In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Quantitativer und qualitativer Angebotsvergleich" werden betriebswirtschaftliche Inhalte und Inhalte aus dem Fach Rechnungswesen (Bezugskalkulation) unter Einsatz des Computerprogramms Excel aus bürowirtschaftlicher Sicht bearbeitet.Aus unterschiedlichen Angeboten das kostengünstigste herauszufiltern, gehört zu den Grundfertigkeiten kaufmännischen Handelns. Neben der rein mathematischen Auswahl darf jedoch die qualitative Analyse eines Angebots nicht zu kurz kommen, um unangenehme Überraschungen zu vermeiden.Die BÜMÖ GmbH plant, die Einkaufsabteilung mit neuen Computern auszustatten. Vor dem Hintergrund dieser praxisnahen Ausgangssituation treffen die Lernenden eine begründete Entscheidung. Die Schülerinnen und Schüler planen ihre Vorgehensweise und bereiten die realistisch gestalteten Materialien zunächst rechnergestützt in Form eines quantitativen Angebotsvergleichs auf. Das Unterrichtsergebnis bildet die Grundlage für eine weitere Unterrichtsstunde, in der zur genaueren Entscheidungsfindung qualitative Aspekte berücksichtigt werden. Die Schülerinnen und Schüler sollen eine begründete Entscheidung für ein Angebot treffen, indem sie quantitative und qualitative Aspekte bei der Auswahl heranziehen. erweitern ihre Fähigkeit, aus Textmaterial relevante Informationen herauszufiltern. übertragen die Textinformationen in die Eingabe- und Bearbeitungsfelder einer Tabelle. ermitteln den Bezugspreis für die gegebenen Angebote der Lieferanten anhand des Kalkulationsschemas. lernen zwischen wichtigen und unwichtigen Kriterien zu differenzieren und die Gewichtung in der Nutzwertanalyse vorzunehmen. erkennen den Vorteil, den der Einsatz von Tabellenkalkulationsprogrammen bietet.

In dieser Unterrichtseinheit zur organischen Chemie nutzen die Lernenden ein Molekül-Zeichenprogramm, recherchieren im Internet und führen selbst entwickelte Experimente durch, um der chemischen Natur der streichweichen Butter auf die Spur zu kommen. Das mit dem Schülerpreis der Deutschen Gesellschaft für Fettwissenschaften ausgezeichnete Material, das sich für den Präsenz- und Distanzunterricht eignet, gibt es hier mit Musterlösungen und einer Handreichung für Lehrkräfte mit nur einem Klick zum Download.Die Unterrichtseinheit "Warum ist die 'Kerrygold'-Butter so weich?" ermöglicht, ausgehend von einer Alltagsfrage, wissenschaftspropädeutisches Arbeiten im Unterricht. Die Schülerinnen und Schüler lernen den Unterschied zwischen qualitativen und quantitativen Experimenten kennen. Inhaltlich stehen Ester und die elektrophile Addition im Mittelpunkt. Exkurse zu Butter-Farbstoffen und Iodzahl sind möglich. Die Unterrichtseinheit wurde mit dem Schülerpreis der Deutschen Gesellschaft für Fettwissenschaften ausgezeichnet. Didaktische Analyse Diese Unterrichtseinheit ermöglicht im Rahmen des Themas Butter die Behandlung von ganz verschiedenen Inhalten und Methoden der Chemie, die vielleicht auf den ersten Blick keinen fachsystematisch sinnvollen Zusammenhang versprechen. Wählt man den Zeitpunkt der Unterrichtseinheit jedoch geschickt, kann man die kontextgebundene Einführung neuer Inhalte und fachwissenschaftlicher Methoden mit integrierten Wiederholungen, zum Beispiel zur Vorbereitung auf das Abitur oder auch im Rahmen eines Projektunterrichts, sehr schön verknüpfen. Das Material untergliedert sich in acht Teile mit unterschiedlichen Arbeits- und Rechercheaufträgen für Schülerinnen und Schüler. Dabei kommen verschiedenste Sozialformen und Zugänge zum Tragen, die es ermöglichen, gruppenspezifisch zu differenzieren und in Präsenz oder Distanz zu unterrichten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erleben, wie sich aus einer einfachen Frage eine kleine Forschungsreihe entwickelt. können einen Strukturformel-Editor nutzen, um auf molekularer Ebene Antworten auf eine chemische Fragestellung zu finden. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren im Internet und wählen themenbezogene und aussagekräftige Informationen aus. können zwischen qualitativen und quantitativen Versuchen unterscheiden. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entwickeln gemeinsam ein Experiment.

Mit einfachen Mitteln bauen Schülerinnen und Schüler in nur 60 Minuten ein Gitterspektrometer. Spektren verschiedener Lichtquellen können fotografiert und mithilfe eines Kalibrierungsspektrums und eines Grafikprogramms auch quantitativ ausgewertet werden.Die Zerlegung des Lichtes in seine Bestandteile ist für viele Schülerinnen und Schüler ein geläufiges Phänomen. Meistens ist es aufgrund der Dispersion am Prisma bekannt. Allerdings haben die wenigsten Schülerinnen und Schüler ein Prisma zu Hause. Ebenfalls vertraut ist die Zerlegung des Lichtes mithilfe der Reflektion an einer CD. Allerdings bleibt es dabei nur bei einer qualitativen Betrachtung des Lichtes. Mit dem hier vorgestellten Selbstbau-Gitterspektrometer sind quantitative Messungen möglich, die eine Genauigkeit von einigen Nanometern aufweisen.Die Spektroskopie ist nicht nur eine der wichtigsten Untersuchungsmethoden in der instrumentellen Analytik, sondern zeichnet sich auch durch ihren hohen ästhetischen Reiz aus. Sie bietet zudem die Möglichkeit, im Rahmen des Physikunterrichts einen Bogen zur Astronomie zu schlagen, von der ebenfalls eine starke Faszination ausgeht. So kann zum Beispiel untersucht werden, was das Licht von Sternen oder galaktischen Gasnebeln über die Zusammensetzung astronomischer Objekte verrät (siehe Unterrichtseinheit Spektroskopie an galaktischen Gasnebeln ). Bau und Einsatz des Spektrometers im Unterricht Neben der Kopiervorlage mit Bauanleitung finden Sie hier wichtige Sicherheitshinweise und Tipps zu den Beobachtungsobjekten sowie zur Auswertung der Spektren. Die Schülerinnen und Schüler sollen mit einfachen Mitteln nach einer Bastelanleitung ein einfaches Spektrometer bauen. die Spektren verschiedener Lichtquellen qualitativ untersuchen. das Spektrometer kalibrieren, die Spektren künstlicher Lichtquellen fotografieren (Digitalkamera) und am Rechner quantitativ auswerten. Thema Versuche mit dem Eigenbau-Gitterspektrometer Autor Heinrich Kuypers Fach Physik Zielgruppe Mittelstufe, Sekundarstufe II Zeitraum etwa 1 Zeitstunde für den Bau des Spektrometers; die quantitative Auswertung eines Spektrums (Digitalfoto) am Rechner nimmt nach der Einarbeitung etwa 15-20 Minuten in Anspruch. Technische Voraussetzungen Durchlicht-Beugungsgitter (Gitterweite: 1.111 nm = 900 Linien pro mm; Träger: 0,05 mm Acetatfolie; Quelle: astromedia.de); für quantitative Auswertungen: Digitalkamera und Bildbearbeitungsprogramm (zum Beispiel MS Paint) Das Gitterspektrometer kann in der Mittelstufe der Sekundarstufe I sowie in der Oberstufe eingesetzt werden. Die Konstruktion nimmt etwas mehr als eine Einzelstunde in Anspruch. Man benötigt dafür folgende Materialien: Die Kopiervorlage (spektrometer_bastelvorlage.pdf) sollte auf möglichst schwerem Papier gedruckt werden (200 oder 250 Gramm Papier hat sich bewährt). Sie enthält zugleich die Bauanleitung für das Spektrometer. Das benötigte Gitter kann vom AstroMedia Verlag bezogen werden (siehe "Internetadressen") Außerdem benötigt man einen Holzspieß oder -stab (Mindestlänge 30 Zentimeter). Holzspieße erhält man im Baumarkt als "Pflanzspieße" in der Gartenabteilung oder als Schaschlikspieße in Supermärkten. Für die Fixierungen hat sich Klebefilm bewährt. Flüssigkleber hat den Nachteil, dass er bei unvorsichtiger Anwendung auf das Gitter gelangt und es unbrauchbar macht. Mit dem Spektrometer lassen sich im Unterricht sofort einige Stoffe anhand ihres Spektrums identifizieren. Verschiedene Gasentladungslampen können dazu an verschieden Plätzen im Unterrichtsraum aufbaut werden. Die Schülerinnen und Schüler können dann von Tisch zu Tisch wandern und mithilfe des Spektrometers und einer Spektraltafel, wie sie in vielen Physikbüchern auf den letzten Seiten zu finden ist, die Stoffe identifizieren. Weitere Bebachtungsziele können den Lernenden als Hausaufgabe vorgegeben werden: Glühlampen Die Glühlampe zeigt ein kontinuierliches Spektrum. Wichtig dabei ist der insgesamt bebachtbare Spektralbereich. Dioden Die Emissionslinien dieser in der Regel monochromatischen Lichtquellen sind nicht scharf, sondern besitzen eine breite Streuung. Energiesparlampen Bei der Beobachtung von Energiesparlampen lässt sich der Quecksilber-Gehalt nachweisen. Straßenbeleuchtung Häufig besitzen die Straßenlampen Natriumlinien. Mond Der Vollmond gibt (gefahrlos) das Sonnenspektrum wieder (Frauenhofersche Linien sind bei der in der Bastelvorlage vorgegebenen Spaltbreite nicht zu erkennen). Keine Sonne, keine Laser! Weisen Sie die Schülerinnen und Schüler nachdrücklich darauf hin, dass die Sonne nicht beobachtet werden darf (Zerstörung der Netzhaut). Ebenso scheidet die Untersuchung von Lasern, zum Beispiel Laserpointern, aus. Auge und Holzspieß Beim Betrachten der Spektren mit dem Auge können sonst harmlose und ungewollte kleine "Schubsereien" unter den Lernenden gefährlich werden, da sich ein Ende des Holzstabs sehr nah am Auge beobachtender Schülerinnen und Schüler befindet. Weisen Sie die Klasse oder den Kurs ausdrücklich darauf hin. Verletzungsmöglichkeiten lassen sich hier zum Beispiel durch das Aufsetzen von Weinkorken auf die Enden der Holzspieße wirksam ausschließen. Die Skala der Kopiervorlage kann nach Belieben noch genauer unterteilt werden, falls dazu die Notwendigkeit besteht. Allerdings liegt die Messunsicherheit der Konstruktion bei über fünf Nanometern. Die Lage der Markierungen ( d ) für eine genauere Unterteilung der Wellenlängen (lambda) lässt sich mit der Formel berechnen. Dabei ist g die Gitterkonstante (1,11 Nanometer) und a der Abstand zwischen Gitter und Spalt (27 Zentimeter). Möchte man diese Änderung unter MS Word durchführen, muss man die Zeichenraster von Word ausschalten oder beim Einzeichnen der Markierungslinie die Alt-Taste gedrückt halten. Die farbige Aufteilung des Lichtes wird immer durch Linien dargestellt, deshalb spricht man stets von Spektrallinien. Allerdings wird häufig vergessen, woher sie eigentlich stammen. Die Linien sind nur die Beugungsfigur des Spaltes. Dies wird sofort anschaulich klar, wenn man den Spalt durch eine andere geometrische Figur ersetzt. Dies lässt sich sehr leicht durch einen Motivstanzer verdeutlichen. Anstelle eines Spalts wird mit einem Motivstanzer (erhältlich in Bastelgeschäften) eine Figur, beispielsweise ein Weihnachtsbaum, aus der Pappvorlage gestanzt. Dies führt zum Beispiel bei einer Energiesparlampe - abhängig von den emittierten Wellenlängen - zu fünf bunten Tannenbäumen. Eine quantitative Auswertung von Digitalfotos erfordert "Laborbedingungen", da Kamera und Gitterspektrometer immer in gleicher Position zu einander gehalten werden müssen. Für die Eichung der Messanordnung wird die Digitalkamera unmittelbar hinter dem Gitter positioniert. Auf dem Suchermonitor erscheint das Spektrum der Kalibrierungslampe. Die Kamera wird dann vorsichtig so weit verschoben, bis die bekannten Spektrallinien des Referenzspektrums mit den richtigen Markierungslinien der Wellenlänge übereinstimmen. Damit ist das Spektrometer kalibriert. Anschließend kann jede weitere Lichtquelle vor dem Spalt platziert und deren Spektrum aufgenommen werden. Die Fotos werden dann mit einem Grafikprogramm, zum Beispiel MS Paint, geöffnet. Dort kann die Position der bekannten Wellenlänge vom Spalt aus gemessen und in Pixeln ausgedrückt werden. Anschließend wird ein Bild mit einem unbekannten Spektrum überlagert. Die Pixeldifferenz zu den bekannten Linien wird dann in Wellenlängen umgerechnet.

"Augen auf beim Autokauf ..." In dieser Unterrichtseinheit geht es zwar nur um Modellautos, aber Angebotsvergleiche ähneln sich doch sehr – egal bei welchem Produkt. Vor einem Kauf ist es wichtig, Angebote einzuholen und diese zu vergleichen, um eine adäquate Kaufentscheidung treffen zu können. Dies ist auch für die Schülerinnen und Schüler im privaten Kontext von Bedeutung, zum Beispiel beim Kauf von Handys oder Kleidung. Als Auszubildende in einem kaufmännischen Beruf benötigen sie zudem im Bereich der Beschaffung und im Verkauf Kenntnisse über Angebotsvergleiche, wobei mehrere Faktoren berücksichtigt werden müssen. Der Angebotsvergleich ist dem Themenkreis Geschäftsprozesse im Rahmen der Beschaffung zuzuordnen. Die Unterrichtsstunde beschränkt sich auf den quantitativen Angebotsvergleich mit drei Angeboten. Dieser Vergleich wird am konkreten Beispiel der Beschaffung eines Artikels in der RAND OHG durchgeführt. Eine Binnendifferenzierung erfolgt über den Einsatz der leistungsstarken Schülerinnen und Schüler als Helfer gegenüber schwächeren Lernenden. Unterrichtsablauf Der Ablauf der Unterrichtsstunde wird detailliert erläutert und die Einbindung der Arbeitsmaterialien beschrieben. Die Schülerinnen und Schüler sollen kriteriengeleitet eine Entscheidung treffen und einen Lieferer auswählen. Grundkenntnisse der Betriebswirtschaftslehre und der Wirtschaftsinformatik zur Bewältigung eines Beschaffungsprozesses miteinander verbinden. mittels einer Kartenabfrage ihr Vorwissen aktivieren und Arbeitsaufträge gemeinsam und zielgerichtet bearbeiten. sich gegenseitig unterstützen und ihr gemeinsames Vorgehen abstimmen. Thema Angebote vergleichen - rechnergestützte Durchführung Autor Anja Zielitzki Fach Bürowirtschaft, Informationswirtschaft Zielgruppe kaufmännische Berufsschule, Höhere Handelsschule Zeitraum 1 Unterrichtsstunde Technische Voraussetzungen je Schülerpaar ein Computer; Beamer Planung Angebotsvergleich Eckardt et al. 2005: Arbeitsheft Informationswirtschaft, Band 1, 2. durchgesehene Auflage, Bildungshaus Schulbuchverlage Westermann Schroedel Diesterweg Schönigh Winklers GmbH, Darmstadt Nolden, R.-G. et al. (2004): Betriebswirtschaftslehre mit Rechnungswesen. Band 1, 7. Auflage, Bildungsverlag EINS, Troisdorf In der Mitte des Computerraumes befinden sich Tische, die Computerarbeitsplätze sind außen. Im Eingangsbereich des Computerraumes finden die Schülerinnen und Schüler eine Übersicht mit der Partnereinteilung und welcher der jeweiligen Partner sich am Rechner anmeldet. Zum Einstieg werden Modellautos (Artikel der RAND OHG) von der Lehrkraft hochgehalten oder alternativ auf die mittigen Tische gestellt, um die sich die Schülerinnen und Schüler versammelt haben. Die Lernenden sollen einen Bezug zu den Artikeln der RAND OHG herstellen. Die Lehrkraft informiert über den weiteren Verlauf. Um einen Angebotsvergleich durchführen zu können, ist das Vergleichsschema nötig. Die Schülerinnen und Schüler sollen mittels Kartenabfrage Kriterien notieren, welche für einen quantitativen Vergleich von Angeboten von Interesse sind. Es versammeln sich alle Lernenden vor der Tafel. Die Karten werden von den Schülerinnen und Schülern an die Tafel geklebt und anschließend entsprechend dem Vergleichsschema sortiert. Fehlende Kriterien können von den Schülerinnen und Schülern im mitgebrachten Buch nachgeschlagen und mit entsprechenden Karten ergänzt werden. Das Beispiel zum Angebotsvergleich ist aus dem Buch von "Eckardt et al." (Lehrerhandbuch und Arbeitsheft Band 1) entnommen. Die Lernenden werden aktiv gefordert. Die Sozialform der Partnerarbeit ermöglicht eine selbstständige und kooperative Durchführung des Arbeitsauftrags. Die Schülerinnen und Schüler nutzen die vorgefertigte Tabelle und tragen dort das gemeinsam erarbeitete Vergleichsschema ein (angebotsvergleich_vorlage.xls). Anschließend führen sie selbstständig den Angebotsvergleich mithilfe des Computers und der Tabellenkalkulation in MS-Excel durch. Die Lehrkraft bereitet inzwischen den Beamer vor. Die Präsentation der Ergebnisse erfolgt über den zentralen Computer der Lehrkraft und über den Beamer. Ein Paar stellt ihren Angebotsvergleich vor. Diese Datei wird auf den zentralen Rechner übertragen. Einer der Partner erklärt die Vorgehensweise, die von dem anderen Partner schrittweise am Computer gezeigt wird (einschließlich der Formeln). Das Paar nennt und begründet ihre Auswahlentscheidung für einen Anbieter. Für die übrigen Paare besteht die Möglichkeit ihre eigene Erarbeitung zu ergänzen. Anschließend ist der Angebotsvergleich zu speichern und für die Unterlagen auszudrucken. Die Kartenabfrage wird mithilfe eines Stimmungsbarometers reflektiert. Die Schülerinnen und Schüler müssen sich erneut bewegen und können ihre Meinung äußern. Die Schülerinnen und Schüler nennen und erläutern, welche qualitativen Kriterien zur Unterstützung einer Entscheidung für einen Anbieter wichtig sind.

Eigenfertigung oder Fremdbezug? Das Hauptaugenmerk dieser Unterrichtsstunde liegt auf der Entscheidungsfindung zwischen Eigenfertigung oder Fremdbezug unter Kostengesichtspunkten. Aus Sicht eines Möbelfabrikanten entscheiden sich Schülerinnen und Schüler hier für eine der Optionen. Die Gesamtkostenverläufe sollen dabei im Tabellenkalkulationsprogramms Excel graphisch dargestellt werden. Für die Entscheidungsfindung spielen allerdings nicht nur quantitative Kriterien eine Rolle, sondern auch qualitative, wie zum Beispiel die Qualität eines Produkts. Oftmals sind es diese nicht quantifizierbaren Kriterien, die den Ausschlag für eine Entscheidung geben. Sie dürfen daher nicht unterbewertet werden. Der Unterricht entspricht dem problemlösenden Verfahren. Am Stundenanfang wird ein Problem aufgeworfen, das am Stundenende durch die Schülerinnen und Schüler gelöst sein wird. Hierzu versetzen sich die Lernenden in die Lage eines mittelständischen Möbelfabrikanten und müssen entscheiden, ob ein Möbelstück in der eigenen Firma gefertigt oder lieber durch einen Zulieferer bezogen werden soll. Das Kernmedium der Unterrichsstunde ist der Computer. Er wird nicht nur als Recheninstrument genutzt, sondern vor allem, um die Kostenverläufe in einem Diagramm darzustellen. Ein großer Vorteil des Einsatzes kommt in der Festigungsphase zum Ausdruck: Bei geänderten Zahleneingaben verändert sich entsprechend auch der Graph im Diagramm, so dass die Auswirkungen der Kostenvariation sofort deutlich werden. Ablauf des Unterrichts und Einsatz der Materialien Das Eingangsszenario kann natürlich an das in der Klasse verwendete Modellunternehmen angepasst werden. Hinführung zum Thema Zu Beginn der Unterrichtsstunde präsentiert die Lehrkraft mittels Beamer einen Dialog, der von zwei Schülerinnen oder Schülern mit verteilten Rollen vorgetragen wird. Die Lerngruppe äußert sich dazu und verbalisiert die auftretende Problemstellung. Das Problem wird an der Tafel festgehalten. Problemlösungsversuch Im Lehrer-Schüler-Gespräch äußern sich die Schülerinnen und Schüler vorab zu einer möglichen Lösung des Problems. Sie erkennen, dass weitere Informationen benötigt werden. Die Lehrkraft gibt ihnen daraufhin Zusatzinformationen (siehe Datei entscheidungsfindung_einstieg.pdf auf Seite 2). Je nach Vorkenntnissen der Lerngruppe ist es an dieser Stelle notwendig, Fachtermini zu klären und Rechenwege zu erarbeiten. Kontrollierte Problemlösung In Partnerarbeit berechnen die Schülerinnen und Schüler mithilfe von Excel die Gesamtkosten der Eigenfertigung und des Fremdbezugs. Hierzu verwenden sie eine vorstrukturierte Excel-Tabelle. Diese Vorgehensweise wurde gewählt, um Zeit zu sparen, da die Schülerinnen und Schüler das Erstellen von Excel-Tabellen bereits beherrschen. Anschließend visualisieren die Schülerinnen und Schüler ihre Ergebnisse mithilfe eines Punkt-XY-Diagramms. Um Missverständnisse zu vermeiden, werden die beiden Formeln zur Berechnung der Gesamtkosten fragend-entwickelnd erarbeitet. Präsentation Mithilfe des Beamers erläutert ein Schüler oder eine Schülerin den Lösungsweg und präsentiert seine/ ihre Ergebnisse. Hier ist vor allem auf eine exakte Interpretation der Graphen zu achten. Die Problemlösung wird an der Tafel festgehalten. Festigung Die Schülerinnen und Schüler erhalten nun auf einem Arbeitsblatt aufeinander aufbauende Kostenszenarien. Bevor sie die Veränderungen in der Exceltabelle vornehmen, sollen sie antizipieren, wie sich die Veränderungen auf die Graphen auswirken könnten. Diese Vermutungen werden dann überprüft. Besonderes Augenmerk muss hierbei auf die von Excel ermittelte graphische Lösung bei der Inanspruchnahme des Mengenrabattes gelegt werden, da sie ungenau ist. Hierbei können die Schülerinnen und Schüler für die Grenzen computergestützter Lösungen sensibilisiert werden. Transfer Zum Abschluss der Unterrichtsstunde werden die Schülerinnen und Schüler aufgefordert weitere Gründe (abgesehen von den Kosten) zu nennen, die für eine Eigenfertigung oder für eine Fremdfertigung sprechen. Diese werden an der Tafel fixiert.

Unterrichtsgespräch und Selbststudium am heimischen Rechner werden durch Java-Applets zur Beugung am Einzelspalt, am Doppelspalt und am Gitter unterstützt.Vor über 300 Jahren legte Christiaan Huygens (1629-1695) mit dem nach ihm benannten Prinzip die Grundlagen zur Wellenoptik. Der Computer kann aus dem Huygens'schen Prinzip ohne weitere Oberstufenmathematik die Intensitätsverteilung beim Einzel- und Doppelspalt und beim Gitter berechnen und visualisieren. Hierzu werden vier interaktive Java-Applets vorgestellt, die auch zum Selbststudium gut geeignet sind. Eine Anpassung an den konkreten Unterrichtszusammenhang ist Lehrpersonen durch die Editierung der HTML-Texte relativ einfach möglich.Der HTML-Text der hier angebotenen Materialien kann von jeder Lehrkraft recht einfach an die Gegebenheiten und Anforderungen des eigenen Unterrichts angepasst werden. Die HTML-Seiten können zum Beispiel mit dem SeaMonkey-Composer von Mozilla (siehe Zusatzinformationen) bearbeitet und dann dem Kurs zur Verfügung gestellt werden. Dadurch kann den Schülerinnen und Schülern die gewünschte Menge an Erläuterung gegeben und die Themen im Verlauf einer Unterrichtsstunde behandelt werden. Alternativ können die Lernenden die Java-Applets auch als Hausaufgabe oder im Rahmen des Selbststudiums bearbeiten. Hinweise zum Einsatz der Java-Applets Die Einsatzmöglichkeiten der interaktiven Materialien werden skizziert und per Screenshot veranschaulicht. Die Schülerinnen und Schüler sollen das Huygens'sche Prinzip als Grundlage für die Intensitätsverteilung bei der Beugung am Einzelspalt angeben und die Grundlagen zur Berechnung beschreiben können. die Formel für Minima und Maxima beim Einzelspalt durch die Einteilung in Streifen gleichen Gangunterschieds begründen können. die Interferenz beim Doppelspalt beschreiben, eine Formel für Minima und Maxima begründen sowie den Einfluss der Spaltbreite auf die Intensitätsverteilung wiedergeben und erklären können. die Formel für die Intensitätsmaxima beim Gitter begründen und das Auftreten scharfer Maxima erklären können. Thema Java-Applets zu Interferenz und Beugung Autor Gerhard Jenders Fach Physik Zielgruppe Jahrgangsstufe 12 Zeitraum 6-8 Stunden Technische Voraussetzung Rechner mit Internet-Browser, Java-Runtime-Enviroment (kostenfreier Download) Beugung und Interferenz von Wellen gehören zu den grundlegenden Themen der Oberstufenphysik. Sie finden Anwendung in der Wellenoptik, aber auch bei der Akustik, bei Mikrowellen und in der Quantenphysik. Nachdem die Lage der Stellen minimaler und maximaler Intensität bei der Interferenz von Kreiswellen über geometrische Überlegungen zum Gangunterschied begründet worden ist, kann mithilfe der hier vorgestellten Applets, die sich im physikalischen Bereich einzig auf die im 17. Jahrhundert von Huygens formulierten Grundlagen stützen, die genaue Intensitätsverteilung für verschiedene Versuche berechnet werden. Der Text zum ersten Applet (Beugung am Einzelspalt) nimmt mit den Worten "Ja, wenn der Herr Huygens einen Computer gehabt hätte ... " direkt Bezug zu diesen Grundlagen. Der Weg von einzelnen Ozillatoren bis zur Annäherung an "unendlich viele" kann über die Parameter in den Applets nachvollzogen werden. Es wird deutlich, ab welcher Anzahl von Oszillatoren man dicht genug an "unendlich" ist. Wie nicht anders zu erwarten, stimmen die auf dieser Grundlage berechneten Intensitätsverteilungen mit den Ergebnissen der Formeln aus wellengeometrischen Überlegungen nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ überein. Dasselbe gilt für die Übereinstimmung mit dem Experiment, die sich anschaulich demonstrieren lässt: Abb. 1 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt den Vergleich eines realen Doppelspalt-Interferenzmusters mit der errechneten und mit einem Beamer projizierten Intensitätsverteilung. Verwendet wurde ein Doppelspalt mit 0,1 Millimeter Spaltbreite und 0,25 Millimeter Spaltabstand (Leybold 46984). Im Applet wurde als Abstand der Beobachtungslinie der Abstand zwischen Doppelspalt und Leinwand, als Breite der Beobachtungslinie die Breite des errechneten Diagramms auf der Leinwand eingegeben. Weil die Farbe des Diagramms sich nach der verwendeten Wellenlänge richtet, wurden zur besseren Sichtbarkeit die Farben des Fotos verfälscht, denn "rot auf rot" ergibt einen geringen Kontrast. Abb. 2 zeigt einen Screenshot des Einzelspalt-Java-Applets. Im Text zu dem Applet wird das Verfahren zur Berechnung der Intensität über das Huygens'sche Prinzip ausführlich erklärt. So ist es möglich, den Einzelspalt vor dem Doppelspalt zu behandeln. Das hat den Vorteil, dass die realen Helligkeitsverteilungen beim Doppelspalt (mit der "aufgeprägten" Intensitätsverteilung der Einzelspalte) bei der Beobachtung dann auch sofort erklärt werden können. Zur Untersuchung der Intensitätsverteilung können zunächst einmal die Parameter Wellenlänge und Spaltbreite verändert werden. Je nach Wellenlänge wird die Intensität in der (etwa) passenden Farbe angezeigt. Je nachdem, ob man die Mitte der Verteilung oder auch die Außenbereiche untersuchen möchte, kann über die "Breite der Beobachtungslinie" hinein oder hinaus gezoomt werden. Interessant ist es, die Anzahl der angenommenen Oszillatoren im Spalt zu variieren. Es lässt sich gut erkennen, dass ab einer gewissen Anzahl Oszillatoren die Intensitätsverteilung sich nicht mehr ändert, wenn noch mehr Oszillatoren angenommen werden. Die von Huygens geforderten "unendlich vielen" Erreger von Elementarwellen sind schnell erreicht. Weil die Schülerinnen und Schüler immer wieder Schwierigkeiten hatten, die Einteilung des vom Spalt ausgehenden Lichtes in Streifen mit dem Gangunterschied ?/2 zu verstehen ("Warum ist das Stück denn jetzt plötzlich 3 ?/2, eben war es doch ??") soll mit dem zweiten Applet (Abb. 3) die Möglichkeit geschaffen werden, in der Zeichnung den Winkel des untersuchten Lichtbündels interaktiv zu verändern. So spart man sich mehrere Zeichnungen an der Tafel, die dann oft doch nicht so genau werden, wie man es sich gewünscht hätte. Die im oberen Teil gefundenen Winkel für minimale (oder maximale) Intensität können anschließend im unteren Teil eingegeben und so das Ergebnis der Überlegung überprüft werden. Das Applet eignet sich zum Selbststudium, aber auch zur Erklärung an der Tafel im Unterrichtsgespräch. Wenn es mit dem Beamer auf ein Whiteboard (oder auch eine gewöhnliche Tafel) projiziert wird, können die Linien nachgezeichnet und ergänzt werden, um Zwischenüberlegungen deutlich zu machen. Der Doppelspalt ist oft das klassische Einstiegsexperiment in die Wellenoptik. Bei der Untersuchung wird dann aber die endliche Breite der Einzelspalte vernachlässigt. Abb. 4 zeigt, wie die Intensität des Doppelspalt-Interferenzmusters durch die endliche Breite der Spalte variiert. Zur Veranschaulichung der gewählten Parameter werden Spaltabstand und -breite im Applet geometrisch dargestellt. Für Spaltbreiten, die klein im Vergleich zum Abstand sind, erhält man die klassische Interferenz von Kreiswellen. Bei anderen Verhältnissen wird dann das Beugungsbild des Einzelspaltes darüber gelegt. Mit dem vierten Applet (Abb. 5) kann das Auftreten scharfer Linien maximaler Intensität beim Übergang vom Mehrfachspalt zum Gitter untersucht werden. Um das Auftreten reiner Spektralfarben zu zeigen, empfiehlt es sich, das Applet mit dem Beamer auf die Tafel zu projizieren. Man kann dann leicht die Lage der Maxima für die einzelnen Farben markieren und zeigen, dass bei einer kleinen Anzahl von Spalten die Maxima 1. und 2. Ordnung überlappen, während dies bei einer genügend großen Anzahl nicht mehr auftritt.

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler, durch zunehmend offenere Aufgabenstellungen Alltagsentscheidungen eigenständig und begründet zu fällen. So erschließen sie sich in kleinen Schritten die Nutzwertanalyse auch für den persönlichen Gebrauch.Komplexe Probleme führen schnell zum "information overload" und dann zu willkürlichen Bauchentscheidungen. Deshalb lernen die Schülerinnen und Schüler in dieser Sequenz mithilfe der Nutzwertanalyse, die andernorts Punktbewertungsverfahren oder auch Scoring-Modell genannt wird, die vielen Informationen zu ordnen, sich über ihre Bedürfnisse und Präferenzen klar zu werden und sich anschließend systematisch, begründet und nachvollziehbar für eine von mehreren Alternativen zu entscheiden. Grundkenntnisse in Excel In der vorliegenden Reihe wird die Nutzwertanalyse mit Excel durchgeführt, um danach ohne großen Aufwand eine Sensitivitätsanalyse anschließen zu können. Deshalb ist es nötig, dass die Schülerinnen und Schüler über Grundkenntnisse in Excel verfügen. Um auch die Excel-Formeln im Plenum besprechen zu können, bietet sich für die Präsentation der Schülerergebnisse die Verwendung eines Beamers an. Einführung und Hintergrundinformationen Überblick und Methode Was ist eine Nutzwertanalyse und wie funktioniert sie? Hier erhalten Sie detaillierte einführende Erläuterungen. Vorteile und Kritik Bei der Berechnung von Nutzwerten müssen zahlreiche Kriterien beachtet und die einzelnen Analyseschritte kritisch hinterfragt werden. Sensitivitätsanalyse Eine weitere Möglichkeit, Nutzwertanalysen kritisch zu reflektieren, besteht darin, eine Sensitivitätsanalyse durchzuführen. Unterrichtsverlauf und Materialien Erste und zweite Nutzwertanalyse Am Beispiel von "Emilies Waschmaschine" und "Leonies Flachbildschirm" lernen die Schülerinnen und Schüler das konkrete Vorgehen bei einer Nutzwertanalyse kennen. Dritte bis fünfte Nutzwertanalyse Die Jugendlichen lernen, selbständig Kriterien zu bestimmen, zu gewichten und zu bewerten und führen eine Nutzwertanalyse für ein für sie geeignetes Handy durch. Die Schülerinnen und Schüler sollen eine Menge komplexer Handlungsalternativen analysieren und anschließend relevante Alternativen auswählen können. für die Menge der ausgewählten Alternativen relevante Entscheidungskriterien bestimmen können. diese Kriterien hinsichtlich ihrer Eignung bewerten und gewichten können. durch das Ermitteln von Nutzwerten eine begründete und nachvollziehbare Entscheidung fällen können. ihre Nutzwertanalysen kritisch reflektieren können. Thema Nutzwertanalyse Autor Markus Niederastroth Fächer Informatik, Informationswirtschaft, Organisationslehre, BWL und Methodenlehre Zielgruppe Höhere Handelsschule, Wirtschaftsgymnasium und Oberstufen anderer Vollzeitbildungsgänge der Sek I und Sek II Zeitumfang 10 Schulstunden Technische Voraussetzungen Computerraum Günther Seeber Forschungsfelder der Wirtschaftsdidaktik: Herausforderungen - Gegenstandsbereiche - Methoden Wochenschau-Verlag 2009, Seite 227 ff. Claudia Wildner Nutzwertanalyse. In: Retzmann, Thomas (Hrsg.): Methodentraining für den Ökonomieunterricht. Schwalbach/Taunus 2007, Seite 35 bis 50 Vorauswahl treffen Wenn eine komplexe Entscheidung ansteht, beispielsweise die Kaufentscheidung für ein hochpreisiges Produkt, treffen viele Menschen zunächst eine Vorauswahl, indem sie sich durch Produkttests renommierter Fachzeitschriften oder bei Freunden und Bekannten über geeignete Produktalternativen informieren lassen. Anschließend versuchen sie dann, aus der Menge dieser geeigneten Produktalternativen die für sie beste Alternative auszuwählen. Jede Alternative hat Vor- und Nachteile Doch das fällt ihnen in der Regel nicht leicht. Denn jede Alternative hat ihre Vor- und Nachteile: So schneidet beispielsweise Alternative A bei bestimmten technischen Kriterien besser ab, während Alternative B bei anderen technischen Kriterien die Nase vorn hat. Und Alternative C ist vielleicht - obwohl sie keine der anderen Alternativen technisch überragt - besonders attraktiv, weil sie im besonderen Maße den ästhetischen Vorstellungen des Entscheiders entspricht. Strukturiert Vorgehen Die Frage, welche der vielen geeigneten Alternativen für die Entscheider die beste ist, lässt sich zu diesem Zeitpunkt noch nicht beantworten. Eine Antwort können die Entscheider nur finden, indem sie die verschiedenen Alternativen vor dem Hintergrund ihrer persönlichen Präferenzen beurteilen. Dies erfordert ein sehr strukturiertes Vorgehen. Alternativenauswahl Bei der Suche nach relevanten Produktalternativen kann man den Lernenden empfehlen, zunächst auf den Rat von Expertinnen und Experten zu vertrauen. Anschließend suchen sie in dieser Vorauswahl nach Produktalternativen, die über für sie inakzeptable Eigenschaften verfügen. Produktalternativen, bei denen solche K.O.-Kriterien vorliegen, scheiden aus der weiteren Untersuchung aus. Zerlegung in Teilprobleme Weil die Entscheidung über die verbleibenden Produktalternativen immer noch zu komplex ist, wird das komplizierte, auf einen Schlag nicht beurteilbare Entscheidungsproblem nun in viele kleine, leichter beurteilbare Teilprobleme zerlegt. Dazu werden die Produktalternativen, die ja jede für sich genommen für die Entscheider ein Bündel wichtiger Eigenschaften darstellen, in eben diese Eigenschaften aufgeteilt. Man zerlegt die Produktalternativen in viele kleine, dem Entscheider wichtige Kriterien. Qualtitative und quantitative Kriterien Bei diesen Kriterien muss es sich übrigens nicht zwingend um quantitativ messbare Kriterien handeln. Auch qualitative Kriterien können in diese Analyse einfließen. So könnte man beispielsweise bei einer Vorliebe für die Farbe Blau dies als Kriterium in die Analyse einfließen lassen und später bei der Bewertung blaue Produkte hoch und andersfarbige niedrig bewerten. Tabelle erstellen Als Vorbereitung auf die Bewertung werden die Produktalternativen und die zu bewertenden Kriterien zunächst in einer Tabelle abgebildet. Die Produktalternativen stehen in der Kopfzeile, die Kriterien in der linken Spalte. Skalierung vornehmen Weiterhin muss vor der ersten Bewertung die Skalierung - also wie viele Bewertungspunkte vergeben werden dürfen - festgelegt werden. Jedoch scheiden sich die Geister bei der Frage, welche Skalierung am günstigsten ist. Manche Kolleginnen und Kollegen favorisieren maximal 10 Punkte, andere maximal 100 Punkte, und andere wiederum schwören auf eine ungerade maximale Punktzahl, damit man sich bei Themen, zu denen man keine Meinung hat, neutral in der Mitte verorten kann. Welche Skalierung wirklich die günstigste ist, wird im Endeffekt wohl von dem Problem und der entscheidenden Person abhängen. In dieser Reihe verwenden wir häufig das umgekehrte Notenschema und bewerten sehr schlecht geeignete Kriterien mit einem Punkt und sehr gut geeignete Kriterien mit sechs Punkten. Kriterien bewerten Beim Bewerten der Kriterien der einzelnen Alternativen orientiert man sich dann daran, wie gut das jeweilige Kriterium das angestrebte Ziel erreicht. So bekommt beispielsweise die Waschmaschine, die sehr schnell schleudert, dafür eine hohe Bewertung, weil die Wäsche so schneller trocken ist. Diese Bewertung trägt man dann in die Tabelle ein. Gewichtung Bei der Gewichtung orientiert man sich an seinem persönlichen Nutzen. Dabei wird der Gesamtnutzen aller Kriterien von 100 Prozent so auf die ausgewählten Kriterien verteilt, dass das Gewicht des einzelnen Kriteriums für den Gesamtnutzen erkennbar wird. Hier erklärt sich übrigens auch, warum die Nutzwertanalyse Nutzenwertanalyse heißt. Denn anders als beispielsweise bei der Stiftung Warentest, die sich bei ihren Untersuchungen an den Bedürfnissen eines Durchschnittsverbrauchers orientiert, gelingt es bei der Nutzwertanalyse, den persönlichen Nutzen zusätzlich in den Entscheidungsprozess einfließen zu lassen. In den Schülerdateien rechnen die Lernenden mit 1,0 statt 100 Prozent. Dies sollte es Klassen, die in Excel noch nicht so viel Übung haben, leichter machen. Ermittlung der Nutzwerte Die zuvor ermittelten Teilnutzen werden dann zu einem Gesamtnutzen zusammengeführt, indem man bei jeder Alternative die Gewichtungen mit den Bewertungen multipliziert und die Produkte addiert. Die Summe stellt dann den Gesamtnutzen der jeweiligen Alternative und die Alternative mit dem höchsten Gesamtnutzen die optimale Lösung dar. Komplexe Probleme werden systematisch strukturiert. Das Zielsystem ist sehr flexibel und kann leicht an die individuellen Präferenzen des Entscheiders angepasst werden. Neben quantitativen können auch qualitativen Größen berücksichtigt werden. Durch die Auswahl gemeinsamer Kriterien wird Unvergleichbares vergleichbar gemacht. Die Alternativen und ihre Kriterien sind direkt vergleichbar. Durch die Strukturierung der Nutzwertanalyse werden die ermittelten Nutzwerte auch für Dritte nachvollziehbar und überprüfbar. Durch die Berechnung von Nutzwerten entsteht bei Schülerinnen und Schülern schnell der Eindruck mathematischer Genauigkeit. Deshalb macht es Sinn, mit den Lernenden spätestens ab der dritten Nutzwertanalyse, in der Julia ihre berufliche Zukunft plant (Arbeitsblatt 3, siehe Dritte bis fünfte Nutzwertanalyse ), jeden einzelnen Analyseschritt kritisch zu hinterfragen und mit den Lernenden die verschiedenen Risiken zu erarbeiten. Auswahl der zu untersuchenden Alternativen Denn schon bei der Auswahl der zu untersuchenden Alternativen besteht die Gefahr, relevante Alternativen - in diesem Fall Ausbildungsberufe - nicht zu berücksichtigen. Diese wären dann für den weiteren Verlauf der Analyse verloren. Auswahl relevanter Kriterien Ebenso birgt die Auswahl relevanter Kriterien das Risiko, unwichtige Kriterien zu berücksichtigen oder wichtige Kriterien zu übersehen. Warum fließt beispielsweise der Ausbildungsort nicht in Julias Analyse ein? Ein Wechsel des Wohnortes, verbunden mit dem Verlassen von Familie und Freunden, ist für Julia bestimmt nicht unwichtig. Skalierung Auch die Skalierung könnte ungeeignet sein, wenn es mit ihr nicht möglich ist, die Ergebnisse ausreichend differenziert darzustellen. Hier stellt sich beispielsweise die Frage, ob eine Skalierung von eins bis sechs wirklich ausreicht. Bewertung Bei der anschließenden Bewertung besteht dann die Gefahr, den Grad der Zielerreichung falsch einzuschätzen. So erscheint es heute beispielsweise vor dem Hintergrund der wirtschaftlichen Entwicklung sehr mutig, eine Einschätzung über die Jobaussichten nach der Ausbildung abzugeben. Gewichtung Bei der Gewichtung besteht die Gefahr, die eigenen Präferenzen nicht ausreichend zu berücksichtigen. Im Fall Julia könnte man sich beispielsweise die Frage stellen, ob das Interesse an den Fachinhalten nicht wesentlich stärker gewichtet werden sollte, als die Verdienstmöglichkeiten nach dem Abschluss. Was ist Julia wirklich wichtig: Geld oder Arbeitszufriedenheit? Auswirkungen Darüber hinaus muss bedacht werden, ob die zu analysierenden Alternativen Auswirkungen auf andere Bereiche haben. Sollte Julia sich beispielsweise für eine Ausbildung als Molkereifachfrau, Kanalsteurerin, Maßschneiderin oder Goldschmiedin entscheiden, dann muss ihr klar sein, dass sie später bei der Wahl ihres Wohnortes recht eingeschränkt sein wird, weil nicht überall Arbeitsplätze für diese Berufe angeboten werden. Knappe Ergebnisse prüfen Mit einer Sensitivitätsanalyse untersuchen wir Ergebnisse, die auf der Kippe stehen, bei denen also der Abstand von der optimalen Lösung zur zweitbesten Lösung sehr gering ist. Praktisch gehen wir dabei so vor, dass wir einfach eine Variable, in der Regel eine Bewertung oder Gewichtung, verändern und die Auswirkungen dieser Veränderung beobachten. Bewertungen sind subjektiv Legitim ist dieses Spielen mit einzelnen Bewertungen, weil eine Bewertung natürlich niemals absolut richtig ist. Sie stellt lediglich eine Schätzung des Zielerreichungsgrades des Kriteriums der zu beurteilenden Alternative dar. Ebenso bildet die Gewichtung natürlich niemals hunderprozentig die wahren Präferenzen des Entscheiders ab. Sie stellt lediglich eine Schätzung der eigenen Präferenzfunktion dar. Dies kann im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse nochmals reflektiert werden. Die Lernenden sollen sich vergegenwärtigen, dass Bewertungen und Gewichtungen subjektive Annahmen sind, die unter Unsicherheit getroffen werden. Entscheidungen sind wenig robust Anschließend erkennen die Schülerinnen und Schüler durch das Spielen in Excel, wie anfällig eine Nutzwertanalyse auf Veränderungen reagiert und wie wenig robust eine Entscheidung sein kann. Denn bei knappen Ergebnissen reicht es zumeist aus, eine Variable in die "entsprechende" Richtung zu verändern, um aus der besten Alternative die zweitbeste zu machen. Vorteile von Excel Darüber hinaus erfahren die Lernenden durch das Spielen in Excel einen der großen Vorteile dieses Programms. Nach einer Veränderung einer Variablen müssen sie nun nicht mehr alles umständlich auf Papier - gegebenenfalls sogar per Hand - neu durchrechnen. Denn wenn sie die Zellen vorher sinnvoll verknüpft haben, reicht es aus, nur wenige Zellen zu verändern, um ein neues Ergebnis zu erhalten. Schülerinnen und Schüler, die bislang nicht sinnvoll verknüpft haben, bedauern diesen Umstand spätestens hier und werden sich intrinsisch motiviert daran machen, das Versäumte nachzuholen. Recherche und Reflexion Die Schülerinnen und Schüler werden zunächst mündlich mit der Ausgangssituation der Ersten Nutzwertanalyse und dem Problem von Emilie (siehe Arbeitsblatt 1a) vertraut gemacht. Anschließend erhalten sie den Arbeitsauftrag, das Problem mithilfe einer Internetrecherche für Emilie zu lösen. Nach dieser Recherche werden dann die Ergebnisse und insbesondere die Wege, auf denen die Schülerinnen und Schüler zu ihren Ergebnissen gekommen sind, besprochen und problematisiert. Frage der Eignung Diese Reflexion wird von Fragen nach der Seriosität der von den Schülerinnen und Schülern verwendeten Quellen und der Eignung der von ihnen ausgewählten Waschmaschinen bestimmt: Warum wählt der eine Jugendliche dieses Gerät aus und ein anderer jenes? Welche Waschmaschine ist besser? An welchen Indikatoren machen die Lernenden die Eignung ihrer Kaufempfehlung fest? Inwieweit haben die Lernenden Emilies konkrete Situation berücksichtigt? Teurer ist nicht unbedingt besser Erstaunlicherweise hat die billigste Alternative für Emilie den größten Nutzen. Damit zeigt sich, dass die bei Schülerinnen und Schülern häufig anzutreffende Einschätzung, dass ein Produkt umso "besser" ist, je teurer es ist, mal wieder nicht zutrifft! Diskussion des Ergebnisses Nachdem die Schülerinnen und Schüler die Nutzwerte der einzelnen Alternativen ermittelt haben, kann mit ihnen thematisiert werden, warum die leistungsstärkste Waschmaschine den letzten Platz gemacht hat. Dabei sollte im Plenum erarbeitet werden, dass diese optimale Lösung ein Resultat von Emilies persönlichem Nutzen ist, der sich unter anderem in der Kriterienauswahl und der Gewichtung widerspiegelt. Mathematische Annäherung Um diese Erkenntnis greifbarer zu machen, kann man sich diesem Thema auch mathematisch nähern: Hätte Emilie bei der Auswahl der Kriterien beispielsweise das Fassungsvermögen in ihre Untersuchung miteinbezogen, dann hätten die Alternativen B und C natürlich vergleichsweise besser abgeschnitten. Gewichtung der Alternativen Aber auch die Gewichtung der Alternativen ist für das Ergebnis dieser Nutzwertanalyse bedeutsam. Durch die Gewichtung des Preises mit 50 Prozent hat dieses Kriterium einen überragenden Stellenwert gewonnen. Hätte Emilie anders gewichtet - beispielsweise den Preis mit 30 Prozent, die Umdrehungen mit 30 Prozent, den Wasserverbrauch mit 20 Prozent und den Stromverbrauch ebenfalls mit 20 Prozent - dann hätte Alternative A einen Nutzwert von 3, Alternative B einen Nutzwert von 4,1 und Alternative C einen Nutzwert von 3,4 erreicht. Damit wäre also Alternative B die optimale Lösung geworden und Emilie hätte sich auch in diesem Fall nicht für die leistungsstärkste Maschine, nämlich Alternative C, entschieden. Vorteile der Nutzwertanalyse Ergänzend zu der mathematischen Betrachtung können mit den Schülerinnen und Schülern nun die ersten theoretischen Grundlagen erarbeit werden. Erfahrungsgemäß macht es Sinn, bei dieser ersten Aufgabe kurz auf die Bedeutung des Nutzens und anschließend auf die Vorteile der Nutzwertanalyse einzugehen. Als Tafelbild könnten folgende Vorteile der Nutzwertanalyse festgehalten werden: Komplexe Probleme werden systematisch strukturiert. Das Zielsystem ist sehr flexibel. Flexible Anpassung an spezielle Erfordernisse. Durch die Auswahl gemeinsamer Kriterien wird Unvergleichbares vergleichbar gemacht. Direkte Vergleichbarkeit der Alternativen und deren Kriterien. Durch die Strukturierung der Nutzwertanalyse werden die ermittelten Nutzwerte auch für Dritte nachvollziehbar und überprüfbar. Fehlende Hintergrundinformationen Das Bewerten fällt vielen Schülerinnen und Schülern nicht leicht. Oft fehlen ihnen diverse Hintergrundinformationen. So wissen sie beispielsweise vielleicht nicht, wieviel eine kWh ist, wieviel Geld eine kWh kostet und wieviele kWh andere Flachbildschirme verbrauchen. Testergebnissen vertrauen Bei solchen Problemen kann man den Lernenden empfehlen, auf die Testergebnisse zu vertrauen, sich auf die durch die Tests deutlich gewordenen Unterschiede zu konzentrieren und (bei drei gegebenen Alternativen) mit sehr gut, mittel und schlecht zu bewerten. Damit können sie das Entscheidungsrisiko in der Regel ausreichend genau abbilden. Schließlich sind sie auch in der Realität nicht immer in der Lage - und häufig auch nicht Willens - sich sämtliches Hintergrundwissen ex ante zu erarbeiten. Was ist der Nutzen? Häufig machen sich Schülerinnen oder Schüler bei dieser Aufgabe über Leonies Kriterienauswahl oder ihre Gewichtung lustig. In der Regel können diese Computer-Spezialisten auch sehr genau darüber Auskunft geben, warum sie hier anders vorgehen würden. Diese Schülerbeiträge stellen nun einen wertvollen Impuls dar, um zu klären, was der Nutzen eigentlich ist, dass er sehr individuell ist und dass er die Tauglichkeit eines Gutes zur Befriedigung der Bedürfnisse der Entscheiderin oder des Entscheiders zum Ausdruck bringt. Dass Leonies Bedürfnisse von den Bedürfnissen der Beschwerdeführer in der Klasse abweichen, lässt sich schnell feststellen, indem man die jeweiligen Schülerinnen und Schüler fragt, wozu sie ihren Computer in der Regel benutzen und deren Antworten mit Leonies Auskünften vergleicht. Tafelbild Anschließend kann an der Tafel festgehalten werden, dass der Nutzen die Tauglichkeit eines Gutes zur Befriedigung der Bedürfnisse der Entscheiderin oder des Entscheiders zum Ausdruck bringt und die Größe des Nutzens davon abhängt, wer das Gut nutzen soll. wozu es genutzt werden soll. in welcher Situation das Gut genutzt werden soll. wann es genutzt werden soll. Hinweis zur Musterlösung In diesem Fall wurde vom Erstellen einer Musterlösung abgesehen, weil durch die Möglichkeit, unterschiedlich zu gewichten, unterschiedliche optimale Alternativen ermittelt werden können. Die Gewichtung fällt leichter, wenn man 1,0 (oder 100 Prozent) durch die Summe aller Kriterien teilt. Der Quotient gibt dann Auskunft über eine durchschnittliche Gewichtung. An dieser durchschnittlichen Gewichtung können sich die Schülerinnen und Schüler zunächst orientieren. Ist ihnen das Kriterium überdurchschnittlich wichtig, dann gewichten sie über diesem Durchschnitt, ansonsten darunter. Die Feinabstimmung bleibt ihnen aber auch bei dieser Methode nicht erspart. Schließlich muss die Summe aller Gewichtungen 1,0, also 100 Prozent, betragen. Nachdem der Begriff Nutzen und die Vorteile der Nutzwertanalyse in den vorangehenden Aufgaben erarbeitet worden sind, bietet sich diese Aufgabe nun dazu an, die Nachteile der Nutzwertanalyse zu thematisieren. Dabei kann in der Regel jeder Schritt Julias hinterfragt und kritisiert werden: Relevanz der Alternativen Denn schon bei der Auswahl der zu untersuchenden Alternativen besteht die Gefahr, relevante Alternativen - in diesem Falle alternative Ausbildungen - nicht zu berücksichtigen. Diese wären dann für den weiteren Verlauf der Analyse verloren, obwohl sie Julia vielleicht eher entsprechen würden. Ergänzend kann hier thematisiert werden, welche Alternativen die Schülerinnen und Schüler bei der Planung ihrer persönlichen, beruflichen Zukunft berücksichtigen. Gemeinsam kann man sich die Frage stellen, ob sie bei ihrer Alternativenauswahl wirklich alle relevanten Ausbildungsberufe und Studiengänge berücksichtigt haben. Wichtige Kriterien können übersehen werden Ebenso birgt die Auswahl relevanter Kriterien das Risiko, wichtige Kriterien zu übersehen. Warum fließt beispielsweise der Ausbildungsort nicht in Julias Analyse ein? Lange Fahrtzeiten oder ein Wechsel des Wohnortes, verbunden mit dem Verlassen von Familie und Freunden, sind für Julia bestimmt nicht unwichtig. Auch hier kann anschließend wieder darauf eingegangen werden, welche Kriterien die Schülerinnen und Schüler bei ihrer persönlichen Zukunftsplanung berücksichtigen. Haben sie wirklich an alles gedacht? Ungeeignete Skalierung Die Skalierung könnte ebenfalls ungeeignet sein, wenn es mit ihr nicht möglich wäre, die Ergebnisse ausreichend differenziert darzustellen. Hier bietet sich die Möglichkeit mit den Schülern zu erörtern, welche Skalierung ihnen am ehesten entspricht. Bewertung und Gewichtung Bei der anschließenden Bewertung besteht dann die Gefahr, den Zielerreichungsgrad aus Sicht des Bewertenden falsch auszudrücken. Bei der Gewichtung besteht die Gefahr, die eigenen Präferenzen nicht ausreichend zu berücksichtigen. Für die grobe Orientierung geeignet Durch die Erörterung all dieser Risken sollten die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass die Nutzwertanalyse - auch wenn sie mathematische Exaktheit vorgaukelt - eher zur groben Orientierung dient als zum Fällen von Entscheidungen, die auf der Kippe stehen. Im Anschluss an diese Aufgabe, könnte man die Schülerinnen und Schüler bitten, als Hausaufgabe eine Nutzwertanalyse zu ihrer eigenen berufliche Zukunft zu erstellen. Präsentation der Ergebnisse Bei der Präsentation dieser Ergebnisse sollten die Schülerinnen und Schüler gebeten werden, ihre Bewertungen und Gewichtungen ausführlich zu begründen. Anschließend können diese Begründungen dann im Plenum thematisiert werden. Ein geeignetes Handy auswählen In der fünften Stunde erhalten die Schülerinnen und Schüler den Auftrag, mittels einer Nutzwertanalyse ein für sie persönlich geeignetes Handy (alternativ einen MP3-Player oder ähnliches) auszuwählen. Dabei werden keine Alternativen, Bewertungen, Kriterien oder Gewichtungen vorgegeben. Allerdings wird vorausgesetzt, dass die Schülerinnen und Schüler über profunde Kenntnisse zu den technischen Daten des Untersuchungsgegenstandes verfügen. Reflexion Im Mittelpunkt der Reflexion können die Alternativen- und Kriterienauswahl stehen. Weiterhin kann darüber nachgedacht werden, ob es den Lernenden gelungen ist, ihre persönlichen Präferenzen in der Nutzwertanalyse zum Ausdruck zu bringen. Vergleich mit der Realität Abschließend kann dann verglichen werden, ob sie tatsächlich das Handy besitzen, das für sie den größten Nutzen hat, und gegebenenfalls nach Gründen für die Diskrepanz zwischen der realen Kaufentscheidung und dem Ergebnis der Nutzwertanalyse suchen. Hinweise zur Praxis Der Nutzwert der Alternative A wird folgendermaßen ermittelt: mit U A = Gesamtnutzen der Alternative A g k = Gewicht von Kriterium k b Ak = Bewertung (Teilnutzen) von Kriterium k für Alternative A n = Anzahl der Kriterien Daraus folgt (0,5 6) + (0,2 2) + (0,2 2) +(0,1 1) = 3. Der Nutzwert ist also 3. Bei den Alternativen B und C wird entsprechend vorgegangen. Bei der Berechnung der ersten Nutzwerte ist es sehr wichtig, darauf zu achten, dass die Schülerinnen und Schüler von Anfang an die Zellen sinnvoll verknüpfen. Nur so können später unkompliziert Sensitivitätsanalysen und andere Experimente durchgeführt werden.

Ziel ist es, den Lernenden einen erweiterten Horizont der Struktur-Funktions-Beziehung von photosynthetisch aktiven Strukturen in phototrophen Mikro- und Makroalgen und deren Wechselwirkungen mit dem artspezifischen Lebensraum zu erläutern. Neben den grünen Chlorophyllen und gelb-orangenen Carotinoiden in Pflanzen haben Cyanobakterien und Rotalgen zusätzliche Lichtantennenkomplexe entwickelt, die sogenannten Phycobilisome, die aus verschiedenen Phycobiliproteinen (blau: C-Phycocyanine und Allophycocyanin und rot: Phycoerythrine) bestehen. Zu diesem Zweck wurden einfach durchzuführende Experimente mit einer Unterrichtsreihe entwickelt, die den Lernenden der Sekundarstufe II die bunte Welt der Photopigmente und Phycobiliproteinen näherbringen sollen.Schon bereits etablierte Versuche zur Fest-Flüssig-Extraktion von Photopigmenten aus Zellen höherer Pflanzen öffnen den Schülerinnen und Schülern deren bunte Vielfalt und rücken das Blatt als Organ der Photosynthese in den Fokus. Analog zu diesen Methoden können Photopigmente und Phycobiliproteine aus den phototrophen Mikro- und Makroalgen gewonnen werden und ein neues Feld an Lehr-Lern-Kontexten und Relevanzen öffnen. Die dafür geeigneten und verwendeten Mikro- und Makroalgen Chlorella vulgaris (Mikroalge), Arthrospira platensis (Mikroalge) und Palmaria palmata (Makroalge) sind in schon pulverisierter Form leicht und kostengünstigen käuflich zu erwerben. Die in dem Versuchsprotokoll gewählte Methode folgt den standardisierten Versuchsschritten einer Fest-Flüssig-Extraktion. Das methodische Vorgehen kann für die Schülerinnen und Schülern anhand des Vorgehens bei dem Zubereiten von Kaffee leicht und alltagsnah erklärt werden. Für die Fest-Flüssig-Extraktion werden fünf Versuchsansätze mit den jeweiligen Extraktionsmittel (Wasser oder acetonhaltiger Nagellackentferner) gewählt, wobei alle verwendeten Materialien kostengünstig in Drogerien oder Lebensmittelgeschäften erhältlich sind und die erforderlichen Sicherheitsstandards in Schulen erfüllen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die beschriebenen Experimente auf verschiedene Bildungsniveaus zuzuschneiden. Zusammen mit dem dazu entwickelten Unterrichtskontext veranschaulichen die Experimente grundlegende chemische Konzepte in einem biologischen Kontext und führen wissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen ein. Die Experimente liefern weitere Lernkontexte, die neben der Einführung in die Methoden zur Fest-Flüssig-Extraktion auch Bezüge zur Löslichkeit von lipophilen und hydrophilen Pigmenten aus phototrophen Organismen schließen können und Lehr-Lern-Kontexte zu molekularer Polarität, zwischenmolekulare Kräfte und Löslichkeitskonzepte ermöglichen.Photopigmente nehmen eine wesentliche Rolle in der Photosynthese ein und halten demnach eine Funktionsvielfalt inne, die nahezu jeden Aspekt unseres Lebens beeinflusst. Sie können daher für Vorstellungen der Schülerinnen und Schüler von chemischen und biologischen Struktur-Funktions-Zusammenhängen in der realen Welt von entscheidender Bedeutung sein und tragen demnach eine einflussreiche Rolle im Wissensaufbau zu Charakteristika der Naturwissenschaften. Im Zuge des immer weiterwachsenden Trends zur pflanzenbasierten Ernährung erhalten Mikro- und Makroalgen Einzug in die Lebensmittelregale. In der Küche findet man sie nicht nur als Gewürz, sondern spielen auch ihre Pigmente als natürliche Farbstoffe in der Lebensmittel- und Textilindustrie eine wesentliche Bedeutung. Die alltagsnahe Relevanz eröffnet zahlreiche Potentiale diese Zusammenhänge im Chemieunterricht zu verdeutlichen und den Lernhorizont der Schülerinnen und Schüler zu erweitern. Vorkenntnisse von Lehrenden und Lernenden Spezifische Vorkenntnisse sind zur Durchführung der Unterrichtreihe vorteilhaft. Thematisch kann die Reihe in den biologischen Kontext der Photosynthese eingeordnet werden. Dabei sollten Begriffe wie beispielsweise Lichtsammelkomplexe, Photopigmente und deren Funktion im Lichtsammelkomplex höherer Pflanzen vorausgesetzt sein und das Bewusstsein der Vielfalt an phototrophen Organismen bestehen. Darüber hinaus sollten physikalische Zusammenhänge zur Optik und Begriffe wie Absorption, Absorptionsspektren, Wellenlänge verstanden sein. Im chemischen Kontext ist grundlegendes Wissen und Verständnis zu molekularen Polaritäten, zwischenmolekularen Kräften, Löslichkeitskonzepten und Chromatographie vorauszusetzen. Die Experimente zur Extraktion von Photopigmenten und Phycobiliproteinen aus Mikro- und Makroalgen folgen einem forschungsorientierten methodischen Vorgehen und stehen im Zuge der Entwicklung der Experimentierkompetenz der Schülerinnen und Schüler im Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung. Die Möglichkeit besteht die beschriebenen Experimente auf verschiedene Bildungsniveaus zuzuschneiden, vielfältig auszuweiten und detaillierte Fokussierung von mehreren Themenkomplexen fachspezifisch herauszustellen. Aufgebaut ist die Unterrichtsreihe auf der Analyse der Pigmentzusammensetzung der Mikro- und Makroalgen in Abhängigkeit des verfügbarem Lichtspektrums beziehungsweise der verfügbaren Lichtqualität und Temperaturen und zielt auf die besondere Fähigkeit der Cyanobakterien zur chromatischen Adaption, um so die Photosyntheseffizienz zu steigern. Die artspezifische Pigmentzusammensetzungen werden durch die Experimente qualitativ sowie quantitativ für die Schülerinnen und Schüler sichtbar und photometrisch messbar. Voraussetzung ist die Verfügbarkeit von photometrischen Messgeräten in der Schule beziehungsweise auf das portable, modulare und kostengünstige Low-Cost-Photometer von desklab zurückgegriffen werden. Der Austausch mit Peers steht aufgrund der Gruppenarbeit oder Paararbeit, je nach Kursgröße, im Vordergrund. Bei dem Experimentieren unterstützen sich so die Schülerinnen und Schüler gegenseitig und leiten selbstständig den Experimentierprozess. Besonderheit aller Experimente ist, dass alle verwendeten Geräte, Gebrauchs- und Verbrauchsmaterialien kostengünstig in Drogerien oder Lebensmittelgeschäften erhältlich oder sogar schon im Haushalt zu finden sind. (Hinweis: Eine zusätzliche Unterstützungsmöglichkeit bei der Durchführung des Unterrichtskonzepts ist die besondere methodische Herangehensweise in Experimentierkisten, welche nicht nur als Transportmedium für alle Materialien und Geräte dient, sondern auch den Wissenstransfer zwischen Universität und Schule symbolisiert und den Transport von Wissensgut ermöglicht. Für Lehrkräfte aus Rheinland-Pfalz besteht die Möglichkeit diese Experimentierkiste auszuleihen.) Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen (nach dem DigCompEdu Modell) Die Lehrenden sollten dazu in der Lage sein, die Unterrichtsreihe gezielt durch digitale Medien zu untermauern. Beispielsweise ist es möglich, ein digitales Laborbuch zu den Versuchsreihen anzulegen und die Datenanalyse mit einer Softwarelösung vorzunehmen. Das digitale Laborbuch kann zur Dokumentation aber auch als Interaktionstool genutzt werden und im Rahmen eines kollaborativen Doc's-Tool umgesetzt werden. Die Lehrkraft soll so in der Lage sein, die Lernende zu befähigen, digitale Medien im Rahmen der Gruppenarbeiten zu nutzen, um die Kommunikation und Kooperation innerhalb der Lerngruppe zu verbessern. Die Lernenden können in der Form des digitalen Laborbuches experimentelle Erkenntnisse und Fortschritte dokumentieren, diese kommunizieren und gemeinsam Auswertungen und Diskussionspunkte erarbeiten. Sicherzustellen sind Internetzugang und die Verfügbarkeit von Endgeräten für die Schülerinnen und Schüler. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen eigenständig Experimente zur Extraktion von Photopigmenten und Phycobiliproteinen aus Mikro- und Makroalgen durch und verwenden die Photometrie als analytische Methode zur Quantifizierung der Pigmentzusammensetzungen der unterschiedlichen Mikro- und Makroalgen. beschreiben die chemischen Eigenschaften und Funktionen der grünen Chlorophyllen, gelb-orangenen Carotinoiden und die sogenannten Phycobilisome, die aus verschiedenen Phycobiliproteinen (blau: C-Phycocyanine und Allophycocyanin und rot: Phycoerythrine) bestehen, im Lichtantennenkomplex von Mikro- und Makroalgen. erläutern Struktur-Funktions-Beziehung von photosynthetisch aktiven Strukturen in phototrophen Mikro- und Makroalgen und deren Wechselwirkungen mit dem artspezifischen Lebensraum. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wenden im Experimentierprozess zur Erkenntnisgewinnung den systematischen Umgang mit Variablen an, um den Einfluss der abhängigen Variable zu untersuchen. setzen die angewandten Methoden und experimentellen Vorgehensweisen in den einzelnen Versuchsschritten in Zusammenhang mit der dadurch implizierten Wirkung und definieren beispielsweise das Mörsern als eine Methode zum mechanischem Zellaufschluss. nutzen naturwissenschaftliche Arbeitsweisen (zum Beispiel Experimentieren, Beobachten, Messen, ...). Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stehen in der Gruppenarbeit im Austausch mit der Peer-Gruppe, wodurch ein Peer-Coaching explizit erfordert wird. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler analysieren die aus den Experimenten gewonnen Daten, interpretieren und bewerten sie, um Rückschlüsse auf die industrielle Verwendung der Mikro-/Makroalgen zu ziehen. kommunizieren Mikro-/Makroalgen als eine biotechnologische Lösung im Hinblick auf den Klimawandel. Literaturhinweise Zum Nachlesen: Zu der Versuchsreihe erscheint ein Artikel in der Zeitschrift "Journal of Chemical Education": L., Geuer; N., Erdmann; M., Lorenz; H., Albrecht; T., Schanne; M., Cwienczek; D., Geib; D., Strieth; R., Ulber; Colourful diversity - Modified methods for extraction and quantification of photopigments and phycobiliproteins isolated from phototrophic micro- and macroalgae" in der Zeitschrift "Journal of Chemical Education; Journal of Chemical Education; (2022) angenommen.

Auf dieser Seite haben wir Informationen und Anregungen für Ihren Biologie-Unterricht zu den Themen Physiologie und Anatomie für Sie zusammengestellt: Verdauungssystem, Blut und Kreislauf, Sinnesorgane. Mit der Materialsammlung "Der Weg der Nahrung" lässt sich der klassische Stoff lebendig und binnendifferenziert für alle Schulformen und Altersklassen der Sekundarstufe I aufbereiten. Die offen gestalteten Materialien ermöglichen unterschiedliche Lernzugänge und lassen sich vielseitig kombinieren. Die beiliegende DVD-Rom liefert neben verschiedenen Videoclips zu den Verdauungsorganen alle Kopiervorlagen als veränderbare Word-Dateien. Die Schülerinnen und Schüler können den Weg der Nahrung durch den menschlichen Körper beschreiben und die an der Verdauung beteiligten Organe benennen. Aufbau und Funktion der an der Verdauung beteiligten Organe (Mund, Speiseröhre, Magen, Dünndarm, Galle, Bauchspeicheldrüse, Dickdarm) erklären. die Wirkungsweise von Enzymen, Verdauungssäften und bestimmten Nahrungsbestandteilen (zum Beispiel Ballaststoffen) erläutern und reflektieren. Hunger von Appetit unterscheiden und Sättigungsmechanismen erläutern. weitere, nicht physiologisch erklärbare Einflüsse auf Verdauung, Sättigung und Wohlbefinden analysieren und eigene Handlungsspielräume entwickeln. Informationen über Zusammenhänge zwischen Essverhalten und Gesundheit erschließen. Aufbau weiterer Kompetenzen Neben diesen Sachkompetenzen fördern die alltagsnahen Lernaufgaben und Experimente den Aufbau von Methoden-, Sozial- und Selbstkompetenzen. Eine Übersicht dazu finden Sie im Leitfaden (siehe Downloads). Didaktisch-methodischer Kommentar Im Mittelpunkt des Unterrichtsmaterials stehen kompetenzorientierte Lernaufgaben, die einen hohen Aufforderungscharakter haben. Sie gehen von den Fragen der Schülerinnen und Schüler aus und helfen ihnen, möglichst selbstständig den Weg der Nahrung durch den Körper zu erforschen. Videoclips zu den Verdauungsorganen Sachtexte in unterschiedlichen Niveaustufen praxiserprobte Experimente differenzierte, alltagsnahe Lernaufgaben Lösungsvorschläge zur Selbstkontrolle Schülerlexikon zu Fachbegriffen Kopiervorlagen als veränderbare Word-Dateien Neugierig? Dann schauen Sie sich einen der insgesamt elf Videoclips hier schon einmal an. Neben diesen unterhaltsamen Filmen mit animierten Organen finden Sie auf der DVD auch klassische Erklär-Sequenzen zur Verdauung. Informationen zum Anbieter Unterrichtsmedien vom aid infodienst e.V. (aid) sind pädagogisch geprüft, wissenschaftlich abgesichert und vor allem: einfach einsetzbar. Für jede Schulform gibt es passende Medien. Der aid ist ein Fachverlag für die Themen Landwirtschaft, Lebensmittel und Ernährung. Als gemeinnütziger Verein kann er frei von Werbung und kommerziellen Interessen arbeiten. Für Sie als Lehrende bedeutet das: unabhängige Informationen und praxisorientierte Unterrichtsmaterialien. Bestellmöglichkeit Die komplette Materialsammlung können Sie als DIN A4-Heft mit DVD für 9,00 Euro (zuzüglich Versandkosten) beim aid infodienst e. V. bestellen: www.aid-medienshop.de (Bestell-Nr. 1610) bestellung@aid.de (Bitte Bestell-Nr. 1610 angeben) Musikhören mit tragbaren Geräten ist heute eine bevorzugte Freizeitbeschäftigung an beliebigen Orten. Die Folge: Hörschäden. Fatal ist dabei, dass diese Schäden allmählich und häufig unbemerkt entstehen, und ein Teufelskreis beginnt. Die Schwerhörigkeit verlangt nach höherer Lautstärke, die wiederum neue Schäden verursacht. Jeder vierte Jugendliche hat nach Angaben der Deutschen Gesellschaft für Akustik einen Hörschaden. Die in der Regel bei 60- bis 70-Jährigen auftretende Schwerhörigkeit wird in Zukunft schon die 40-Jährigen ereilen. Wie höre ich - was ist (zu) leise, was (zu) laut? Was geschieht im Ohr beim Hörvorgang? Welche Schäden verursacht Lärm? Wie sähe ein Leben mit Schwerhörigkeit aus? Welche technischen Angaben oder rechtlichen Vorgaben gibt es zur Hörverträglichkeit der Geräte? Was können die Jugendlichen selbst tun? Die Schülerinnen und Schüler sollen das menschliche Ohr in seinem Aufbau und mit seinen Funktionen kennen lernen. die Begriffe Schall, Frequenz, Lautstärke verstehen und alltagsbezogene Beispiele liefern können. Schall anhand von Begriffen wie Ton, Geräusch, Lärm, Knall, Klang, Lautstärke und Tonhöhe charakterisieren. subjektiv erfahrene Phänomene wie Geräusche, Lärm und Lautstärke in Verbindung mit dem Gebrauch von MP3-Geräten bringen. Ursachen für Schwerhörigkeit im frühen Alter kennen lernen. fachbezogene Tests zur Feststellung von Sachinhalten durchführen. theoretische Erkenntnisse mit Alltagswissen verbinden. themenbezogen ein Rollenspiel angemessen und adressatenbezogen planen. Die Schülerinnen und Schüler sollen verschiedene (kooperative) Erarbeitungs- und Präsentationstechniken anwenden (wie Stummes Schreibgespräch, Placemat/Platzdeckchen, Wandzeitung, Flyer/Infoblatt). im Internet recherchieren, um sich themenbezogene Informationen zu beschaffen. Methoden der Qualitativen und Quantitativen Sozialforschung anwenden (Interview/Befragung). biologisch-physikalische Sachverhalte unter Verwendung der Fachbegriffe sachlogisch strukturiert, adressatenbezogen, anschaulich und im Zusammenhang darstellen. die Ergebnisse eigener Untersuchungen kritisch mit Bezug auf die zugrunde gelegte Fragestellung und den Arbeitsweg reflektieren. unter Berücksichtigung unterschiedlicher Perspektiven begründete Urteile fällen und sie argumentativ vertreten. sich in der Selbstreflexion ihres Verhaltens in Bezug auf die zugrunde liegenden Fragestellungen üben. Sachwissen und persönliche Standpunkte situativ und themenbezogen vertreten. Thema MP3-Player richtig hören Autorin Erika Herrenbrück Fächer Biologie, Physik Zielgruppe binnendifferenzierte Aufgabenstellungen für Haupt-, Real- und Gesamtschule sowie Gymnasium, Sekundarstufe I, ab Klasse 7 Zeitumfang 8-12 Schulstunden je nach Schulform Technische Voraussetzungen Computer, Internet, MP3-Player der Schülerinnen und Schüler Persönliche Gesundheitsvorsorge: Die Hörfähigkeit bewahren In dieser Unterrichtseinheit wird das Handels-Themenfeld Nachhaltigkeit auf die persönliche Gesundheitsvorsorge übertragen. Die Schülerinnen und Schüler lernen, mit dem MP3-Player richtig zu hören und dabei die eigenen Ohren zu schützen und ihre Hörfähigkeit zu bewahren. Berufliche Perspektiven im Handel zeigen Handel ist ein elementarer Teil des täglichen Lebens - und ein bedeutender Wirtschaftszweig mit europaweit mehr als 26 Millionen Beschäftigten. In Deutschland bietet der Einzelhandel im Vergleich überproportional viele Ausbildungsplätze an. Derzeit nutzen 240.000 Jugendliche dieses Angebot und starten in einen Beruf mit vielfältigen Karrierechancen. Handelsunternehmen möchten mehr junge Menschen für den Handel gewinnen und gemeinsam mit ihnen den Wirtschaftsstandort Deutschland weiterentwickeln. Jugendliche praxisnah über den Handel informieren Reale Aufgaben aus der Wirtschaftswelt für die Schule lehrplangerecht bereitzustellen - dies ist das Ziel der Unterrichtsmaterialien von Handelswelten Didaktik 2008, einer Publikation der METRO Group. Damit will das Unternehmen über seine Branche informieren und Lehrkräfte bei der Berufswahl ihrer Schülerinnen und Schüler unterstützen. Binnendifferenzierte Aufgabenvarianten Die Aufgaben entsprechen den Anforderungen aktueller Lehrpläne und setzen deren Lernziele um. Die Anforderungsniveaus sind partiell in Aufgabenvarianten binnendifferenziert für die Schulformen Haupt-, Real- und Gesamtschule sowie Gymnasium. MP3-Player - Lautstärken-Test Schall - Frequenz und Lautstärke Der Hörvorgang Was geschieht im Ohr bei Lärm? Wie gut ist mein Gehör? Mit 40 schon taub? Was ist wie laut? Richtig hören mit dem MP3-Player So will ich Musik hören - Rollenspiel Evaluation Öffentliche Präsentation handelswelten-didaktik@metro.de Bestellen Sie die kostenfreie CD-ROM mit Begleitbuch ganz einfach per E-Mail. Die Schülerinnen und Schüler sollen Kenntnisse über Lage und Aufgabe der einzelnen Verdauungsorgane gewinnen. den Sinn des Verdauungsvorgangs für den menschlichen Körper kennen lernen. die Aufgabe von Enzymen kennen. unter den Organen des Menschen diejenigen nennen können, die am Verdauungsprozess beteiligt sind. die Rolle der jeweiligen Verdauungsorgane bei der Zerlegung der einzelnen Nährstoffe in ihre Bestandteile kennen lernen. Verdauungsschwierigkeiten als ein in heutiger Zeit auch bei vielen Kindern häufig auftretendes Problem erkennen. den Zusammenhang zwischen Ernährung, Lebensweise und den Folgen für den Körper wahrnehmen. sich ihrer möglichen Rolle als Ratgeber für andere Kinder bewusst werden. das in der Schule Gelernte als eine Bereicherung für ihre Persönlichkeit und ihre Lebensweise erkennen. Thema Verdauung und Verdauungsorgane Autor Dirk Trebbels Fach Biologie Zielgruppe Klasse 5 Zeitraum 2 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in ausreichender Anzahl (Partnerarbeit), Internetbrowser, Flash-Player (Version 6 oder höher, kostenloser Download) Planung Verdauung und Verdauungsorgane Die Schülerinnen und Schüler sollen sich zur Fotografie einer blutenden Verletzung äußern und von eigenen Erfahrungen berichten. mittels selbst hergestellter zweidimensionaler Strukturmodelle die Blutkörperchen (rote und weiße Blutkörperchen, Blutplättchen) begründet voneinander unterscheiden (Aussehen, Funktion). in arbeitsteiliger Gruppenarbeit Kurzvorträge vorbereiten und ihre Ergebnisse den Mitschülern vortragen. Fragen im Internet beantworten (Online-Quiz). Thema Aussehen und Aufgaben der Blutkörperchen Autorin (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitsubpages:atempelhoff@lo-net.de) Fach Biologie Zielgruppe Klasse 9 Zeitraum 3 Stunden Medien Internet, Arbeitsblätter, OHP-Folien, Arbeitsmaterialien zur Erstellung der Strukturmodelle, Plakate für Gruppenpräsentationen Technische Voraussetzungen idealerweise ein Rechner mit Internetanschluss pro Schülerin oder Schüler Planung Verlaufsplan Blutkörperchen der Unterrichtseinheit Die hier vorgestellte Unterrichtseinheit ist so konzipiert, dass die SchülerInnen während sechs bis sieben Unterrichtsstunden selbstständig und individuell (alleine oder in Zweier- bis maximal Dreiergruppen) an Fragen im Zusammenhang mit der Blutdrucksteuerung arbeiten. Die Unterrichtseinheit ist in drei Teile gegliedert (Einfluss verschiedener Parameter auf den Blutdruck, Koordinative Steuerung des Blutdrucks, äußere Störungen und ihre Folgen). Im Sinne einer zunehmenden Handlungskompetenz ist der erste Teil einfach gehalten und relativ eng geführt, im zweiten Teil sind die Aufgaben schon etwas offener formuliert und im dritten Teil wird von den SchülernInnen ein relativ selbstständiger Umgang mit dem Simulationsprogramm erwartet. CardioLab ist ein kommerzielles Angebot der California State University Los Angeles. Es wird als Java-Applet aus dem Internet herunter geladen und kann dann für eine Sitzung offline benutzt werden. Auf der Website von Biology Labs (s.u.) können Sie unter "Ordering outside the United States" "College Student Online Subscriptions", das heißt Jahresabonnements, buchen (zur Zeit 5,25 $). Mit einer gültigen E-Mail-Adresse kann man sich für einige Tage kostenlos einloggen. Die SchülerInnen sollen ihre Kenntnisse im Bereich der Blutkreislaufregulation vertiefen und festigen. diese Kenntnisse in komplexeren Fragestellungen anwenden und verifizieren. individualisiert arbeiten (in Partnerarbeit oder alleine), da das selbstständige, strukturierte und zielgerichtete Arbeiten ein wichtiges Lernziel ist.

Spätestens seit die Europäische Union das Ausstiegsszenario für die Glühlampe eingeläutet hat, ist die Energiesparlampe in aller Munde. Fragen wie „Nach welchem Prinzip funktioniert eine Energiesparlampe?“ und „Welches sind die spektralen Bestandteile des Lichts von Energiesparlampen?“ sind deshalb für den schulischen Physik- und Chemieunterricht von großer Aktualität. Spektren von Energiesparlampen lassen sich auf der Basis der hier bereitgestellten Materialien im Oberstufenunterricht unter Einsatz geeigneter Software von Schülerinnen und Schülern mit großer Präzision in Eigentätigkeit konstruieren und vermessen. Aus solchen Spektren können dann Kenntnisse über die Lichtentstehung durch Quantensprünge von Elektronen in den Atomhüllen von Quecksilberatomen und Informationen zur Fluoreszenz in Leuchtstoffen und Farbstoffen extrahiert werden. Als Kalibrierspektren, das heißt als "Wellenlängen-Normale", dienen dabei die Spektren von Wasserstoff- und Quecksilberspektrallampen, wie sie in schulischen Physiksammlungen üblicherweise vorhanden sind. Alle in der Unterrichtseinheit einzusetzenden Spektren stehen als fotografische Spektren in Form von digitalen Bilddateien als Download zur Verfügung. Die Fotos wurden mit einer digitalen Spiegelreflexkamera (Canon EOS1000D) an einem DADOS-Spaltspektrograph aufgenommen. Die Materialien der Unterrichtseinheit werden durch einen Beitrag aus der GDCh-Wochenschau-Artikel zum Thema (Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.) ergänzt. Dieser skizziert die Diskussion um die Energiesparlampe und stellt die "Chemie dahinter" vor. Zudem werden Technik und Potenziale der LEDs vorgestellt. Das Minimalziel der Unterrichtseinheit, die Konstruktion des Spektrums einer Energiesparlampe mit Ermittlung der Wellenlängen der im Spektrum beobachtbaren Emissionslinien mit einer Genauigkeit von etwa einem Nanometer, ist in nur einer Doppelstunde zu realisieren. Der Zeitaufwand vergrößert sich naturgemäß, wenn man deutlich präzisere Ergebnisse anstrebt. Gleiches gilt, wenn man die Thematik in größere Zusammenhänge einbetten möchte. Dabei geht es dann um Aufbau und Funktionsprinzip von Energiesparlampen und um die Wirkungsweise ihrer Leuchtstoffe. Informationen zu diesen Themen finden Schülerinnen und Schüler im Internet. Für einen ersten Überblick gibt der folgende fachliche Kommentar eine kurze Einführung in die Thematik "Leuchtstoffröhre". Die Begriffe "Energiesparlampe" und Leuchtstoffröhre" werden dabei synonym gebraucht. Fachlicher Kommentar: Leuchtstoffröhren Allgemeine Informationen zu Energiesparlampen und Leuchtstoffröhren und dazu, wie diese UV-Licht in sichtbares Licht verwandeln Aufnahme und Vermessung der Spektren Eine ausführliche Anleitung, Spektren der Kalibrierlampen und der zu vermessenden Energiesparlampen sowie eine Beispielauswertung können Sie hier herunterladen. GDCh-Wochenschau-Artikel zum Thema Der GDCh-Artikel skizziert die Diskussion um die Energiesparlampe und stellt die "Chemie dahinter" vor. Zudem werden Technik und Potenziale der LEDs vorgestellt. Die Schülerinnen und Schüler sollen Aufbau und Funktion von Energiesparlampen beschreiben und erklären können. die Wirkungsweise der Leuchtstoffe und deren Beitrag zur Energie-Effizienz verstehen. einen Gitterspektrographen anhand der bekannten Spektren von atomarem Wasserstoff und von Quecksilber kalibrieren. aus digitalen Bilddateien die Emissionsspektren von Leuchtstofflampen in Form einer Funktion extrahieren, welche jeder Wellenlänge im sichtbaren Bereich eine Intensität zuordnet. in Energiesparlampenspektren die Emissionslinien von Quecksilber erkennen. Thema Vermessung der Spektren von Energiesparlampen Autoren Steffen Urban, Peter Stinner Fächer Physik, Chemie Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum 2-5 Stunden Technische Voraussetzungen Rechner mit Internetzugang für die Recherche zum Thema und für die Erstellung und Auswertung der Spektren Software Astroart-Demoversion (kostenfreier Download, siehe Internetadresse), Tabellenkalkulation (bevorzugt MS-Excel) Leuchtstoffröhren sind Gasentladungslampen, in denen Quecksilberatome beim Quecksilberdampfdruck von einigen mikrobar durch Elektronenstoß zum Leuchten angeregt werden. Abb. 1 zeigt vereinfacht das Energieniveau-Schema eines Quecksilberatoms (nach einer Versuchsbeschreibung zum Franck-Hertz-Versuch der Firma NEVA, jetzt ELWE). Die waagerechten Linien repräsentieren Energieniveaus, deren Energie relativ zum Grundzustand in Elektron-Volt (eV) angegeben ist. Die senkrechten Doppelpfeile stehen für mögliche Quantenübergänge ("Elektronensprünge") zwischen diesen Energieniveaus. Die Zahlenwerte geben die Wellenlängen des bei diesen Übergängen emittierten Lichts in Nanometern (nm) an. Die Übergänge, welche die Emission von sichtbarem Licht zur Folge haben, sind entsprechend farbig gekennzeichnet. Die intensivste Linie im Quecksilberspektrum ist jedoch die zum 4,9 eV-Übergang gehörende Linie im ultravioletten Spektralbereich (UV). Damit ihre Energie nicht ungenutzt in die durch Absorption im Glas stattfindende Erwärmung der Lampe verloren geht, kleidet man die Innenseite der Leuchtstoffröhre mit sogenannten Leuchtstoffen aus. Diese können zum Beispiel aus Sulfiden, Silikaten oder Wolframaten bestehen. In den Leuchtstoffen wird das UV-Licht der Wellenlänge 253,7 nm in sichtbares Licht umgewandelt, dessen spektrale Zusammensetzung sich in weiten Grenzen durch die Wahl der Leuchtstoffe an den Verwendungszweck anpassen lässt. Um für das menschliche Auge den Eindruck weißen Lichts zu erzeugen, wird der im Quecksilberspektrum komplett fehlende Rotanteil auf diese Weise erzeugt. Informationen über das zugrunde liegende physikalische Prinzip findet man bei einer Internetrecherche über die Suchbegriffe "Stokes-Shift" oder "Stokesverschiebung". Wikipedia: Stokes-Shift Informationen zur Entdeckung und Beschreibung der Stokesverschiebung auf der Webseite der freien Online-Enzyklopädie Letztlich entsteht im Leuchtstoff aus einem hochenergetischen UV-Photon ein energieärmeres sichtbares Photon. Die entsprechende Differenzenergie verbleibt im Leuchtstoff und erwärmt diesen. Abgesehen von der Elektrodenerwärmung ist das beinahe der gesamte Energieverlust in solchen Lampen. Leuchtstofflampen wandeln fast die Hälfte der aufgenommenen elektrischen Energie in sichtbares Licht um. Bei Glühlampen liegt dieser Anteil unter 10 Prozent (Dieter Meschede: Gerthsen Physik, Springer-Verlag, Berlin und Heidelberg, 2006). Die Darstellung in Abb. 2 dient dem qualitativen Vergleich der Spektren einiger Energiesparlampen und einer Quecksilberlampe. Im Quecksilberspektrum (5) erkennt man die stärksten der im Schema von Abb. 1 markierten sichtbaren Spektrallinien (a bis e). Man findet diese auch in den Spektren 1 bis 4. Alle zusätzlichen Linien und Farbbereiche in diesen Spektren sind Ergebnisse der Umwandlung des UV-Lichts in sichtbares Licht, die in den Leuchtstoffen stattfindet. Das oberste Spektrum (1) gehört zu einer konventionellen Leuchtstoffröhre langer Bauform, wie sie bereits seit vielen Jahrzehnten verwendet wird. Das zweite und das dritte Spektrum stammt jeweils von einem modernen "Billigprodukt" (Spektrum 2: IKEA-Modell GA607N1961 0844, 7W; Spektrum 3: Baumarktprodukt DekoLight, 7W), das vierte dagegen von einem Markenprodukt (Philips Genie CDL 695, 18W). Der Vergleich von Spektrum 1 mit den Spektren 2 bis 4 zeigt unmittelbar, dass Energiesparlampen keine Erfindung des 21. Jahrhunderts sind, denn unter dem Namen "Leuchtstoffröhren" gibt es sie schon seit Jahrzehnten. Deshalb erscheint es gerechtfertigt, die Begriffe Leuchtstofflampe beziehungsweise -röhre und Energiesparlampe synonym zu gebrauchen. Einsatz des DADOS-Spaltspektrographen Die dieser Unterrichtseinheit zugrunde liegenden Spektren einiger Energiesparlampen und zweier Kalibrierlichtquellen (Wasserstoff- und Quecksilberspektrallampen) wurden mit einem DADOS-Spaltspektrograph der Firma Baader-Planetarium an einem f = 1.000 Millimeter-Spiegelteleobjektiv aufgenommen. Wer sich für die Technik der Gewinnung von Spektren als Bilddateien interessiert, findet ausführliche Informationen dazu in der Unterrichtseinheit Spektroskopie an galaktischen Gasnebeln . Quantitative Auswertung Nachdem das zu bearbeitende Spektrum einer Energiesparlampe (Abb. 3 und Bilddateien der Downloadmaterialien, siehe unten) aufgenommen wurde, stellt sich die Frage, welche Lichtwellenlänge von welchem Ort im Bild des Spektrums repräsentiert wird. Zur Beantwortung dieser Frage muss der Spektrograph kalibriert (geeicht) werden. Dabei kommt das in der Datei "esl_spektroskopie_anleitung.pdf" (siehe unten) beschriebene Verfahren zur Anwendung. Geeignete Kalibrierlampen Als sogenannte Kalibrierlichtquellen verwendet man externe Lichtquellen, die hinreichend viele und möglichst genau bekannte Wellenlängen emittieren, die über das gesamte sichtbare Spektrum verteilt sind. Kombiniert man die Spektren einer Quecksilberdampflampe und einer Wasserstofflampe ("Balmerlampe"), dann sind diese Anforderungen gut erfüllt. Beim Spektrum der Balmerlampe (Abb. 4) fällt auf, dass dem Hintergrund des Wasserstoff-Molekülspektrums das Linienspektrum des atomaren Wasserstoffs überlagert ist. Die Linien H-alpha, H-beta und H-gamma des letzteren sind leicht zu identifizieren und zuzuordnen. Die GDCh-Wochenschau informiert über aktuelle Themen aus der chemischen Forschung und Entwicklung. Zum Unterrichtsthema passende Beiträge sind für Lehrerinnen und Lehrer bei der Vorbereitung des Unterrichts eine Fundgrube für interessante und weiterführende Informationen. Schülerinnen und Schüler können die Artikel im Rahmen von WebQuests oder zur Vorbereitung von Referaten nutzen. Einen für diese Unterrichtseinheit relevanten Artikel stellen wir hier kurz vor. Der vollständige Beitrag steht als PDF-Download zur Verfügung. Die Aktuelle Wochenschau der GDCh Jede Woche finden Sie auf der Webseite der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) einen Beitrag zur chemischen Forschung und Entwicklung. Diskussion um die Energiesparlampe - Quecksilber und schlechtes Licht Aufgrund der Stromsparpolitik der Europäischen Union werden Glühlampen seit dem 1. September 2009 sukzessive aus dem Verkauf genommen. Ab Mitte 2012 dürfen dann keine Glühlampen mehr verkauft werden. Die nun zum Einsatz kommenden Energiesparlampen finden jedoch bisher wenig Akzeptanz in der Bevölkerung. Sie enthalten giftiges elementares Quecksilber und müssen deshalb als Sondermüll entsorgt werden. Der meistgenannte Kritikpunkt ist aber die schlechte Lichtqualität der neuen Lampen und ihre in zahlreichen Presseberichten unterstellte Gesundheitsgefährdung. Um dies genauer betrachten zu können, berschreibt der Artikel zunächst der Aufbau und die Funktionsweise von Energiesparlampen. Die Entstehung der Emissionsspektren wird detailliert dargestellt. Eine Alternative? - Light Emitting Diodes (LEDs) Lampen auf Festkörperbasis, nämlich Leuchtdioden (Light Emitting Diodes, LEDs), weisen bereits heute eine höhere Effizienz als Energiesparlampen auf. Dies sollte sich in Zukunft noch deutlich steigern lassen. Vor- und Nachteile organischer und anorganischer LEDs sowie die Funktionsweise anorganischer LEDs werden vorgestellt. Fazit Der zukünftige Einsatz von Lampen auf LED-Basis kann zu einer nicht unbeträchtlichen Einsparung von Energie führen. Dabei sind in erster Linie Chemikerinnen und Chemiker gefragt, neue Leuchtstoffe zu entwickeln, die einerseits sehr effizient emittieren und andererseits die gewünschten optischen Eigenschaften bezüglich Absorption und Emission besitzen. Zu diesem Zweck muss auch noch Grundlagenforschung durchgeführt werden, da die Struktur-Lumineszenz-Beziehungen in vielen Fällen nicht ausreichend geklärt ist, um gezielt neue Leuchtstoffe für unterschiedliche Anwendungen zu finden.

Auf dieser Seite haben wir Informationen und Anregungen für Ihren Physik-Unterricht zum Thema Atomphysik zusammengestellt. Ein Remotely Controlled Laboratory (RCL) ist ein über das Internet fernbedienbares Realexperiment. Dieser Artikel ist die Basis aller Lehrer Online-Unterrichtseinheiten zum Einsatz von RCLs. Hier finden Sie grundlegende Informationen zu folgenden Themen: Prinzip von RCLs, allgemeiner und spezifischer Mehrwert von RCLs, Konzeption des RCL-Portals, Überblick zu RCLs auf dem RCL-Portal und Einordnung von RCLs unter den Physikmedien. Wie macht man aus einem MCL ein RCL? Um aus einem von Hand durchgeführten Experiment - einem Manually Controlled Laboratory (MCL) - ein Remotely Controlled Laboratory (RCL) zu machen, müssen Experiment und Experimentator über Schnittstellen zum Internet miteinander verbunden werden (Abb. 1). Experimentseitig wird das MCL mit Sensoren und Aktoren ausgestattet. Aktoren sind meist Schrittmotoren, die das zu bewegende Element - wie beim RCL zum Fotoeffekt die Räder mit Grau- und Farbfiltern (Abb. 1) - sehr genau positionieren. Sensoren sind je nach RCL zum Beispiel Lichtsensoren, Geiger-Müller-Zählrohre, Schalter oder - wie beim Fotoeffekt - eine Fotozelle. Interface Das an einen Computer angeschlossene Interface mit Microcontroller und anpassbarer Sensor/Aktor-Elektronik übernimmt die Steuerung der Datenströme von und zu den Sensoren/Aktoren. Bereits jetzt kann ein Experimentator das RCL lokal vor Ort über ein Terminal-Programm mit dem programmierten Befehlssatz des Microcontrollers bedienen (Nahsteuerung). Ein auf dem Computer installierter Webserver mit Informationen zum RCL auf statischen Webseiten und mit der Bedienung des RCLs auf dynamischen Webseiten ermöglicht den Zugriff auf das RCL über das Internet (Fernsteuerung). Bildübertragung per Webcam Die Interaktivität zwischen dem RCL und dem Experimentator wird durch Videobilder von einer oder zwei Webcams (Beobachtung von Versuchseinstellungen und Versuchsergebnissen) und den dynamischen Webseiten (Auswahlfelder für Versuchseinstellungen, Ein- und Ausgabe von Versuchsdaten) hergestellt. Experimentatorseitig werden lediglich ein Internetzugang und ein Computer mit javafähigem Browser benötigt. Gestaltung von RCLs Die Entwicklung von RCLs ist zeitaufwändig und kostenintensiv. Die Investitionen müssen sich bei einer entsprechenden Gestaltung des RCLs und dem Einsatz der Internettechnologie in einem allgemeinen Mehrwert gegenüber MCLs auszahlen. Dazu werden folgende Aspekte beachtet: Authentizität zum MCL RCLs in der Raumfahrt müssen teilweise vollautomatisiert ablaufen. RCls zum Lernen von Physik müssen dagegen möglichst authentisch in der Durchführung zu einem MCL sein, um den Schülerinnen und Schülern Möglichkeiten und Anknüpfungspunkte für ihr eigenes Lernen zu geben. Dazu gehört, dass das RCL in ähnlicher Weise wie das MCL bedient (zum Beispiel Einschalten von Versuchsgeräten) und auf eine automatisierte Auswertung der Versuchsdaten verzichtet wird. Außer der schriftlichen Versuchsauswertung mit einem Taschenrechner können hierbei Tabellenkalkulationsprogramme und Computeralgebrasysteme genutzt werden (siehe Einordnung von RCLs unter den Physikmedien ). Barrierefreie Zugriffsmöglichkeit Der Zugriff auf die RCLs des RCL-Portals ist jederzeit, weltweit, kostenlos, ohne zusätzliche Software und ohne Anmeldung möglich. Ein Buchungssystem wird zukünftig auch die Reservierung von RCLs bieten (siehe Das RCL-Portal ). Intuitive Bedienbarkeit Die Bedienung der meisten RCLs erfolgt mit wenigen Bedienelementen bei maximaler Interaktivität des Nutzers mit dem RCL (siehe Das RCL-Portal ). Vollständigkeit Mit der Lernumgebung zum RCL kann der Nutzer ohne zeitaufwändige Suche von Informationen das RCL durchführen (siehe Das RCL-Portal ). Nachbaubarkeit Durch Dokumentation und durchgehenden Aufbau des RCLs mit Open-Source-Software ist ein Nachbau durch Schülerinnen und Schüler mit möglichst geringen Kosten möglich (siehe Zusatzinformationen ). Gestaltungsfreiheit Der Aufbau von RCLs bietet große Freiheiten in der Gestaltung der Experimentiermöglichkeiten mit dem RCL (siehe Spezifischer Mehrwert von RCLs ). Vorteile gegenüber MCLs und Kompensation von Nachteilen Ein zu flüchtiger Blick auf RCLs verleitet leicht zu der Aussage, dass eine Zwischenschaltung des Internets zwischen Experimentator und Experiment aufgrund der Distanz zu einem Verlust an Qualität gegenüber dem MCL führt. Das Dokument "vorteile_nachteile_RCL.pdf" informiert in Tabellenform über die Vorteile von RCLs gegenüber MCLs und zeigt, wie Nachteile von RCLs kompensiert beziehungsweise vorteilhaft genutzt werden können. Die Realisation eines RCLs nach dem mechanistischen Schema, die Versuchsdurchführung "irgendeines" Experiments fernbedienbar zu machen, ist wenig Erfolg versprechend, weil die Anforderungen an ein qualitativ hochwertiges RCL sehr komplex sind. Die nachfolgenden Leitfragen stellen die Entscheidung für oder gegen die Umsetzung eines in Planung befindlichen RCLs auf eine rationale Basis. Nur so lässt sich ein Mehrwert des realisierten RCLs gegenüber anderen Medien gewährleisten. Leitfragen zum Lehr-Lern-Kontext Ist das Thema des Experiments in der Physik, im Alltag und als Anwendung physikalischer Gesetze bedeutsam? Ist das Thema des Experiments auch Lehrplanthema? Ist das Experiment nicht an Schulen verfügbar (zu teuer)? Wird das Experiment im Unterricht nicht oder nur selten eingesetzt (zu zeitaufwändig, zu kompliziert, zu anspruchsvoll)? Haben Schülerinnen und Schüler Lern- oder Verständnisschwierigkeiten mit dem Thema des Experiments? Ist das Experiment nicht als Schülerversuch durchführbar (zu gefährlich: hohe Spannungen, gefährliche Strahlungen, giftige Substanzen)? Leitfragen zum Experiment Gibt es ausreichende und vielfältige Experimentiermöglichkeiten? Kann eine ausreichende Anzahl quantitativer Messungen durchgeführt werden? Sind über den Standardversuch hinausgehende Messungen möglich? Handelt es sich um ein völlig neues oder von Lehrgeräte-Herstellern nicht lieferbares Experiment? Kann das Experiment als Multi-Use-RCL mit vielen Experimentiermöglichkeiten im Rahmen eines Themengebiets realisiert werden? Leitfragen zur RCL-Realisation Ist der finanzielle und zeitliche Aufwand bei der Realisation durch den Mehrwert des RCLs gerechtfertigt? Ist die Verwendung von Standardkomponenten möglich? Sind alle Versuchsmaterialien beschaffbar oder herstellbar? Ist ein RCL wirklich das geeignete Medium (Simulationen und Messvideos als Alternativen)? Ist das Experiment bis jetzt noch nicht als RCL verfügbar? Können zeitabhängige Versuchsabläufe im Webcam-Bild dargestellt werden (Problem Datenübertragungsrate)? Folgende Punkte sind im Hinblick auf den Erwerb experimenteller Fertigkeiten und Fähigkeiten mit RCLs relevant: Die Anzahl der Experimente, die Schülerinnen und Schüler in Schulen selbst durchführen können, sind durch fehlendes Experimentiermaterial, zu große Klassen, zu hohen zeitlichen Aufwand oder dadurch, dass fast alle Oberstufenexperimente Lehrerdemonstrationsexperimente mit geringen Beteiligungsmöglichkeiten für die Lernende sind, stark begrenzt. Bei RCLs entfällt zwar der Aufbau und die haptische Durchführung des Experiments, was jedoch schneller höhere experimentelle Fähigkeiten in den Fokus rücken lässt. Bei der Nutzung von RCLs als Hausexperimente haben die Schülerinnen und Schüler genügend Zeit, um unbeeinflusst von anderen Lernenden und der Lehrkraft im eigenen Lerntempo experimentelle Fertigkeiten und Fähigkeiten zu üben. Das RCL-Portal zeichnet sich durch die folgenden Eigenschaften aus: Da auf RCLs im Internet weltweit zugegriffen werden kann, sind alle RCLs in englischer und deutscher Sprache, zwei zusätzlich in italienischer und französischer Sprache, verfügbar. Nutzer, die RCLs in ihre Landessprache übersetzen möchten, werden von der AG Didaktik der Physik an der TU Kaiserslautern unterstützt. Der Zugang zum RCL-Portal ist kostenlos und anmeldungsfrei (auch unter einem zukünftigen Buchungsystem). Die technischen Voraussetzungen sind: Ports 8080, 8081 (Windkanal), 8082 (Radioaktivität) und 8083 (Weltpendel Kaisersesch) müssen freigeschaltet sein. Zur Darstellung der Videobilder ist ein Browser mit installierter JRE (kostenloser Download) und mindestens DSL 1000 erforderlich. Zielgruppen des RCL-Portals sind technisch oder naturwissenschaftlich interessierte Laien, Schülerinnen und Schüler sowie Präsenz- oder Fernstudierende. Struktur der RCL-Webseiten Unter dem Hauptmenüpunkt "Labs" findet man die einzelnen RCLs. Nach der Auswahl eines RCLs gelangt man zu dem für alle Experimente einheitlich gestalteten Versuchs-Menü aus Einstieg (Einführung und Zielsetzung), Aufbau (Beschreibung und Daten), Theorie (theoretische Grundlagen und Hinweise zur Versuchsdurchführung), Aufgaben (experimentelle Fragestellungen), Labor (Versuchsdurchführung mit dem RCL), Diskussion (weiterführende Fragestellungen), Material (Versuchsmaterial, didaktisches Material und Literaturhinweise) und Betreuung (Inhaltliche Verantwortung und Versuchsentwickler). Abb. 2 (zum Vergrößern anklicken) zeigt einen Screenshot des RCLs "Windkanal". Struktur der Laborseiten Neben der linken Menüleiste (Abb. 2) werden die Videobilder (maximal zwei) der Webcams sowie die zur Durchführung und Auswertung des Versuchs unmittelbar benötigten Hinweise und Daten angezeigt. Im Bedienfeld rechts daneben kann der Experimentator über Buttons, Auswahllisten, Ein- und Ausgabefelder das RCL steuern. Mit dem Button "RCL RESET" lässt sich bei einer auftretenden Fehlfunktion der Webserver ferngesteuert neu starten. Verfügbarkeit der RCLs Da RCLs Liveexperimente sind, kann immer nur ein Experimentator die Kontrolle über das RCL haben. Ihm steht eine vom RCL abhängige, heruntergezählte Experimentierzeit zwischen zwei und fünf Minuten zur Verfügung (siehe Abb. 2, Bedienfeld oben). Innerhalb dieser Zeit setzt jede Aktion im Bedienfeld die noch verfügbare Experimentierzeit auf den Anfangswert zurück. Damit bleibt das Experiment auch für andere Nutzerinnen und Nutzer verfügbar, die die verbleibende Experimentierzeit angezeigt bekommen und die Aktionen des Experimentators im Videobild der Webcam(s) mitverfolgen können. Um in der Lehre das RCL mit Sicherheit verfügbar zu haben, wird zurzeit ein Buchungssystem entwickelt. Auf dem RCL-Portal sind derzeit die RCLs Elektronenbeugung, Lichtgeschwindigkeit, Fotoeffekt, Beugung und Interferenz, U-I-Kennlinen (zwei Varianten), Roboter im Labyrinth, Windkanal, Maut, Heißer Draht, Optische Pinzette, Optische Computertomographie, Radioaktivität, Rutherfordscher Streuversuch und Oszilloskop verfügbar. Eine verbesserte Variante von Beugung und Interferenz, Weltpendel, Optische Fouriertransformation/Ordnung und Unordnung werden bis Ende 2008 verfügbar sein. Der Datei "ueberblick_RCL_portal.pdf" können zu diesen fast 20 RCLs folgende Angaben entnommen werden: Fachgebiet, Zielgruppe und Lehrplanbezug Das RCL ist einem oder mehreren Fachgebieten zugeordnet. Es ist angegeben, ob das RCL in Sekundarstufe I, Sekundarstufe II oder der Universität und ob es im Rahmen der exemplarisch ausgewählten Lehrpläne von Rheinland-Pfalz eingesetzt werden kann. Single- oder Multi-Use-RCL Single-Use-RCLs sind solche, die in einem Themen- oder Fachgebiet der Physik nur einmalig eingesetzt werden. Häufig sind das Experimente zur Bestimmung von Konstanten. Dagegen decken Multi-Use-RCLs inhaltlich mit ihrer Vielfalt an Experimentiermöglichkeiten fast ganze Themengebiete der Physik ab. Motivation/Lernkontext Es ist angegeben, ob das RCL eher in einem anwendungsorientierten, einem alltagsorientierten oder einem innerphysikalisch Kontext eingesetzt werden kann. In den letzten zwei Jahrzehnten sind im Zuge der Entwicklung von Multimedia und Internet zahlreiche "Species" digitaler Medien entwickelt worden (Abb. 3, zum Vergrößern anklicken). Speziell der Vermittlung physikalischer Inhalte dienen Physikmedien wie Simulationen, Realexperimente sowie Informations- und Lehr-/Lernsysteme. Kognitive Werkzeuge entlasten die Lernenden von Routinearbeiten und regen sie gleichzeitig zu einer vertiefenden Informationsverarbeitung an. Unter den Realexperimenten sind RCLs und die digitale Messwerterfassung Live-Experimente, während bei der Videoanalyse, den interaktiven Bildschirmexperimenten (IBEs) und den Messvideos zunächst ein Video des Experiments aufgenommen und dann zeitversetzt das Experiment wiederholt und ausgewertet wird. Mit Live-Experimenten kann der gleiche Versuch beliebig oft wiederholt werden, was insbesondere bei der Gewinnung größerer Datenmengen und von statistischen Aussagen notwendig ist. Während Realexperimente und speziell RCLs der Untersuchung ausgewählter Realitätsbereiche dienen, werden diese mit Simulationen anhand bekannter physikalischer Gesetzmäßigkeiten vom Programmierer (Applets, Physlets und Simulationsprogramme) oder von den Lernenden selbst (Modellbildung) nachgebildet und untersucht. Die Ergänzung von RCLs durch Simulationen ermöglicht die physiktypische Wechselwirkung von Experiment und Theorie. Innerhalb des RCL-Konzepts, das Experiment durch den Verzicht auf eine automatisierte Auswertung möglichst authentisch zum MCL zu gestalten, spielen die kognitiven Werkzeuge Tabellenkalkulation und Computeralgebrasysteme zur Auswertung und Weiterverarbeitung von Versuchsdaten sowie zum Vergleich von experimentellen und theoretischen Daten eine große Rolle. Die Schülerinnen und Schüler sollen Atommodelle kennen. die alpha-, beta und gamma-Strahlung kennen. künstliche Kernumwandlungen kennen. das Aufstellen von Zerfallsgleichungen beherrschen. erkennen, dass der Unterschied zwischen gesteuerter und ungesteuerter Kettenreaktion für die Nutzung der Kernenergie immens wichtig ist. Thema Atomphysik - vom Atommodell zur Kernenergienutzung Autor Jens Tiburski Fach Physik Zielgruppe Klasse 9, Klasse 10 zur Prüfungsvorbereitung Zeitraum 1-3 Stunden, je nach didaktischem Ort Technische Voraussetzungen Computerarbeitsplätze in ausreichender Anzahl (Einzel- oder Partnerarbeit); VRML-Plugin (zum Beispiel BlaxxunContact ), Java , Video-Player (zum Beispiel DivX oder RealOne Player ) Einsatz im Unterricht Der Einsatz der Sammlung von interaktiven Übungen und 3D-Animationen zur Atomphysik sollte unterrichtsbegleitend erfolgen. Nach der Behandlung des jeweiligen Themas im Unterricht (Arbeitsblätter als Word-Dokumente im Download-Paket "atomphysik_materialien.zip") können Übungsphasen im Computerkabinett den Unterricht lebendiger gestalten und zur Binnendifferenzierung genutzt werden. Die Verwendung der 3D-Animationen soll dabei die Anschaulichkeit erhöhen und die Visualisierung der Aufgabenstellung gerade bei den "unsichtbaren" Sachverhalten im submikroskopischen Bereich vereinfachen. Hinweise zur Nutzung der interaktiven Arbeitsblätter In der Klassenstufe 9 hat sich der Einsatz des Beamers bewährt, wenn die Schülerinnen und Schüler die Arbeit mit interaktiven Arbeitsblättern noch nicht gewohnt waren. Für die Eingaben in die Formularfelder der interaktiven Übungen sollte ein Hinweis auf die Notwendigkeit einer korrekten Schreibweise erfolgen. Dies führt zu erhöhter Konzentration und weniger Frusterlebnissen, wenn Fragen inhaltlich richtig, aber infolge falscher Rechtschreibung als falsch beantwortet wurden. Auch Partnerarbeit von Lernenden mit guten Deutschkenntnissen zusammen mit Schülerinnen und Schülern, welchen die deutsche Sprache schwer fällt (Integrationskinder), ist hier gut möglich. Technische Hinweise Um die 3D-Modelle öffnen zu können, ist ein VRML-Plugin nötig. Alle animierten GIFs und interaktiven 3D-Animationen der verwendeten Übungen wurden vom Autor der Unterrichtseinheit mithilfe des 3D-CAD-Programmes FluxStudio erzeugt. Dieses Programm ist für die pädagogische Arbeit als Freeware verfügbar (~ ~http://www.sn.schule.de/~ms16l/virtuelle_schule/Projektwoche_2008/index_projekt.htm~~). Die Schülerinnen und Schüler sollen eine zeitgemäße Atomvorstellung kennen. die Entstehung von Licht beschreiben können. Kenntnisse über die geschichtliche Entwicklung von Modellen haben. physikalische Größen darstellen und interpretieren können. den Zusammenhang zwischen Linienspektren und atomaren Übergängen kennen. die Spektralanalyse anwenden und physikalisch erklären können. Thema der Unterrichtseinheit Das Elektronium-Modell Autor Patrick Bronner Fächer Physik, Chemie Zielgruppe Klasse 10 (Fortsetzung in Sek II möglich) Zeitraum 9 Stunden (mit Lernzirkel zum Thema "Analogie Licht-Schall": 14 Stunden) Technische Voraussetzungen Demonstrationsrechner mit Beamer, kostenlose Plugins Quicktime-Player und Java3D Methoden Lernzirkel, Gruppenarbeit, Kugellager, Gruppenpuzzle, Theaterspiel, Schülerreferat, Lehrervortrag Die Schülerinnen und Schüler sollen die Vorgänge bei der Fusionsreaktion von Deuterium und Tritium sowie das Ergebnis beschreiben können. das Funktionsprinzip des Magnetfeldkäfigs zum Einschließen des heißen Plasmas am Beispiel der beiden grundlegenden Reaktortypen Stellarator und Tokamak kennenlernen und erklären können. die Gefahren bei der Nutzung der Kernfusion erarbeiten und im Vergleich mit anderen Formen der Energieerzeugung bewerten. die Kernfusion als potenzielle, nahezu unerschöpfliche Energiequelle der Zukunft erkennen. Thema Wann "zündet" die Idee der Kernfusionstechnologie? Autorinnen und Autor Roland Wengenmayr, Dieter Lohmann, Sabina Griffith Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II, nach didaktischer Reduktion auch Klasse 9 und 10 Zeitraum 2 Stunden Technische Voraussetzungen Rechner mit Internetanschluss in ausreichender Anzahl (Arbeit in Kleingruppen), Flash-Player (kostenfreier Download) Planung Tabellarischer Verlaufsplan Die Materialien der Unterrichtseinheit sind ein Angebot der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e. V. Auf der Webseite max-wissen.de finden Sie weitere Materialien für den Unterricht und Hintergrundinformationen zu aktuellen Forschungsthemen aus Physik, Chemie, Biologie und Erdkunde. An allen max-wissen-Beiträgen sind Fachwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler der Max-Planck-Gesellschaft beteiligt: Aktualität und fachliche Richtigkeit sind somit gewährleistet. Ein weiteres Angebot der Gesellschaft ist das Fragen-Portal : Lernende und Lehrpersonen können hier Fragen an Forscherinnen und Forscher stellen. Unterrichtsverlauf und Materialien Fachliche Voraussetzungen, Einbettung des Themas in den Unterricht und der Verlauf der Doppelstunde werden hier skizziert. ITER ? der Weg zu neuer, sauberer Energie Für die Fortführung des Themas im Unterricht finden Sie hier weitere Informationen, Grafiken und Links zur internationalen Fusionsforschungsanlage. Ein Remotely Controlled Laboratoy (RCL) ist ein über das Internet fernbedienbares Realexperiment. Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe in der Atomphysik nutzt die mediendidaktischen Eigenschaften des RCLs "Rutherfordscher Streuversuch". Lernende können das an Schulen nur selten vorhandene Demonstrationsexperiment als Hausexperiment durchführen, Messdaten in Gruppen zusammentragen und auswerten. Diese werden mit den Vorhersagen der Atommodelle von Dalton, Thomson und Rutherford verglichen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Kenntnisse aus der Mechanik, Elektrostatik und Radioaktivität zur Erklärung der Streuung von Alpha-Teilchen anwenden. mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch" die Streuung von Alpha-Teilchen experimentell untersuchen. die Vorhersagen zur Streuung der Alpha-Teilchen nach dem Daltonschen, Thomsonschen und Rutherfordschen Atommodell mit den Messergebnissen vergleichen. Arbeitsergebnisse sachgerecht präsentieren. Thema Entdeckung des Rutherfordschen Atommodells mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch" Autor Sebastian Gröber Fächer Physik, Chemie Zielgruppe Sekundarstufe II, Grundstudium Physik und Chemie Zeitraum 10-15 Unterrichtsstunden, je nach Lerngruppe und Unterrichtszielen Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser Software Zur Auswertung der Messergebnisse: Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) oder Computeralgebrasystem (zum Beispiel (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitsubpages:646351) als kostenfreie 30-Tage-Testlizenz) Zur Simulation der Ablenkung von Alpha-Teilchen: Modellbildungsprogramm (zum Beispiel kostenlose Version von Powersim oder Coach 6 Studio MV. Der Rutherfordsche Streuversuch gehört zu den zentralen Versuchen der Physik. Historisch bildet das mit ihm abgeleitete Rutherfordsche Atommodell den Übergang von früheren Atomvorstellungen (antike Atommodelle und Thomsonsches Atommodell) zu unserer heutigen Atomvorstellung, nach der ein Atom aus einem positiv geladenen Kern und einer negativ geladenen Atomhülle besteht. Der Rutherfordsche Streuversuch liefert ebenso die physikalischen Grundlagen für die heutige Standardmethode der elementspezifischen Analyse von Festkörperproben mittels Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS). Damit ist dieser Versuch sowohl allgemeinbildend für Lernende in Schule und Hochschule als auch fachbildend für Studierende der Physik und Chemie. Vorteile und Lernpotentiale des RCL Welche Vorteile hat das RCL gegenüber dem traditionellen Experiment? Welches Lernpotenzial hat der Rutherfordsche Streuversuch? Steckbrief und Materialien zum RCL ?Rutherfordscher Streuversuch? Informationen zum Versuchsaufbau, zu den Experimentiermöglichkeiten und Link zum RCL; kommentierte Materialien der Unterrichtseinheit zum Herunterladen. Die Schülerinnen und Schüler sollen die reibungsbehaftete Bewegung der Öltröpfchen in Luft qualitativ erklären können. das Ziel "Ladungsbestimmung" des Millikan-Versuchs erkennen. möglichst eigenständig die Formel einer Messmethode zur Bestimmung der Öltröpfchenladung herleiten. einzeln oder in Gruppen mit dem RCL "Millikan-Versuch" Messdaten erheben, zusammentragen und in Diagrammen darstellen. die Ladungsquantelung als Hypothese formulieren und bestätigen sowie die Elementarladung bestimmen. Beschießt man ein Plättchen aus Graphit mit beschleunigten Elektronen, dann beobachtet man auf einem Fluoreszenzschirm ein Muster aus konzentrischen Ringen. Das Erstaunliche dabei ist, dass mit dem "Materieteilchen" Elektron von der Struktur her die gleichen Beugungsmuster erzeugt werden wie mit elektromagnetischen Wellen (Röntgenstrahlung). Mit dem RCL "Elektronenbeugung" können Schülerinnen und Schüler dieses Phänomen im Vergleich zum traditionellen Unterricht in einem ersten Schritt eigenständiger und ohne den lenkenden Einfluss der Lehrkraft entdecken und beginnen, es zu verstehen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Kenntnisse zur Röntgenbeugung an polykristallinen Kristallen im Versuch zur Elektronenbeugung anwenden. erkennen, dass Elektronen Welleneigenschaften zugeordnet werden können. ihre Arbeitsergebnisse an der Tafel oder mit einer PowerPoint-Präsentation vorstellen. Thema Elektronenbeugung - das Elektron als Welle Autor Sebastian Gröber Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum 2-3 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser Software Bei der Messung der Ringradien kommen ein Zeichenprogramm (zum Beispiel Paint) und ein Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) zum Einsatz. Die Schülerinnen und Schüler sollen qualitative Experimente zum Fotoeffekt deuten können. Hypothesen zum Zusammenhang zwischen Größen des eingestrahlten Lichts und Größen der ausgelösten Elektronen formulieren. den Zusammenhang zwischen der Energie der Elektronen und der Frequenz beziehungsweise der Intensität des Lichts mit dem RCL "Fotoeffekt" untersuchen. begründet angeben können, welche Versuchsergebnisse zum Fotoeffekt sich im Wellenmodell nicht erklären lassen und wie diese im Fotonenmodell erklärt werden. technisch-physikalische Anwendungen des äußeren und inneren Fotoeffekts kennen lernen. Thema Fotoeffekt und Fotonenmodell des Lichts Autor Sebastian Gröber Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum etwa 4 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder zuhause, javafähiger Browser Software Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel), Computeralgebrasystem ( Maple ) oder spezielles Datenanalyseprogramm (zum Beispiel Origin ) für die Hochschule Wellen- und Fotonenmodell des Lichts sind in ihrer Struktur sehr unterschiedlich: Ist beim Wellenmodell die Lichtenergie über den Raum verteilt, abhängig von der Amplitude und unabhängig von der Frequenz der elektromagnetischen Welle, so ist beim Fotonenmodell die Lichtenergie in einzelnen Fotonen konzentriert und frequenzabhängig. Schülerinnen und Schüler mit dem Fotoeffekt vom Wellen- zum Fotonenmodell zu führen, ist nicht einfach: Anhand eines Versuchs sollen relevante experimentelle Ergebnisse gewonnen und als im Wellenmodell nicht erklärbar erkannt werden. Das Fotonenmodell wird eingeführt und der Fotoeffekt damit erklärt. Die Unterrichtseinheit folgt diesem Weg und versucht die genannten Schritte zum besseren Verständnis für die Lernenden möglichst klar gegeneinander abzugrenzen. Das RCL "Fotoeffekt", eine Tabelle und Aufgaben sind dazu die wichtigsten Medien und Materialien dieser Unterrichtseinheit. Hinweise zum Unterrichtsverlauf und Materialien Lernvoraussetzungen, Unterrichtsverlauf, Steckbrief des RCLs "Fotoeffekt" und Arbeitsmaterialien zur Unterrichtseinheit