieren. Die interaktive Geschichte führt über einen konkreten Anwendungsfall in die Funktionsweise von neuronalen Netzen als Klassifikatoren ein. Durch die schrittweise Hinführung und einfach gestaltete Aufgaben, die letztlich durch Experimentieren gelöst werden können, bietet die Geschichte einen Rahmen für eine Unterrichtseinheit. Die behandelten Themen können und sollen im begleitenden Unterricht von der Geschichte abstrahiert und tiefergehend beleuchtet werden. Es ist dabei möglich, einen mathematischen Ansatz zu wählen und die Berechnungen des Perzeptrons in den Vordergrund zu stellen. Genauso ist es möglich, einen informatischen Ansatz zu verfolgen und ein Perzeptron nochmals als Programmieraufgabe umzusetzen. Das ist zum Beispiel auch als Einschub zwischen den beiden oben dargestellten Stunden möglich. Die Erweiterung des Perzeptrons zu vollständigen Feed-Forward-Netzwerken erfolgt aus den Beschränkungen des Perzeptrons direkt im Kontext des Anwendungsfalls der Geschichte. Es wird dabei auch erlebbar, dass die händische Einstellung bereits eines sehr einfachen solchen Netzes nicht sinnvoll gelingt und es automatisierte Lösungen dafür gibt. Diese können im geeigneten Kontext (zum Beispiel Informatik im vertiefenden Bereich der Sekundarstufe II) im Anschluss auch thematisiert und gegebenenfalls programmiert werden. Andernfalls bleibt ein phänomenologischer Ausblick, der etwa durch die Lernumgebung zur Handschrifterkennung des KI-Labors ergänzt werden kann, um die Möglichkeiten größerer Netzwerke zu behandeln. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen (nach dem DigCompEdu Modell) Die Lehrenden sollten in der Lage sein, die Lernumgebung selbst verwenden können. Dafür bietet es sich an, dass sie sich im Vorfeld genau mit den Möglichkeiten auf Aufgaben der Geschichte beschäftigen, um auch für Rückfragen zur Verfügung zu stehen (2.1 Auswahl digitaler Ressourcen). Zudem müssen sie sicherstellen, dass die Lernumgebung – im Sinne der digitalen Teilhabe und gegebenenfalls unter Verwendung assistiver Technologien – von allen Lernenden genutzt werden kann (5.1 Digitale Teilhabe). Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erklären, wie ein Perzeptron eine Ausgabe berechnet. analysieren den Einfluss von Parametern in einem Feed-Forward-Netzwerk. erklären wie Features für die Klassifikation eingesetzt werden. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen und verstehen Funktionsweisen und grundlegende Prinzipien der digitalen Welt. erkennen und formulieren algorithmische Strukturen in genutzten digitalen Tools. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kommunizieren in der Gruppe über informatische Themen. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler reflektieren die gewonnen Ergebnisse und Erkenntnisse kritisch. erschließen Probleme und komplexe Themengebiete mithilfe von Gestaltungskompetenzen eigenständig.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Hochwasser setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Gefährdung von Lebensräumen auseinander und werden dabei in ihrer Raumwahrnehmung und -bewertung geschult. Mit dem Verorten und Einordnen von Naturgefahren im Raum sind sie in der Lage, Raumnutzungskonflikte auszumachen und Standortentscheidungen zu fällen. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar. Zentrales Element dieser Unterrichtseinheit ist eine Standortanalyse, die ein Unternehmen durchführen muss. Wesentlichen Einfluss auf die Standortwahl hat neben ökonomischen Faktoren auch die Umwelt. Am Beispiel der Gefährdung durch Hochwasser überprüfen die Schülerinnen und Schüler ihre Standortentscheidung und setzen sich mit dieser Naturgefahr auseinander. Durch den Einsatz eines computergestützten und interaktiven Lernmoduls schulen die Schülerinnen und Schüler gleichzeitig ihre Medienkompetenz. 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. Schulung der Raumwahrnehmung und -bewertung Die Unterrichtseinheit "Hochwasser - Umgang mit einer Naturgefahr" gehört in das Themenfeld "Naturbedingte und anthropogen bedingte Gefährdung von Lebensräumen" und hat zum Ziel, die Lernenden in Bezug auf Raumwahrnehmung und -bewertung zu schulen, sodass sie Naturgefahren und deren Auswirkungen einordnen können. Darauf aufbauend sollen Raumnutzungskonflikte erkannt und Standortentscheidungen getroffen werden, bei denen sich folgende wesentliche Fragen stellen: Welche Standorte sind besonders gefährdet? Wie beeinflusst menschliches Handeln das Hochwasserrisiko? Welche Schutzmaßnahmen können ergriffen werden? Fernerkundungsdaten und Geoinformationssysteme (GIS) können bei der Beantwortung solcher Fragen einen wichtigen Beitrag leisten und werden hier bewusst eingesetzt. Ablauf Die Lernumgebung "Naturgefahr Hochwasser" im Unterricht Hier finden Sie Hinweise zum Aufbau der Lernumgebung "Naturgefahr Hochwasser". Die Abbildungen veranschaulichen die Funktionen und die interaktiven Übungen zum Themenfeld. Die Schülerinnen und Schüler erkennen und beschreiben natürliche und anthropogene Ursachen von Hochwasser. stellen Möglichkeiten und Notwendigkeiten von Schutzmaßnahmen dar und begründen diese. nutzen digitale Geländemodelle als Hilfsmittel für Standortentscheidung. können das Layer-Prinzip eines Geoinformationssystems verstehen und anwenden. Computereinsatz und technische Voraussetzungen Die Unterrichtseinheit 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 "Hochwasser.exe" geöffnet. Unter anderen Betriebssystemen wird die Datei "Hochwasser.html" in einem Webbrowser geöffnet. Hierfür wird der Adobe Flash Player benötigt. Eigenschaften und Nutzerführung Der jeweils aktivierte Bereich wird auf der linken Leiste der Lernumgebung eingeblendet. Während der erste Teil einen Einblick in die Thematik liefert und eine übergeordnete Aufgabenstellung benennt, gliedert sich der Rest des Moduls in thematische Sequenzen, die neue Aufgaben sowie Hintergrundinformationen enthalten. Den Abschluss eines jeden Bereichs bildet ein Quiz. Erst nach dem Bestehen dieser kleinen Übung wird der jeweils folgende Teil der Lernumgebung zugänglich und erscheint in der Seitenleiste. Danach ist auch ein Springen zwischen den Teilbereichen möglich. Ergänzt wird das Modul durch Tutorials, die in die Nutzung der Lernumgebung einführen. Arbeit in Zweierteams Der Ablauf der Unterrichtsstunden wird durch die Struktur des Computermoduls vorgegeben. In Zweierteams erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler die vier Teilbereiche der Lernumgebung. Der Unterricht beginnt jeweils mit einer Erläuterung des Moduls und gegebenenfalls der Aufgabenstellung. Dann folgen die selbstständige Erarbeitung und schließlich die Überprüfung der Erkenntnisse in einem Quiz (Partnerarbeit). Abschließend können die Ergebnisse jeder Stunde noch einmal im Klassenverband gebündelt werden. Inhalte im Überblick Einleitung Der erste Bereich des Moduls wird nach dem Start automatisch geladen. Zu Beginn ist ein Schreibtisch zu sehen, auf dem unter anderem ein Brief mit Hintergrundinformationen für die Schülerinnen und Schüler liegt (siehe Abbildung 1). Erst nachdem die Lernenden den Brief geöffnet haben, können sie mit einem Klick auf die Computermaus auf dem Schreibtisch ins nächste Kapitel springen. Standortwahl Der zweite Teil beginnt mit einem Tutorial, das die Lernenden in die Nutzung der Lernumgebung einweist. Inhaltlich beschäftigen sie sich mit der Suche nach der optimalen Standortwahl für die Produktionsstätte einer Fruchtgummi-Firma. Hierfür können ein Satellitenbild sowie eine Landnutzungskarte in das Hauptfeld gezogen und untersucht werden (Abbildung 2). Ein Quiz schließt die Bearbeitung des Moduls ab und leitet zum nächsten Teil über. Geländemodell Der dritte Teil beginnt ebenfalls mit einem Tutorial, das die Lernenden in die weitergehende Nutzung des Lernmoduls einweist und Hilfestellungen gibt. Hier sollen die Schülerinnen und Schüler die zuvor getroffene Standortwahl überprüfen und sich darüber hinaus vor allem mit der Höhe des Standorts beschäftigen. Hierzu dient neben einer Siedlungskarte ein Digitales Höhenmodell dazu, sich einführend mit dem Digitalen Geländemodell vertraut zu machen (Abbildung 3). Im "Info"-Bereich erfahren die Schülerinnen und Schüler Näheres über die Hintergründe der Entstehung eines digitalen Geländemodells. Ein Quiz schließt die Bearbeitung des Moduls ab und leitet zum letzten Teil der Lernumgebung über. Hochwasser Auch der letzte Teil des Moduls wird durch ein Tutorial eingeleitet. Hier sollen die Schülerinnen und Schüler das zuvor Gelernte auf ihre Standortwahl anwenden und in Bezug zur Hochwasserproblematik setzen. Hierfür stehen den Lernenden eine abgewandelte Form des bereits bekannten Geländemodells sowie eine Landnutzungskarte zur Verfügung (Abbildung 4). Die Schülerinnen und Schüler sollen diese Bilder vergleichen und mithilfe des Pipetten-Werkzeugs und der Veränderbarkeit des Pegelstandes des Flusses verschiedene Hochwasserszenarien kreieren und bewerten. Im "Info"-Bereich finden sich nützliche Informationen zur Beeinflussung der Hochwassergefahr an Fließgewässern. Nach dem Absolvieren des letzten Quiz haben die Lernenden das Modul erfolgreich beendet.