In dieser Unterrichtseinheit erforschen die Schülerinnen und Schüler, wie die Luft, das Wasser, die Erde, die Temperatur und der Zugang zu Nährstoffen das Wachstum von Pflanzen beeinflussen. Die verschiedenen Faktoren werden anschließend auf das Wachstumsverhalten von Pflanzen im Weltall übertragen. In den sechs Übungen dieser Lerneinheit erforschen die Lernenden, welche verschiedenen Faktoren das Wachstum von Pflanzen beeinflussen. Die Schülerinnen und Schüler entdecken, dass Pflanzen Luft, Licht, Wasser, Nährstoffe und gleichbleibende Temperaturen benötigen, um wachsen zu können. Sie werden beobachten, was mit Pflanzen passiert, wenn einige dieser Faktoren variieren. Um die Mechanismen hinter dem Pflanzenwachstum und die biologischen Abläufe besser verstehen zu können und für die Lernenden anschaulicher zu machen, werden einfach gehaltene Versuche durchgeführt. Abschließend übertragen sie das Erlernte dann auf die Kultivierung von Pflanzen im All. Die Unterrichtseinheit wurde im Rahmen der Projekte ESERO Germany und "Columbus Eye - Live-Bilder von der ISS im Schulunterricht" an der Ruhr-Universität Bochum entwickelt. Pflanzen sind für die Ökosysteme unserer Erde wichtig. Sie sind eine Nahrungsquelle für Tiere und wandeln bei der Photosynthese Kohlenstoffdioxid in Sauerstoff um. Diese Übungsreihe veranschaulicht den Lernenden, was Pflanzen benötigen, um zu überleben und gesund zu sein. Die Hauptfaktoren Zugang zu Luft, Licht, Wasser, Nährstoffen, eine passende und nicht zu stark schwankende Temperatur werden in verschiedenen Experimenten selbst ermittelt. Des Weiteren werden die eigenen, gesammelten Messwerte und Erfahrungen anschließend zusammengefasst und auf die wichtigsten Voraussetzungen für ein Pflanzenwachstum auf dem Mond übertragen. Die Unterrichtseinheit kann im Klassenzimmer über einen längeren Zeitraum durchgeführt und immer wieder in den Unterricht eingebaut werden. Aufgrund der Wachstumszeit der Pflanzen bietet es sich an, in regelmäßigen Abständen auf das Projekt im Unterricht zu verweisen. Altersgruppe: 8 bis 12 Jahre Unterrichtsfach: Naturwissenschaften (Sachunterricht, Biologie, NAWI) Schwierigkeitsgrad: Mittel Benötigte Zeit: 3 bis 4 Unterrichtsstunden Benötigte Materialien: Kresse-Samen, Radieschen-Samen, Blumen mit weißen Blüten Die Schülerinnen und Schüler lernen, dass Pflanzen Wasser, Licht, Luft, Nährstoffe und passende Temperaturen benötigen, um zu wachsen. verstehen, dass die Umwelt sich verändern und gefährlich für lebendige Organismen werden kann. lernen, dass es möglich ist, Pflanzen ohne Erde anzubauen. führen einfache Tests beziehungsweise Experimente genau durch. erkennen Variablen und ändern diese bei Bedarf. interpretieren Beobachtungen und leiten Ergebnisse aus ihnen ab. lösen Probleme alleine oder in der Gruppe.

Die Planung einer Beobachtung und ihre außerunterrichtliche Durchführung unter freiem Himmel können bei Schülerinnen und Schüler einen nachhaltigen Eindruck hinterlassen und das latente Interesse an den Naturwissenschaften entzünden. Wie dies durch eine Planetarium-Software unterstützt werden kann, wird hier am Beispiel der Bedeckung der Plejaden und der Venus durch den Mond vorgestellt.Einfache Beobachtungen sind oft ein wirkungsvoller Einstieg in die Naturwissenschaften. Insbesondere die Astronomie erweist sich für viele Jugendliche als attraktiv. Für erste einfache Beobachtungen bieten sich die eher "alltäglichen" Objekte wie Mond und Planeten, aber auch Sternhaufen wie die Plejaden an. Solche Beobachtungen können mit Planetarium-Software wie dem kostenfreien Stellarium vorbereitet werden. Die Arbeit mit dem Programm hinterlässt selbst dann noch einen Eindruck bei den Lernenden, wenn die Beobachtung selbst an widrigen Wetterverhältnissen scheitert. Die Hoffnung, dass bei der nächsten Beobachtung das Wetter mitspielt und das ?live?-Erlebnis ermöglicht, wird durch eine verpasste Gelegenheit noch gesteigert. Entdecke die Möglichkeiten von Stellarium! Die Software Stellarium ist recht intuitiv bedienbar. Lehrerinnen und Lehrern sei jedoch empfohlen, vor dem Unterrichtseinsatz die Möglichkeiten des Programms spielerisch zu erkunden. Man entdeckt immer wieder neue potenzielle Einsatzmöglichkeiten. Einen Überblick über die wichtigsten Funktionen und einige Tipps finden Sie in der kurzen Stellarium ? ein virtuelles Planetarium für die Schule im Bereich Fachmedien bei Lehrer-Online. Kulturgeschichte am Himmel Beim Beobachten sollten sich die Schülerinnen und Schüler nicht nur mit den "technischen Daten" der Objekte beschäftigen. Wer waren eigentlich die Plejaden? Welche Bedeutung hatte die Plejaden-Ähre? Und woher haben Venus und Jupiter ihre Namen? Welche Bedeutung hatte Venus für die Mayas? ? Bedeckung von Plejaden und Venus durch den Mond Screenshots zeigen, wie die Beobachtung einer Plejadenbedeckung durch den Mond und die Bedeckung der Venus durch den Mond mit Stellarium vorbereitet wurden. Die Schülerinnen und Schüler sollen ihren Beobachtungsort bestimmen und in der Planetarium-Software eingeben können. die Beobachtungszeit einstellen können. die Bedienung der Planetarium-Software in Grundzügen erfassen. die zu erwartenden Beobachtungen (zum Beispiel Bedeckungszeiten) erkennen und schriftlich festhalten. Thema Beobachtungsvorbereitung mit Stellarium Autor Dr. Karl Sarnow Fach Astronomie, Naturwissenschaften (WPK) Zielgruppe Sekundarstufe I, Anfangsunterricht Zeitraum 1-2 Doppelstunden Technische Voraussetzungen Rechner mit Stellarium (kostenloser Download) in ausreichender Anzahl (Partner- oder Einzelarbeit) Start von Stellarium Am 13. November 2008 schob sich der Mond vor den Sternhaufen der Plejaden. Die Beobachtung dieser Bedeckung wurde mit Stellarium in einer Doppelstunde im Wahlpflichtkurs (WPK) 9 eines Gymnasiums vorbereitet. Da Stellarium nicht auf den Schulrechnern installiert war, wurde das virtuelle Planetarium von der Xplora-Knoppix-DVD gestartet. Diese DVD enthält neben Stellarium weitere für den naturwissenschaftlichen Unterricht nutzbare Software - fertig installiert und konfiguriert. Die DVD kann von der Xplora-Website heruntergeladen werden: Xplora ? DVD Knoppix: die Wissenschaft für Schulen erschließen Xplora Knoppix ist eine Debian-basierte Linux Distribution, die vollständig auf einer automatisch hochfahrenden DVD enthalten ist. Nach dem Start von Stellarium werden Beobachtungsort, Datum und Zeit des Ereignisses eingestellt. Je nach den Vorkenntnissen der Schülerinnen und Schüler (Hinweise auf das Ereignis in der Tageszeitung, der Fachpresse oder Lehrermitteilung) erfolgen die Einstellungen selbstständig oder unter Anweisung. Mögliche Fragestellungen sind: Finde die Uhrzeit der ersten Bedeckung am 13. November 2008 heraus. Finde den Namen des ersten Sterns heraus, der von der Bedeckung betroffen ist. Finde den Namen des Sterns heraus, der als letzter von der Bedeckung betroffen ist. Notiere ebenso die Uhrzeit. Nenne Schwierigkeiten bei der Beobachtung, die - abgesehen vom Wetter - auftreten können. Blick mit dem bloßen Auge Abb. 1 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt die Himmelsansicht (Blickrichtung Osten) am 13. November 2008 um 19:00 Uhr in Hannover. Unterhalb des Mondes befindet sich Aldebaran, der Hauptstern des Sternbildes Stier. In dieser Darstellung wird deutlich: Die Helligkeit des (fast) Vollmondes wird die Plejaden bei der Betrachtung mit dem bloßen Auge überstrahlen. Ohne einfache optische Hilfsmittel werden die Bedeckungszeiten nicht bestimmt werden können. Blick durch den Feldstecher Also lässt man die Schülerinnen und Schüler den FOV ("Field Of View") eines Fernglases mit sieben-, acht- oder zehnfacher Vergrößerung einstellen. Die entsprechenden Daten können Lernende von den (falls vorhanden) privat zur Verfügung stehenden Geräten oder dem Schulgerät im Internet finden (Herstellerinformationen). Abb. 2 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt den Anblick in einem 7 mal 50 Feldstecher. Wie heißt der Stern? Man erkennt deutlich, dass die Helligkeit des Mondes die Sicht auf die Plejaden beeinträchtigen wird. (Anmerkung: Die Darstellung der Plejaden kommt bei Stellarium zu gut weg: Die von Fotos bekannten bläulichen Reflexionsnebel um die Plejaden werden vom Mond überstrahlt und sind im Feldstecher nicht zu erkennen.) Um die Namen der Plejaden-Sterne zu sehen, wird die Zeit etwas zurückgestellt, der Blickwinkel verringert und mit der linken Maustaste auf den Stern geklickt, dessen Name interessiert (Abb. 3). Es handelt sich dabei um Electra, der erste helle Stern, der vom Mond bedeckt wird. Wenn das Wetter nicht mitspielt ... Nach einem relativ wolkenfreien Tag schoben sich am Abend des 13. November 2008 rechtzeitig vor 18:00 Uhr dicke Wolken vor den Mond. Die erfolgreiche gemeinsame Beobachtung des "Originals" am Himmel blieb der Gruppe vorenthalten, so blieb nur der soziale Effekt gemeinsamer Enttäuschung. Dies verstärkte den Wunsch, ein Live-Erlebnis bei nächster Gelegenheit nachzuholen. Bedeckungen durch die Mondsichel sind vorteilhaft Das nächste vergleichbare Ereignis nach der Plejadenbedeckung war die Bedeckung der Venus durch den Mond am 1. Dezember 2008. Die Planung der Beobachtung erfolgte nach dem zuvor beschrieben Muster. Abb. 4 zeigt den Blick durch ein 7 mal 50 Fernglas. Man erkennt, dass die Umstände der Beobachtung dieser Bedeckung im Vergleich zur Plejadenbedeckung günstiger sind, weil der Mond die Form einer schmalen Sichel zeigt und so das bedeckte Objekt nicht überstrahlt. Da Venus zudem sehr hell leuchtet, ist der Bedeckungseffekt kontrastreich zu erkennen. Ein Vorteil für die Organisation der Beobachtung war zudem, dass dieses Ereignis am späten Nachmittag stattfand, so dass auch jüngere Schülerinnen und Schüler problemlos mit eingebunden werden konnten. Vorsicht bei horizontnahen Objekten! Abb. 5 zeigt die Konstellation bei Betrachtung mit bloßem Auge. Da die Bedeckung sehr knapp über dem Horizont in südwestlicher Richtung stattfindet, muss der Beobachtungsort mit Bedacht gewählt werden: Wenn die Konstellation im entscheidenden Moment hinter der Turnhalle oder einem nahen Hochhaus verschwinden würde, wäre die Enttäuschung groß. In diesem Fall nutzte allerdings die sorgfältige Planung nichts, da wiederum das Wetter nicht mitspielte.

In dieser Unterrichtsstunde entdecken die Schülerinnen und Schüler durch graphisches Differenzieren die Ableitungsregeln von Sinus und Cosinus. Dabei wenden sie bekannte Methoden der Differentialrechnung auf eine neue Funktionsklasse an und festigen so ihr Verständnis für mathematische Zusammenhänge. Die vorliegende Unterrichtsstunde thematisiert die Herleitung der Ableitungsregeln der trigonometrischen Funktionen Sinus und Cosinus durch die Methode des graphischen Differenzierens. Das Kernanliegen der Stunde besteht darin, dass die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass die Ableitung der Sinusfunktion der Cosinusfunktion entspricht und umgekehrt die Ableitung der Cosinusfunktion den an der x-Achse gespiegelten Sinus ergibt. Dies soll durch eigenständiges graphisches Differenzieren mit GeoGebra, arbeitsteiliges Vorgehen und anschließendem Vergleich der Ergebnisse in Paararbeit herausgearbeitet werden. Im Rahmen der Kompetenzerweiterung üben die Lernenden nicht nur mathematische Arbeitstechniken wie das Anlegen von Tangenten und das Bestimmen von Steigungen, sondern entwickeln auch ein vertieftes Verständnis für funktionale Zusammenhänge . Sie wenden bekannte Methoden auf eine neue Funktionsklasse an, fördern damit ihre Problemlösekompetenz sowie die Fähigkeit, mathematische Ergebnisse zu kommunizieren und zu begründen . Zugleich wird die Vielfalt der Ableitungsregeln sichtbar, wodurch die Schülerinnen und Schüler ihre bisher erworbenen Kenntnisse vernetzen und auf künftige Problemstellungen übertragen können. Damit trägt die Stunde wesentlich dazu bei, mathematische Strukturen zu entdecken, zu verstehen und nachhaltig zu sichern. Die Unterrichtseinheit zur Herleitung der Ableitungsregeln trigonometrischer Funktionen besitzt eine hohe fachliche Relevanz, da Sinus- und Cosinusfunktionen zentrale Grundfunktionen der Analysis sind. Ihre Differenzierbarkeit bildet eine wichtige Grundlage für zahlreiche Anwendungen in Naturwissenschaft und Technik. Gleichzeitig stellt die Stunde eine konsequente Fortführung der bisherigen Arbeit mit ganzrationalen und der Exponentialfunktion dar und ergänzt die Vielfalt der Ableitungsregeln um eine weitere Funktionsklasse. Die Schülerinnen und Schüler bringen als Vorkenntnisse die Konzepte der mittleren und momentanen Änderungsrate, die Definition der Ableitung sowie grundlegende Ableitungsregeln (wie zum Beispiel die Potenz- und Summenregel) mit. Zudem verfügen die Schülerinnen und Schüler über erste Erfahrungen im graphischen Differenzieren sowie im Umgang mit GeoGebra auf dem Tablet. Damit sind die wesentlichen Voraussetzungen geschaffen, um die Ableitung von Sinus- und Cosinusfunktionen zunächst graphisch zu erarbeiten und anschließend rechnerisch zu sichern. Didaktisch-methodisch zeichnet sich die Stunde durch einen problemorientierten Einstieg aus, der vorhandenes Wissen aktiviert, Wiederholung ermöglicht und einen hohen Aufforderungscharakter besitzt. Methodenvielfalt wird durch den Wechsel von Einzelarbeit, Paararbeit, Plenumsdiskussion und digital gestützten Arbeitsphasen gewährleistet. Binnendifferenzierung erfolgt durch Hilfekarten, ein Lernvideo, farbliche Markierungen sowie Zusatzaufgaben für leistungsstarke Lernende. Auf diese Weise wird sowohl leistungsschwächeren Schülerinnen und Schülern Sicherheit vermittelt als auch eine inhaltliche Vertiefung für Stärkere angeboten. Für die Lehrkraft erfordert die Durchführung insbesondere digitale Kompetenzen im Einsatz von GeoGebra und Tablet, um präzises graphisches Arbeiten zu ermöglichen und technische Unterstützung geben zu können. Durch den Einsatz digitaler Werkzeuge wird zugleich die Medienkompetenz der Lernenden gestärkt. Insgesamt verbindet die Einheit eine klare fachliche Progression mit einer methodischen Vielfalt, die sowohl Motivation als auch nachhaltigen Kompetenzerwerb fördert. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wenden die Methode des graphischen Differenzierens auf trigonometrische Funktionen an und leiten daraus die Ableitungsregeln für Sinus und Cosinus ab. können ihr bisher erworbenes Wissen zur Differentialrechnung anwenden und Inhalte aus den vorangegangenen Stunden miteinander verknüpfen, um ihr Verständnis mathematischer Zusammenhänge zu festigen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen GeoGebra auf dem Tablet oder PC, um Tangenten an Funktionsgraphen präzise anzulegen und Ableitungsfunktionen zu visualisieren. reflektieren die Ergebnisse digitaler Werkzeuge kritisch und vergleichen sie mit eigenen Zeichnungen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv in Paararbeit zusammen und übernehmen Verantwortung für den gemeinsamen Lernfortschritt. hören einander zu, respektieren unterschiedliche Lösungswege und korrigieren Ergebnisse partnerschaftlich. präsentieren ihre Ergebnisse im Plenum und gehen wertschätzend auf Beiträge anderer ein.

Diese Unterrichtseinheit entstand im Rahmen einer Testreihe zur Eignung von Netbooks für den schulischen Einsatz. Im Projekt "Naturwissenschaften entdecken!" stellten die Arbeitgeberverbände Gesamtmetall die Mini-Rechner zur Verfügung, damit Lernende der Sekundarstufe I selbstständig und ortsunabhängig recherchieren konnten.Der Konflikt zwischen Ressourcenverbrauch und moderner Lebensweise einerseits und dem Recht auf eine traditionelle Lebensweise und einem unversehrten Lebensraum andererseits wird wohl an wenigen Stellen so deutlich wie in den Regenwäldern dieser Erde. Anhand dieses Beispiels sollen die Lernenden im Internet recherchierte Fakten mithilfe eines Diagramm-Editors grafisch aufbereiten und die Bezüge darstellen. Auf diese Weise wird das komplexe Wirkungsgefüge für die Schülerinnen und Schüler nachvollziehbarer.Die Bedrohung der traditionellen Lebensweise der Yanomami-Indianer im Grenzgebiet von Brasilien und Peru bietet sich hier im Besonderen als Unterrichtsgegenstand an, da hier nicht nur die Exemplarik gegeben ist, sondern weil sich das Thema auch gut durch die neuen Medien inhaltlich erfassen und bearbeiten lässt. Durchführung Die Lernenden recherchieren Informationen mithilfe vorgegebener Internetlinks und erstellen anschließend eine Concept-Map. Kognitive Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler sollen Wanderfeldbau als traditionelles und nachhaltiges Wirtschaftssystem nennen können. die Ursachen der Bedrohung indigener Völker und deren Lebensweise (hier Yanomami) erkennen können. den Konflikt zwischen Raumnutzung und Ressourcenhunger der modernen Welt und der traditionellen Lebensweise der indigenen Bevölkerung darstellen können. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen gezielt Informationen aus Internetseiten entnehmen können. eine Concept-Map mit dem Diagrammeditor yED erstellen können. Affektive Lernziele Die Schülerinnen und Schüler sollen einen kritischen Umgang mit der medialen Berichterstattung üben. Thema Bedrohte Indianer im Amazonasgebiet Autor Florian Thierfeldt Fach Geographie Zielgruppe Klasse 8 Zeitraum 1 bis 2 Stunden, je nach Vorkenntnissen im Umgang mit yED Medien Netbooks Technische Voraussetzungen Internetzugang, yEd Graph Editor zum Zeichnen von Netzwerken, Graphen, Diagrammen (kostenlos erhältlich) Ein Video zum Einstieg Mithilfe des Videos "Painted Spirits - Yanomami" wird emotional an das Thema "traditionelle Lebensweise" herangeführt. Gleichzeitig kann das Video als einer von zwei Gegenpolen gegenüber der Berichterstattung in den Online-Zeitungen dienen. Mithilfe der Internetquellen werden dann gemäß der Aufgabenstellungen die Informationen aus dem Internet gesucht. Anschließend beginnt die Reorganisation und Reflexion der recherchierten Fakten mit dem Programm yED. Hier sind individuelle, entsprechend der kognitiven Fähigkeiten der Lernenden erarbeitete Lösungen zu berücksichtigen. In einer sich anschließenden Präsentation können, dank des genutzten Mediums, Änderungen durch die Lerngruppe in das Endergebnis eingearbeitet werden. Aus Sicht der Lehrkraft sind die leichte Einsetzbarkeit und die Möglichkeit, "ortsunabhängig" mit den Geräten zu arbeiten, besonders hervorzuheben. Aufgrund der geringen Größe ist aus Erwachsenensicht fragwürdig, wie ergonomisch die Arbeit mit den Netbooks ist. Demgegenüber steht auf Schülerseite ein enormes Motivationspotenzial, das nicht unterschätzt werden darf. Gerade das handliche Format und die universelle Einsetzbarkeit machen den Schülerinnen und Schülern einen enormen Spaß und können positiv für den Unterricht genutzt werden. Ein praktisches Problem (falls zentral von der Schule zur Verfügung gestellt) ist das regelmäßige Aufladen der Akkus, damit es nicht plötzlich zu Geräteausfällen kommt. Dem steht eine lange Akkulaufzeit gegenüber, die in den Klassenräumen eine aufwändige Stromverkabelung unnötig macht.

In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich die Lernenden mit der Herausforderung, zukünftige Entwicklungen des Infektionsgeschehens zu modellieren. Alle Inhalte werden dabei in Form eines Gruppenpuzzles selbstständig erarbeitet. Mit passend zu den Arbeitsaufträgen entwickelten Videos, GeoGebra-Simulationen und zusätzlichen Input-Materialien durchlaufen die Lernenden eine naturwissenschaftlich-mathematische Modellierung. Insgesamt wird so die fächerübergreifende und interdisziplinäre Auseinandersetzung mit dem Thema Epidemiologie zum zentralen Unterrichtsgegenstand.Die Unterrichtseinheit ermöglicht es den Lernenden, einen naturwissenschaftlich-mathematischen Modellierungskreislauf über eine durch Arbeitsaufträge angeleitete Modellierung zu durchlaufen. Alle Materialien erhalten Sie über die Links am Ende der Seite. Ausgehend von den molekularbiologischen Grundlagen von SARS-CoV-2, dem Erreger der Krankheit COVID-19, welcher Auslöser einer weltweiten Pandemie ist, erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler im ersten Teil der Unterrichtseinheit alle notwendigen Modellierungsannahmen. Im zweiten Teil wird das exponentielle Wachstum zu Beginn einer Pandemie untersucht. Die sich daraus ergebenen Grenzen im Rückbezug auf die Realität führen zur Erweiterung der Modellierungsannahmen und zur Verbesserung hin zum sogenannten SIR-Modell, welches im Sinne einer "Black-Box" analysiert wird. Dadurch spielen die zugrundeliegenden Differentialgleichungen keine übergeordnete Rolle. Stattdessen treten die qualitative Auswertung und die Interpretation der Kurvenverläufe in Abhängigkeit der unterschiedlichen Parameter in den Vordergrund. Den Abschluss der Einheit bildet eine Diskussion zum Thema Impfen, in der alle erarbeiteten Ergebnisse miteinander vereint werden und eine mehr-perspektivische Betrachtung ermöglicht wird. Die Unterrichtseinheit zielt vorrangig darauf ab, das vielfältige Wirkungsgefüge eines komplexen Themengebiets – hier der Epidemiologie – zu erfassen. Durch die Kooperation mit anderen Fachdisziplinen im fächerübergreifenden Unterricht entsteht so ein manipulierbares Modell, aus welchem mathematische Ergebnisse gewonnen und anschließend in Bezug auf die Realität interpretiert werden können. Diese Schlussfolgerungen für zukünftiges Handeln sind maßgeblich, um perspektivisch eine nachhaltige Entwicklung voranzutreiben und dem Konzept einer Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) gerecht zu werden. Grundsätzlich erfolgt die Bearbeitung der Aufgaben innerhalb einer Stammgruppe, bestehend aus vier Personen – nur einige Aufgaben werden in Paararbeit und im anschließenden Austausch der Gruppen von Expertinnen und Experten bearbeitet. Das Arbeitsheft führt dabei durch die Unterrichtseinheit, macht auf solche Wechsel der Sozialform aufmerksam und ermöglicht in Kombination mit den Tipps im Hilfeheft eine eigenständige Bearbeitung des Materials.Die Unterrichtseinheit ist in drei Arbeitshefte untergliedert, wobei pro Arbeitsheft in etwa eine Doppelstunde benötigt wird. Die Links zu allen Materialien finden Sie am Ende der Seite. Da es sich um eine Selbstlernumgebung handelt, die nur an wenigen Stellen zusätzliche Hilfe benötigt, können die Gruppen alle Arbeitshefte eigenständig und in ihrem eigenen Tempo nacheinander bearbeiten. Um den Modellierungscharakter der Lerneinheit besser hervorzuheben, werden die einzelnen Phasen an die Schritte der adaptierten Form des integrierten Modells der naturwissenschaftlich-mathematischen Modellierung von Meister und Upmeier zu Belzen (2018) (vgl. Abbildung 1) angelehnt. Eine ausführliche Version des Verlaufsplans lässt sich auch hier finden. Spätestens mit der Entdeckung von SARS-CoV-2 wurde der Epidemiologie als wissenschaftliche Disziplin eine neue Rolle in der Beurteilung des Infektionsgeschehens und des Verständnisses von Infektionskrankheiten zugeschrieben. Gleichzeitig konnte die bereits vor 2020 geäußerte Annahme, dass sich das Auftreten von Pandemien in Zukunft noch deutlich intensivieren würde, bestärkt werden. Die Gründe dafür sind vielfältig und es ist nicht verwunderlich, dass das Forschungsinteresse, Risiken zu identifizieren und Prognosen zu erstellen, wann und wo eine neue Infektionskrankheit auftreten könnte, eine vollkommen neue Gewichtung erhalten hat. Genau hier setzt die Unterrichtseinheit an und beschäftigt sich mit der Epidemiologie und den ihr zugrundeliegenden Modellen, mit dem Ziel, durch eine angeleitete naturwissenschaftlich-mathematische Modellierung den Infektionsverlauf von SARS-CoV-2 angemessen zu modellieren. In mehreren Zyklen wird hier das sogenannte SIR-Modell entwickelt. Es beschreibt mathematisch die Zusammenhänge zwischen verschiedenen Gruppen mit definierten Gesundheitszuständen und stellt die Lernenden zunächst vor die Herausforderung, dieses Wirkungsgefüge und die Wechsel zwischen den Gesundheitszuständen (als Infektion und Genesung bezeichnet) im Sinne des systemischen Denkens zu erfassen. Neben dem fachspezifischen Wissen, welches in beiden Fächern vertieft oder erworben wird, werden durch den permanent eingeforderten Realitätsbezug auch spezielle Gestaltungskompetenzen (siehe BNE) adressiert. Sie sind essenziell bei der Übersetzung und Interpretation der Realität in ein Modell und umgekehrt und befähigen auch in Zukunft zur eigenständigen Durchdringung und Modellierung anderer komplexer Sachverhalte. Gleichzeitig lassen sich nur so Erklärungen für die Entwicklung der Fallzahlen finden und zukünftige Infektionsentwicklungen prognostizieren. Der fächerübergreifende Charakter der Lerneinheit zwischen Mathematik und Biologie (diese Verortung findet sich auch im Lehrplan wieder) fordert fachliche Vorkenntnisse aus beiden Fächern. Im Fach Biologie zählen dazu grundlegendes biologisches Wissen über die Zelle, die dort ablaufenden Prozesse (Transkription, Translation et cetera) sowie das Basiskonzept des Schlüssel-Schloss-Prinzips. Mathematisches Vorwissen wird im Bereich der Analysis und Differentialrechnung (Differenzenquotient, Steigung/Steigungsdreieck, Ableitung) und der rekursiven Berechnung von einzelnen Werten vorausgesetzt. Hinweise zu den Download-Materialien Arbeitsheft: Das Arbeitsheft enthält alle Arbeitsaufträge und leitet durch die Unterrichtseinheit. Eine Vierergruppe erhält zwei Arbeitshefte von Teil 1 und Teil 2. Diese unterscheiden sich nur in bestimmten Aufgaben voneinander und ermöglichen so die Bearbeitung der Lerneinheit als Gruppenpuzzle. Hilfeheft: Im Hilfeheft finden sich gestaffelte Hilfestellungen, die von den Lernenden eigenständig und nach Bedarf zu Rate gezogen werden können. Jede Vierergruppe erhält ein Hilfeheft Teil 1 und Teil 2. Weitere Printmaterialien: Diese finden sich alle im Materialordner im Downloadbereich der Station und werden für ihre Bearbeitung benötigt. Jede Gruppe erhält einen Satz aller Printmaterialien. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Einheit benötigen Die Lehrenden organisieren die digitale Teilhabe aller Lernenden und leiten sie an, die digitale Lerneinheit im Webbrowser aufzurufen und die dort bereits vorkonfigurierten Ressourcen zu nutzen. Sie gewährleisten außerdem, dass die Lernenden über alle erforderliche Vorkenntnisse und Fähigkeiten (sowohl digitale als auch nicht digitale) verfügen (2.3. Organisieren, Schützen und Teilen digitaler Ressourcen, 5.1. Digitale Teilhabe). Die Lerneinheit sollte von den Lehrenden sinnstiftend in den Unterricht eingebettet werden und dementsprechend einerseits unter Berücksichtigung der Lernziele, die ihren Ursprung im fächerübergreifenden Unterricht haben und andererseits des Kontextes der Epidemiologie behandelt werden. Die neu gewonnenen Erkenntnisse sollten zur besseren Integration der Lerneinheit im weiteren Unterrichtsverlauf erneut aufgegriffen, reflektiert und kritisch diskutiert werden. Dabei kann es hilfreich sein, diese Auseinandersetzung in neue Formate oder pädagogische Methoden zu integrieren (3.1. Lehren, 2.1. Auswahl digitaler Ressourcen). Während der Arbeitsphase begleiten die Lehrenden die Gruppenarbeiten und unterstützen die Lernenden auf verschiedenen Ebenen, sodass selbstgesteuertes Lernen, ein zielgerichteter Umgang mit den digitalen Elementen (vor allem den GeoGebra-Simulationen) und eine individuelle Bearbeitung (eigenes Niveau und eigenes Lerntempo) erreicht werden (3.2. Lernbegleitung, 3.4. Selbstgesteuertes Lernen, 5.2. Differenzierung und Individualisierung). Dazu zählt auch, die Kommunikation, die Teamarbeit und die kollaborative Nutzung der digitalen Medien innerhalb der unterschiedlichen Personenkonstellationen zu initiieren beziehungsweise zu fördern und die Lernenden somit bei Bedarf aktiv in die Arbeitsprozesse einzubinden. Dies gilt vor allem für die Aufgaben, in denen sich die Lernenden in der Stammgruppe über die in den Gruppen aus Expertinnen und Experten erarbeiteten Ergebnisse austauschen (3.2. Lernbegleitung, 3.3. Kollaboratives Lernen, 3.4. Selbstgesteuertes Lernen, 5.3. Aktive Einbindung der Lernenden). Digitale Medien werden in der Lerneinheit außerdem (von den Lehrenden) eingesetzt, um sich mit vielfältigen Herausforderungen aktiv und kreativ auseinandersetzen zu können. Dementsprechend werden sie zur Förderung der Kommunikation, der Zusammenarbeit in der Gruppe, zur Anregung von Diskussionen und damit zur gemeinsamen Lösungsfindung genutzt (5.3. Aktive Einbindung von Lernenden, 6.2. Digitale Kommunikation und Zusammenarbeit, 6.5. Digitales Problemlösen). Vermittelte Kompetenzen Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stellen die Epidemiologie als interdisziplinäres Fachgebiet dar, indem sie verschiedene Methoden dieses Gebietes anwenden. erläutern verschiedene Modelle, indem sie die mathematischen Eigenschaften, die Einflüsse verschiedener Parameter und die Zusammenhänge zwischen einzelnen Größen qualitativ untersuchen. interpretieren mathematisch gewonnene Ergebnisse durch Rückbezug zur Realität und initiieren so neue Modellierungszyklen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sind in der Lage, die Informationen aus den zur Verfügung gestellten digitalen Materialien zu analysieren, interpretieren und zu nutzen. verarbeiten Informationen, Inhalte und vorhandene digitale Produkte weiter und integrieren diese in bestehendes Wissen. lernen GeoGebra als digitales Mathematikwerkzeug kennen und wenden es in vorgegebenen Aktivitäten zur qualitativen Betrachtung von Modellierungsprozessen an. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler dokumentieren Überlegungen, Lösungswege beziehungsweise Ergebnisse gemeinsam, stellen sie verständlich dar und präsentieren sie, auch unter Nutzung geeigneter Medien. erfahren (unter anderem durch die Konstellationen im Gruppenpuzzle), dass jede/jeder ihre/seine individuellen Stärken einbringen kann. reflektieren, dass gelungene Kooperation und Kommunikation zu einem gemeinsamen inhaltlichen Ergebnis führen können. 21st Century-Skills Die Schülerinnen und Schüler können Zusammenhänge qualitativ untersuchen, verbal und grafisch beschreiben und systematisieren. erschließen komplexe Themengebiete mithilfe von Gestaltungskompetenzen eigenständig. interpretieren Modelle und leiten Schlussfolgerungen für die Realität und zukünftiges Handeln ab. Literaturhinweise Meister, J. & Upmeier zu Belzen, A. (2018): Naturwissenschaftliche Phänomene mit Liniendiagrammen naturwissenschaftlich-mathematisch model-lieren. In: M. Hammann & M. Lindner (Hrsg.), Lehr- und Lernforschung in der Biologiedidaktik: Band 8. 2017 (S. 87–106). Studien Verlag, Halle-Wittenberg.

Diese Unterrichtseinheit zeigt den Schülerinnen und Schülern die Bedeutung Einsteins für unsere Gesellschaft und insbesondere seine Spuren in der Literatur auf. Internetrecherchen, freie Textbearbeitung und kreative Schreibanlässe erleichtern es, sich mit der sonst eher trockenen Materie der historisch bedeutenden Persönlichkeit Einsteins auseinanderzusetzen. Im Fach Deutsch bietet sich eine ausführliche Behandlung von Dürrenmatts Drama Die Physiker an, das zur Standardlektüre im Unterricht gehört. In der hier vorgestellten Unterrichtseinheit wird jedoch nur ein kurzer Abschnitt dieses Werkes herausgegriffen. Darüber hinaus setzen sich die Schülerinnen und Schüler unter anderem mit einem Auszug aus Wolfgang Weyrauchs Hörspiel Die japanischen Fischer , mit Marie Luise Kaschnitz's Gedicht Hiroshima und Einsteins Brief an Franklin D. Roosevelt auseinander. Dabei spielt im Zusammenhang mit dem Einsatz der Atombombe in Hiroshima und Nagasaki die Frage nach der Verantwortung des Naturwissenschaftlers für die Anwendung seiner Erkenntnisse eine zentrale Rolle. Außerdem erstellen die Schülerinnen und Schüler einen Einsteinkalender, der im Klassenzimmer aufgehängt werden und der sie durch das Einsteinjahr begleiten soll. Jugendliche sollen im Einsteinjahr Einblick in das Leben und die Gedankenwelt des genialen Wissenschaftlers erhalten. Im Deutschunterricht geht es dabei nicht darum, wissenschaftliche Einsichten zu vermitteln, sondern die Bedeutung Einsteins für unsere Gesellschaft und insbesondere seine Spuren in der Literatur aufzuzeigen. Da das Einsteinjahr auch in anderen Fächern aufgegriffen wird (Ethik, Physik, Geschichte, ... ), ist eine fächerübergreifende Zusammenarbeit mit den in Frage kommenden Kolleginnen und Kollegen empfehlenswert. Für den Deutschunterricht bieten sich zum Beispiel fächerverbindende Ansätze zur Arbeit mit dem Roman Flächenland von Edwin Abbott an (siehe Unterricht gegen eindimensionales Denken im Fachportal Ethik und Eine Reise ins "Flächenland" mit GEONExT im Fachportal Mathematik). Eine detaillierte Beschreibung der Themen der Unterrichtseinheit "Albert Einstein: Die Verantwortung der Physiker für die Bombe" finden Sie in der Projektbeschreibung im Downloadbereich. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Biographie Albert Einsteins kennen. untersuchen die Beziehung zwischen dem Wandel des naturwissenschaftlichen Weltbildes und der Literatur. setzen sich mit der Frage nach der Verantwortung des Naturwissenschaftlers für die Anwendung seiner Erkenntnisse auseinander. In der hier vorgestellten Konzeption nimmt die Behandlung eines jeden Themas eine Unterrichtsstunde in Anspruch. Die Vorschläge können auch als flexible Module verwendet und müssen nicht zwingend komplett in der hier vorgeschlagenen Abfolge im Unterricht eingesetzt werden. Einzelnen Aspekte, wie zum Beispiel der Besprechung von Dürrenmatts Drama Die Physiker oder Wolfgang Weyrauchs Hörspiel Die japanischen Fischer , kann natürlich auch wesentlich mehr Zeit gewidmet werden. Im Zentrum des Deutschunterrichts stehen normalerweise Dichter und ihre Werke. Seltener kommen Philosophen zu Wort. Größen aus den Naturwissenschaften spielen im literaturbetonten Unterricht ab Jahrgangsstufe 10 nur eine untergeordnete Rolle. Dennoch wird immer wieder versucht, den Einfluss der allgemeinen Geschichte, der Philosophie und des Weltbildes einer Epoche auf die jeweilige Literatur herauszuarbeiten. Es ist daher sinnvoll, dem Menschen, der unser modernes Weltbild geprägt hat wie kein Zweiter, gerade im Deutschunterricht Aufmerksamkeit zu schenken. Ziel ist es, Albert Einstein als einen großen Denker des 20. Jahrhunderts auch aus nicht-physikalischer Sicht kennen zu lernen und seine Spuren in der Literatur zu untersuchen. Wer hat was gesagt? Um die Schülerinnen und Schüler in der Einstiegsphase zu motivieren, sollen sie zunächst eine Reihe von Aphorismen möglichen Autoren zuordnen. Zur Auswahl stehen neben Albert Einstein zum Beispiel Ronald Reagan, Dieter Bohlen oder Immanuel Kant. Die Bearbeitung der Aufgabe soll jedoch nicht viel Zeit in Anspruch nehmen, denn sie ist nicht mit Logik oder durch Wissen zu bewältigen! Sie ist hinterhältig, denn alle Denksprüche stammen von Albert Einstein. Die unterschiedlichen Themen, derer Einstein sich annimmt, zeigen seine Vielseitigkeit auf und machen neugierig auf den Kopf, der dahinter steckt. Zu seinem 50. Geburtstag, am 14. März 1929, erfuhr Einstein in einem Glückwunschschreiben des damaligen Ulmer Bürgermeisters, dass seine Geburtsstadt ihm zu Ehren eine Straße nach seinem Namen benannt habe. Mit Bezug auf diese Straße meinte Einstein in seinem Dankschreiben: "Von der nach mir benannten Straße habe ich schon gehört. Mein tröstlicher Gedanke war, dass ich ja nicht verantwortlich sei, was darin geschieht." Auch in anderen Städten wurden Straßen oder Schulen nach dem großen Physiker benannt. Den wenigsten Passanten dürfte jedoch bewusst sein, dass wir Albert Einstein ein völlig neues Weltbild verdanken. Als Einstieg in die Stunde dient das Foto des Straßenschildes "Albert-Einstein-Ring" (eine große Version befindet sich im Download-Paket auf der Startseite des Artikels), verknüpft mit der Frage nach der Bedeutung des Namensgebers für uns. Im Gespräch soll darauf hingelenkt werden, dass Einstein nach Newton unser physikalisches Weltbild grundlegend neu geprägt hat. Wie wirkt sich das jeweilige Weltbild auf die Literatur aus? Mit Sicherheit sind Dichter und Literaten keine Physiker, dennoch lassen sich gelegentlich Spuren des jeweils vorherrschenden Weltbildes und neuer naturwissenschaftlicher Entdeckungen in literarischen Werken finden. Am deutlichsten lässt sich der Wandel der Weltbilder durch einen Vergleich herausarbeiten. Zu diesem Zweck sollen die Schülerinnen und Schüler ein vorbereitetes Arbeitsblatt mit Informationen und Bildern aus dem Internet ergänzen. Dazu können unter anderem die unten (und auch auf dem Arbeitsblatt) angegebenen Webseiten dienen. Nach der Recherche und dem Einpflegen von Texten und Bildern in das Arbeitsblatt werden in kurzen Vorträgen die charakteristischen Merkmale des Newtonschen und des Einsteinschen Weltbildes vorgestellt. Die hier zum Download angebotene Datei enthält auch Lösungsvorschläge für die Lehrkraft. Friedrich Dürrenmatt hat Albert Einstein als Vorlage für sein Drama Die Physiker ausgewählt, da Einstein trotz seiner pazifistischen Überzeugung durch seine Empfehlung an den ameri-kanischen Präsidenten Franklin D. Roosevelt in den Bau der Atombombe verwickelt worden und in einen moralisches Dilemma geraten ist. Einstein wollte auf jeden Fall verhindern, dass Hitler-Deutschland vor den Alliierten in den Besitz einer einsatzfähigen Atombombe komme. Deren vernichtende Wirkung war ihm bei seinem Rat zum Bau einer amerikanischen Atombombe bewusst. Er hatte jedoch gehofft, durch die Unterstützung einer internationalen Verzichterklärung die Welt vor dem Einsatz von Atomwaffen bewahren zu können und deshalb seine Bedenken beiseite geschoben. Und das, obwohl gerade er die Verantwortung der Physiker gegenüber der Gesellschaft stets gesehen und sehr ernst genommen hat. Noch im hohen Alter kämpfte er für die Beteiligung von Wissenschaftlern an politischen Entscheidungen und für deren Mitspracherecht beim Einsatz der von ihnen konstruierten Waffen. Zudem gehörte er immer zu den Forschern, die die Öffentlichkeit über neue wissenschaftliche Entwicklungen und deren Bedeutung für die Gesellschaft informieren wollten. Die Schülerinnen und Schüler werden zunächst mit dem Brief Albert Einsteins an Roosevelt konfrontiert, in dem der Physiker größere Anstrengungen für die Entwicklung einer Atombombe vorschlägt. Der englische Text ist zunächst zu übersetzen. In Klassen mit weniger guten Englischkenntnissen kann eine deutsche Übersetzung vorbereitet werden. Das zweite Arbeitsblatt beschäftigt sich mit einem Auszug aus Dürrenmatts Drama Die Physiker . Das Stück - eine Standardlektüre des Deutschunterrichts - ist sicher eine ausführlichere Unterrichtseinheit wert. Im Rahmen dieses Beitrags wird jedoch lediglich an einem kurzen Textauszug der Aspekt der Verantwortung des Wissenschaftlers für seine Entdeckungen erarbeitet. Für die kreativen Aufgaben muss - je nach dem Arbeitstempo der Lerngruppe - eventuell eine zweite Stunde eingeplant werden. Nachdem die USA die Bewohner des Bikini-Atolls von der "Notwendigkeit" überzeugt hatten, ihre Heimat - angeblich nur vorübergehend - zu verlassen, begannen 1948 die Atombombentests auf den Marshall-Inseln. Obwohl Atomtests nicht direkt als Kriegshandlungen zu werten sind, dienen sie der Erforschung von Waffenwirkungen und damit einem möglichen späteren Einsatz gegen Menschen. Die Versuche hatten zum Teil verheerende Auswirkungen auf die Bevölkerung in der Nähe der Testgebiete, die durch den radioaktiven Fallout stark verstrahlt wurden. Wolfgang Weyrauch versucht in seinem Hörspiel Die japanischen Fischer die Situation der Menschen in der Nähe eines Testareals aufzuzeigen. Als stummer Impuls dient die Abbildung einer Atombombenexplosion ( Atompilz ). In einem kurzen Gespräch wird das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler über die Auswirkungen von Atombombenexplosionen auf den Menschen eruiert. Daran schließt sich die Frage nach dem Schicksal der Bevölkerung in den Testgebieten sowie in deren Nähe an. Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich in zwei Gruppen mit den Folgen für die Südseebewohner. Während die erste mithilfe vorgegebener Internetseiten Daten und Fakten sammelt und daraus eine kurze Präsentation erstellt, liest die zweite einen kurzen Ausschnitt aus Weyrauchs Hörspiel Die japanischen Fischer und analysiert die Auswirkungen der Atomtests in der poetischen Darstellung. Ein Vergleich der Gruppenergebnisse schließt die Unterrichtsstunde ab. Der Schwerpunkt liegt darin, die Unterschiede in der Darstellung zwischen sachlicher, nicht-fiktionaler Sprache und poetischer Sprache herauszuarbeiten. Dabei geht es weniger um rein sprachlich-rhetorische Merkmale, sondern um den Grad des Wirklichkeitsbezugs "harter" Fakten einerseits und emotionaler Beteiligung andererseits. Weyrauchs Hörspiele Die japanischen Fischer und Das grüne Zelt können auch ausführlicher behandelt werden. Sie können komplett gelesen und eingehender analysiert, einzelne Szenen von Schülerinnen und Schülern gesprochen und als eigenes Hörspiel aufgezeichnet werden. Informationen zum Autor lassen sich im Internet recherchieren. Mit den Abwürfen der Atombomben über Hiroshima und Nagasaki hatte die Entdeckung der gewaltigen Energiemengen, die bei der Kernspaltung frei werden, und Einsteins Aufforderung an den Präsidenten Roosevelt, dieses Wissen zum Bau einer Bombe zu nutzen, katastrophale Folgen. Sicher ist der Tod Hunderttausender dem Physiker nicht persönlich anzulasten. Es ist aber eine Tatsache, dass durch die Anwendung von Erkenntnissen aus der an sich wertfreien Grundlagenforschung immer wieder neues, unsagbares Leid über die Menschen gebracht wurde. Es ist nicht Aufgabe der Lyrik anzuklagen und Schuld zuzuweisen. Aber in der Lyrik können das Gefühl der Ohnmacht und das schlechte Gewissen des Einzelnen thematisiert werden. Zum Einstieg in die Stunde kann der Song Hiroshima von der Gruppe Wishful Thinking gespielt werden. Ein Textauszug befindet sich auch auf dem Arbeitsblatt. Einige Takte des Stückes sind auch bei musicline.de zu hören. In dem Lied ist von einem Mann die Rede, der "einen Schatten geworfen hat". Dies erinnert an das schreckliche Phänomen, dass bei den Bombenexplosionen in Japan von den Menschen manchmal nur noch ein in eine Hauswand eingebrannter "Schatten" übrig geblieben ist, während der Körper verdampfte. Ein in dem Lied ungenannter Mann hat die tödliche Fracht nach Hiroshima gebracht. Zur Vorbereitung auf das Gedicht Hiroshima von Marie Luise Kaschnitz soll diskutiert werden, wie sich dieser Mensch heute fühlen mag, da ihm die Folgen des Waffeneinsatzes bekannt sind. Nach der stillen Lektüre des Gedichtes werden die Fragen des Arbeitsblattes bearbeitet. Als Die Grünen 1984 im Bundestag die Abschaltung aller Atomkraftwerke forderten, beriefen sie sich auf ein Zitat Einsteins: "Die entfesselte Gewalt des Atoms hat alles verändert, nur unsere Denkweise nicht, und so gleiten wir auf eine Katastrophe zu, die die Welt noch nicht gesehen hat." (Zitat nach Armin Hermann: Einstein. Der Weltweise und sein Jahrhundert. Eine Biographie. München u. Zürich: Piper 1994, S. 512). Allerdings war Einstein nicht grundsätzlich gegen die Ausbeutung der Kernenergie, sondern er hoffte auf eine friedliche Nutzung. Die Schülerinnen und Schüler rezipieren die Informationen der Arbeitsblattes in Gruppen und erarbeiten den fiktiven Verlauf einer Fernseh-Talkrunde, in der Einstein, Dürrenmatt, Weyrauch, Kaschnitz und Oppenheimer über die Verantwortung des Naturwissenschaftlers für die gesellschaftlichen und politischen Folgen seiner Erkenntnisse diskutieren. Die Sichtung der Informationen könnte bereits in der vorangehenden Stunde als Hausaufgabe gestellt werden. Die Ausarbeitung des Gesprächs dient dem Abschluss und der Sicherung der Ergebnisse der gesamten Unterrichtseinheit. Die hier zum Download angebotene Grafik stellt die Zusammenhänge zwischen Forschung, politischer Entwicklung und literarischer Aufarbeitung dar. Die Grafik kann als Materialgrundlage für eine zusätzliche Schülergruppe dienen oder auch als Kopiervorlage für eine OHP-Folie verwendet werden, mit deren Hilfe die Lehrkraft noch einmal die Bedeutung Einsteins für die verschiedenen literarischen Werke zusammenfasst. Friedrich Dürrenmatt Diogenes Verlag, 1998 ISBN 3-257-23047-8 Weyrauch Zwei Hörspiele Reclam ISBN 3-15-008256-0 Heinar Kipphardt Suhrkamp, 2002 ISBN 3-518-10064-5 Leiser Film, 61 Minuten Erwin Leiser Produktion, 1985

Die Kinder widmen sich in dieser Unterrichtseinheit der Frage "Wie funktioniert eigentlich unsere Erde?". Die Erkenntnisse und Erfahrungen, die sie beim Erforschen dieser facettenreichen Thematik machen, sollen ihr Bewusstsein dafür stärken, dass sie ihre Umwelt aktiv erkunden, beeinflussen und mitgestalten können. Erde, Feuer, Wasser und Luft sind Grundbausteine der Vielfalt des Lebens auf unserem Planeten. Die vier Elemente wirken in der Natur aufeinander ein: Gemeinsam treiben sie den Wasserkreislauf an, bestimmen unser Wetter und unser Klima. Sie spenden Energie, lassen Pflanzen wachsen und erhalten die Produktion von Sauerstoff aufrecht. Jedes Lebewesen und jedes Element spielt eine bestimmte Rolle. Alles ist vernetzt und verwoben. Die Natur befindet sich dabei im Gleichgewicht: Pflanzen produzieren energiereiche Stoffe, Tiere und Menschen konsumieren diese als Nahrung. Reste werden von Pilzen und Bakterien abgebaut und wieder in Nährstoffe umgewandelt - ein perfekter Stoffkreislauf, angetrieben von der Energie der Sonne, gespeist vom Lebensquell Wasser und geschützt von einer mit Luft gefüllten Atmosphäre. Durch das gemeinsame Erforschen und Erleben der Elemente bauen die Mädchen und Jungen Naturwissen auf und entwickeln ein Wertebewusstsein und Verantwortungsgefühl für ihre Umwelt. Die Kinder lernen zu verstehen, dass alles, was sie tun, eine Auswirkung hat. Jeder kann so die Zukunft mitgestalten. Kinder streben unentwegt danach, ihre Welt zu entdecken. Sie ordnen neue Erfahrungen in ihr bisheriges Weltbild ein und verknüpfen aktuelles mit schon vorhandenem Wissen. Gelingt dieses Einpassen nicht, müssen Vorstellungen überprüft, Wissens- und Denkstrukturen neu angepasst werden. Der Prozess bewusster Erkenntnis beginnt daher stets mit einer Frage, auf die die Kinder in ihrem bisherigen Wissens- und Erfahrungsschatz keine befriedigende Antwort finden. In der alltäglichen Begegnung mit Naturphänomenen entstehen bei den Kindern viele Fragen. Den Erwachsenen fällt eine Antwort oft gar nicht so leicht. Sie können sich selbst mit den Kindern auf einen gemeinsamen Weg des Erforschens und Entdeckens begeben und die Mädchen und Jungen bei der Suche nach eigenen Antworten unterstützen. Versuche zu den vier Elementen Hier finden Sie zahlreiche Vorschläge zum Ausprobieren und Experimentieren, mit denen die Kinder die Bedeutung und die Funktion der vier Elemente erforschen können. Wir retten die Welt Auch Kinder können die Welt retten. Zeigen Sie ihnen, welchen Beitrag sie zur Erhaltung unserer Erde leisten können. Die Schülerinnen und Schüler werden für das Thema Umwelt- und Klimaschutz sensibilisiert. lernen das Thema Nachhaltigkeit und seine Bedeutung anhand konkreter Alltagsfragen kennen. lernen die Bezüge des Klimaschutzes und des Konzepts der Nachhaltigkeit zu ihrer eigenen Lebenswelt kennen. entwickeln eine persönliche Motivation, für den Klimaschutz aktiv zu werden. Die Stiftung "Haus der kleinen Forscher" Die gemeinnützige Stiftung "Haus der kleinen Forscher" engagiert sich mit einer bundesweiten Initiative für die Bildung von Kindern im Kita- und Grundschulalter in den Bereichen Naturwissenschaften, Mathematik und Technik. Sie unterstützt mit ihren Angeboten pädagogische Fachkräfte dabei, Mädchen und Jungen bei ihrer Entdeckungsreise durch den Alltag zu begleiten. Partner der Stiftung sind die Helmholtz-Gemeinschaft, die Siemens Stiftung, die Dietmar Hopp Stiftung und die Deutsche Telekom Stiftung. Gefördert wird sie vom Bundesministerium für Bildung und Forschung. Die "Tage der kleinen Forscher" Jedes Jahr richtet die Stiftung "Haus der kleinen Forscher" einen "Tag der kleinen Forscher" aus. An diesem Tag geben deutschlandweit Kinder in Kitas, Horten und Grundschulen naturwissenschaftlichen Phänomenen und Fragestellungen nach: Was hält mich gesund? Woher kommt der Strom? Bei dieser Unterrichtseinheit geht es darum, die Natur unmittelbar zu fühlen und zu erkunden. Kinder und Erwachsene sind hier Lernpartner, die mit gegenseitiger Wertschätzung in einen lebendigen Austausch treten - so erschließen sie sich gemeinsam Wissen. Die Lehrkräfte und pädagogischen Fachkräfte geben den Kindern Anregungen und bieten Hilfestellungen an, ohne den Fragen der Mädchen und Jungen vorzugreifen. In einem Lernumfeld, in dem auch Erwachsene bereit sind, offen Fragen zu stellen, Ungewohntes auszuprobieren und Fehler zuzulassen, können alle Beteiligten kreative Entdeckungen machen. Entscheidend ist der direkte Austausch zwischen pädagogischer Fachkraft und dem Kind: Pädagoginnen und Pädagogen reflektieren mit den Mädchen und Jungen, ermuntern sie, ihre Beobachtungen zu formulieren und festzuhalten. In der gemeinsamen Erörterung der individuellen Entdeckungen entstehen neues Wissen und bewusste Erkenntnis. Zudem werden im Gespräch die Motivation und Selbstwirksamkeit der Kinder gestärkt. Weil sie als Lernpartner ernst genommen werden, fühlen sich die Kinder kompetent, verschiedene Wege auszuprobieren und sich darüber zu äußern. Die Kinder erleben Vertrauen und Zutrauen durch Erwachsene und erfahren beim gemeinsamen Forschen einen Zugewinn an Selbstbewusstsein und innerer Stärke. Überlegen Sie mit den Kindern, was sie zum Leben brauchen und was eher stört. Die Mädchen und Jungen können konkrete Grundmaterialien wie Steine, Erde, Essen und Wasser sammeln oder Dinge wie die Sonne, Häuser, Freunde, Spielzeug etcetera benennen. Untersuchen Sie die Materialien und Äußerungen der Kinder gemeinsam etwas genauer. Welche davon braucht man wirklich, um eine Welt zu gestalten? Wie hängen sie zusammen? Welche stören das Gleichgewicht? Gibt es Alternativen? Schreiben oder zeichnen Sie mit den Kindern alles auf ein großes Blatt Papier und malen Sie Linien, wenn Dinge miteinander in Verbindung stehen. Die Bedeutung der Erde Erde, so wird der Planet genannt, auf dem wir Menschen leben. Erde ist aber auch der Boden, auf dem wir stehen. Diesem Boden verdanken wir eine einzigartige Vielfalt an Pflanzen und Tieren. Der Boden versorgt uns mit Nahrungsmitteln, filtert und speichert Grundwasser, ist Grundlage für Wälder, Wiesen, Wüsten und andere Lebensräume. Er liefert Baumaterial für Häuser, Straßen und Fabriken. Wir nutzen Bodenschätze als Rohstoffe für die Energieversorgung und die Industrie. Experiment 1: Die "Kleintierfalle" Die Kinder entdecken, wieviele verschiedene Tiere in der Erde leben. Dafür werden ein Küchensieb, ein großer Trichter, ein Karton und ein paar Papiertaschentücher benötigt. Damit der Karton für die Tierchen gemütlich wird, muss er zunächst mit schwarzem Papier ausgekleidet werden. In den Deckel bohren die Kinder ein Loch, durch das der Trichter gesteckt werden kann. Legen Sie angefeuchtete Papiertaschentücher an die Stelle im Karton, über der die Trichteröffnung von oben einmündet. Auf den Trichter wird anschließend das Sieb gelegt und eine Schaufel voll Erde hineingefüllt. Die Erde muss nun mit Licht beschienen werden. Das kann gemäßigtes Tageslicht oder auch eine künstliche Lichtquelle sein. Licht und Wärme treiben die Bodenlebewesen nach unten, wo sie schließlich durch das Sieb auf das feuchte Papier fallen. Nach einem Tag sind sie auf dem weißen Papier gut zu entdecken. Experiment 2: Boden für unser tägliches Brot Das meiste, was wir essen, hat seinen Ursprung im Erdreich. Boden ist aber nicht gleich Boden. Manche Böden können zum Beispiel nur wenig Wasser speichern. Nicht jeder Boden stellt Nährstoffe in ausreichender Menge zur Verfügung. Die Kinder füllen ein paar Blumentöpfe mit jeweils unterschiedlichen Bodenarten (Waldboden, Ackerboden, Kies, Sand, Lehm oder Komposterde) und stecken in jede Bodenprobe einen Keimling, beispielsweise von einer Bohnenpflanze. Kann der Keimling in allen Bodenarten gleich gut gedeihen? Was brauchen Pflanzen noch, um optimal zu wachsen? Die Bedeutung des Feuers Feuer gibt es schon sehr lange auf der Erde: Blitze zuckten über den Himmel und ließen trockene Bäume in Flammen aufgehen. Die Menschen hüteten das Feuer als wertvollen Schatz, der Energie in Form von Wärme und Licht spendete. Heute sehen unsere "Feuer" anders aus - moderne Heizsysteme und Lichttechniken wärmen uns und erhellen unseren Alltag. Dahinter steckt wertvolle Energie, die wir auch für viele andere Dinge nutzen. Experiment 1: Der Feuerball im Weltall Entdecken Sie zusammen mit den Mädchen und Jungen die Kraft der Sonne: Fangen Sie an einer brandgeschützten Stelle mit einer Lupe die Sonnenstrahlen ein, zeichnen Sie Brandmuster in eine Holzplatte oder entfachen Sie ein kleines Feuer. Am besten eignet sich dafür eine Fresnel-Lupe mit flacher Linse, die in Ringe unterteilt ist. Achtung: Feuerexperimente dürfen immer nur gemeinsam mit Erwachsenen durchgeführt werden! Die Lupe als Brennglas darf keinesfalls auf sich selbst, andere Personen oder auf leicht entflammbare Kleidung gerichtet werden. Um die Augen zu schützen, setzen die Kinder Sonnenbrillen auf. Experiment 2: Licht für die Pflanzen Säen Sie mit den Kindern in drei Schälchen Kresse aus: Eine Schale stellen Sie offen auf die Fensterbank, die zweite decken Sie mit einem Karton ab, so dass kein Sonnenlicht an die Samen kommt, und über die dritte Schale stülpen Sie eine Glasschale als "Glashaus". Bitte das Gießen nicht vergessen. Was können die Mädchen und Jungen in den nächsten Tagen beobachten? Die Bedeutung des Wassers Wasser ist farblos, geruchlos, geschmacklos - und doch die wichtigste Flüssigkeit der Erde, denn ohne Wasser gäbe es kein Leben. Drei Viertel unseres Planeten sind mit Wasser bedeckt, und trotzdem ist es nicht im Überfluss vorhanden, da die für uns nutzbaren Wasservorräte begrenzt sind. Sauberes Wasser ist besonders lebenswichtig und als Trinkwasser ein kostbares Gut, mit dem bewusst und sorgsam umgegangen werden muss. Unser Körper besteht zu etwa 65 Prozent aus Wasser, viele Pflanzen haben sogar einen Wassergehalt von über 75 Prozent. Maximal vier Tage kann ein Mensch ohne Flüssigkeit überleben. Experiment 1: Die Wassergüte bestimmen Mithilfe kleiner Wassertiere lässt sich die Qualität von Wasser feststellen. Denn manche Tiere mögen nur sehr sauberes Wasser, andere lieber verschmutztes. Mit einem Kescher (einem feinen Küchensieb am längeren Stock) holen die Kinder den Schlamm vom Grund eines kleinen Gewässers nach oben. Vorsichtig spülen sie den überschüssigen Schlamm aus dem Sieb. Die Wassertierchen kommen in eine Schüssel mit Wasser. So lassen sie sich unter der Lupe genauer betrachten und die Wassergüte kann bestimmt werden. In sauberem Wasser findet man Strudelwurm, Larven von Eintags-, Stein- und Köcherfliegen. In leicht verschmutztem Wasser leben Schneckenegel, Flohkrebse, Fischegel und die Spitzschlammschnecke. In stark verschmutztem Wasser findet man Rollegel, Wasserasseln und Larven von Waffelfliegen. In sehr stark verschmutztem Wasser sind der Schlammröhrenwurm, die Rattenschwanzlarve und die Zuckermückenlarve zu Hause. Im Internet können Sie nach Bildern der Wassertierchen recherchieren. Experiment 2: Der Wasserkreislauf Die Wassermenge auf der Erde bleibt immer dieselbe. Kein Wassertropfen geht verloren, keiner kommt hinzu. Gestalten Sie zusammen mit den Kindern eine kleine Klimastation, an der Sie über einen langen Zeitraum den Kreislauf des Wassers beobachten: Schichten Sie Holzkohle (gegen Schimmel), Kieselsteine und ungedüngte Erde der Reihe nach in ein großes Einweckglas, bis dieses zu einem Drittel gefüllt ist. Nun pflanzen Sie Moos oder den Ableger einer Zimmerpflanze ein und lassen die Mädchen und Jungen die kleine Landschaft mit Tannenzapfen, Schneckenhäusern oder Steinen gestalten. Gießen Sie einmal kräftig mit destilliertem Wasser (das verhindert Kalkränder am Glas), verschließen Sie das Glas mit einem Deckel oder einer Frischhaltefolie mit Gummi und stellen es an einen hellen Platz. Was passiert im Glas, was mit dem Wasser? Beobachten Sie mit den Kindern das Klimaglas über einen längeren Zeitraum und dokumentieren Sie Ihre "Wetterbeobachtungen" mittels Fotos oder Zeichnungen. Tun Sie das zu Beginn, nach einer Woche, nach drei Wochen, nach zwei Monaten. Gestalten Sie mehrere Klimagläser für unterschiedliche Orte: Was passiert mit dem Glas, wenn es im dunklen Schrank oder im Sommer im Garten steht? Die Bedeutung der Luft Luft ist nicht nichts - das wissen alle kleinen Forscherinnen und Forscher. Doch was ist Luft, was kann und macht sie? Für uns Menschen ist Luft lebensnotwendig: Wir können vier Wochen ohne Nahrung auskommen, maximal vier Tage ohne Wasser, aber nur knapp zwei Minuten ohne Luft. Die Erde schwimmt in einem Meer von Luft. Sie wird von einer Luftschicht, der so genannten Atmosphäre, umgeben. Diese Luft besteht aus Stickstoff (78 Prozent), Sauerstoff (21 Prozent) sowie Spuren von Edelgasen (1 Prozent) und macht in dieser speziellen Mischung ein Leben auf der Erde erst möglich. Experiment 1: Sauerstoff-Produktion Pflanzen produzieren Sauerstoff, den wir Menschen zum Leben brauchen. Mit der Wasserpflanze Wasserpest, die es in der Zoohandlung gibt, lässt sich die Sauerstoff-Aktivität einer Grünpflanze sichtbar machen. Geben Sie die Pflanze in einen transparenten Glasbehälter und fügen Sie Wasser hinzu. Jetzt können die Kinder kleine Luftbläschen aufsteigen sehen - dabei handelt es sich um Sauerstoff. Experiment 2: Treibhauseffekt Der sogenannte Treibhauseffekt hat großen Einfluss auf die Temperatur auf der Erde. Seit der industriellen Revolution hat der Treibhauseffekt durch CO2 Emissionen stark zugenommen. Deshalb spricht man vom Klimawandel. Doch wie lässt er sich erklären? Legen Sie zwei Thermometer an einen sonnigen Platz. Nach einer Stunde lesen Sie mit den Kindern die Temperaturen ab. Dann stülpen Sie über eines der beiden Thermometer eine Schüssel aus Glas. Nach einer weiteren Stunde messen Sie wieder und vergleichen die Temperaturen. Suchen Sie mit den Mädchen und Jungen nach anderen Beispielen, an denen man den Treibhauseffekt beobachten kann. Hintergrund Einige Lebensmittel wirken indirekt stärker auf das Klima ein als andere - zum Beispiel tierische Produkte wie Rindfleisch und Milchprodukte. Hinter einem Kilo Rindfleisch stehen etwa 13,5 Kilogramm CO2. Im Vergleich dazu verursacht saisonales, regionales Freilandgemüse nur etwa 150 Gramm pro Kilo. Aktion Gemeinsam mit den Kindern wird die Klimabilanz der Lebensmittel unter die Lupe genommen und bewusst eine Auswahl an Leckerbissen zusammengestellt, die auch dem Klima "schmecken". Welche Obst- und Gemüsesorten haben gerade Saison? Welche Produkte stammen aus der Region? Daraus wird ein leckeres und nahrhaftes Frühstück. Hintergrund "Von der Wiege zur Wiege" lautet die Formel für zukunftsfähige Produkte: Sie bestehen zum Beispiel aus nachwachsenden Rohstoffen wie Mais, der zu Verpackungsmaterial verarbeitet wird. Sie sind leicht zu zerlegen und aus ihren Altstoffen können restlos neue Produkte entstehen. Alte Produkte sind die Wiege für neue. Und sobald diese alt geworden sind und ausgedient haben, sind sie wiederum die Wiege für neue Produkte. Aktion Die Kinder nehmen den eigenen Abfall unter die Lupe: Was könnte man wie vermeiden? Können die Kinder Müll trennen - vor allem Altpapier, Verpackungen, Kompost, Glas und Sondermüll wie Batterien? Suchen Sie mit den Kindern auf Papierprodukten nach Zertifizierungen oder Zeichen, die für 100 Prozent Altpapier stehen. Stellen Sie einmal selbst Papier aus Altpapier her. Anleitungen hierzu gibt es im Internet. Die kleinen Forscherinnen und Forscher gehen auf die Suche nach Strom- und Energieverbrauchern. Sie messen den unterschiedlichen Stromverbrauch von elektrischen Geräten mit einem einfachen Strommessgerät. Vielleicht können die Kinder von zu Hause eines mitbringen. Oder der örtliche Stromversorger oder die Verbraucherzentrale stellen ein Leihgerät zur Verfügung. Überprüfen Sie die Raumtemperaturen, achten Sie auf Lichtquellen und Stand-by-Lämpchen. Legen Sie gemeinsam ein "Energie-Tagebuch" an und dokumentieren Sie mit den Mädchen und Jungen hier alle Ergebnisse und Ideen zum Stromsparen mit Fotos, Zeichnungen und Tabellen. Entwickeln Sie für die anderen Kinder und Eltern eine Mitmach-Ausstellung zum Thema "Energie sparen".

Zuordnungen begegnen uns andauernd in der Mathematik und auch im Alltag müssen wir unterbewusst ständig mit Zuordnungen umgehen können. Ein Beispiel dafür ist die gefahrene Strecke und die dafür benötigte Zeit. Das Verständnis von Zuordnungen ist daher ein vorrangiges Ziel im Mathematikunterricht. In dieser Unterrichtseinheit sollen die Schülerinnen und Schüler Zuordnungen selbst entdecken, Eigenschaften beschreiben und eigenständig gestalten. Die vorgestellte Unterrichtseinheit ist nach dem Unterrichtskonzept des Deeper Learnings von Anne Sliwka und Britta Klopsch konzipiert und nach den drei Phasen des Deeper Learning-Modells aufgebaut. Weitere Informationen bietet das Workbook für Lehrkräfte: Deeper Learning gestalten (Beigel, Klopsch & Sliwka, 2023) der Deutschen Telekom Stiftung, das am Ende der Einheit verlinkt ist und kostenlos zur Verfügung steht. Die Schülerinnen und Schüler bauen in dieser Unterrichtseinheit fachliches Wissen auf und entwickeln Handlungsmöglichkeiten ko-kreativ und ko-konstruktiv. Übergeordnetes Ziel ist das Erlernen der 4Ks und der 21. Century Skills sowie die Entwicklung in Co-Agency von Mastery, Kreativität und Identität. Was sind Zuordnungen und wie kann man diese (mathematisch) erfassen? In der Phase I "Instruktion und Aneignung“ wird im Rahmen des gemeinsamen Unterrichts unter Anleitung der Lehrkraft eine Grundlage aufgebaut. Dazu gehört vor allem die mathematische Beschreibung von Zuordnungen. Diese umfasst die grafische Darstellung und die Beschreibung mittels Formeln. Erprobt wird dies an diversen Beispielen. In einem weiteren Schritt erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler in selbst gewählten Kleingruppen, was proportionale und antiproportionale Zuordnungen sind. Eventuell kann hier auch die Lehrkraft Unterstützung leisten. In der Phase II "Ko-Konstruktion und Ko-Kreation" erarbeiten die Schülerinnen und Schüler authentische Lernprodukte wie Lernplakate, in denen sie ihr neuerworbenes Wissen zu Zuordnungen darstellen. Je nach zeitlichem Rahmen können diese Lernprodukte in einem Vortrag vermittelt werden. Wichtig sind hierbei die Eigenständigkeit der Lernenden-Gruppen in ihrer Wissensaneignung. Die Lehrkraft unterstützt mit Materialangeboten und kleinen Hilfestellungen, soll aber nicht die vordergründige Rolle als Wissensvermittler einnehmen. Wesentliches Kernstück der Einheit ist die Phase III die „authentische Leistung “. Die Lernenden wenden ihr Wissen kreativ an und erstellen ein Lernprodukt, welches präsentiert wird und als Mitmachangebot zu verstehen ist. Dies kann entweder in Form eines Escape-Rooms oder in einem selbst durchgeführten Experiment zum Thema Zuordnungen geschehen. Die Lernenden erstellen im Escape Room im Idealfall unterschiedlich anspruchsvolle Rätsel, die mit dem Wissen aus den vorherigen Phasen gelöst werden können. In diesem Zusammenhang wird eine möglichst kreative und stringente Rahmengeschichte entworfen und ansprechend gestaltet. Die Escape Rooms können im Anschluss mit der Klasse gespielt werden. Die andere Möglichkeit zielt darauf ab, einen Zusammenhang aus der realen Welt zum Thema Zuordnungen experimentell zu untersuchen. Hier ist die Anbindung an die Naturwissenschaften von großer Bedeutung, um den Aufbau und die Auswertung der Ergebnisse formalisiert durchzuführen. Das Arbeitsblatt besteht aus fünf verschiedenen Materialien für die Phasen I-III: Einstiegsaufgabe zu Zuordnungen Lernplakat Test zur Überprüfung des Wissens aus den Lernplakaten Aufgabenstellungen zur authentischen Lernleistung und Bewertungskriterien sowie Protokoll Bewertung des Projekts Relevanz des Themas Neben dem oben genannten Bezug zum Alltag und zu verschiedenen Sachsituationen ist auch die innermathematische Relevanz hervorzuheben. Die Arbeit mit Funktionen als eindeutige Zuordnungsvorschrift ist ein zentrales Element der Mathematik und aller Naturwissenschaften. Der Grundstein für dieses Verständnis wird im Thema Zuordnungen gelegt. Vorkenntnisse Die Unterrichtseinheit ist so konzipiert, dass die notwendigen fachlichen Kenntnisse in der Aneignungs- und Instruktionsphase den Schülerinnen und Schülern vermittelt werden. Hilfreich sind für die Lernenden Kenntnisse im Dreisatz und die Bedeutung einer Variablen. Didaktisch-methodische Analyse Diese Lerneinheit versucht, die Kompetenzen des Lehrplans zielsicher zu vermitteln und gleichzeitig den Schülerinnen und Schülern möglichst viele Gestaltungsfreiheiten zu lassen. Der Beginn (Phase I) lässt sich dabei am ehesten mit dem klassischen Unterricht vergleichen. Durch die Bewegungsabläufe, die die Lernenden idealerweise selbst durchführen und beschreiben, wird ein hoher Grad an Schülerinnen und Schüler-Aktivierung erreicht. Intuitiv entdecken sie damit die Bedeutung der Zuordnung "Weg à Zeit“. Gleichzeitig wird bereits auf die grafische Darstellung von Zuordnungen eingegangen. Es findet also bereits eine Modellierung statt. Weitere Beispiele und einzelne Übungsaufgaben festigen dieses Wissen zunächst. Etwas formalisierter sollen solche Zusammenhänge dann mit Formeln beschrieben werden, die sich vor dem Hintergrund der didaktischen Reduktion zunächst auf lineare Wachstumsvorgänge beschränken. Je nach zeitlichem Umfang können auch andere Vorgänge (etwa der Bremsweg) mit Formeln beschrieben werden. Hier sollte allerdings nicht zu viel vorgegriffen werden, sollten die Lernenden dies in Phase III untersuchen wollen. Darauffolgend erstellen die Schülerinnen und Schüler in selbst gewählten Kleingruppen Lernplakate zu Proportionalität und Antiproportionalität (Phase II). Hier wird die Lehrkraft nur bei inhaltlichen Nachfragen aktiv, um die individuelle Lernleistung nicht zu beeinträchtigen. Die Lernenden recherchieren eigenständig, organisieren sich in ihren Gruppen und wählen verständnisfördernde Beispiele. Damit alle Gruppenmitglieder aktiv sind, wird ein Aktivitätsprotokoll von der Gruppe ausgefüllt. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass es bei den klassischen Streitigkeiten ("Ich habe am meisten gemacht.“) einen gemeinsamen Bezugspunkt, auch für die Bewertung, gibt. Durch das eigenständige Nutzen von mobilen Devices und die selbständige Recherche fördert man an dieser Stelle auch die Medienkompetenz. Nachdem die Lernplakate erstellt worden sind, soll eine Lernzielkontrolle stattfinden. Dies schafft eine Verbindlichkeit und bildet einen Grundstein für eine Bewertung. Es empfiehlt sich im Vorhinein den Lernenden in einer gemeinsamen Stunde die Möglichkeit zu geben, Fragen zu stellen. In der Phase III haben die Lernenden die Wahl zwischen zwei Projekten. Die Modellierungskompetenz wird vor allem bei der Erstellung des Escape Rooms gefördert. Hierbei muss eine Rahmengeschichte erstellt werden und reale Situationen werden in ein mathematisches Modell in Form einer Aufgabe beziehungsweise eines Rätsels übersetzt (Mathematisieren). Durch die Vorgabe, dass unterschiedlich schwierige Rätsel erstellt werden sollen, wird auch der Differenzierung innerhalb der Gruppe Rechnung getragen. Minimalziel ist die Erstellung eines Schnellhefters. Ein Lösungsblatt soll für die Lehrkraft erstellt werden. Bei dem Experiment müssen die Schülerinnen und Schüler einen Sachverhalt ihrer Wahl untersuchen. Alternativ kann die Untersuchung des Bremsweges vorgeschlagen werden. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich zunächst, wie man einen Versuch zur Prüfung von Proportionalität aufbaut, die Daten notiert und am Ende mathematisch auswertet. Die Lehrkraft kann beim Versuchsaufbau, beim Protokoll und so weiter Hilfestellungen geben. Bewertet wird die Leistung der Lernenden in Form eines bepunkteten Erwartungshorizonts. Eine Gewichtung kann anteilig von 55 Punkten berechnet werden. Fachbezogene Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler charakterisieren Zuordnungen und grenzen diese anhand ihrer Eigenschaften voneinander ab. beschreiben zu gegebenen Zuordnungen passende Sachsituationen. lösen innermathematische und alltagsnahe Probleme mithilfe von Zuordnungen auch mit digitalen Mathematikwerkzeugen (Taschenrechner, Tabellenkalkulation, Funktionenplotter und Multirepräsentationssysteme). Prozessbezogene Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler stellen eigene Fragen zu realen Situationen, die mithilfe mathematischer Kenntnisse und Fertigkeiten beantwortet werden können. übersetzen reale Situationen in mathematische Modelle beziehungsweise wählen geeignete Modelle aus und nutzen geeignete Darstellungen. beziehen erarbeitete Lösungen auf die reale Situation, interpretieren diese als Antwort auf die Fragestellung und überprüfen die Plausibilität von Ergebnissen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen Informationsrecherchen zielgerichtet durch und wenden dabei Suchstrategien an. filtern und strukturieren themenrelevante Informationen und Daten aus Medienangeboten, wandeln diese um und arbeiten sie auf. 21ft Century Skills Die Schülerinnen und Schüler arbeiten ko-konstruktiv und ko-kreativ bei der Erstellung ihrer Lernprodukte. hinterfragen die von ihnen bearbeiteten Materialien kritisch und bewerten die Qualität der Informationen. kommunizieren ihre Arbeitsergebnisse sach- und adressatengerecht in ihren Gruppen und vor der Schulgemeinschaft.

Der Beitrag zeigt zunächst, wie es durch eine elektronische Steuerung möglich wird, ein Flugzeug wie den Airbus A 380 mit größter Präzision zu steuern. Dabei werden die Eingaben der Piloten in elektrische Signale umgewandelt und an entsprechende Flugsteuerungscomputer gesendet. Im Weiteren wird das Rolls-Royce Trent 970 Triebwerk – ein hochmodernes Turbofan-Triebwerk – besprochen, das speziell für den A 380 entwickelt wurde. Die Faszination des Fliegens reicht tief in die menschliche Natur und Kultur hinein. Sie verbindet technische, emotionale und philosophische Aspekte, die das Fliegen zu einer einzigartigen Erfahrung und einer Besonderheit machen. Seit der Antike zeugen Mythen wie die von Ikarus oder Daedalus von der Sehnsucht der Menschen, wie Vögel frei durch die Lüfte zu gleiten. Erst durch das Fliegen in der Neuzeit wurde es möglich, in weit entfernte Länder in relativer kurzer Zeit zu gelangen, um deren Kulturen zu entdecken, bis dahin war dies nur mit Schiffen über extrem lange Zeiträume und verbunden mit großen Gefahren möglich. Dieser Unterrichtseinheit geht die Einheit "Physik des Fliegens – vom Auftrieb bis zum Gleitflug" voran. Physik des Fliegens – von der Steuerung bis zum Triebwerk Sowohl Steuerung als auch Triebwerk des A-380 sind Meisterwerke der Ingenieurkunst . So interpretieren Flugsteuerungscomputer die Eingaben der Piloten und berechnen damit die optimale Position aller Steuerflächen. Das Triebwerk zeichnet sich aus durch hohe Leistung, Treibstoffeffizienz und Zuverlässigkeit. Vorkenntnisse Vorkenntnisse sind aufgrund der bekannten physikalischen Zusammenhänge bei den – vermutlich – meisten Lernenden vorhanden. Die zugehörigen Gesetze beinhalten keine komplizierten Zusammenhänge. Didaktische Analyse Bei der Besprechung des Themas "Fliegen" sollten neben den technischen und naturwissenschaftlichen Aspekten in der Diskussion mit den Schülerinnen und Schülern auch ökologische und ethische Perspektiven berücksichtigt werden. Es bietet sich die Möglichkeit, neben der Vermittlung von Wissen auch gesellschaftliche und globale Herausforderungen anzusprechen. So lässt sich eine Balance zwischen Faszination und kritischer Auseinandersetzung für ein differenziertes Herangehen an das Thema ermöglichen. Methodische Analyse Die Thematik "Fliegen" lässt sich gut verständlich und nachvollziehbar vermitteln. Ohne die technischen Möglichkeiten wäre es schier unmöglich, Menschen und Fracht in den heutigen Größenordnungen zu transportieren. Moderne Flugzeugtriebwerke führen den Luftstrom zum größten Teil um das Triebwerk herum, sodass der Schub effizienter wird und gleichzeitig der Lärm reduziert wird. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können beschreiben und erläutern, welche Kräfte auf ein Flugzeug beim Kurvenflug wirken. kennen die Funktionsweise moderner Triebwerke und wissen um deren Bedeutung für verantwortungsvolles Fliegen. können anspruchsvolle Übungsaufgaben lösen und damit auch Belastungen für Passagier in Verkehrsflugzeugen, aber auch Extremsituationen für Piloten in Militärjets näher verstehen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden etc. wertfrei diskutieren zu können.