Google Earth bietet Faszination pur. Mit einem virtuellen Flug vom Harz über das Thüringer Becken bis hin zum Thüringer Wald können Lernende unmittelbar Oberflächenformen, deren Relief und Nutzung erkennen. Und dies ist sehr effektiv: Fünf Minuten Unterricht reichen, um einen nachhaltigen Eindruck von den Landschaften des Mittelgebirges zu bekommen und Zusammenhänge zu erkennen. Anschaulichkeit ist eine der Stärken des Geographieunterrichts. Die dafür im Unterricht genutzten Medien reichen vom einfachen Bild bis hin zum Video. Eine Exkursion für die aktive ?Anschauung? wird die Ausnahme bleiben. Die Möglichkeit mit Google Earth virtuelle Flüge durch dreidimensionale Landschaften zu erzeugen, eröffnet ganz neue Möglichkeiten für die Arbeit im Fachraum. Neben der rein fachlichen Analyse der Mittelgebirgslandschaften erleben die Schülerinnen und Schüler auch die Faszination des virtuellen Fluges, der nicht wenige dazu animiert, am eigenen Rechner daheim die ?Strecke nachzufliegen?. Für die Motivation zum Fach Geographie bietet Google Earth eine unschätzbare Unterstützung. Der Ablauf der Stunde unterliegt einer gewissen Progression, welche mit den Operatoren Beobachten, Beschreiben, Begründen erzeugt wird. Der Vorteil der Nutzung von Google Earth ist die realitätsnahe Abbildung der Landschaften. Die Flugsimulation schafft eine motivierende Lernatmosphäre, die bei reiner Bildauswertung, Karten- und Textarbeit eher nicht zu erwarten ist. Die gestellten Beobachtungsaufgaben fordern hohe Aufmerksamkeit. Da mehrere Aspekte der Landschaft aufgenommen werden sollen, empfiehlt es sich Beobachtungsgruppen einzurichten (Gebirge, Becken). Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich tabellarisch erfassen und vergleichen. Den Schritt zur Erklärung der Beobachtungen finden die Schülerinnen und Schüler meist schon durch die reine Anschauung oder beziehen sie aus ihrem Vorwissen (zum Beispiel Stauseenutzung aufgrund der klimatischen Verhältnisse im Mittelgebirge). Mit der Beobachtung anderer Mittelgebirge werden die gewonnen Erkenntnisse verallgemeinert. Je nach Ausgangslage beziehungsweise Lehrplaninhalt können Mittelgebirge und Becken auch als herausgehobene und abgesenkte Schollen dargestellt werden. Voraussetzungen Der Begriff des Reliefs sollte bekannt sein, die Wiederholung von Flächennutzungen ist sinnvoll. Einzige technische Voraussetzung ist die Installation von Google Earth. Hinweise zum Unterrichtsverlauf Der virtuelle Flug kann der gesamten Klasse per Beamer präsentiert oder von Kleingruppen am jeweils eigenen Rechner durchgeführt werden. Genderaspekte einer Unterrichtseinheit mit Google Earth Lesen Sie hier, warum Google Earth als interessante und sinnvolle Anwendung zur Fernerkundung die Chance bietet, gendergerechten Unterricht zu gestalten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Oberflächenformen des Mittelgebirges (Berge, Hochflächen, Täler und dazwischen liegende Becken) am Beispiel von Harz, Thüringer Becken und Thüringer Wald erkennen und beschreiben. die in den jeweiligen Landschaftsformen auftretenden Flächennutzungen erkennen und begründen. Unterschiede in Siedlungsformen hinsichtlich Größe und Aussehen erkennen und beschreiben. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Google Earth als virtuellen Globus kennen lernen. die Arbeit mit virtuellen Flügen als sinnvolle Methode zum Kennen lernen von Landschaften erkennen. anhand der technischen Grenzen die Notwendigkeit einer eigenen, aktiven Betrachtung in realer Umgebung erkennen. Autor Jens Joachim Thema Mit Google Earth Mittelgebirgslandschaften erforschen Fach Geographie Zielgruppe Klasse 5 Zeitraum 1 Stunde Technische Voraussetzung Computer mit Internetanschluss, Beamer, DSL-Anschluss; installiertes Google Earth (Infos zu den Anforderungen finden Sie in den FAQs von Google Earth) Reliefs Die Schülerinnen und Schüler sollten inhaltlich den Begriff des Reliefs kennen. Kenntnisse zur geologischen Entwicklung sind nicht erforderlich, geht es hier doch ausschließlich um das Feststellen der Raumausstattung und nicht deren Genese. Zur Steuerung beziehungsweise Absicherung des Beobachtungsergebnisses können auch relevante Reliefbegriffe oder Landschaftsnutzungen an die Tafel geschrieben werden, die in der Beobachtungstabelle entsprechend zugeordnet werden (siehe Arbeitsblatt "mittelgebirge_google_earth_ab.rtf"). Flächennutzungen Sinnvoll erscheint es Flächennutzungen zu wiederholen, um so die Aufmerksamkeit der Lernenden zu aktivieren. Dies kann an bereits behandelten Reliefformen erfolgen, wie zum Beispiel dem Tiefland. Computertechnisch bedarf es lediglich der Installation von Google Earth und für die Flugsimulation die Speicherung der Datei "landschaftsflug.kmz" auf der Festplatte. Für eine realitätsnahe Oberflächengestaltung müssen vor dem Start einige einfache Einstellungen im Bereich Optionen (Register Tools) von Google Earth vorgenommen werden. Eine entsprechende Anleitung finden Sie im PDF-Dokument "anleitung_flugsimulation_google_earth.pdf". Google Earth lässt sich problemlos an vielen Rechnern im Schulnetzwerk bedienen. Eine ausreichende Performance ist aufgrund der Programmstruktur gegeben. Nur selten hat sich das Programm "aufgehängt", nach einem Neustart lief es sofort wieder weiter. Maximale Unterbrechungszeiten wegen technischer Probleme lagen bislang unter einer Minute. Für den motivierenden Einstieg in die Stunde schlüpfen die Kinder in die Rolle einer Pilotin oder eines Piloten und machen sich vor dem Start mit der Flugroute vertraut. Dies erfolgt in Kartenarbeit. Google Earth wird aufgerufen und die Datei die "Flug-Datei" (landschaftsflug.kmz) eingelesen. Auf dem Bildschirm wird die Flugroute zunächst als weiße Linie angezeigt. Es wird festgehalten, dass der Flug über Mittelgebirgslandschaften geht, die Route wird an der Wandkarte und parallel dazu im Atlas verfolgt. Weitere Details lassen sich einfach ermitteln. In arbeitsteiligen Gruppen werden die Aufgaben auf dem Arbeitsblatt erledigt. Dazu empfiehlt es sich, dass jede Schülerin und jeder Schüler der Kleingruppe beziehungsweise der Partnerarbeit eine andere Landschaftsform beobachtet. Für diese Variante muss Google Earth auf jedem Rechner lokal installiert sein. Die Einbindung der "Flug-Datei" (landschaftsflug.kmz) kann hier auch etwas mehr Aufwand bedeuten und technisches Geschick erfordern. Die zentral auf dem Server gespeicherte Datei muss nach dem Starten von Google Earth unter "Datei" und "Öffnen" eingelesen werden. Sollte die Möglichkeit zur Arbeit an Computern nicht gegeben sein, kann der Flug auch per Beamer präsentiert werden. Dies hat aber eine ganze Reihe von Nachteilen, da die Lernenden unterschiedlich schnell arbeiten, das "Entdecken" aufgrund ungünstiger Sichtverhältnisse im Klassenzimmer erschwert wird und vor allem die selbstständige Arbeit auf ein Minimum zurückgeführt wird. In Google Earth laufen am unteren Bildrand zwei Höhenmesser mit. Der virtuelle Flug wird gestartet. Das Arbeitsblatt (mittelgebirge_google_earth_ab.rtf) dient als Beobachtungsprotokoll. Im Anschluss werden die Ergebnisse verglichen. Gegebenenfalls werden einige Sequenzen aus dem virtuellen Flug wiederholt. Mögliche Ergebnisse finden Sie auf dem Lösungsblatt (mittelgebirge_google_earth_lsg.rtf). Mit der Beantwortung der Aufgabe 4 wird auf die Aufgabe 1 abgehoben. Dies dient der Überprüfung der eigenen Erfahrungen. Am Ende der Stunde kann zur Überprüfung des Wissens zu einem anderen Mittelgebirge "geflogen" werden. Die Schülerinnen und Schüler sollen mithilfe der Karte die induktiv gewonnen Erkenntnisse überprüfen und somit ihr Wissen systematisieren. Natürlich kann bei Zeitmangel auch eine geeignete Atlaskarte für die selbe Tätigkeit herangezogen werden.

Die Geschichten um Kunstdiebstähle sind immer ein spannendes Thema: Diese Unterrichtsanregung nimmt das mysteriöse Verschwinden der Mona Lisa und anderer bekannter Kunstwerke zum Anlass, eine fiktive Ausstellung über das Raubgut zu initiieren. Im Jahr 1911 fällt dem Museumswärter des Louvre in Paris auf, dass die Mona Lisa nicht mehr an ihrem Stammplatz hängt. Einer der spektakulärsten Kunstdiebstähle der letzten Jahrhunderte nimmt ihren Lauf, bis das Gemälde zwei Jahre später von einem Patrioten einem florentiner Kunsthändler angeboten wird: Er behauptet, die Mona Lisa aus Rache für den Raub Napoleons an der italienischen Kunst gestohlen zu haben. Kunstdiebstahl gilt heute neben Rauschgift- und Waffenhandel als das lukrativste kriminelle Geschäft. Von der Antike bis zur Gegenwart wurden Kunstwerke gestohlen, um die eigene Habgier zu befriedigen, um finanzielle Gewinne zu machen oder um einen Kriegsgegner zu demütigen. Den gestohlenen Kunstwerken widmet sich diese Unterrichtsanregung mit einer eigenen Ausstellung abwesender Bilder. Diese Anregung für den Kunstunterricht möchte nicht nur für den Handel und Wert von Kunstwerken sensibilisieren, sondern darüber hinaus Kompetenzen für die Organisation einer Ausstellung vermitteln. Da die Ausstellung ein Fake bleiben wird, wird darüber hinaus ein medienkritisches Bewusstsein geschult. Handelnd und mit viel Freude werden hierdurch unterschiedlichste Medien- und Bildkompetenzen gefördert. Die folgenden Anregungen können einzeln oder - in einem größeren Projekt - aufeinander aufbauend im Unterricht eingesetzt werden. Kunstdiebstahl und Beutekunst Hintergrundinformationen und Kunstprojekte über den Kunstraub führen in das Thema ein und geben Anregungen für eine künstlerisch-praktische Unterrichtstätigkeit. Organisation einer Ausstellung In der Konzeption und praktischen Umsetzung einer fiktiven Ausstellung wird das Ausstellungsmachen und Präsentieren von Kunst gelernt. Zwischen Fiktion und Virtualität Die Erstellung eines virtuellen Rundgangs durch die fiktive Ausstellung könnte das Tüpfelchen auf dem 'i' werden und in eine Reflexion über Virtualität und Fake münden. Die Schülerinnen und Schüler sollen den Handel und Wert von Kunstwerken kennen lernen. sich mit der Geschichte des Kunstraubs und der Beutekunst auseinandersetzen. eine eigene Ausstellung organisieren, ohne dass diese stattfindet. Flyer, Broschüren, virtuelle Räume und eine Website zur Ausstellung erstellen. Thema Kunstraub - eine Ausstellung Autor Michael Scheibel Fach Kunstunterricht, fächerverbindender Unterricht Zielgruppe Sekundarstufe I und II Zeitraum 2 bis 6 Unterrichtsstunden Medien Computer, Drucker, Internet, digitale Fotokamera Software Bildbearbeitungsprogramme (zum Beispiel Photoshop oder GIMP ), Programme zur Website-Erstellung (zum Beispiel NVU-Composer), Programme zur Erstellung von 3D-Modellen (zum Beispiel Google SketchUp ) Was ist Kunstraub? Kunstraub ist so alt wie die Kunst selbst. Bereits in der Antike gab es Grabräuber, im Mittelalter plünderten Söldner das Kulturgut. Es sind nicht nur die spektakulären Einzeldiebstähle, wie die des Bildes der "Mona Lisa" aus dem Pariser Louvre oder dreier bekannter Gemälde von Caspar David Friedrich und William Turner aus der Frankfurter Schirn-Kunsthalle: In viel größerem Maßstab gehört die so genannte "Beutekunst" zu jedem Kriegsgeschehen. So verschwand das bedeutende "Bernsteinzimmer" in den Wirren des Zweiten Weltkriegs und noch heute beschäftigen sich die Politiker mit der "erbeuteten" Kunst in den 1940er-Jahren. Dem Raub einzelner Kunstwerke nachzugehen gleicht einer detektivischen Arbeit. Die Schülerinnen und Schüler folgen den Spuren der gestohlenen und erbeuteten Kunstwerke. Sie erfahren dabei nicht nur viel über diese Art des Diebstahls, sondern lernen zugleich berühmte Werke der Kulturgeschichte kennen. Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler im Internet zu geraubten Kunstwerke recherchieren. Die unten angeführten Internetadressen sind hierfür ein erster Einstieg. Die Schülerinnen und Schüler können in Kleingruppen eine der drei Kunstraube als Kurzreferat vorbereiten und vor der Klasse präsentieren. Das Net-Art-Projekt "Auftragsdiebstahl" Auch Kunst über Kunstraub gibt es in der Geschichte immer wieder. Gerade die künstlerische Auseinadersetzung mit dieser Thematik ist für den Kunstunterricht sehr interessant. Ein jüngeres Besipiel hierfür ist das Net-Art-Projekt "Auftragsdiebstahl" von Christine Meierhofer aus dem Jahr 1994: Aus öffentlichen Beständen gestohlene Gemälde kommen im Projekt zu neuen Ehren, wenn ein Foto der eigenen Wohnung mit einem Abbild eines gestohlenen Werkes geschmückt wird. Über eine Website können die Besucher in einem Katalog gestohlener Kunstwerke ein Bild aussuchen, das sie in ihrer Wohnung hängen haben möchten. Sie schicken ein Foto ihrer Wohnung, in das das ausgewählte Bild hineinmontiert und dann, wiederum auf der Website, zum Verkauf angeboten wird. Auftragsdiebstahl Hier gelangen sie zum Net-Art-Projekt "Auftragsdiebstahl". Die Beschäftigung mit der künstlerischen Auseinandersetzung zum Thema Kunstraub kann Ideen für eine weitere künstlerisch-praktische Unterrichtstätigkeit geben. Die Schülerinnen und Schüler können sich näher mit der Website "Auftragsdiebstahl" beschäftigen und das Verhältnis zwischen Kunst und Internet diskutieren. Wie ist der Zusammenhang zwischen physischem und virtuellem Raum, zwischen Fiktion und Wirklichkeit in diesem Net-Art-Projekt zu denken? Die Gaunerkomödie "Stealing Rembrandt" "Kaum hat er seinen letzen Knastaufenthalt hinter sich gebracht, plant Kleinganove Mick bereits die nächste Geldbeschaffungsmaßnahme: Aus dem örtlichen Museum ein eher unwichtiges Gemälde zu stehlen, dass der Auftraggeber gern wieder im Familienbesitz hätte. Zusammen mit ihren jeweils besten Kumpels ziehen Vater und Sohn die Sache erfolgreich durch, bis sich herausstellt, dass die Kunstbanausen statt des eigentlichen Zielobjekts doch tatsächlich Dänemarks einzigen echten Rembrandt eingesackt haben..." Diese Gauner-Komödie des Drehbuchautors Anders Thomas Jensen und des Regisseurs Jannik Johansen zeigt auf amüsante Weise den wohl kuriosesten Kriminalfall der jüngeren dänischen Geschichte. Vielleicht ergibt sich eine Gelegenheit, diesen Film im oder außerhalb des Unterrichts anzuschauen. Filmszene: Stealing Rembrandt Hier finden Sie nähere Informationen zum Film. Youtube: Stealing Rembrandt Auf Youtube können Sie sich den Trailer zum Film "Stealing Rembrandt" anschauen. Eine Ausstellung über nicht vorhandene Werke Kunstraub ist ein ideales Thema für eine Ausstellung. Um geraubte Bilder auszustellen, benötigt man nicht nur eine Portion Fantasie, es verlangt auch einiges an organiatorischem Können. Werden die Schülerinnen und Schüler mit der Aufgabe konfrontiert, eine Ausstellung über gestohlene Kunstwerke zusammenzustellen, dann werden sie sich nicht nur mit den unterschiedlichsten Werken verschiedener Epochen beschäftigen, sondern auch alle Prozesse des Ausstellungsmachens kennenlernen - bis auf das Aufhängen der Gemälde. Eine fiktive Ausstellung zu organisieren ist ein guter Anlass, weniger auf die Inhalte der Kunstwerke einzugehen, als vielmehr die Präsentationsformen zu erkunden. Dabei ist die praktische Umsetzung keineswegs ausgeschlossen. Diskutieren Sie mit den Schülerinnen und Schüler, was alles angegangen werden muss, um eine Ausstellung zu verwirklichen. Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler (am besten erst in Kleingruppen, dann in der gesamten Klasse) eine Ausstellungsthematik finden, um die Anzahl der Ausstellungsobjekte einzugrenzen: zum Beispiel nur Gemälde des Impressionismus oder nur Beutekunst des Zweiten Weltkriegs. Die Schülerinnen und Schüler können sodann Gemälde zu der Ausstellungsthematik im Internet recherchieren. Die folgenden Internetadressen können hierbei helfen. Ausstellungen werden meistens nur als aufgehängte Werke in einem Raum wahrgenommen. Dabei ist der weit aufwändigere Teil die Organisation drum herum: von der Konzeption über die Öffentlichkeitsarbeit bis zur Katalogproduktion. Die Schülerinnen und Schüler können dies in Teilen oder als Gesamtprojekt umsetzen. Diskutieren Sie mit den Schülerinnen und Schülern, was alles für die Realisierung einer Ausstellung getan werden muss. Sammeln Sie die einzelnen Tätigkeitsfelder und bilden Arbeitsgruppen, die sich mit der Umsetzung beschäftigen. Dies kann zum Beispiel die Produktion eines Flyers sein, die Herstellung eines Katalogs, die Erstellung einer Website oder einer CD-ROM. Unterstützen Sie die Arbeitsgruppen bei der Umsetzung. Schülerinnen und Schüler mit besonderen Medienkenntnissen können dabei gut als Mentoren eingesetzt werden. Virtuelle Rundgänge durch Museen Eine weit schwierigere und komplexere Präsentation der fiktiven Ausstellung kann in einem virtuellen Rundgang verwirklicht werden. Wie so etwas aussieht, kann inzwischen auf vielen Internetseiten der Museen besichtigt werden. Ein besonderes Projekt verwirklichten die Staatlichen Kunstsammlungen Dresden: Sie waren im Mai 2007 die ersten, die eine originalgetreue Kopie eines Museums in der Online-Welt "Second Life" eröffnet haben. Die Generierung von 3D-Simulationen auf dem Computer verlangt gute Kenntnisse der entsprechenden Programme und nimmt entsprechend viel Zeit in Anspruch. Auf der anderen Seite lohnt sich der Einsatz im Unterricht, da nicht nur eine vertiefende Medienkompetenz vermittelt wird, sondern auch das Vorstellungsvermögen von Räumen und deren Konstruktion gefördert wird. Zur Umsetzung einer 3D-simulierten Ausstellung sind im Groben folgende Schritte notwendig: Sammeln und Produzieren von Bildvorlagen: Internetrecherche gestohlener Kunstwerke, Fotografie von Texturen und Gegenstände (Wände, Einrichtungsgegenstände et cetera.). Einführungen in die Programme zur Bildbearbeitung und 3D-Gestaltung. Generieren einzelner virtueller Räume mithilfe der gesammelten Bildmaterialien. Zusammenführen der einzelnen Räume zu einem gemeinsamen virtuellen Rundgang. Publizieren des Ausstellungsrundgangs im Internet oder auf CD-ROM. Links zur Erstellung virtueller Architekturen Für die Erstellung 3D-simulierter Räume gibt es komplexere und weniger komplexere Programme. Eine Unterrichtseinheit zum Thema "Virtuelle Architektur" gibt vertiefende Einblicke. Das kostenfreie Programm SketchUp von Google bietet sich ebenfalls für die Umsetzung im Unterricht an. Google: SketchUp 7 Mit Google SketchUp können Sie 3D-Modelle erstellen, ändern und mit anderen gemeinsam verwenden. Google SketchUp 7 ist eine kostenlose Version und läuft unter Windows XP/Vista und Mac OS X. Google: SketchUp-Tutorials Zur Einführung in das Programm SketchUp bieten diese Videoübungen einen guten Ausgangspunkt. Anregungen für eine Schlussdiskussion Welche Teile der fiktiven Ausstellung auch realisiert wurden: Am Ende bietet es sich an, über die Beziehungen zwischen Fiktion und Realität, zwischen Virtualität und Realität und zu guter Letzt über den "Fake" im Medien- und Kunstkontext zu diskutieren. Folgender Beitrag auf Wikipedia kann hierfür Anregungen geben. Wikipedia: Fake Hier gelangen Sie zum Beitrag über den Begriff "Fake" auf Wikipedia. Die geraubte Mona Lisa. Spektakuläre Kunstdiebstähle von der Antike bis zur Gegenwart von Manfred Reitz, Insel Verlag: Frankfurt a.M. 2002 Aktenzeichen Kunst. Die spektakulärsten Kunstdiebstähle der Welt von Nora und Stefan Koldehoff, DuMont Buchverlag: Köln 2005

In dieser Unterrichtseinheit werden mithilfe des Augmented Reality (AR) Modus der Software GeoGebra die platonischen Körper entdeckt. Mit AR wird die Realität um mathematische Elemente – wie fiktive Körper und Flächen – erweitert, die dann sehr anschaulich im Raum untersucht werden können. Geometrische Körper am Bildschirm darzustellen und zu erforschen, ist für Lernende sehr anschaulich. Eine spannende und gewinnbringende Forschungsumgebung ist der AR-Modus bei GeoGebra. Für die Verwendung des AR-Modus ist die Nutzung eines mobilen Endgerätes nötig. Hier steht den Lernenden ihre reale Umgebung – mithilfe der Kamera des mobilen Endgerätes um virtuelle Dinge erweitert – zur Verfügung. Die Schülerinnen und Schüler können so im Zusammenspiel von der digitalen und analogen Darstellung Flächen, Körper und die platonischen Körper detaillierter und verständlicher erfassen . Die vielfältigen Wege bei dem Einsatz und der Verwendung des AR-Modus ermöglichen es den Lernenden, schnell und individuell Erkenntnisse selbst zu erarbeiten und zu überprüfen. Der nötige Einsatz von mobilen Endgeräten stellt dabei für die Lernenden in der Regel keine Herausforderung dar. Darüber hinaus besteht ein Teil dieser Unterrichtseinheit auch aus Rechercheaufträgen zu Begriffsdefinitionen und ihrer Bedeutung. In der anbei zum Download bereitstehenden ZIP-Datei mit allen Materialien stehen für die Lehrkraft zusätzlich zwei kurze Demonstrationsvideos des GeoGebra AR-Modus bereit. Lehrpläne sehen in verschiedenen Bereichen den "Kontakt" zu platonischen Körpern vor. Über die besonderen Eigenschaften regelmäßiger Vielecke erfassen die Lernenden diese als Begrenzungsflächen für die platonischen Körper. Bei der Art der verwendeten dynamischen GeoGebra-Dateien mit dem AR-Modus können die Schülerinnen und Schüler die Zusammenhänge und Besonderheiten der Flächen "mit der Hand erfassen" und umfangreiche Erfahrungen zu den platonischen Körpern sammeln. Platonische Körper sind wiederum ein Teil der konvexen Polyeder – auch bezüglich dieser Art Körper erfassen die Lernenden viel durch Experimentieren im AR-Modus von GeoGebra. Fachbezogene Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler lernen mathematische Darstellungen kennen und verwenden diese. lösen mathematisch Probleme und stellen diese am mobilen Endgerät und am PC dar. üben mathematisches Modellieren. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entdecken Augmented Reality. setzen mobile Endgeräte im Unterricht ein. präsentieren digital. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten im Team. steigern ihr Selbstwertgefühl und ihre Eigenverantwortung (Rückmeldungen zu Lösungsstrategien). zeigen durch offene Fragestellungen Engagement und Motivation und stoßen auf neue Ideen.

Das hier vorgestellte Material ist innerhalb des BLK-Modellversuchs "21 - Bildung für eine nachhaltige Entwicklung" entstanden. Zentrales Bildungsziel ist der Erwerb von Gestaltungskompetenz für die Zukunft.In dem Projekt, das in den Werkstattmaterialien Nr. 18 dokumentiert und zur Nachahmung aufbereitet ist, wurde das Öko-Audit-Verfahren (EMAS) in einem Modellunternehmen mit Schülerinnen und Schülern durchgeführt. Das Öko-Audit ist eine ökologische Betriebsuntersuchung. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in arbeitsteiliger Gruppenarbeit an Aufgaben, die auch in der Realität in einem Unternehmen zu bearbeiten sind. Es wird also nicht beabsichtigt, die eigene Schule einem Öko-Audit zu unterziehen, sondern den Audit-Prozess didaktisch reduziert zu reflektieren.Unter einem Modellunternehmen ist ein virtuelles Unternehmen zu verstehen, in dem die SchülerInnen in fünf verschiedenen Abteilungen (Einkauf, Verkauf, Personal, Sekretariat, Rechnungswesen) arbeiten. Eine Zukunftswerkstatt und eine Betriebsexkursion sollen in das Projekt einführen und die Motivation der Schülerinnen und Schüler erhöhen. Das Lernen im Modellunternehmen Grundlegende Merkmale didaktischer Simulationsmodelle Das Thema Nachhaltigkeit Im Spannungsfeld von Ökonomie, Ökologie und sozialer Gerechtigkeit Die Schülerinnen und Schüler sollen das Öko-Audit-Verfahren in Grundzügen kennen lernen. das Einkaufsverhalten eines Betriebes und ihr eigenes Konsumverhalten kritisch hinterfragen. Konfliktsituationen kennen lernen, die durch die Umsetzung eines Öko-Audits in einem wirtschaftlich handelnden Unternehmen entstehen. Produktlinienanalysen von drei Produkten des Modellunternehmens erstellen und dabei die Arbeits- und Produktionsbedingungen in Ländern der so genannten Dritten Welt reflektieren. Die Werkstattmaterialien können entweder von den Seiten des BLK-Programms "21" heruntergeladen oder bestellt werden. Bei den Druckexemplaren liegt eine CD-ROM bei, die zahlreiche Zusatzinformationen enthält. Dafür wurden Internetseiten von den beteiligten Lehrkräften überarbeitet, mit einem Exzerpt versehen und mit einem Fremdwörter- und Umweltlexikon verlinkt. Dadurch wurden die HTML-Seiten für die Schülerinnen und Schüler leichter handhabbar. Freie Universität Berlin Programmwerkstatt Berlin BLK-Programm "21" Hilla Metzner Arnimallee 9 14195 Berlin Nach T. Tramm (s. unten) bestehen die grundlegenden Merkmale didaktischer Simulationsmodelle unter anderem darin, dass die Schülerinnen und Schüler in einem komplexen Unternehmensmodell definierte Arbeitsrollen zum Zwecke des Lernens einzunehmen haben. Diese Rollenübernahme geschieht keineswegs unreflektiert. Statt dessen wird der "Schonraum Schule" genutzt, um ihre Rollen kritisch hinterfragen zu können und Erfahrungen mit "relativ komplexen ökonomischen Systemen und vor allem mit den Auswirkungen ihres Handelns (...) zu machen." Lernen im Modell In einem Modellunternehmen sind zwei Ebenen des Lernens zu unterscheiden. Die eine Ebene ist das Lernen im Modell. Die Modellunternehmung bietet hierbei den Rahmen für das Handeln der Schülerinnen und Schüler. Es definiert die Arbeitsaufgaben und -bedingungen. Rückkopplung erhalten die Schülerinnen und Schüler aus der Richtigkeit oder Fehlerhaftigkeit ihres Handelns. Die Dynamik entsteht also aus der Arbeits- und Lernumwelt selbst. Lernen am Modell Die andere Ebene ist das Lernen am Modell. Hierbei gehen die Schülerinnen und Schüler auf situative Distanz zu den Modellhandlungen. Sie vergleichen die im Modell gewonnenen Erkenntnisse mit der Realität und mit wissenschaftlichen Aussagen unterschiedlicher Disziplinen. Somit steht die Arbeit im Modellunternehmen zwischen der betrieblichen Realität und dem traditionellen Unterricht. Es werden jedoch Anleihen bei beiden Formen gemacht. So kommen beim Lernen am Modell beispielsweise auch fragend-entwickelnde Phasen vor, wodurch die Vorteile auch dieses methodischen Vorgehens genutzt werden können. Zeitliche und technische Voraussetzungen Für dieses Projekt ist ein Zeitraum von circa 32 Unterrichtsstunden vorgesehen. Dabei sollten mindestens jeweils vier Stunden am Stück zur Verfügung stehen. Aufgrund der selbstständigen Informationsbeschaffung und der Präsentationsvorbereitung sind zwei Rechner mit einem Internetbrowser pro Abteilungsgruppe notwendig. Sinnvoll ist es, wenn das Projekt während der gesamten Laufzeit von zwei Lehrkräften betreut wird, da die Anforderungen, gerade bei der "Zukunftswerkstatt", sehr vielfältig sind. Die "Zukunftswerkstatt" Die "Zukunftswerkstatt" sollte möglichst an einem Tag über acht Unterrichtsstunden durchgeführt werden. Es ist von Vorteil, diesen Tag in einem besonderen Raum in der Schule durchzuführen oder sogar außerhalb der Schule, um den besonderen Charakter der Werkstatt zu verdeutlichen. Für die Zukunftswerkstatt sollte ein CD-Spieler zur Verfügung stehen. Außerdem sollte man es nicht versäumen, eine Kamera für die Schülerpräsentationen zur Verfügung zu stellen, da nach unserer Erfahrung äußerst kreative Präsentationen zustande kommen können und es schade wäre, wenn man diese Momente nicht festhalten kann. Quellenangabe Tade Tramm (1991): Entwicklungsperspektiven der Übungsfirmen- und Lernbüroarbeit aus der Sicht einer Didaktik handlungsorientierten Lernens: In : Wirtschaft und Erziehung 7-8/91, S. 248-259 Ökonomie, Ökologie und soziale Gerechtigkeit Auch diese Unternehmen integrieren in ihren Nachhaltigkeitsberichten soziale, wirtschaftliche und ökologische Aspekte. In einem Modellunternehmen können durch die Herausarbeitung konfliktträchtiger Situationen zwischen den drei gleichrangigen Aspekten der Nachhaltigkeit (Ökonomie, Ökologie und Soziale Gerechtigkeit) Lernsituationen geschaffen werden, die in vielen Unternehmen und auch im kaufmännischen Unterricht oft nicht thematisiert werden. Es ist somit evident, dass in der Schule eine Kombination des Öko-Audits mit Fragestellungen im Sinne eines Nachhaltigkeitsaudits absolut sinnvoll ist. Ziel eines Öko-Audits Ziel eines Öko-Audits ist die Förderung der kontinuierlichen Verbesserung des betrieblichen Umweltschutzes. Das Thema des "Öko-Audits" an sich ist ein zentrales Thema um Unternehmen zu einer ökologischen Wirtschaftsweise zu veranlassen. Es hat klare ökologische, ökonomische und auch soziale Bezüge, wenn es zum Beispiel um die Formen der Mitarbeiterbeteiligung geht. Von einer langfristigen Bedeutung des Themas ist auszugehen, wenn man bedenkt, dass validierte Betriebe auch überdurchschnittlich wirtschaftlich erfolgreich sind. Auch sind Auditverfahren (zum Beispiel Qualitätsmanagement) häufig angewandte Verfahren in Unternehmen. So können die Schülerinnen und Schüler an Gelerntes anknüpfen, wenn sie im Anschluss der Ausbildung in einen Betrieb wechseln, der für solche Ideen aufgeschlossen ist. Im Anschluss an das Projekt können außerdem Vorschläge zur Verbesserung des schulischen Umweltschutzes verwirklicht werden. vorausschauendes Denken und Kenntnisse im Bereich von Zukunftsszenarien und Zukunftsentwürfen die Kompetenz, interdisziplinär zu arbeiten, Planungs- und Umsetzungskompetenz, die Kompetenz, sich und andere motivieren zu können, die Kompetenz zur distanzierten Reflexion individueller wie kultureller Leitbilder.

In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich die Lernenden mit Fragen wie: Geht der Einsatz von Musik in Computer-Musikspielen über die bloße Unterhaltung hinaus? Und gibt es einen echten (musik-)pädagogischen "Mehrwert" solcher Spiele? "Guitar Hero", "Singstar" und "Wii Music" sind Beispiele für elektronische Musikspiele, die nicht nur die Computerspielbranche umkrempeln, sondern auch die Musikindustrie, die von illegalen Downloads und sinkenden Verkaufszahlen gebeutelt ist. Plattenlabels verdienen heute nicht mehr nur mit CDs und Konzerten, sondern auch mit Musik-Computerspielen Millionenbeträge. Auch aktuelle Spiele wie Grand Theft Auto IV bringen den Plattenfirmen enorme Umsätze, da alle Titel, die man im Spiel in virtuellen Radiosendern hört, aus dem Spiel heraus gekauft werden können. In dieser Unterrichtssequenz finden Sie Vorschläge, wie man kostenlos erhältliche Musikspiele am Computer in den Schulunterricht integrieren kann. Die Schülerinnen und Schüler setzten sich mit der Fragestellung auseinander, ob elektronische Musikspiele "pädagogisch wertvoll" sein können. Dafür bewerten sie Computerspiele, in denen Musik eine zentrale Rolle spielt. Im Mittelpunkt steht dabei ein Fragebogen, der die Lernenden dazu anregen soll, sich genauer mit dieser Sorte Spiel zu beschäftigen. Alle für diese Unterrichtseinheit benötigten Spiele lassen sich legal und kostenlos im Internet herunterladen. Die Auswertung des Fragebogens sollte idealerweise mit dem ebenfalls kostenfrei erhältlichen Statistikprogramm GrafStat erfolgen. Ablauf der Unterrichtssequenz Die Schülerinnen und Schüler bewerten verschiedene Musik-Computerspiele anhand eines Fragebogens. Die Ergebnisse werden präsentiert und kritisch reflektiert. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler werten Fragebögen aus, erstellen eine Statistik und präsentieren diese. bilden Urteilsfähigkeit und Ästhetikbewusstsein in Bezug auf Computerspiele aus. gehen der Frage nach, ob Musikspiele die klassische Musikalität fördern. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler reflektieren ihren Medienkonsum kritisch. denken in einer zunehmend virtuellen Medienwelt über die Realität und Authentizität von Musik nach. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler werten arbeitsteilig ihre Ergebnisse aus. üben Diskussionsverhalten und die Meinung der Mitschülerinnen und Mitschüler zu respektieren. Musikalität und Musikspiele Die Stunde beginnt mit der Frage, was die Schülerinenn und Schüler unter dem Begriff "Musikalität" verstehen. Die Ergebnisse werden an der Tafel gesichert und anschließend mit einem Lexikonartikel verglichen. Anschließend werden die Lernenden gefragt, ob sie bereits Erfahrungen mit Musikspielen am Computer gesammelt haben und ob diese ihrer Meinung nach die Musikalität fördern. Auch die Namen dieser Spiele werden an der Tafel notiert. Dance Dance Revolution Guitar Hero Singstar PaRappa the Rapper Audiosurf Wii Music Anschließend findet ein kurzer Austausch über Erfahrungen mit diesen Spielen statt. Leitfragen hierbei können beispielsweise sein: Spielst du Musikspiele am Computer alleine oder mit Freundinnen und Freunden? Was gefällt dir besonders an Musikspielen? Wäre das Spielprinzip auch ohne den Einsatz von Musik umsetzbar? Bringen dich diese Spiele dazu, selbst ein Instrument zu lernen oder in einem Chor zu singen? Sollte man die Zeit, die man in Musikspiele wie "Guitar Hero" investiert, nicht besser mit dem Erlernen eines echten Instruments verbringen? Bewertung einzelner Musikspiele In der zweiten Stunde sollen die Schülerinnen und Schüler sich mit den vier ausgewählten Musikspielen am Computer beschäftigen und sie bewerten. Am einfachsten ist es, die Spiele mithilfe eines Beamers vom Lehrerrechner aus vorzuführen und jeweils ein oder zwei Lernende zu bitten, das Spiel zu spielen. Möglich ist jedoch auch, die Spiele auf den Schülerrechnern zu installieren, was jedoch aufgrund der notwendigen Hardware (Mikrofon, Lautsprecher et cetera) etwas aufwändig ist. Ausfüllen des Fragegebogens Pro Spiel sollen circa 15 Minuten veranschlagt werden; in dieser Zeit sollten die Schülerinnen und Schüler die jeweiligen Spalten auf dem Fragebogen ausfüllen. Am Ende der Präsentation sollen sie in Gruppenarbeit unter dem Punkt "Fazit" auf dem Fragebogen die Vor- und Nachteile des Spielens von Musikspielen und des Erlernens eines Instruments sammeln. Auswertung und Präsentation der Ergebnisse Die Auswertung der Fragebögen erfolgt idealerweise mit dem kostenlosen Programm GrafStat. Die Bedienung des Programms ist sehr einfach; wenn die Lernenden jedoch noch nie damit gearbeitet haben und keine Zeit für eine Erläuterung der Funktionen zur Verfügung steht, kann die Auswertung auch "per Hand" vorgenommen werden. Hierbei bietet es sich an, die Gruppe der Instrumentenspieler getrennt zu betrachten, um herauszufinden, ob sie die Computerspiele anders bewerten. Anschließend sollen die Gruppen ihre Ergebnisse kurz präsentieren. Kritische Reflexion und Abschlussdiskussion Das pädagogische Fazit, das Sie unter die Unterrichtseinheit setzen möchten, hängt natürlich vom Ausgang der Umfrage ab. Es empfiehlt sich jedoch auf jeden Fall, die Schülerinnen und Schüler in einer Abschlussdiskussion ausgiebig zu Wort kommen zu lassen, um ihnen eine kritische Reflexion des eigenen Medienkonsums zu ermöglichen.

In dieser Unterrichtseinheit berechnen die Lernenden mit digitalen Hilfsmitteln die Wahrscheinlichkeit für den Achtelfinaleinzug von Deutschland bei der Fußballweltmeisterschaft 2022 mithilfe von Sportwetten. Das Ziel des Materials ist es, die Aufgabe mithilfe von Modellierungstätigkeiten zu lösen und dadurch die Kompetenz des mathematischen Modellierens zu stärken.In dieser Unterrichtseinheit wird die Wahrscheinlichkeit eines Achtelfinaleinzugs von Deutschland bei der Fußball-WM 2022 in Katar bestimmt. Als Ansatzpunkte werden dazu die Wettquoten von Sportwettenanbietern verwendet. Es handelt sich um eine Modellierungsaufgabe, bei der die Schülerinnen und Schüler im Laufe der Unterrichtseinheit die verschiedenen Teilschritte des mathematischen Modellierens durchlaufen. Die Lernenden werden schrittweise durch die Aufgabe geführt und erarbeiten sich damit Stück für Stück die Lösung der Aufgabe selbstständig. Unterstützt werden sie dabei von einer digitalen Lernumgebung, die Informationstexte, Aufgabenstellungen und Zusatzmaterialien wie GeoGebra-Simulationen und Vorlagen für Tabellenkalkulationen enthält. Zusätzlich erhalten die Lernenden ein Aufgabenheft, in dem sie die Aufgaben schriftlich bearbeiten können. Im Laufe der Unterrichtseinheit wird die Ausgangssituation der Aufgabenstellung zunächst analysiert, vereinfacht und anschließend in das mathematische Modell eines zweistufigen Zufallsexperiments übersetzt. Danach werden die beiden Stufen des Zufallsexperiments getrennt voneinander betrachtet und entsprechende mathematische Überlegungen angestellt. Ein entscheidender Aspekt der mathematischen Überlegungen ist die Übersetzung der Wettquoten in Wahrscheinlichkeiten, wobei im Zuge dessen Begriffe wie Pseudowahrscheinlichkeiten und gewinnbereinigte Wahrscheinlichkeiten eingeführt und voneinander abgegrenzt werden. Anschließend werden in mehreren Teilschritten unter Verwendung der ersten und zweiten Pfadregel und dem Satz über bedingte Wahrscheinlichkeiten schließlich die verschiedenen Probabilitäten berechnet, die schlussendlich zu der gesuchten Wahrscheinlichkeit des Achtelfinaleinzugs zusammengefasst werden. Zuletzt wird die Aufgabenlösung und damit das erstellte Modell durch den Vergleich mit der bei Sportwettenanbietern angegebenen Wettquote kritisch hinterfragt, was den Modellierungsprozess abschließt. Neben den bereits beschriebenen mathematischen Inhalten werden auch kombinatorische Überlegungen beim Aufstellen der Baumdiagramme angestellt sowie digitale Kompetenzen durch die Verwendung der Simulationen und Tabellenkalkulationen gestärkt. Ziel der Unterrichtseinheit ist es somit, die Modellierungskompetenz und die digitalen Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler zu stärken, wodurch wichtige Aspekte der Bildungsstandards aufgegriffen werden. Das Thema "Mathematisch modellieren" im Unterricht Mathematische Modellierungen erlangen im Kontext interdisziplinärer Aufgaben- und Fragestellungen zunehmende Bedeutung, da zur Beantwortung mathematischer Fragestellungen Realsituationen zunächst in entsprechende Modelle übersetzt werden müssen, bevor eine Aufgabenlösung erfolgen kann. In der vorgestellten Unterrichtseinheit kann die Modellierungskompetenz auf erhöhtem Niveau durch die Bearbeitung einer komplexen, realitätsnahen Aufgabenstellung gefördert werden. Dafür wurde die vorgestellte digitale Lernumgebung auf Grundlage von erprobten und in der Literatur beschriebenen Konzepten für Unterrichtsreihen und Projekttage erstellt, da durch diese der Modellierungsprozess bei Schülerinnen und Schülern schrittweise angeleitet werden kann. Didaktisch-methodische Analyse Durch die vorgestellte digitale Lernumgebung wird die Modellierungskompetenz von Schülerinnen und Schülern gefördert. Sie durchlaufen während der Bearbeitung der Aufgabenstellung die in den KMK-Bildungsstandards geforderten und beschriebenen Teilschritte der mathematischen Modellierung, wodurch die Kompetenz insgesamt gestärkt wird. Um den ebenfalls in den Bildungsstandards geforderten Aspekt der Digitalisierung aufzugreifen, werden in der digitalen Lernumgebung Simulationen und Tabellenkalkulationen verwendet. Die Simulationen helfen zusätzlich, die erarbeiteten Sachverhalte darzustellen und zu visualisieren. Insbesondere die schnelle und einfache Erstellung von Baumdiagrammen mithilfe von Schiebereglern stellt einen enormen Vorteil dar, da nicht die zeichnerische Umsetzung, sondern die Mathematik im Vordergrund steht. Die Verwendung der Tabellenkalkulationen zeigt den Lernenden Chancen von digitalen Programmen in Bezug auf Datensätze auf und erleichtert den Umgang mit diesen. Die vorgestellte und praktisch erprobte Modellierungsaufgabe behandelt Sportwetten als thematischen Schwerpunkt, da dieses Thema einen großen Alltagsbezug für die Lernenden aufweist. Durch die Präsenz des Themas bei Schülerinnen und Schülern steigt die Motivation der Bearbeitung, da die Relevanz der Fragestellung deutlich wird. Dies wurde bei mehreren Durchführungen mit Lernenden im Rahmen des Mathematik-Labors, einem außerschulischen Lernort, beobachtet. Hier bearbeiteten Schülerinnen und Schüler im Rahmen von Workshops und Modellierungstagen erfolgreich die vorgestellte Modellierungsaufgabe. Methodisch wurde eine digitale Lernumgebung erstellt, welche die Lernenden selbstständig zu Hause oder bei entsprechender technischer Ausstattung (Vorhandensein von genügend vielen digitalen Endgeräten) in der Schule verwenden können. Innerhalb der Lernumgebung liegen verschiedenen Kapitel vor, die schrittweise von den Lernenden bearbeitet werden können. Der Vorteil besteht darin, dass alle Schülerinnen und Schüler in ihrem eigenen Tempo arbeiten können und damit der Kompetenzaufbau sichergestellt wird. Zusätzlich werden über entsprechende PopUp-Fenster Hilfestellungen bereitgestellt. Insgesamt ist sowohl eine selbstständige als auch eine durch die Lehrkraft angeleitete Verwendung möglich. Die Bearbeitung der Aufgaben kann, je nach Unterrichtssetting und Ausstattung, entweder in Einzel- oder in Paararbeit erfolgen. Paararbeit hat den Vorteil, dass zusätzlich die Kommunikationskompetenz gestärkt wird. Außerdem kann sich die Einbringung unterschiedlicher Ideen positiv auf den Modellierungsprozess auswirken. Weiterhin ist auch eine Verwendung in der Schule oder zu Hause möglich, sodass die digitale Lernumgebung auch für virtuelle Unterrichtsformen verwendet werden kann. Vorkenntnisse von Lehrenden und Lernenden Bei der digitalen Lernumgebung handelt es sich um eine moodle-basierte Anwendung auf der kostenfreien und öffentlich zugänglichen Webseite "OpenWueCampus". Zur Bearbeitung der Lernumgebung können sich Lehrende und Lernende unter Verwendung eines Gastzugangs mit entsprechendem Passwort (MMS_Sportwetten!) in den zugehörigen Kurs einschreiben. Dort kann dann das Material bearbeitet werden, wobei keine speziellen Kenntnisse zur Bearbeitung notwendig sind. Die GeoGebra-Simulationen sind direkt in die Lernumgebung eingebunden und erfordern nur die Bedienung von Schiebereglern und Text-Werkzeugen. Bei der Bearbeitung der Tabellenkalkulation sind grundlegende Kenntnisse, wie die Rechnung mit Zellenbezügen hilfreich. Dies wird aber auch innerhalb der Lernumgebung nochmals erklärt. Insgesamt können Lehrkräfte die digitale Lernumgebung ohne Vorkenntnisse in den Unterricht einbauen, da alle Simulationen bereits vollständig eingebettet sind und nicht mehr angepasst werden müssen. Schülerinnen und Schüler benötigen technisch ebenfalls keine Vorkenntnisse. Inhaltlich wird die Kenntnis über Zufallsexperimente, Baumdiagramme, die Pfadregeln und die bedingte Wahrscheinlichkeit vorausgesetzt. In der digitalen Lernumgebung werden sowohl Vorlagen für Tabellenkalkulationen in GeoGebra als auch in Excel verwendet. Der Hintergrund dafür ist, dass für die komplexen Rechnungen und Verknüpfungen die grundlegenden Funktionen der GeoGebra-Tabellenkalkulation nicht ausreichen, weshalb dafür das umfangreichere Programm Excel verwendet wird. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen Damit für die Lernenden ein möglichst großer Lerngewinn und Kompetenzaufbau durch die Lernumgebung erfolgen kann, sollen Lehrende die digitale Lernumgebung als innovative Lehrmethode reflektiert in ihren Unterricht einbauen können. Dazu sollen digitale Endgeräte mit Internetzugang zur Verfügung stehen und die Lernumgebung vor Verwendung erprobt werden (3.1 Lehren). Wichtig zur erfolgreichen Implementierung der digitalen Lernumgebung in den Unterricht ist, dass sichergestellt wird, dass alle Lernenden Zugang zu den erforderlichen digitalen Endgeräten mit Internetzugang haben. Außerdem sollen die Schülerinnen und Schüler bei der Handhabung unterstützt werden, damit unterschiedliche Voraussetzungen und Vorkenntnisse kein Hindernis in der Benutzung der digitalen Endgeräte und der digitalen Lernumgebung darstellen. Beide Punkte sollen von Lehrenden sichergestellt werden (5.1 Zugang und Inklusion). Lehrende sollen die Differenzierungsmöglichkeiten, die in der digitalen Lernumgebung in Form von optionalen Hilfestellungen zur Verfügung gestellt werden, geeignet und zielführend in ihren Unterricht einbauen können (5.2 Differenzierung und Personalisierung). Weiterhin sollen Lehrende verschiedene Lernformen (kooperatives und selbstreguliertes Lernen) und Kompetenzerwerbsprozesse (Informations- und Medienkompetenz) der Lernenden, die durch die Lernumgebung initiiert werden, unterstützen und fördern. Dazu müssen sie die Schülerinnen und Schüler im Rahmen der Medienkompetenz unter anderem bei der Analyse und Verarbeitung von Datensätzen mit digitalen Hilfsmitteln wie Simulationen und Tabellenkalkulationsprogrammen unterstützen. Aus diesem Grund sollen auch Lehrende Kompetenzen in diesen Bereichen aufweisen (3.3 Kooperatives Lernen, 3.4 Selbstreguliertes Lernen, 6.1 Informations- und Medienkompetenz). Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihre Modellierungskompetenz durch Bearbeitung der stochastischen Sportwetten-Modellierung. vertiefen ihre fachliche Kompetenz in den Bereichen der bedingten Wahrscheinlichkeiten, der Beschreibung von Zufallsexperimenten durch Baumdiagramme und der Berechnung von Wahrscheinlichkeiten mit Pfadregeln. interpretieren Sportwettenquoten unter mathematischen Gesichtspunkten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler analysieren und interpretieren den Datensatz der Sportwettenquoten vor dem Hintergrund der Notwendigkeit für die gegebene Aufgabenstellung. erkennen den Mehrwert der Verwendung von Tabellenkalkulationsprogrammen bei der Bearbeitung von Datensätzen. übersetzen ihre mathematischen Überlegungen in die bereitgestellten GeoGebra-Simulationen und nutzen die Simulationen zur Visualisierung von komplexen Inhalten. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler unterstützen sich bei der Bearbeitung der Aufgabenstellung gegenseitig. beschreiben ihr Vorgehen bei der Aufgabenlösung dem Partner oder der Partnerin und argumentieren hinsichtlich der Vereinfachung der Situation und der Plausibilität der Modellierung. dokumentieren Lösungen schriftlich und stellen sie verständlich dar. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler reflektieren das aufgestellte Modell und die daraus gewonnenen Ergebnisse kritisch. verwenden Daten und Informationen zur Aufgabenlösung zielgerichtet. erkennen den Nutzen von digitalen Medien bei der Visualisierung von und dem Umgang mit Datensätzen. lernen die mathematische Modellierung als Möglichkeit zur Bearbeitung interdisziplinärer Fragestellungen kennen. Literaturhinweise Die Materialien wurden auf Grundlage folgender Publikationen erstellt: Siller, H.-S., Maaß, J. (2009). Fußball EM mit Sportwetten. In: Brinkmann, A., Oldenburg, R. (Hrsg.). Materialien für einen realitätsbezogenen Mathematikunterricht 14 (S. 95–112), Franzbecker: Hildesheim. Maaß, J., Siller, H.-S. (2015). Wettbetrug – ein aktuelles und realitätsbezogenes Thema zum mathematischen Modellieren. In: Maaß, J., Siller, H.-S. (Hrsg.). Neue Materialien für einen realitätsbezogenen Mathematikunterricht 2, Realitätsbezüge im Mathematikunterricht (S. 79–85), Wiesbaden: Springer. DOI 10.1007/978-3-658-05003-0_1 Siller, H.-S.; Habeck, D.; Salih, A.; Fefler, W. (2015). Sportwetten und Großereignisse als Chance für den Mathematikunterricht. Praxis der Mathematik in der Schule, Nr. 66, 57. Jg. (Dezember 2015), S. 42–46. Habeck, D., Siller, H.-S. (2017). Die 3-Punkte-Regel bei Fußballturnieren mathematisch analysiert – oder: Warum es wahrscheinlicher ist die Hauptrunde mit 5 Punkten anstatt mit 6 Punkten zu erreichen. In: Stochastik in der Schule. Heft 3, S. 2–7. Siller, H.-S., Maaß, J. (2018). Fußball EM mit Sportwetten. In: Siller, H.-S., Greefrath, G., Blum, W. (Hrsg.): Neue Materialien für einen realitätsbezogenen Mathematikunterricht 4, Realitätsbezüge im Mathematikunterricht (S. 343–356), Wiesbaden: Springer. DOI 10.1007/978-3-658-17599-3_25

Auf dieser Seite finden Sie Informationen und Anregungen für Ihren Astronomie- und Physik-Unterricht zum Themenkomplex Zeit und Relativitätstheorie (allgemeine und spezielle Relativitätstheorie). Wissenschaftliche Ergebnisse und Methoden können eine hohe Motivationskraft in sich tragen. Die in diesem Beitrag vorgeschlagenen Kontexte sind virtuelle Realitäten, generiert mit in der Astrophysik gebräuchlichen Visualisierungsmethoden. Ihr didaktischer Zweck in der Einstiegsphase besteht darin, Vorerfahrungen bei relativistischen Effekten zu schaffen, die das normale, klassisch geprägte Vorstellungsvermögen übersteigen. Das zentrale Problem bei solchen Visualisierungsmethoden ist die Darstellung dreidimensionaler Objekte auf einer zweidimensionalen Projektionsebene, die man sich als Filmleinwand oder Kamerabild vorstellen kann. Beim so genannten relativistischen Rendering werden Bilder schnell bewegter Objekte mit einer ruhenden Kamera beziehungsweise ruhende Objekte mit einer schnell bewegten Kamera aufgenommen. Wie relativistische, das heißt schnell bewegte, Objekte dem Betrachter erscheinen, kann gemäß den Gesetzen der Speziellen Relativitätstheorie berechnet werden. Neben der Längenkontraktion sind die endliche Laufzeit von Lichtsignalen und die Lichtaberration zwei Effekte, die die Geometrie solcher Abbildungen bestimmen. Schülerzentrierte Unterrichtsmethoden und kooperative Arbeitsformen Die Schülerinnen und Schüler sollen einige geometrische Effekte bei verschiedenen Fluggeschwindigkeiten der Kamera durch das Brandenburger Tor erkennen und in dieser Phase nur ansatzweise miteinander vergleichen - vorzugsweise als vorbereitende Hausaufgabe in Partner- oder Gruppenarbeit. Als Grundlage dienen das Arbeitsblatt (lorentz_modul_1_ab.pdf) sowie MPEG-Filme, die den Schülerinnen und Schülern für die Hausarbeit, zum Beispiel über den Dateiaustausch eines virtuellen Klassenraums von lo-net, dem Lehrer-Online-Netzwerk, zur Verfügung gestellt werden können. Neben dem "klassischen" Arbeitsblatt steht auch ein Online-Arbeitsblatt mit aktiven Links auf die Filme zur Verfügung. Filmsequenzen Die folgenden Abbildungen zeigen jeweils ein Einzelbild der Simulationsflüge mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Kamera durch das stilisierte Brandenburger Tor. Zu jeder Geschwindigkeit steht ein komprimierter MPEG-Film zur Verfügung. Auf Details zu den Filmen werden wir zu einem späteren Zeitpunkt eingehen (siehe Modul 6.4 Analyse der Bildgröße eines schnell bewegten Objektes ). Bei der Besprechung der Hausaufgabe wird unter anderem folgender Problemfragenkomplex entwickelt: Problemfrage 1.1 Warum sehen schnell bewegte Körper so aus wie in den Computersimulationen? Problemfrage 1.2 Welche Aussagen macht die Newtonsche Mechanik zu diesem Problem? Dieses Modul behandelt Standardstoff des Physikunterrichts. In der Diskussion der virtuellen Realitäten werden Szenen aus dem Alltag angesprochen, die physikalisch eine verwandte Problemstellung enthalten, wie zum Beispiel Koffer auf einem Rollband oder das Ablesen einer Hinweistafel von einem sich bewegenden Laufband aus, zum Beispiel im Flughafen. Zwischen bewegtem Objekt und bewegtem Beobachter (fliegender Kamera) wird differenziert. Ausgehend von der Fragestellung des Einstiegs (siehe Modul 1. Einstieg in das Thema ) wird folgende Problemfrage entwickelt: Wie kann die Bewegung beziehungsweise die Bahn eines sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegenden Objektes bezüglich eines Koordinatensystems beschrieben werden? Als Lernvoraussetzung ist der Begriff des Inertialsystems notwendig. Ebenso das Relativitätsprinzip Galileis: Alle Inertialsysteme sind (bezüglich der Gesetze der Mechanik) gleichwertig. Als Zusatz kann Newtons Relativitätsprinzip angesprochen werden: "The motion of bodies included in a given space are the same among themselves, whether that space is at rest or moves uniformly forward in a straight line." Der Begriff der Gleichwertigkeit kann, je nach Vertiefungsabsicht, verschieden gefasst werden. Von Gleichwertigkeit sprechen wir, wenn grundlegende physikalische Gesetze in allen Inertialsystemen gleichermaßen gelten oder später formal mathematisch vertieft: Gesetze unter den Transformationen sind, die von einem Inertialsystem zu einem anderen Inertialsystem führen. Im Hinblick auf die spätere Ableitung der Lorentztransformation wird ein Ereignis in zwei Inertialsystemen beschrieben und die Galileitransformation als vermittelnde Abbildung eingeführt (Abb. 8, Platzhalter bitte anklicken). Die Grafik zeigt zwei Inertialsysteme S und S', die gegeneinander mit der Geschwindigkeit V bewegt sind. Der Punkt P = P(x, y, z) = P(x', y', z') bezeichnet ein Ereignis zur Zeit t . Mit x, y, z, t werde ein Ereignis im Inertialsystem S charakterisiert; das gleiche Ereignis werde in einem anderen Inertialsystem S' durch die Koordinaten x', y', z', t' beschrieben. V beschreibt die Relativgeschwindigkeit zwischen S und S'. In diesem Fall bewegt sich das System S' mit der Geschwindigkeit bezüglich System S in die positive Richtung der gemeinsamen x -Achsen. Keine Mathematisierung der Sachverhalte In diesem Abschnitt sollen die Schülerinnen und Schüler einen ersten Einblick in Laufzeiteffekte bei Beobachtungen von schnell bewegten Objekten erhalten. Da noch keine relativistischen Werkzeuge zur Verfügung stehen, wird rein klassisch argumentiert. Auf eine Mathematisierung der Sachverhalte wird in diesem Stadium weitgehend verzichtet. Die Arbeit mit den interaktiven Materialien (Online-Arbeitsblätter, Java-Applets) ermöglicht den Schülerinnen und Schülern eigene Beobachtungen. Verzicht auf Visualisierung inkorrekter klassischer Effekte Sowohl die in Modul 1. Einstieg in das Thema verwendeten Computerfilme als auch die für diesen Abschnitt empfohlenen Java-Applets zeigen die relativistische (zumindest geometrische) Realität. Es wird bewusst davon Abstand genommen, die Effekte der Newtonschen Mechanik bei hohen Geschwindigkeiten zu visualisieren, obwohl auch dazu Java-Applets existieren. Dies hat mehrere Gründe: Sowohl Retardierung als auch Aberration (Erläuterung der Begriffe siehe weiter unten) treten im klassischen und im relativistischen Fall auf, wenn auch mit unterschiedlicher Intensität. Bei einer Konstellation von ruhendem Objekt und nahezu darauf zu fliegender Kamera sind klassische und relativistische Laufzeiteffekte bis nahe an die Lichtgeschwindigkeit aufgrund der perspektivischen Darstellung trotz Lorentzkontraktion kaum zu unterscheiden, wenn man von der Bildgröße bei gleicher Kameraposition absieht. Die Größe des Bildes ist nicht nur abhängig vom momentanen Standort der Kamera, sondern auch von deren Geschwindigkeit und damit von der Lorentzkontraktion der Bildweite. Die Untersuchung der letzteren wird Gegenstand von Modul 6.4 Analyse der Bildgröße eines schnell bewegten Objektes sein. Im relativistischen Fall sind die Beobachtungen für die Konstellationen "bewegte Kamera und ruhendes Objekt" sowie "ruhende Kamera und bewegtes Objekt" identisch. Insbesondere wenn die Unterrichtseinheit auf Level 1 absolviert werden soll, schaffen zusätzliche klassische Varianten virtueller Realitäten (un-)vermeidbare Verwirrung, da dann auch andere Anflug- beziehungsweise Vorbeiflugwinkel notwendig werden. Dies geht zu Lasten eines zügigen Fortschritts in Richtung der Ableitung der speziellen Lorentztransformation (Modul 5. Ableitung der speziellen Lorentztransformation ). Die einzelnen Untermodule des Moduls 3 "Messen versus Beobachten" behandeln die folgenden Themen: Grundlagen zu Messen und Beobachten, Zentralperspektive, klassische Retardierung Frontaler Anflug auf ein Objekt, klassische Retardierung Seitlicher Vorbeiflug an einem Objekt, Aberration Für den hier präsentierten schnellen Weg zur algebraischen Herleitung der Lorentztransformation ist es nicht notwendig, zuvor einen Überblick über Längen- und Zeitmessverfahren zu geben. Allerdings ist zu empfehlen, diese Problematik später bei der Diskussion der Längenkontraktion aufzugreifen (im Anschluss an Modul 6.3 Längenkontraktion ). Eine Diskussion von Retardierungseffekten, das heißt Effekten, die auf der endlichen Laufzeit des Lichtes beruhen, ist allerdings unumgänglich, da diese infolge der Kameraposition beim Durchflug des Brandenburger Tores den Hauptbeitrag zu den beobachtbaren Formänderungen leisten. Retardierungseffekte treten immer auf, sowohl bei klassischer als auch bei relativistischer Betrachtung. Im klassischen Fall ist ihre Ausprägung davon abhängig, ob sich die Kamera oder das Objekt bewegt. Im relativistischen Fall gilt dies nicht, da die Form der Lorentztransformation genau dies als Folge von Einsteins zweitem Postulat (Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, siehe auch Modul 4. Einsteins Traum - Kontext zu Einsteins zweitem Postulat ) "verhindert". Ausgehend von den virtuellen Realitäten des Einstiegs (siehe Modul 1. Einstieg in das Thema ) wird die scheinbare Formänderung des Brandenburger Tores als Funktion der Fluggeschwindigkeit und der Position der Kamera ins Bewusstsein gehoben. Daraus ergibt sich unter anderem die Frage nach der genauen Form und Größe des ruhenden Tores. Nach deren mehr oder weniger intensiven Behandlung - je nach angestrebtem Level - wird die Beobachtung eines den Gesetzen der klassischen Mechanik unterworfenen bewegten Objektes in das Zentrum des Interesses gerückt. Problemfrage 3.1.1 Welche Informationen können über die exakte Geometrie des Tores und der Kamera aus der perspektivischen Ansicht gewonnen werden, wenn die Kamera ruht oder sich mit geringer Geschwindigkeit ( V = 0,01 c ) bewegt? Problemfrage 3.1.2 Wie sieht ein Beobachter beziehungsweise eine Kamera ein fernes und relativ einfach geformtes Objekt, wie zum Beispiel einen Würfel? Messen und Beobachten Als Lernvoraussetzung ist die Kenntnis des Messvorganges als Vergleich mit einem Eichnormal notwendig. Es wird geklärt, dass Messen und Beobachten unterschiedlich sind: Von (Ab-)Messen sprechen wir, wenn die Koordinaten der Randpunkte eines Objektes, also im Prinzip dessen Umriss, gleichzeitig bestimmt werden. Von Beobachten sprechen wir, wenn wir ein Abbild eines Objektes betrachten, wie zum Beispiel ein Netzhautbild oder einen Kamerafilm. Dabei werden die Bildpunkte von Lichtstrahlen erzeugt, die gleichzeitig auf der Netzhaut oder dem Film eintreffen. Lösung von Problemfrage 3.1.1 Es wird mitgeteilt, dass die Tordurchflüge im Prinzip mit einer Lochkamera aufgenommen worden sind. Die Abbildungsgesetze der Lochkamera werden von den Schülerinnen und Schülern selbstständig memoriert und zur Ausmessung einiger Bilder in dem folgenden Online-Arbeitsblatt benutzt: Online-Arbeitsblatt Die Schülerinnen und Schüler werten Bilder der Simulationsflüge durch das Brandenburger Tor mit einem interaktivem Messtool aus. Das Messtool funktioniert nicht im Internetexplorer, bitte verwenden Sie einen anderen Browser (Firefox, Netscape, Mozilla, Konqueror, Opera, Safari). Lösung von Problemfrage 3.1.2 Aus den Überlegungen zum Problemkreis Messen wird gefolgert: Es gibt zwei Arten, die Position eines Objektes zu beschreiben. Die momentane Position der Oberfläche eines Objektes zum Zeitpunkt t sowie die retardierte Position, bei der die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes vom Objekt zum Beobachter mit zu berücksichtigen ist. Anschließend wird ein Würfel betrachtet, der mit der Geschwindigkeit V an einer Kamera vorbei fliegt, wobei eine Momentaufnahme gemacht werden soll. Dabei werden alle Lichtstrahlen erfasst, die gleichzeitig bei der Kamera eintreffen. Die dabei angestellten Betrachtungen sind auf dem Informationsblatt (lorentz_modul_3_1_info.pdf) zusammengefasst. Dieses Beispiel kann vertieft werden. Im klassischen Fall besitzt das Licht die Geschwindigkeit c nur im stationären Bezugssystem des Beobachters. Aufgrund des Galileischen Relativitätsprinzips besitzt von einem Objekt ausgehendes Licht unterschiedliche Geschwindigkeiten, zum Beispiel c + V in Bewegungsrichtung und c - V in der entgegen gesetzten Richtung. Das hier vorgestellte Beispiel sollte nach Einführung der Lorentzkontraktion unter relativistischen Gesichtspunkten erneut aufgegriffen werden (frühestens im Anschluss an Modul 6.3 Längenkontraktion ). Der Trick der unendlich weit entfernten Kamera in Modul 3.1 Grundlagen, Zentralperspektive, klassische Retardierung hat Wesentliches verborgen beziehungsweise nicht geklärt. Die dem Beobachter beim Vorbeiflug zugewandte Seite des Würfels ist unverzerrt als ebene Fläche abgebildet worden. Dies ist bei endlichem Kameraabstand falsch, da streng genommen alle Punkte des Objektes unterschiedlich weit von der Blende der Kamera entfernt sind. Die unten verlinkten Applets rechnen relativistisch. Bei einem Anflug auf ein Objekt sind klassische und relativistische Rechnung aufgrund der Perspektive kaum zu unterscheiden. Der relativistische Fall ist bezüglich der Konstellationen "bewegte Kamera und ruhendes Objekt" sowie "ruhende Kamera und bewegtes Objekt" nicht unterscheidbar, das heißt ein Applet beschreibt beide Fälle, da kein gekachelter Boden als Referenz vorhanden ist. Die im Einstieg beobachtete Wölbung horizontaler und vertikaler Kanten beziehungsweise die Verbiegung von Flächen ist ein Rätsel geblieben. Um das Problem zu akzentuieren, können statt des Brandenburger Tores Java-Applets von einfachen Drahtgittermodellen betrachtet werden. Ein Anflug mit hoher Geschwindigkeit auf ein Quadrat stellt nochmals die Frage nach der Erklärung der Randwölbungen in den Raum. Es wird vorgeschlagen den Effekt der endlichen Lichtlaufzeit nur bei einem Stab zu besprechen, der sich gemäß der klassischen Mechanik mit seiner Breitseite auf eine Kamera zu bewegt, die sich mittig vor ihm befindet. Es genügt, die Diskussion auf die Stabenden zu beschränken. Von jedem Punkt der sichtbaren Stabseite fällt ein Lichtstrahl in die Kamera. Licht von der Stabmitte muss den kürzesten Weg und von den Stabenden den längsten Weg zurücklegen. Aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit, im klassischen Fall V + c (beziehungsweise im relativistischen Fall c ), muss Licht, das zum gleichen Zeitpunkt bei der Kamera eintrifft, zu unterschiedlichen Zeitpunkten ausgesandt worden sein, wenn sein Weg unterschiedlich lang ist. Die Überlegung verläuft völlig analog zu den Überlegungen des Beispiels in Modul 3.1 Grundlagen, Zentralperspektive, klassische Retardierung , wo der Effekt der klassischen Retardierung bei einem vorbei fliegenden Würfel betrachtet worden ist. Punkte mit zunehmendem Abstand von der Stabmitte werden dem Betrachter daher weiter entfernt erscheinen, was insgesamt den Eindruck einer Stabwölbung erzeugt. Damit ist auch geklärt, weshalb die Stärke der Wölbung geschwindigkeits- und abstandsabhängig sein muss. Drahtrahmen Java-Applet zum frontalen Anflug auf einen quadratischen Rahmen (relativistisch). Zwei Linien Java-Applet zum frontalen Anflug auf zwei horizontale Linien (relativistisch). Gitter aus 9 Punkten Java-Applet zum frontalen Anflug auf ein Gitter aus neun Punkten (relativistisch). Die Rückseite des Brandenburger Tores ist grün eingefärbt. Obwohl die fliegende Kamera einen Öffnungswinkel von 60 Grad in horizontaler Richtung und 51,33 Grad in vertikaler Richtung besitzt, wird die grüne Rückseite der Pfeiler beim Durchflug mit hohen Geschwindigkeiten sichtbar (Abb. 9, Platzhalter bitte anklicken). Um den Einfluss von Retardierung und Aberration zu verdeutlichen, können Java-Applets mit Drahtgittermodellen eingesetzt werden. Unter Aberration versteht man den Effekt, dass zwei unterschiedlich schnell bewegte Beobachter ein und dasselbe Objekt nicht an seinem realen Ort wahrnehmen, sondern an zwei verschiedenen scheinbaren Orten, deren Lage von der jeweiligen Geschwindigkeit des Beobachters abhängt. Aberration tritt sowohl bei klassischer als auch relativistischer Rechnung auf. Ein Analogmodell dafür stellt zum Beispiel "Schnürlregen" dar. Wenn man im Regen steht, kommen die Tropfen bei Windstille genau senkrecht von oben. Fährt man jedoch mit dem Fahrrad im Regen, so scheinen die Tropfen von schräg vorne zu kommen, wobei der Winkel von der eigenen Geschwindigkeit abhängt. Erklärbar ist der Effekt dadurch, dass ein Objekt einer vorbei fliegenden Kamera Lichtstrahlen hinterher sendet, die die Flugbahn der Kamera kurz vor deren Blende schneiden und dann auf dem sich nähernden Kamerafilm auftreffen. Die Formel für den Aberrationswinkel wird hier weder angesprochen noch abgeleitet. Weitere allgemeine Informationen zum Thema Aberration finden Sie hier: Die bereits im Einstieg (Modul 1. Einstieg in das Thema ) beobachtete Sichtbarkeit der grünen Rückseite des Brandenburger Tores ist bisher nicht geklärt. Um das Problem zu vereinfachen, können statt des Tores einfache Drahtgittermodelle betrachtet werden. Die Visualisierung geschieht wiederum mithilfe von Java-Applets. Ein Anflug mit hoher Geschwindigkeit auf ein Quadrat stellt nochmals die Frage nach der Sichtbarkeit der Rückseite eines Objektes in den Raum. Die folgenden Java-Applets verdeutlichen sowohl die bereits bekannte Retardierung als auch die Aberration. Letztere wird aus Gründen der Elementarisierung im klassischen Fall nur im Ruhesystem des Drahtrahmens qualitativ erklärt. Eine Lochkamera bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit. Bestimmte Lichtstrahlen, die von der Rückseite des Drahtrahmens in Richtung der wegfliegenden Kamera ausgesandt werden und die Flugbahn vor der Kamera schneiden, werden durch die bewegte Blende dringen und dann vom Film "eingefangen". Eine Herleitung der Aberrationsformel erfordert eine genaue Berechnung des Auftreffpunktes des Lichtstrahls auf der Bildebene und kann in Level 3 frühestens im Anschluss an Modul 6.4 Analyse der Bildgröße eines schnell bewegten Objektes in Angriff genommen werden. Drahtrahmen Java-Applet zum seitlichen Vorbeiflug an einem Quadrat (relativistisch). Zwei Drahtrahmen Java-Applet zum seitlichen Vorbeiflug an zwei Quadraten (relativistisch). Es ist üblich, der Begründung von Einsteins zweitem Postulat zur Konstanz der Lichtgeschwindigkeit im Unterricht einen Abschnitt über die verschiedenen historischen Methoden zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit voranzustellen (siehe Links und Literatur ), woraus das Postulat als Konsequenz von Messungen gefolgert wird. Diese saubere physikalische Fundierung ist allerdings an dieser Stelle der Unterrichtseinheit nicht zwingend notwendig, weshalb eine Alternative vorgeschlagen wird. Einstein schreibt selbst in seiner Biografie (Albert Einstein, Autobiographisches, 1946): "Nach zehn Jahren Nachdenkens fand ich ein Prinzip, auf das ich schon mit 16 Jahren gestoßen bin. Wenn ich einem Lichtstrahl mit Lichtgeschwindigkeit nacheile, so sollte ich diesen Lichtstrahl als ruhend wahrnehmen. So etwas scheint es aber nicht zu geben. Intuitiv klar schien es mir von vornherein, dass sich für einen solchen Beobachter alles nach denselben Gesetzen abspielen müsse wie für einen relativ zur Erde ruhenden Beobachter." Diese ursprünglich intuitive Erkenntnis war offensichtlich mit ein Anstoß zu Einsteins Postulat zur Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Wir werden sie in verfremdeter Form als Kontext zur Motivation des zweiten Postulats einsetzen (siehe unten). Die Originalformulierung der Einsteinschen Postulate, entnommen aus seiner Publikation von 1905, lautet: P1' Die Gesetze, nach denen sich die Zustände der physikalischen Systeme ändern, sind unabhängig davon, auf welches von zwei relativ zueinander in gleichförmiger Translationsbewegung befindlichen Koordinatensystemen diese Zustandsänderungen bezogen werden. P2' Jeder Lichtstrahl bewegt sich im "ruhenden" Koordinatensystem mit der bestimmten Geschwindigkeit c , unabhängig davon, ob dieser Lichtstrahl von einem ruhenden oder bewegten Körper emittiert ist. Verständnis der Galileitransformation Kenntnis des Galileischen Relativitätsprinzips Wissen, dass Messungen einen konstanten Wert für die Geschwindigkeit des Lichtes liefern. Es wird ein Gedankenexperiment ("Einsteins Traum") vorgestellt, das anregen soll, die Konsequenzen der Galileitransformation zu durchdenken. Das Gedankenexperiment liefert den Anstoß zur Problemfrage in Modul 5. Ableitung der speziellen Lorentztransformation , da die Galileitransformation dem experimentellen Resultat der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit widerspricht. Einsteins Traum "Einstein sieht sich im Traum auf einem Lichtstrahl durch die Galaxis reiten. In der Hand hat er eine wundersame Lichtquelle, heller als tausend Sonnen, mit der er Lichtpulse aussenden kann. Als er einen langen Lichtpuls in Flugrichtung schickt, materialisiert sich auf diesem zweiten Strahl ein Spiegelbild von ihm selbst, Zweistein. Mit wehenden Haaren und Lichtquelle unter dem Arm, mit der Zweistein die Sterne anblinkt. Auch Zweistein blinkt irgendwann in Flugrichtung. Dreistein erscheint auf diesem Strahl ... " Die Schülerinnen und Schüler sollen überlegen, wie schnell das Licht aus der Lichtquelle von N-Stein ist. Modifizierung der Postulate für den Unterricht Für die Einsteinschen Postulate wird eine gegenüber der Originalformulierung modifizierte Form empfohlen. Sie werden als Lösung der Diskrepanz zwischen Messung und Konsequenzen der Galileitransformation betrachtet: P1 Alle Inertialsysteme sind bezüglich aller Gesetze der Physik gleichberechtigt. P2 Die Lichtgeschwindigkeit im leeren Raum hat immer und überall den konstanten Wert c . In der Speziellen Relativitätstheorie werden Beobachtungen untersucht, die von zwei verschiedenen Beobachtern gemacht werden, die bezüglich zueinander eine konstante Geschwindigkeit besitzen. Die einzig verwendbaren Bezugssysteme sind daher Inertialsysteme. In der Allgemeinen Relativitätstheorie spielen hingegen beschleunigte Bezugssysteme eine wichtige Rolle, da ihr Ziel die Verallgemeinerung der Newtonschen Gravitationstheorie ist. Die Raumzeit der klassischen Mechanik Newtons trägt eine affine Struktur, da eine gleichförmige Bewegung in jedem Inertialsystem als Gerade beschrieben wird (Gültigkeit des Trägheitssatzes). Infolge des ersten Postulates von Einstein (P1') (siehe Modul 4. Einsteins Traum - Kontext zu Einsteins zweitem Postulat ) muss also auch die neue Transformation der Speziellen Relativitätstheorie, die Lorentztransformation, eine affine Transformation sein. Postulat (P1') bestimmt die Gestalt dieser Transformation zwischen Inertialsystemen bis auf eine universelle Konstante völlig. Durch Postulat (P2') wird diese Konstante eindeutig festgelegt. Im Unterricht beschränkt man sich auf Inertialsysteme, die sich nur durch eine Relativbewegung unterscheiden, wie sie bereits in Modul 2. Die spezielle Galileitransformation eingeführt worden ist. Die Transformation zwischen Ereignissen ist in diesem Fall linear in x und t beziehungsweise x' und t' , was zur speziellen Lorentztransformation führt. Kenntnis des experimentell ermittelten konstanten Wertes der Lichtgeschwindigkeit Kenntnis des Begriffs der linearen Bewegung Fähigkeit zur mathematischen Beschreibung der Bahnkurve linearer Bewegungen Kenntnis des ersten Newtonschen Axioms (Trägheitssatz) Einsicht, dass die Annahme der Gültigkeit der Galileitransformation den Betrag der Lichtgeschwindigkeit vom gewählten Inertialsystem abhängig macht. Wissen, dass das Postulat (P1) die Gültigkeit des Relativitätsprinzips Galileis auf alle Gesetze der Physik erweitert. Das Gedankenexperiment "Einsteins Traum" aus Modul 4. Einsteins Traum - Kontext zu Einsteins zweitem Postulat liefert den Anlass, die Galileitransformation als modifizierungsbedürftig einzustufen, da alle Messungen die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit bestätigen. Welche Form muss eine neue Transformation aufweisen? Man wird nur im oberen Leistungsbereich mit einem zweiparametrigen linearen Ansatz für die gesuchte Transformation starten und durch Widerspruchsbeweis zeigen, dass nur diese lineare Gestalt Postulat (P1) erfüllt und damit alle Transformationen von dieser Gestalt sein müssen. Wenn, wie es die Regel ist, die Zeit drängt, kann die Lehrkraft alternativ als Impuls die Frage nach der Transformation eines Ereignisses (x, t) durch folgenden Vorschlag initiieren: Diese Transformation muss eine gleichförmige Bewegung, wir wählen die einfachste Form, x = v t , in eine gleichförmige Bewegung überführen. Für zwei Zeitpunkte t 1 und t 2 gilt dann: Die Gleichförmigkeit ist für alle Zeiten t genau dann erhalten, wenn gilt. Damit ist ein korrekter Ansatz entwickelt. Ein Beispiel für eine Tafelanschrift zur Ableitung der Lorentztransformation liefert das folgende PDF. In den folgenden Ausführungen wird statt k das in der Literatur übliche gamma verwendet, was nur für einen höheren Leistungslevel zu empfehlen ist. Die Schülerinnen und Schüler sind mit den folgenden Inhalten vertraut: Ein Punktereignis wird im Bezugssystem S durch die Koordinaten (x, t) , genauer (x, y, z, t) , und im System S' durch die Koordinaten (x', t') , genauer (x', y', z', t') , beschrieben. Stimmen die Ursprünge der beiden Systeme S und S' zur Zeit t = t' = 0 überein, dann ist die Beziehung zwischen (x, t) und (x', t') durch die Lorentztransformation gegeben: wobei Welches Ergebnis liefert die Lorentztransformation bei Transformation eines (Punkt-)Ereignisses (x, t)? Es werden zwei verschiedene Punktereignisse betrachtet. Benötigt werden nur die Ergebnisse für Ereignis 1: Ereignis 2: Anschließend wird der räumliche und zeitliche Abstand der Ereignisse im System S' berechnet: Algebraisch ist damit auch die Relativität der Gleichzeitigkeit bewiesen: Für jeden Beobachter ist Gleichzeitigkeit eine Funktion des verwendeten Bezugssystems. Ein Verständnis für die Implikationen aus den Gleichungen (A1) und (A2) kann erst nach weiterer eingehender Diskussion erzielt werden. Dies soll in den beiden folgenden Modulen geschehen. Es wird der Spezialfall betrachtet, das heißt es werden zwei aufeinander folgende Ablesungen einer Uhr im System S mit den Ablesungen von zwei verschiedenen Uhren im System S' verglichen, weshalb das Problem der Synchronisation verschiedener Uhren angeschlossen werden sollte. Anmerkung zu Level 1 Hier wird analog zu Modul 6.1 Punktereignisse und ihre Transformation der Spezialfall neu gerechnet. Anmerkung zu Level 2 und 3 Es werden die Ergebnisse des Moduls 6.1 Punktereignisse und ihre Transformation spezialisiert. Welche Konsequenzen ergeben sich aus der Lorentztransformation für die Messung von Zeitspannen? Eine Uhr ruhe im System S im Punkt Zwei verschiedene Ablesungen der Uhr definieren eine Zeitspanne und sollen als zwei Ereignisse angesehen werden: Ereignis 1: Ereignis 2: Die Zeitkoordinaten dieser Ereignisse für das System S', das relativ zu S die Geschwindigkeit V hat, sind im Prinzip bereits in Modul 6.1 Punktereignisse und ihre Transformation bestimmt worden. Falls 6.1 nicht behandelt worden ist, rechnet man analog dazu neu. Es ergibt sich also: woraus folgt womit eine Verknüpfung der entsprechenden Zeitintervalle in S und S' gefunden ist. Das Ergebnis wird durch Zahlenbeispiele vertieft. Es wird der Spezialfall betrachtet, das heißt es werden die Koordinaten der Endpunkte eines Stabes in System S' zur Zeit gleichzeitig bestimmt. Anmerkung zu Level 1 Hier wird analog zu Modul 6.1 Punktereignisse und ihre Transformation der Spezialfall neu gerechnet. Anmerkung zu Level 2 und 3 Es werden die Ergebnisse des Moduls 6.1 Punktereignisse und ihre Transformation spezialisiert. Welche Konsequenzen ergeben sich aus der Lorentztransformation für die Messung von Längen? Die gleichzeitige Messung zur Zeit der Endpunkte eines Stabes in S', wird durch die zwei Punktereignisse und beschrieben, das heißt es gilt in S' Das gesuchte Ergebnis ergibt sich sofort für aus den allgemeinen Abstandsgleichungen (siehe Gleichungen (A1) und (A2) in Modul 6.1 Punktereignisse und ihre Transformation ): Falls Modul 6.1 Punktereignisse und ihre Transformation nicht behandelt worden ist, rechnet man analog dazu neu. Angeschlossen werden sollte eine Diskussion der Messzeitpunkte in beiden Systemen, das heißt unter anderem, dass die Messung der Stabenden im System S nicht gleichzeitig stattfindet. Bisher sind bei den Auswertungen der virtuellen Realitäten aus Modul 1. Einstieg in das Thema (Flüge durch das Brandenburger Tor) wichtige Daten der Aufnahmen, wie Kameraposition und Bildgröße des Objektes, nicht bearbeitet worden. Ursache für unterschiedliche Bildgrößen bei gleicher Kameraposition und verschiedenen Anfluggeschwindigkeiten auf ein Objekt ist die Lorentzkontraktion der Bildweite. Dies bedeutet, dass die Projektionsebene näher an die Blende heran gerückt ist, was das Bild vergrößert. Im Lochkameramodell ist die Kamera lorentzkontrahiert. Die Schülerinnen und Schüler haben Modul 3.1 absolviert und kennen die Lorentzkontraktion (Modul 5. Ableitung der speziellen Lorentztransformation ). Es wird den Schülerinnen und Schülern die Kameraposition des jeweils ersten - und bei Bedarf auch letzten - Bildes der Computerfilme zum Durchflug des Brandenburger Tores mitgeteilt (Tab. 1). Die Beobachtung, dass die Startbilder in der Größe recht ähnlich sind, führt direkt zu der Problemfrage. Tab. 1: Infos zur Bildauswertung Geschwindigkeit Kameraposition Startbild in LE (Längeneinheiten) Kameraposition Endbild in LE (Längeneinheiten) 0,01 c 70 -2 0,50 c 46 -2 0,90 c 24 -7 0,95 c 16 -12 0,99 c 8 -28 Warum sind unterschiedliche Startpositionen gewählt worden beziehungsweise warum sind bei den verschiedenen Flügen die Bilder des Tores bei identischer Kameraposition unterschiedlich groß? Hinweise zum Einsatz der Materialien Falls eine genügend schnelle Internetanbindung und genügend Speicherplatz vorhanden sind, kann die Lehrkraft die Originaleinzelbilddateien der Filme im Schulnetz zur Auswertung speichern. Andernfalls wird auf die interaktiven Online-Materialien zurückgegriffen, die ausgewählte und skalierte Einzelbilder zur Ausmessung am Bildschirm bereitstellen. Schon ein rein optischer Vergleich dieser Bilder zeigt die mit wachsender Geschwindigkeit abnehmende Größe des Tores. In beiden Fällen werden die in Modul 3.1 Grundlagen, Zentralperspektive, klassische Retardierung beim Ausmessen von Bilddaten gewonnenen Erfahrungen genügen, um die Bildweite für einige Fälle zu berechnen. Ein Vergleich der erhaltenen Werte bestätigt die Lorentzkontraktion der Lochkamera (Bildweite). Online-Arbeitsblätter Die interaktiven Funktionen der Arbeitsblätter arbeiten nicht im Internetexplorer. Bitte verwenden Sie einen anderen Browser (Firefox, Netscape, Mozilla, Konqueror, Opera, Safari). Beachten Sie auch die Hinweise am Ende der Seiten zur Nutzung des Messtools. Brandenburger Tor 1 Kameraposition 8 LE (LE = Längeneinheiten) Brandenburger Tor 2 Kameraposition 16 LE Brandenburger Tor 3 Kameraposition 21,47 LE Die Schülerinnen und Schüler sollen ein Gefühl für das Wesen und die Eigenschaften der Zeit gewinnen, insbesondere die Begriffe Gleichzeitigkeit und Geschwindigkeit der Zeit näher kennen lernen. die Herkunft unseres natürlichen Zeitsystems (Jahr, Monat, Tag, Stunde, Minute) und den Begriff der Weltzeit verstehen. im Rahmen einer Gruppenarbeit zum Uhrenbau die Begriffe von Zeitmessung und Uhr durchleuchten und eigene weiterführende Ideen verwirklichen. mithilfe des Computers den Uhrenbau dokumentieren und den Mitschülerinnen und Mitschülern vorstellen (zum Beispiel mit einer PowerPoint-Präsentation). die Uhren testen und die Ergebnisse auswerten und beurteilen. einen kurzen Einblick in das Thema "Relativität der Zeit" erhalten, die mit einem Java-Applet veranschaulicht werden kann (Klasse 8). Thema Was ist Zeit? Wie messe ich sie? Autorinnen Ulrike Endesfelder, Kirsten Kalberla Fach Naturwissenschaften, Physik, Technik, Projektarbeit/Projekttag Zielgruppe Klasse 5-8 Zeitraum etwa 2 Doppelstunden Die Unterrichtseinheit zum Uhrenbau eignet sich für den Unterricht im Fach Naturwissenschaften oder Physik, aber zum Beispiel auch für Projekttage. Sie basiert auf einem Angebot der flowventure-Erlebnispädagogik. flowventure wurde im Rahmen der UN-Dekade "Bildung für nachhaltige Entwicklung" ausgezeichnet und bietet für Schulklassen kommerzielle Programme an (siehe Zusatzinformationen). Erste Doppelstunde Die Lernenden werden abwechslungsreich in die Thematik eingeführt und erstellen danach an Bastelstationen in Gruppenarbeit verschiedene Uhrenmodelle. Zweite Doppelstunde Nachdem jede Gruppe ihre Uhr vor der Klasse präsentiert hat, werden alle Uhren zeitgleich getestet. Die gesammelten Daten werden in Heimarbeit ausgewertet. Russell Standard Durch Raum und Zeit mit Onkel Albert: Eine Geschichte um Einstein und seine Theorie, Fischer Verlag (2005), ISBN-13: 978-3596800155 Urike Endesfelder ist Diplom Physikerin und Referentin bei flowventure-Erlebnispädagogik . Die Schülerinnen und Schüler sollen ohne experimentellen Beweis akzeptieren, dass die Lichtgeschwindigkeit für jeden Beobachter konstant ist (vor dieser Situation standen zunächst auch viele Naturwissenschaftler zur Zeit der Veröffentlichung der Relativitätstheorie). aus der vorgegebenen Konstanz der Lichtgeschwindigkeit in Verbindung mit geometrischen Überlegungen eine Gleichung für die Zeitdilatation herleiten (kann auch durch die Lehrerin oder den Lehrer vorgegeben werden). durch Anwendung dieser Gleichung die Auswirkung der Zeitdilatation erkennen und feststellen, dass diese bei "normalen" Geschwindigkeiten äußerst gering ist. Thema Die Einsteinsche Zeitdilatation Autor Manfred Amann Fach Physik Zielgruppe ab Klasse 10 Zeitraum 1-2 Stunden Technische Voraussetzungen Computer in ausreichender Anzahl (Einzel- oder Partnerarbeit), Internetanschluss, Java Runtime Environment , aktiviertes JavaSkript Gerald Kahan Einsteins Relativitätstheorie zum leichten Verständnis für jedermann 2004 Dumont-Verlag (Nachdruck) ISBN 3-8321-1852-7 Kahans Buch ist besser als so manche aktuelle Einsteinjahr-Literatur und sehr gut für interessierte Schülerinnen und Schüler mit mathematischen und physikalischen Grundkenntnissen geeignet. Nigel Calder Einsteins Universum 1980 Umschau-Verlag, Lizenzausgabe Deutscher Bücherbund Auch dieses Buch stellt in seinen Veranschaulichungen nach meinem Empfinden einen Großteil der aktuellen Einsteinliteratur in den Schatten, ist aber leider nur noch antiquarisch erhältlich, zum Beipsiel über amazon.de. Die Grundzüge der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) basieren auf einer einfachen Formel. Nein, nicht E = mc², sondern v = s/t. Ausgehend von zwei einfachen Annahmen lieferten revolutionäre Gedankenexperimente über die Laufzeit von Licht, gemessen von zueinander bewegten Beobachtern, verblüffende neue Erkenntnisse über Raum und Zeit. Und mithilfe des guten alten Pythagoras (Link zur Lernumgebung "Die Satzgruppe des Pythagoras" des Autors bei Geogebra.org) sind auch die zugehörigen Formeln für die Zeitdilatation und die Längenkontraktion schnell hergeleitet. In der Lernumgebung zur Kinematik der Speziellen Relativitätstheorie können Lehrende und Schülerinnen und Schüler mithilfe der Maus am Monitor Darstellungen und Konstellationen kontinuierlich verändern. Bestimmte Fragestellungen lassen sich so dynamisch verfolgen und überprüfen. Dies ermöglicht einen aktiv-entdeckenden Zugang zu den physikalischen Sachverhalten. So wird die Relativität der Gleichzeitigkeit am Beispiel der Beobachtung eines Lichtblitzes erkundet, der in der Mitte einer fliegenden Rakete gezündet wird. Die Geschwindigkeit des Raumschiffs können die Lernenden dabei variieren. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Bedeutung der Postulate der Speziellen Relativitätstheorie verstehen. die Notwendigkeit einer präzisen Definition von Ort und Zeit eines Ereignisses einsehen. die Relativität der Gleichzeitigkeit als zwingende Konsequenz der Postulate erkennen. die Formel für die Zeitdilatation herleiten und anwenden können. die Formel für die Längenkontraktion herleiten und anwenden können. die Zitate aus Originalarbeiten richtig deuten und dem Gelernten zuordnen können. Thema Kinematik der Speziellen Relativitätstheorie Autor Claus Wolfseher Fach Physik Zielgruppe Oberstufe Zeitraum mindestens 5 Unterrichtsstunden oder freie Zeiteinteilung bei selbstständiger Bearbeitung außerhalb des Unterrichts Technische Voraussetzungen Internetbrowser mit aktiviertem JavaScript, Java Runtime (JRE Version 1.4 oder höher, kostenfrei) Kinematik der SRT - prägnant und kompakt Weder für die Lehrkraft noch für die interessierten Schülerinnen und Schüler ist es befriedigend, wenn Formeln vom Himmel fallen, insbesondere wenn es um die populäre Relativitätstheorie geht. Andererseits sehen zeitlich knapp kalkulierte Lehrpläne meist nur eine Mitteilung oder einen Hinweis auf die Gleichungen der Zeitdilatation oder der Längenkontraktion vor. Intention der hier vorgestellten interaktiven Lerneinheit ist es daher, die Kinematik der Speziellen Relativitätstheorie möglichst prägnant und kompakt zu erläutern, ohne auf die Herleitung der zugehörigen Formeln zu verzichten. Die Schülerinnen und Schüler erfahren dabei auch, dass mathematische Grundkenntnisse fundamental, ja hier sogar ausreichend sind, um zu neuen Erkenntnissen zu gelangen. Die erarbeiteten Formeln sollten in Anwendungsaufgaben (beispielsweise Durchqueren der Atmosphäre von Myonen oder Reise zu ?-Centauri) gefestigt werden. In der Unterrichtspraxis führte die Lerneinheit stets automatisch zu Diskussionen, die auf das Zwillingsparadoxon, das Hafele-Keating-Experiment und die Kausalitätsproblematik abzielten und von der Lehrkraft aufgenommen werden konnten. Anknüpfungspunkt für die Dynamik der SRT Auf diese Weise erhalten die Lernenden trotz der Einschränkungen des alltäglichen Unterrichtbetriebs einen über bloße Mitteilungen hinausgehenden Einblick in die SRT, der als Basis für weiterführende, eigenständige Forschungen und als Anknüpfungspunkt für die Dynamik der SRT dienen kann. Einsatzmöglichkeiten und Aufbau der Materialien Die Konzeption der Texte, Zusatzinformationen, Lösungen und die Interaktivität der Lernumgebung werden hier skizziert. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Axiome der Speziellen Relativitätstheorie kennen. die Galilei-Transformation rechnerisch und grafisch anwenden und interpretieren können. Raum-Zeit-Diagramme konstruieren und interpretieren können. die Lorentz-Transformation rechnerisch und grafisch anwenden und interpretieren können. die wichtigsten Phänomene der SRT wie Längenkontraktion und Zeitdilatation angeben und interpretieren können. Geschwindigkeiten relativistisch addieren können. die relativistische Massenzunahme wiedergeben und in Beispielen anwenden können. die Beziehung von Masse und Energie in Einsteins berühmter Äquivalenzformel deuten und die Abhängigkeit der Gesamtenergie und der kinetischen Energie von der Geschwindigkeit beschreiben können. die Äquivalenz von Masse und Energie und die Möglichkeiten der Anwendung verstehen. Thema Online-Kurs "Spezielle Relativitätstheorie" mit GeoGebra Autor Andreas Lindner Fach Physik Zielgruppe Jahrgangsstufe 12 Zeitraum 4-6 Stunden (bei Vertiefung entsprechend mehr) Technische Voraussetzungen Internetbrowser, Java Runtime (JRE Version 1.4 oder höher, kostenfrei); die Mathematiksoftware GeoGebra ist zum Betrachten der Arbeitsblätter nicht Voraussetzung, kann aber zum Erstellen eigener Konstruktionen kostenfrei aus dem Internet heruntergeladen werden. Der Onlinekurs besteht (zurzeit) aus 25 HTML-Seiten mit 13 interaktiven GeoGebra-Applets. Eine ausführliche Besprechung der Kursinhalte würde den hier gegebenen Rahmen sprengen. Aus diesem Grund beschränken wir uns auf allgemeine Hinweise zum Einsatz der Materialien. Generell eignet sich der Online-Kurs zum Einzelstudium, als Ergänzung des traditionellen Unterrichts oder als zusammenfassende Wiederholung des Unterrichtsthemas. Abhängig von dem zur Verfügung stehenden Zeitrahmen bewährt sich neben der Nutzung der Applets ein händisches Rechnen von Aufgabenstellungen, zum Beispiel im Bereich der Längenkontraktion oder der Zeitdilatation. Anschließend können die Ergebnisse mit den interaktiven Arbeitsblättern des Online-Kurses verglichen werden, um die Einsicht zu vertiefen. Auch bei einer intensiveren Auseinandersetzung mit den Minkowski-Diagrammen sollte ein händisches Konstruieren oder ein Konstruieren am Computer durch die Schülerinnen und Schüler angestrebt werden. Gestaltung, Nutzung und Inhalte des SRT-Kurses Hier finden Sie Hinweise zur formalen Aufbereitung der GeoGebra-Applets, zur Nutzung des Online-Kurses sowie eine Übersicht der einzelnen Kapitel und Unterkapitel. Fast alle Zugänge zur Lorentztransformation im Unterricht arbeiten mit einem exzessiven Vorlauf an geometrischen Betrachtungen von Minkowskidiagrammen. Dieser Beitrag stellt eine bedenkenswerte Alternative vor. Computergenerierte Bildsequenzen und Filme, die relativistische Effekte simulieren, bieten in Verbindung mit Java-Applets und interaktiven JavaScript-Messtools faszinierende Möglichkeiten, um nicht nur Interesse für dieses Teilgebiet der modernen Physik zu wecken, sondern auch Kernaussagen der Speziellen Relativitätstheorie anschaulich zu vermitteln. Die naive Annahme, dass bei hohen Geschwindigkeiten alle Körper nur lorentzkontrahiert erscheinen, wird durch einen simulierten Flug durch ein fiktives Brandenburger Tor widerlegt. Ein Klick auf die Grafik mit der gewohnten Ansicht des Gebäudes (oben links) zeigt weitere geometrische Effekte, die durch Retardierung und Lichtaberration zustande kommen. Schülernahe Erklärungen sind möglich. Der modulare Aufbau der Unterrichtseinheit, die in drei verschiedenen Level durchgeführt werden kann, bietet interessante methodische Differenzierungsmöglichkeiten. Eine kurze Übersicht liefert dieses Die Lorentztransformation - Fundament der SRT . Die Autorin dankt Prof. Dr. Hanns Ruder von der Theoretischen Astrophysik der Universität Tübingen und seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, insbesondere Frau PD Dr. Ute Kraus und Herrn Thomas Müller, die die Originaldateien der Simulationsfilme für diese Unterrichtseinheit zur Verfügung gestellt zu haben. Da die Unterrichtseinheit inhaltlich einen weiten Bogen spannt, von der Galileitransformation über die Ableitung der Lorentztransformation bis hin zu Zeitdilatation und Längenkontraktion, beschränkt sich die folgende Liste auf Groblernziele, die jedoch levelabhängig (schnell, genauer, exakt) mit unterschiedlichen Feinlernzielen zu belegen und daher in unterschiedlicher Intensität zu realisieren sind. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Galileitransformation verstehen. das Relativitätsprinzip der klassischen Mechanik kennen (Galileisches Relativitätsprinzip). erkennen, dass die Galileitransformation modifizierungsbedürftig ist. in der Lage sein, die Position eines ruhenden Objektes aus ausgewähltem Datenmaterial zu bestimmen (Computersimulation: Virtuelle Realität des Durchfluges durch ein Tor mit nichtrelativistischer Geschwindigkeit; siehe Modul 3.1 Grundlagen, Zentralperspektive, klassische Retardierung ). Einblick in Retardierungseffekte gewinnen (Level 1: Modul 3.1 Grundlagen, Zentralperspektive, klassische Retardierung , Level 2 und 3: Module 3.1 Grundlagen, Zentralperspektive, klassische Retardierung und 3.2 Frontaler Anflug auf ein Objekt, klassische Retardierung ). Einblick in den Effekt der Lichtaberration erhalten (nur Level 3: Modul 3.3 Seitlicher Vorbeiflug an einem Objekt, Aberration ). wissen, das Einsteins erstes Postulat eine lineare Gestalt der speziellen Lorentztransformation (bezüglich x und t ) erzwingt (siehe Modul 5. Ableitung der speziellen Lorentztransformation ). erkennen, wie die Postulate Einsteins in die Herleitung der speziellen Lorentztransformation eingehen (siehe Modul 5. Ableitung der speziellen Lorentztransformation ). eine elementarisierte Ableitung der Lorentztransformation kennen (siehe Modul 5. Ableitung der speziellen Lorentztransformation ). die Begriffe Punktereignis, Abstand und Gleichzeitigkeit verstehen (nur Level 2 und 3: Module 6.1 Punktereignisse und ihre Transformation , 6.2 Zeitdilatation und 6.3 Längenkontraktion ). den Begriff des Raum-Zeit-Kontinuums verstehen (erkennen, das räumliche und zeitliche Abstände nicht als voneinander unabhängig angesehen werden können; Level 1: Module 6.1 Punktereignisse und ihre Transformation und 6.2 Zeitdilatation , Level 2 und 3: Module 6.1 Punktereignisse und ihre Transformation , 6.2 Zeitdilatation und 6.3 Längenkontraktion ). die Begriffe Längenkontraktion und Zeitdilatation kennen und die Fähigkeit erlangen, die entsprechenden mathematischen Relationen aus der speziellen Lorentztransformation herzuleiten (Level 1: Module 6.2 Zeitdilatation und 6.3 Längenkontraktion , Level 2 und 3: Module 6.1 Punktereignisse und ihre Transformation , 6.2 Zeitdilatation und 6.3 Längenkontraktion ). in der Lage sein, die Lorentzkontraktion einer schnell bewegten Kamera aus ausgewähltem Datenmaterial zu bestimmen (Computersimulation: Virtuelle Realität des Durchflugs durch ein Tor mit relativistischen Geschwindigkeiten; nur Level 3, Modul 6.4 Analyse der Bildgröße eines schnell bewegten Objektes ). Thema Die Lorentztransformation - Fundament der Speziellen Relativitätstheorie Autorin Dr. Sigrid M. Weber Fach Physik Zielgruppe Sek II Zeitraum variabel, je nach Vertiefung und medientechnischen Vorkenntnissen der Schülerinnen und Schüler; als Anhaltspunkt für Level 1: mindestens 6 Stunden plus Hausaufgabenphase (zur Bearbeitung der Aufgaben in Modul 1. Einstieg in das Thema und 3.1 Grundlagen, Zentralperspektive, klassische Retardierung ) Technische Voraussetzungen Computer in ausreichender Anzahl für Einzel oder Partnerarbeit, ggf. Beamer, Browser mit Java -Plugin und Plugin zum Abspielen von MP4-Filmen ( QuickTime Player ) sowie aktiviertem JavaSkript. Alternativ zu den Plugins: Plattformabhängige Applikationen zum Ausführen von Java-Applets (Java Engine mit Appletviewer) und zum Abspielen von MP4-Filmen ( QuickTime Player ). Unterrichtsplanung Das Die Lorentztransformation - Fundament der SRT verschafft Ihnen einen Überblick über die möglichen unterschiedlichen Anforderungsniveaus der Unterrichtseinheit, das sind die Level "schnell", "genauer", "exakt", sowie die in den jeweiligen Modulen eingesetzten digitalen Medien. Die Schülerinnen und Schüler sollen das Computeralgebrasystem Derive als universelles mathematisches Werkzeug kennen lernen. mit Derive eine Anleitung für die Erzeugung von Minkowski-Diagrammen entwickeln. Aufgaben aus der Relativitätstheorie sowohl grafisch als auch rechnerisch mit Derive lösen können. die Bedeutung von Minkowski-Diagrammen erkennen. erkennen, dass die Erhaltungssätze der Mechanik in der Relativitätstheorie eine neue Bedeutung bekommen. Thema Minkowski-Diagramme mit Derive Autor Rainer Wonisch Fach Physik Zielgruppe Jahrgangstufe 12 oder 13, Grund- oder Leistungskurs Zeitraum 10-12 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Beamer (Lehrerdemonstration), Rechner in aus reichender Anzahl für Partner- oder Gruppenarbeit Software Derive; Infos zur Software finden Sie in der (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitsubpages:355022) im Mathematik-Portal von Lehrer-Online Die hier beschriebene Unterrichtseinheit setzt voraus, dass der Unterricht zur Relativitätstheorie bereits bis hin zu den Minkowski-Diagrammen gediehen ist. Auch eine zeichnerische Umsetzung ist schon durchgeführt worden, so dass die ersten Teile der Unterrichtseinheit aus physikalischer Sicht eine Wiederholung sind. Es wird nicht vorausgesetzt, dass die Schülerinnen und Schüler reichlich Übung im Umgang mit dem Computeralgebrasystem (CAS) Derive haben, obwohl dies nicht schaden könnte. Lehrkräften, die im Umgang mit Derive noch nicht so geübt sind, wird die Erstellung von Minkowski-Diagrammen mithilfe einer Anleitung im PDF-Format Schritt für Schritt erläutert. Die an die Schülerinnen und Schüler gestellten Anforderungen sind auch von einem Grundkurs zu bewältigen. Wenn man den letzten Teil der Unterrichtseinheit mit der Behandlung der Erhaltungssätze sehr ausführlich behandeln möchte, dann benötigt man zu den in der Kurzinformation angegebenen 10-12 Stunden noch etwa vier zusätzliche Unterrichtstunden. Vorgeschlagen wird eine Mischung aus lehrerzentriertem, fragend-entwickelndem und schülerzentriertem Unterricht. Vorschlag für den Unterrichtsverlauf (Teil 1) Typische Probleme der Speziellen Relativitätstheorie (Stunde 1 bis 8) Vorschlag für den Unterrichtsverlauf (Teil 2) Betrachtung der Erhaltungssätze für Impuls und Energie (Stunde 9 und 10 beziehungsweise 9 bis 12)

Diese Unterrichtseinheit zum Thema erneuerbare Energien und Wetter basiert auf dem digitalen Lernspiel "Katis Strom-O-Mat". Die Unterrichtseinheit kann gut durch reale Experimente ergänzt werden.Erneuerbare Energien tragen in immer größerem Umfang zu unserer Stromversorgung bei. Auf vielen Hausdächern finden sich Solarmodule, und wer übers Land reist, sieht häufig Windkrafträder. Gerade bei den Windrädern ist es gut zu sehen: Sie produzieren nur Strom, wenn der Wind weht. Sonst stehen sie still. Dass erneuerbare Energien vom Wetter abhängig sind, ist das Kernthema des Online-Spiels "Katis Strom-O-Mat". Die Kinder müssen die Solarmodule nach dem Sonnenstand und das Windrad entsprechend der Windrichtung ausrichten. Bei ruhigem Wetter ist das kein Problem. Aber an manchen Tagen kann einem schon schwindelig werden, so schnell ändert sich das Wetter.Erneuerbare Energien sind in zunehmendem Maße im Alltag der Kinder präsent. Daher knüpft die Unterrichtseinheit in vielen Punkten an Begegnungen und Erfahrungen der kindlichen Lebenswelt an. Nach einem einführenden Gespräch rund um das Thema "Erneuerbare Energien" können die Kinder das Lernspiel "Katis Strom-O-Mat" ausprobieren. Es macht den Kindern grundlegende Aspekte erneuerbarer Energien begreiflich und animiert sie, das Thema anhand realer Versuche abseits des Computers zu vertiefen. Arbeit mit dem Lernspiel: Virtuelle Stromerzeugung Die Kinder bedienen Katis Stromerzeugungsmaschine und sorgen dadurch für den Betrieb von Radio, Lampe, Fön und Backofen. Erneuerbare Energien erforschen abseits des Computers Das virtuelle Ausprobieren kann gut mit Forschungsaktivitäten abseits des Computers kombiniert werden. Pädagogische Leitlinien der Stiftung Begleiten und unterstützen Sie die Kinder in ihrer natürlichen Neugier an Phänomenen aus ihrem Alltag. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen, dass man mit Sonne, Wind und Wasser Strom erzeugen kann. erfahren, dass die Stromerzeugung vom Wetter abhängt. erfahren, dass verschiedene Verbraucher unterschiedlich viel Strom benötigen. lernen, dass Energie umgewandelt werden kann. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler treffen Vereinbarungen über die Nutzung der zur Verfügung stehenden Computer. Da erneuerbare Energien in zunehmendem Maß auch im Alltag präsent sind, kann gut an das Vorwissen der Kinder angeknüpft werden. Dabei sollte auf regionale Gegebenheiten Rücksicht genommen werden. Steht in der Nähe eine Windkraftanlage? Oder gibt es eine Staumauer in erreichbarer Nähe? Vielleicht gibt es ja Kinder, auf deren Zuhause Solarzellen montiert sind? Was wissen die Kinder bereits darüber? Wie würden die Kinder eine Stromerzeugungsmaschine bauen? Zugang Das Lernspiel "Katis Strom-O-Mat" ist integriert in einen interaktiven Forschergarten, der die Kinder zu eigenständigen Entdeckungsreisen animiert. Die Figuren Juli und Tim begleiten sie dabei. Zum Spiel gelangt man über verschiedene Zugänge: über das Icon mit Kati an ihrem "Strom-O-Mat" haben Sie direkten Zugang zum Spiel (Abbildung 1, zum Vergrößern bitte anklicken). Wenn Sie im Gartenkompass (Menüpunkt am unteren Rand des Bildschirms) auf "Ausprobieren" klicken, gelangen Sie zu einer Übersicht über alle Lernspiele der Seite. Dort gibt es auch einen Link zu Katis Strom-O-Mat. Technische Hinweise Für die Nutzung der Lernspiele auf der Kinder-Website muss der kostenlose Adobe Flash Player installiert sein. Aufgrund der grafischen Benutzeroberfläche kann es beim erstmaligen Öffnen der Seite zu einer längeren Ladezeit kommen. Die Dauer hängt von Ihrer Internetverbindung ab. Ist die Seite einmal geladen, ist die Navigation einfach und schnell möglich. Einführende Geschichte Wie jedes Lernspiel in der Forscherwelt, so beginnt auch Katis Strom-O-Mat mit einer Geschichte. Der Inhalt der Geschichte wird im Spiel selbst aufgegriffen und weitergeführt. Das Intro kann auch übersprungen werden. Tutorial erläutert die Bedienung Das Spiel selbst beginnt mit einem Tutorial, das Schritt für Schritt die Bedienelemente erläutert. Für die Bedienung des Strom-O-Mats stehen punktförmige Klickflächen zur Verfügung. Die Solarzellen und die Windkraftanlage können so ausgerichtet werden. Das Wasserkraftwerk lässt sich mit einem entsprechenden Klickpunkt einschalten. Angezeigt werden zudem der Sonnenstand, der sich entsprechend der Tageszeit ändert, und das Wetter in Form von ziehenden Wolken, aus denen es auch mal regnen kann. Das Wetter ändert sich ständig Nach einem einführenden Tutorial stehen den Kindern vier verschiedene Schwierigkeitsstufen zur Verfügung. Je nach Stufe ändert sich einerseits die Häufigkeit der Wetterwechsel, andererseits aber auch das Maß des benötigten Stroms. Die Kinder lernen also, dass die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien von den Wetterverhältnissen abhängt. Sie lernen auch, dass unterschiedliche Stromverbraucher (Lampe, Radio, Fön und Herd) unterschiedlich viel Strom verbrauchen. Dokumente zum Ausdrucken Wer mag, kann sich nach Abschluss von Schwierigkeitsstufe vier eine Urkunde ausdrucken und damit belegen, dass sie oder er Katis Strom-O-Mat erfolgreich beendet hat. Meinung der Kinder Sprechen Sie mit den Kindern über Katis Strom-O-Mat. Hat er so funktioniert, wie sie es erwartet haben? Was war anders? Kennt jemand Unterschiede zu echten Solarzellen, Windkraftanlagen oder Wasserkraftwerken? Welche sind das? Reduziertes Abbild der Realität Natürlich kann das Spiel die Realität nicht eins zu eins abbilden. Folgende Aspekte sollten im Anschluss thematisiert werden: Solarzellen In der Praxis gibt es nur sehr wenige Solaranlagen, die der Sonne nachgeführt werden. Dementsprechend schwankt die Stromausbeute mit dem Tagesverlauf stark. Und bei schlechtem Wetter liefern echte Solarzellen nur sehr wenig Strom. Das ist im Spiel anders, damit die Kinder leichter ihr Ziel erreichen können. Windkraftanlage Echte Windkraftanlagen richten sich automatisch in Windrichtung aus. Sie müssen also nicht von Hand nachgestellt werden, wie das im Spiel der Fall ist. Wasserkraft Natürlich kann man Wasserkraft nur nutzen, wenn es vorher geregnet hat. Aber in der Praxis ist der räumliche und zeitliche Zusammenhang nicht so eng, dass man eine Anlage einschaltet wenn es regnet. Der Niederschlag kann schon vor langer Zeit in einer ganz anderen Region gefallen sein. Zum Beispiel wenn mit einer Staumauer das Wasser gespeichert wird, das zu Beginn des Winters als Schnee in den Bergen fiel. Wetter Der Monat April ist berühmt für seine Wetter-Eskapaden. Das ist aber noch gar nichts gegen Level 4 bei Katis Strom-O-Mat, wo sich stündlich die Windrichtung und Bewölkung ändert. So wird das Spiel anspruchsvoller. Realistisch sind diese Wetterwechsel natürlich nicht. Speicherung Das Stromangebot aus erneuerbaren Energien hängt vom Wetter ab und passt nicht unbedingt zum Bedarf der Verbraucher. Wohin also mit dem Strom aus Windkraftanlagen einer windigen Nacht? Wie kann der Strom gespeichert werden? Dies ist derzeit das größte Problem beim Ausbau der erneuerbaren Energien. Pumpspeicherkraftwerke können dieses Ungleichgewicht nur zu einem kleinen Teil abpuffern. Hilfreiche Texte Im Rahmen der Nachbesprechung können folgende Texte, die sich auch in der Forscherwelt befinden, hilfreich sein. Für besonders wissbegierige Kinder stehen auf der Kinder-Website weiterführende Lesetexte zur Verfügung. Sie sind aus dem Spiel über den Link "Mehr erfahren" zugänglich. Oder über den Knopf "Gartenkompass" am unteren Rand des Bildschirms. Die Kraft der Sonne sichtbar machen Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Kraft der Sonne spürbar oder sichtbar zu machen. Am einfachsten geht es mit Solarspielzeug, bei dem der Strom der integrierten Solarzellen einen Motor antreibt. Je nachdem, was der Motor antreibt, dreht sich zum Beispiel der Rotor eines Spielzeughubschraubers oder fährt ein kleines Auto los. Muss die Solarzelle direkt auf die pralle Sonne gerichtet sein? Was passiert, wenn die Ausrichtung zur Sonne geändert wird? Und funktioniert die Solarzelle auch mit künstlichem Licht? Der Steh-auf-Luftballon Sie brauchen eine große leere Flasche. Die Flasche muss zu Beginn möglichst kalt sein. Lassen Sie die Kinder einen Luftballon über die Öffnung stülpen. So ausgestattet muss die Flasche nun in die Sonne gelegt oder gestellt werden. Die Sonnenstrahlen erwärmen die Luft in der Flasche. Dadurch dehnt sich die Luft aus. Da sich die Flasche nicht oder nur sehr gering ausdehnt, strömt die Luft in den Ballon und beginnt, ihn aufzupusten. Überlegen Sie mit den Kindern, wie dieser Effekt verstärkt werden kann. Wie kann möglichst viel Wärme eingefangen werden? Lassen Sie die Kinder mit weißem und schwarzem Papier experimentieren. Vielleicht wird jemand von selbst auf die Idee kommen, schwarzes Papier in die Flasche zu legen. Spielt die Größe der Flasche eine Rolle? Lassen Sie es die Kinder ausprobieren. Der Solar-Bräter Kleiden Sie mit den Kindern das Innere eines Brotkorbs mit Alufolie aus, stechen Sie einen langen Nagel von hinten durch die Mitte, auf den Sie dann zum Beispiel ein Stück Käse oder einen Marshmallow stecken. Richten Sie den "Solar-Bräter" nach der Sonne aus und warten Sie, bis es brutzelt. Wenn genügend Sonnenstrahlung vorhanden ist und die Ausrichtung passt, kann man zuschauen wie sich das "Bratgut" verändert. Spätestens, wenn die Kinder Katis Strom-O-Mat bedient haben, wissen sie, dass man mit Windrädern Strom erzeugen kann. Das ist bereits eine erste Lernerfahrung. Die Funktionsweise ist für Kinder im Grundschulalter allerdings sehr abstrakt. Anhand eines einfachen Modells, das die Kinder selbst basteln können, lässt sich praktische Forschung betreiben. Dadurch ergeben sich zusätzliche Lernerfahrungen: Nicht nur der Wind kann Dinge bewegen, auch das Wasser kann etwas in Bewegung setzen. Wasserräder und Wassermühlen drehen sich aufgrund der Kraft des fließenden Wassers. Dabei wird die geradlinige Bewegung des Wassers in eine Drehbewegung übersetzt. Über einen Generator kann diese Drehbewegung in Strom umgewandelt werden. Für Juli, Tim und die anderen Kinder in der virtuellen Forscherwelt ist ein Stromausfall der Anlass zur Beschäftigung mit Katis Strom-O-Mat. Auch in der Realität bietet ein Tag ohne Strom zahlreiche Gesprächs- und Handlungsanlässe. Es gibt kein elektrisches Licht, es können keine elektrischen Geräte benutzt werden und die Heizung bleibt kalt. Am eindrucksvollsten ist es, wenn für diesen Tag tatsächlich die entsprechenden Sicherungen ausgeschaltet werden - so können die Mädchen und Jungen durch eigenes Ausprobieren direkt überprüfen, welche Geräte Strom benötigen und welche nicht, und auch ein Schummeln ist ausgeschlossen. Auch wenn ein gewisser Aufwand damit verbunden ist, der Besuch von echten Anlagen zur Gewinnung erneuerbarer Energien lohnt sich. Sicherlich steigt dadurch die Motivation zur Beschäftigung mit dem Thema. Und die Kinder bekommen eine Vorstellung von den Dimensionen echter Anlagen. Vielleicht gibt es ja auch Eltern, die eine Solaranlage auf dem eigenen Dach haben und diese gern zeigen und erläutern. Oder sie wenden sich an den regionalen Stromversorger. Viele Stadtwerke engagieren sich im Bildungsbereich und bieten Führungen an. Naturwissenschaftliche und technische Phänomene sind Teil der Erfahrungswelt von Kindern: Morgens klingelt der Wecker, die Zahncreme schäumt beim Zähneputzen, das Radio spielt Musik, der heiße Kakao dampft in der Tasse, auf dem Weg zur Schule werden blühende Blumen beobachtet, die gestern noch geschlossen waren. Kinder wollen ihre Welt im wahrsten Sinne des Wortes "begreifen" und mehr über Naturphänomene erfahren. Diese vielfältigen Anlässe im Alltag der Kinder lassen sich auch für die pädagogische Arbeit nutzen. Die Fragen der Kinder spielen deshalb beim Forschen und Experimentieren eine zentrale Rolle. Die Bildungsinitiative "Haus der kleinen Forscher" möchte vor allem Lernfreude und Problemlösekompetenzen fördern. Dabei sollen Kinder gerade nicht nach Erwachsenenverständnis "richtige" Erklärungen für bestimmte Phänomene lernen und diese auf Abruf wiedergeben können. Vielmehr möchte die Stiftung Pädagoginnen und Pädagogen Möglichkeiten an die Hand geben, um die Kinder bei einem forschenden Entdeckungsprozess zu begleiten. Dazu gehören unter anderem das Beobachten, Vergleichen und Kategorisieren, das sich Kinder zunutze machen, um die Welt um sich herum zu erkunden. Die Stiftung "Haus der kleinen Forscher" hat folgendes Bild vom Kind. Es prägt das pädagogische Handeln und beinhaltet die Vorstellung darüber, auf welche Weise Kinder lernen: Kinder sind reich an Vorwissen und Kompetenzen. Kinder wollen von sich aus lernen. Kinder gestalten ihre Bildung und Entwicklung aktiv mit. Jedes Kind unterscheidet sich durch seine Persönlichkeit und Individualität von anderen Kindern. Kinder haben Rechte. Bildung als sozialer Prozess Bildung ist ein sozialer Prozess. Kinder lernen im Austausch mit und von anderen, durch Anregung, durch individuelle Erkundung und durch gemeinsame Reflexion. Kinder lernen nicht nur von Erwachsenen, sondern auch mit und durch Zusammenarbeit mit anderen Kindern. Der pädagogische Ansatz der Stiftung ist von den zwei pädagogischen Leitlinien Ko-Konstruktion und Metakognition geprägt. Ko-Konstruktion Ko-Konstruktion bedeutet, dass Kinder durch die Zusammenarbeit mit anderen lernen. Lernprozesse sollten grundsätzlich von Kindern und pädagogischen Fachkräften gemeinsam "konstruiert" werden. Metakognition Während der gemeinsamen Gestaltung von Bildungsprozessen kann mit den Kindern thematisiert werden, dass sie lernen, was sie lernen und wie sie lernen. Dies geschieht über die Auseinandersetzung mit den eigenen kognitiven Prozessen (Gedanken, Meinungen, Einstellungen und so weiter), also das Wissen einer lernenden Person über ihr Wissen, ihre neugewonnenen Erkenntnisse und den Weg dorthin. An das Vorwissen der Kinder anknüpfen Die pädagogischen Fachkräfte bekommen eine Vorstellung von den Vorerfahrungen und Gedankengängen der Kinder, wenn sie ihnen genau zuhören, sie beobachten und nach ihren eigenen Vermutungen fragen. Mit den Kindern sprechen Die pädagogischen Fachkräfte unterstützen die Kinder durch Dialoge, den nächsten geistigen Entwicklungsschritt zu machen. Nicht erklären, sondern (hinter-)fragen! Die Kinder zum Nachdenken anregen Wenn Kinder einmal vermeintlich "falsche" Konzepte heranziehen, zum Beispiel "Der Strom ist schwarz", dann wird daraus ersichtlich, wo das Kind gerade steht. Aufgabe ist es, Kinder bei geeigneter Gelegenheit darauf aufmerksam zu machen, dass es zum Beispiel auch weiße Kabel gibt. Die pädagogische Fachkraft bringt die Kinder auf diese Weise dazu, selbst eine neue Theorie zu entwickeln. Kindern (Frei-)Raum zum Forschen geben Auf der Internetseite der Stiftung finden Sie unter "Forschen - Pädagogik - Pädagogischer Ansatz" Tipps zur Gestaltung von Forscherräumen in der Kita, welche auch auf Grundschulen übertragbar sind. Die gemeinnützige Stiftung "Haus der kleinen Forscher" unterstützt seit 2006 pädagogische Fachkräfte dabei, den Forschergeist von Mädchen und Jungen qualifiziert zu begleiten. Die Bildungsinitiative startete zunächst mit dem Fokus auf Kindern im Kindergartenalter. Seit 2011 können auch Horte und Grundschulen beim "Haus der kleinen Forscher" mitmachen. Die pädagogischen Leitlinien gelten für beide Zielgruppen. Die Themen und Phänomene, die die Kinder interessieren, bleiben ähnlich oder dieselben - egal ob Kita-Kind, Grundschul-Kind oder große Forscherin. Allerdings nimmt die Komplexität der Inhalte zu, um sie an die Kompetenzen und das höhere Vorwissen der sechs- bis zehnjährigen Kinder anzupassen. Ältere Kinder haben eine andere Verständnisebene - aus Staunen soll Verstehen werden.

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

Diese Unterrichtseinheit zu den Themen Fahrrad, Strom und Verkehrssicherheit enthält Arbeitsmaterial und Unterrichtsvorschläge rund um "Fridas Fahrradwerkstatt" - ein frei zugängliches Online-Spiel zum Thema Fahrradbeleuchtung. Dabei kann das Lernspiel auch gut mit Aktivitäten an echten Fahrrädern kombiniert werden. Für viele Kinder ist das Fahrrad ein wichtiger Bestandteil ihres Alltags. Die Beleuchtung eines Fahrrades bietet viele Forschungs- und Entdeckungsmöglichkeiten zu den Themen Strom und Verkehrssicherheit. Die Kinder können sich mit möglichen Fehlerquellen beschäftigen und ein virtuelles Fahrrad mit allerlei elektrischen Bauteilen bestücken. Zur Ergänzung der Aktivitäten am Computer können sie die Beleuchtung am eigenen Fahrrad erforschen. Darüber hinaus eignen sich einfache Versuche zum Stromkreis mit Kabel, Glühbirne und Batterie zur Vertiefung. Vorrangiges Ziel dieser Unterrichtseinheit ist die Beschäftigung mit einem einfachen Stromkreis. Der Bezug zum Fahrrad knüpft an die Erfahrungswelt der Kinder an und aktiviert ihr Vorwissen rund um das Thema. Es bietet sich an, zunächst einen gemeinsamen Einstieg in Form einer Problemstellung und individuellen Hypothesenbildung zu finden. Im Anschluss daran können die Kinder erste Erfahrungen mit dem Lernspiel "Fridas Fahrradwerkstatt" sammeln. So lernen sie spielerisch die vereinfachte Funktionsweise einer Fahrradbeleuchtung kennen. Es wird empfohlen, in den folgenden Unterrichtseinheiten das Thema Stromkreis anhand realer Versuche zu vertiefen. Das Lernspiel "Fridas Fahrradwerkstatt" im Unterricht Die Kinder untersuchen verschiedene virtuelle Fahrräder nach Fehlern im Stromkreis. Und sie bauen sich ihre eigene Fahrradbeleuchtung. Fahrräder erforschen abseits des Computers Das virtuelle Forschen kann gut mit Aktivitäten abseits des Computers kombiniert werden, zum Beispiel das Untersuchen echter Fahrräder. Pädagogische Leitlinien der Stiftung "Haus der kleinen Forscher" Begleiten und unterstützen Sie die Kinder in ihrer natürlichen Neugier an Phänomenen aus ihrem Alltag. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen, welche Bauteile für eine funktionierende Fahrradbeleuchtung notwendig sind. erfahren, wie ein Stromkreis für die Fahrradbeleuchtung aufgebaut ist. lernen Fehlerquellen von Stromkreisen kennen. erfahren, dass unterschiedliche Lampen unterschiedlich viel Strom benötigen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lesen gesprochene Texte mit. bestücken per Drag and Drop ein virtuelles Fahrrad mit Lampen, Dynamos und Kabeln. wissen, wie sie ihr mit Licht bestücktes Fahrrad ausdrucken können. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler treffen Vereinbarungen über die Nutzung der zur Verfügung stehenden Computer. Die meisten Kinder können Fahrrad fahren. Viele kommen sogar mit dem Fahrrad zur Schule. An diese Erfahrungen sollte angeknüpft werden. Oder sie bringen ein Fahrrad mit in den Unterricht. Wer weiß, wie das Fahrradlicht funktioniert? Wer hatte schon mal Probleme mit seinem Fahrradlicht? Und wer hat sich darum gekümmert? Wahrscheinlich ein Elternteil oder eine Fahrradwerkstatt. Am Computer bekommen die Kinder die Gelegenheit, selbst ein Fahrrad zu "reparieren". Zugang Das Lernspiel "Fridas Fahrradwerkstatt" ist integriert in einen interaktiven Forschergarten, der die Kinder zu eigenständigen Entdeckungsreisen animiert. Die Figuren Tim und Juli begleiten sie dabei. Zum Spiel gelangt man über verschiedene Zugänge: Über das Icon mit Frida an ihrem Fahrrad haben Sie direkten Zugang zum Spiel (Abbildung 1, zum Vergrößern bitte anklicken). Wenn Sie im Gartenkompass (Menüpunkt am unteren Rand des Bildschirms) auf "Ausprobieren" klicken, gelangen Sie zu einer Übersicht über alle Lernspiele der Seite. Dort gibt es auch einen Link zu Fridas Fahrradwerkstatt. Technische Hinweise Für die Nutzung der Lernspiele auf der Kinder-Website muss der Adobe Flash Player installiert sein. Aufgrund der grafischen Benutzeroberfläche kann es beim erstmaligen Öffnen der Seite zu einer längeren Ladezeit kommen. Die Dauer hängt von Ihrer Internetverbindung ab. Ist die Seite einmal geladen, ist die Navigation einfach und schnell möglich. Als Kai mit seinem unbeleuchteten Fahrrad den Kater Berleburg erschreckt, beschließen die Kinder, die Lichtanlage ihrer Fahrräder zu überprüfen. Zum Glück kennt Frida sich aus. Mit Unterstützung der Kinder am Computer sucht und repariert sie in Level 1-4 die defekten Stellen. Mithilfe der Maus untersuchen die Kinder das Fahrrad. Wo sich der Mauszeiger in eine Lupe verwandelt, gibt es möglicherweise einen Fehler zu entdecken (siehe Abbildung 2, zum Vergrößern bitte anklicken). Das kann eine zerbrochene Lampe, ein loser Stecker oder ein gebrochenes Kabel sein. Durch das Klicken auf die defekte Stelle wird sie repariert. Die Kinder lernen auf diese Weise, welche Art von Defekt es bei Fahrradbeleuchtungen geben kann. Der virtuelle Testlauf Durch abwechselndes Drücken zweier Pfeiltasten auf der Tastatur des Computers kann das Laufband, auf dem das Fahrrad steht, in Bewegung versetzt werden. Die Räder drehen sich, sodass der Dynamo Strom erzeugen kann. Wenn genügend Strom erzeugt wird, leuchten die Lampen. Voraussetzung ist immer, dass vorher alle Defekte behoben wurden. In den Levels 1-4 genügt bereits wenig Strom, um die Lampen zum Leuchten zu bringen. Schwieriger wird es in Level 5. Kann's ein bisschen mehr sein? Weil das Reparieren so viel Spaß macht, basteln sich die Kinder in Level 5 ihre eigene Fahrradbeleuchtung (siehe Abbildung 3, zum Vergrößern bitte anklicken). Da kann auch ein total überbeleuchtetes Fahrrad mit ganz vielen Lampen entstehen. Ob das funktioniert? Je nachdem, womit sie ihr Fahrrad ausrüsten, braucht ihre Installation mehr oder weniger viel Strom. Der Balken an der Vorderseite des Laufbandes zeigt es an. So können die Kinder beispielsweise ausprobieren, ob eine LED-Lampe gleich viel Strom verbraucht wie eine herkömmliche Lampe. Mit Kabeln wird der Stromkreis geschlossen Die montierte Lichtanlage funktioniert allerdings nur, wenn die Lampen mit einem Dynamo verbunden werden. Die Schülerinnen und Schüler haben die Wahl zwischen Nabendynamo und Rollendynamo. Wer mag, darf auch mehrere Dynamos anbauen. Per Drag and Drop muss die Kabelschlaufe zunächst auf einen Dynamo gezogen werden. Im nächsten Schritt kann das Kabel mit einer Lampe oder einer Hupe verbunden werden. Man kann es zwar nicht sehen, aber das Kabel ist "zweiadrig", das bedeutet, im Inneren befinden sich zwei Kupferleitungen. So kann der Strom vom Dynamo zur Lampe und wieder zurück fließen. Der Stromkreis ist geschlossen. Auch in diesem Level funktioniert das Testen so, dass durch abwechselndes Drücken zweier Pfeiltasten auf der Tastatur des Computers das Laufband in Bewegung gesetzt wird. Je schneller die Kinder auf die Pfeiltasten klicken, desto mehr Strom "erzeugen" sie. Kleiner Bonus: Die Hupe tutet, wenn sie mit Strom versorgt wird. Dokumente zum Ausdrucken Wer mag, kann sich zum Schluss eine Abbildung des selbst gebastelten Fahrrades ausdrucken. Oder eine Urkunde, dass sie oder er Fridas Fahrradwerkstatt erfolgreich beendet hat. Für besonders wissbegierige Kinder stehen auf der Kinder-Website weiterführende Lesetexte zur Verfügung. Sie sind aus dem Spiel über den Link "Mehr erfahren" zugänglich. Oder über den Knopf "Gartenkompass" am unteren Rand des Bildschirms. Vergleich zwischen Spiel und Realität Sammeln und diskutieren Sie die Erfahrungen der Kinder mit "Fridas Fahrradwerkstatt". Was haben die Kinder genau entdeckt? Gibt es vielleicht sogar Kinder, die schon von sich aus Dinge am virtuellen Fahrrad und am realen Fahrrad verglichen haben? Bieten Sie in jedem Fall allen Mädchen und Jungen nach der Diskussionsrunde die Möglichkeit, die Beleuchtung eines richtigen Fahrrads zu erkunden. Fallen den Kindern Sachen auf, die gleich beziehungsweise anders sind als die, die sie bei "Fridas Fahrradwerkstatt" erlebt haben? Welche Art Lampe finden sie zum Beispiel am realen Fahrrad? Wo fließt der Strom? Was denken die Kinder, woher die Lampen am Fahrrad Strom bekommen? Lassen Sie die Kinder versuchen, mit dem Finger den Stromkreis direkt am Fahrrad nachzuzeichnen. Als Dokumentation können die Schülerinnen und Schüler auch ein Bild malen oder die einzelnen Teile am Fahrrad abfotografieren, diese dann in ein Forscherbuch oder auf ein Poster kleben und zum Schluss benennen. Halten Sie in jedem Fall für die Kinder noch ungeklärte Fragen schriftlich fest, auf die Sie im späteren Verlauf immer wieder zugreifen können. Forschen mit Batterien, Kabeln, Lampen Mit geeigneten Materialien lassen sich viele spannende Experimente durchführen. Am Forschen mit Batterien, Kabeln, Lampen und anderen Bauteilen haben Mädchen und Jungen gleichermaßen Freude und können dabei spielerisch wichtige Einblicke in das Thema Stromkreis gewinnen. Der erste Auftrag zum Thema Strom sollte schnell zum Erfolg führen, um auch die Kinder ohne Vorerfahrung für das Thema zu begeistern. Sobald das Lämpchen leuchtet, leuchten auch die Augen der Mädchen und Jungen. Dabei haben sich bestimmte Materialien bewährt, die einfach zu handhaben sind. So stehen den Kindern weder motorische noch handwerkliche Hindernisse im Weg. Materialempfehlung für den Einstieg (pro Kind oder pro Zweiergruppe) Flachbatterie (4,5 Volt) Zwei Kabel mit Krokodilklemmen Glühlampe (3,5 Volt bis 6 Volt, Fassung E10) Fassung (E10) Anschauungsmaterial, zum Beispiel Taschenlampen, elektrische Laternenstäbe oder Fahrradlampen Verkehrssicherheit Ausgehend von der Fahrradbeleuchtung kann auch das Thema Verkehrssicherheit behandelt werden. Wie muss ein Fahrrad ausgestattet sein, damit man damit sicher durch den Verkehr kommen kann? Welche Verkehrsregeln müssen Kinder kennen? Und wie sollten sie sich im Verkehr verhalten? Über die nachfolgenden Links finden Sie Anregungen für die Vertiefung der Thematik. Verkehrswacht: Die Welt entdecken auf zwei Rädern Die Verkehrswacht bietet umfassende Informationen rund ums Fahrradfahren, auch zum Thema verkehrssicheres Fahrrad. Kidstation: Fahrrad-Führerschein Anhand eines Quiz, einer Rad-Rallye und eines Rad-Rätsels können die Kinder testen, wie gut sie sich schon auskennen. Fahrradklingel als Anknüpfungspunkt zum Thema Technik Jedes Fahrrad muss eine Klingel haben, denn eine Klingel kann dazu beitragen, sicher durch den Verkehr zu gelangen. Dieses kleine Bauteil eignet sich auch für die Überleitung zu anderen Themen, zum Beispiel zu Zahnrädern. Viele Klingeln lassen sich aufschrauben und geben dann den Blick frei auf eine einfache Anordnung von Zahnrädern. In dem nachfolgenden PDF-Dokument finden sich Anregungen für Kinder, wie sie Fahrradklingeln erforschen können. Auf der Kinder-Website gibt es ein Lernspiel zum Thema Zahnräder: Eddis Schuhputzmaschine (siehe Abbildung 4, zum Vergrößern bitte anklicken). Dabei können Kinder mit virtuellen Zahnrädern experimentieren. In verschiedenen Schwierigkeitsstufen gilt es, die Zahnräder so zu positionieren, dass sie richtig ineinandergreifen und eine Zahnstange in eine bestimmte Richtung bewegen. Naturwissenschaftliche und technische Phänomene sind Teil der Erfahrungswelt von Kindern: Morgens klingelt der Wecker, die Zahncreme schäumt beim Zähneputzen, das Radio spielt Musik, der heiße Kakao dampft in der Tasse, auf dem Weg zur Schule werden blühende Blumen beobachtet, die gestern noch geschlossen waren. Kinder wollen ihre Welt im wahrsten Sinne des Wortes "begreifen" und mehr über Naturphänomene erfahren. Diese vielfältigen Anlässe im Alltag der Kinder lassen sich auch für die pädagogische Arbeit nutzen. Die Fragen der Kinder spielen deshalb beim Forschen und Experimentieren eine zentrale Rolle. Die Bildungsinitiative "Haus der kleinen Forscher" möchte vor allem Lernfreude und Problemlösekompetenzen fördern. Dabei sollen Kinder gerade nicht nach Erwachsenenverständnis "richtige" Erklärungen für bestimmte Phänomene lernen und diese auf Abruf wiedergeben können. Vielmehr möchte die Stiftung Pädagoginnen und Pädagogen Möglichkeiten an die Hand geben, um die Kinder bei einem forschenden Entdeckungsprozess zu begleiten. Dazu gehören unter anderem das Beobachten, Vergleichen und Kategorisieren, das sich Kinder zunutze machen, um die Welt um sich herum zu erkunden. Die Stiftung "Haus der kleinen Forscher" hat folgendes Bild vom Kind. Es prägt das pädagogische Handeln und beinhaltet die Vorstellung darüber, auf welche Weise Kinder lernen: Kinder sind reich an Vorwissen und Kompetenzen. Kinder wollen von sich aus lernen. Kinder gestalten ihre Bildung und Entwicklung aktiv mit. Jedes Kind unterscheidet sich durch seine Persönlichkeit und Individualität von anderen Kindern. Kinder haben Rechte. Bildung als sozialer Prozess Bildung ist ein sozialer Prozess. Kinder lernen im Austausch mit und von anderen, durch Anregung, durch individuelle Erkundung und durch gemeinsame Reflexion. Kinder lernen nicht nur von Erwachsenen, sondern auch mit und durch Zusammenarbeit mit anderen Kindern. Der pädagogische Ansatz der Stiftung ist von den zwei pädagogischen Leitlinien Ko-Konstruktion und Metakognition geprägt. Ko-Konstruktion Ko-Konstruktion bedeutet, dass Kinder durch die Zusammenarbeit mit anderen lernen. Lernprozesse sollten grundsätzlich von Kindern und pädagogischen Fachkräften gemeinsam "konstruiert" werden. Metakognition Während der gemeinsamen Gestaltung von Bildungsprozessen kann mit den Kindern thematisiert werden, dass sie lernen, was sie lernen und wie sie lernen. Dies geschieht über die Auseinandersetzung mit den eigenen kognitiven Prozessen (Gedanken, Meinungen, Einstellungen und so weiter), also das Wissen einer lernenden Person über ihr Wissen, ihre neugewonnenen Erkenntnisse und den Weg dorthin. Wichtige Aufgaben in der pädagogischen Begleitung der Kinder An das Vorwissen der Kinder anknüpfen Die pädagogischen Fachkräfte bekommen eine Vorstellung von den Vorerfahrungen und Gedankengängen der Kinder, wenn sie ihnen genau zuhören, sie beobachten und nach ihren eigenen Vermutungen fragen. Mit den Kindern sprechen Die pädagogischen Fachkräfte unterstützen die Kinder durch Dialoge, den nächsten geistigen Entwicklungsschritt zu machen. Nicht erklären, sondern (hinter-)fragen! Die Kinder zum Nachdenken anregen Wenn Kinder einmal vermeintlich "falsche" Konzepte heranziehen, zum Beispiel "Der Strom ist schwarz", dann wird daraus ersichtlich, wo das Kind gerade steht. Aufgabe ist es, Kinder bei geeigneter Gelegenheit darauf aufmerksam zu machen, dass es zum Beispiel auch weiße Kabel gibt. Die pädagogische Fachkraft bringt die Kinder auf diese Weise dazu, selbst eine neue Theorie zu entwickeln. Kindern (Frei-)Raum zum Forschen geben Auf der Internetseite der Stiftung finden Sie unter "Forschen - Pädagogik - Pädagogischer Ansatz" Tipps zur Gestaltung von Forscherräumen in der Kita, welche auch auf Grundschulen übertragbar sind. Die gemeinnützige Stiftung "Haus der kleinen Forscher" unterstützt seit 2006 pädagogische Fachkräfte dabei, den Forschergeist von Mädchen und Jungen qualifiziert zu begleiten. Die Bildungsinitiative startete zunächst mit dem Fokus auf Kindern im Kindergartenalter. Seit 2011 können auch Horte und Grundschulen beim "Haus der kleinen Forscher" mitmachen. Die pädagogischen Leitlinien gelten für beide Zielgruppen. Die Themen und Phänomene, die die Kinder interessieren, bleiben ähnlich oder dieselben - egal ob Kita-Kind, Grundschul-Kind oder große Forscherin. Allerdings nimmt die Komplexität der Inhalte zu, um sie an die Kompetenzen und das höhere Vorwissen der sechs- bis zehnjährigen Kinder anzupassen. Ältere Kinder haben eine andere Verständnisebene - aus Staunen soll Verstehen werden.

Die elektronische Post ist wohl der bekannteste und meist genutzte Dienst im Netz - und auch die bevorzugte Kommunikationsform der Schülerschaft. So werden in dieser Reihe E-Mails geschrieben und verschickt. Und auch mündlich setzten sich die Lernenden mit den Inhalten der E-Mails auseinander. In dieser Unterrichtsreihe, die als Vorbereitung eines Austauschs durchgeführt wurde, schreiben deutsche Schülerinnen und Schüler einander E-Mails unter französischen Pseudonymen und stellen sich so gegenseitig vor. Hier werden kommunikative Fertigkeiten vermittelt und erweitert (sich vorstellen, über sich, seine Familie und seine Freunde Auskunft geben, Kontakt aufnehmen), um die Zusammenkunft vorzubereiten. Wichtig dabei ist, dass diese Fertigkeiten nicht nur im mündlichen Bereich erworben, sondern auch schriftlichen vertieft werden. Die Erfahrung zeigt, dass die Kontaktaufnahme mit einem Austauschpartner nur in den seltensten Fällen mündlich (am Telefon) stattfindet. In der Regel erfolgt dieser erste wichtige Kontakt in schriftlicher Form. Die meisten Schülerinnen und Schüler greifen mittlerweile nicht mehr zu Stift und Papierbogen, sondern nach ihrer Tastatur, um eine E-Mail zu schreiben. Der Computer gehört zum Alltag der Schülerinnen und Schüler und hat einige Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Material (dazu mehr in den methodischen Überlegungen). So scheint es sinnvoll und angebracht, es gezielt im Unterricht einzusetzen. Didaktisch-methodische Überlegungen Warum Alex jetzt Arnaud heißt, und was mit den Informationen aus den E-Mails passiert, wird hier erläutert. Ablauf der Reihe Die Lernenden üben die E-Mail-Kontaktaufnahme mit ihren Klassenkameraden und sprechen über eigene Interessen. Sprachlich-kommunikative Lernziele Die Schülerinnen und Schüler sollen E-Mails formulieren und Standards kennen lernen. die bereits bekannten sprachlichen Mittel zur Vorstellung und zur Beschreibung von Freizeitaktivitäten anwenden. die erhaltenen E-Mails verstehen und darauf reagieren. Ziele aus dem Bereich der Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen eine E-Mail schreiben und verschicken. ihnen unbekannte Wörter in einem Online-Wörterbuch nachschlagen. Thema Comment écrire un courriel. E-Mails schreiben als Vorbereitung auf ein Austauschprojekt Autorin Florence Pourreau Fach Französisch Schultyp alle, erprobt am Gymnasium Zielgruppe ab 1. Lernjahr, erprobt in Klasse 7 (Französisch als zweite FS) Referenzniveau ab Referenzniveau A - Elementare Sprachverwendung Zeitraum variabel 2 bis 4 Stunden Medien optimal wären zwei Computerräume, darin Computer mit Internetanschluss, möglichst pro Person ein Gerät Besonderheit Für diese Einheit wurde die Klasse auf zwei Computerräume aufgeteilt, in denen jeweils eine Lehrerperson präsent war. Die Schülerinnen und Schüler könnten als ersten Kontakt zum Austauschpartner durchaus einen Brief in herkömmlicher Form schreiben, nur wäre diese Durchführung nicht mehr zeitgemäß, beziehungsweise entspräche dies nicht unbedingt der Schülerrealität. So habe ich mich dafür entschieden, diese erste Kontaktaufnahme innerhalb des Klasesenverbandes einzuüben, im Computerraum durchzuführen und die E-Mail als Medium zu nutzen. Vorteile der E-Mail Wie erwähnt, bevorzugen die Schülerinnen und Schüler mittlerweile die elektronische Form der Kommunikation. Dies hat auch wieder folgende Vorteile, die für die Durchführung genutzt werden: Eine E-Mail ist schnell (normalerweise erreicht die Mail den Empfänger innerhalb weniger Sekunden). Sie ist praktisch (sie erlaubt das Mitschicken von Dateien, man kann sie an Einzelpersonen oder Gruppen senden). Sie ist bequem (von jedem Ort der Welt hat man einen Zugriff auf sein Postfach). Realisierung der Übungsmails Nachdem diese Entscheidung für das E-Mailen getroffen ist, bleibt zu überlegen, in welcher Form dies stattfinden kann. Möglichkeit A: deutsche Lernende mailen auf Französisch Die Schülerinnen und Schüler könnten sich gegenseitig E-Mails schicken und dabei ihre "echten" Vornamen nutzen. Das heißt, deutsche Lernende schicken sich gegenseitig E-Mails auf Französisch. Dies gibt die Realität eines Austausches nicht wirklich wieder, sondern würde eher das Künstliche der Situation noch mehr unterstreichen. Möglichkeit B: französische Pseudonyme und Mails So entschied ich mich dafür, den Schülerinnen und Schülern Pseudonyme (französische Vornamen) zu geben und die Zuordnung dieser zu den wirklichen Namen nicht zu veröffentlichen. Damit beabsichtige ich zum einen, den Reiz des anonymen Mailens zu erhöhen. Zum anderen ist zu erwähnen, dass die Benutzung von Pseudonymen auch der Realität des Internets entspricht: Viele Kontakte im Internet (Chatroom oder normaler E-Mail-Verkehr) erfolgen auf diese Art und Weise. Im Vorfeld haben alle Schülerinnen und Schüler ein Pseudonym per Los gezogen. Diese Pseudonyme sollen einigen Lernenden einen Schutz vor den eventuell unangenehmen Reaktionen anderer bieten (in Bezug auf die Leistungen oder auf eine Verweigerung der Kooperation mit diesen Schülerinnen und Schülern). Kopie als "cc" an die Lehrperson Um weiter einen Überblick über die Inhalte zu haben, werden die Schülerinnen und Schüler aufgefordert, mir die E-Mail als Kopie mitzuschicken. So sorge ich für Transparenz und muss ich nicht von meiner "Allwissenheit" als Betreuer des virtuellen Klassenraumes Gebrauch machen und in die Postfächer schauen. Kontra Partnerarbeit Die Schülerinnen und Schüler könnten ihre E-Mails auch in Partnerarbeit verfassen. Dafür würde eine gegenseitige sprachliche Unterstützung sprechen. Doch dann wäre die Simulation nicht mehr realitätsnah genug. Das heißt, der Schüler oder die Schülerin, der oder die sich am besten mit dem Internet auskennt, würde wahrscheinlich allein die Arbeit durchführen. Pro Einzelarbeit Mit der Einzelarbeit wird eine besondere individuelle Förderung der Verantwortung erzielt: Jeder und jede muss lernen, mit dem Medium umzugehen, und alle wissen, dass in der zweiten Phase der Stunde alle anderen von der eigenen inhaltlichen Produktion abhängig sind. Durch die Doppelbesetzung und die Benutzung von zwei Computerräumen stellt die Umsetzung des Vorhabens kein Problem dar, da zwei Lehrkräfte parallel den gleichen Inhalt erarbeiten lassen können und dies nur mit der Hälfte der Lerngruppe (elf Lernende in jeder Gruppe). So kann auf die Bedürfnisse jedes und jeder Einzelnen besser eingegangen werden - ideale Arbeitsbedingungen also gerade für den Fremdsprachenunterricht. Binnendifferenzierung und Partnerkonstellation Die Liste der Austauschpartner sowie die Aufteilung der Lerngruppe wurde nach bestimmten Kriterien erarbeitet. Es war wichtig, dass es möglichst gleich viele Mädchen und Jungen auf beiden Seiten gibt und vor allem, dass sie leistungshomogene Gruppen bilden. Jeder Schüler und jede Schülerin sollte in der Lage sein, die erhaltene E-Mail zu lesen und verstehen, gegebenenfalls zu korrigieren. Unterstützendes Material Die Schülerinnen und Schüler bekamen ein auf Deutsch verfasstes "technisches" Arbeitsblatt. Dieses gab Hinweise zum Einloggen und sollte das Verfassen der E-Mail zu unterstützen (Form einer E-Mail-Adresse, Kopie). Als weitere Unterstützung kann ich mithilfe des Beamers das Einloggen an meinem Arbeitsplatz exemplarisch vorführen, damit alle auf dem gleichen Stand sind. Erarbeitungsphase In der ersten Erarbeitungsphase nehme ich thematische Anregungen der Schülerinnen und Schüler auf und halte die antizipierten Äußerungen in Form von Folienschnipseln auf dem Overheadprojektor oder in einem Word-Dokument fest und projiziere mit dem Beamer. Diese Anregungen werden aber nur als Fragen festgehalten (Wiederholung der Fragestruktur), damit die Schülerinnen und Schüler weiterhin während der Produktionsphase die Umformulierungen in Aussagesätze trainieren können. Abschlussphase Die letzte Phase rückt das Mündliche wieder in den Vordergrund, damit die Schülerinnen und Schüler die Sprache als Arbeitsmedium nutzen. Sie könnten alternativ gleich in der Stunde auf die erhaltenen E-Mail antworten, diesmal aber als deutsche Lernende. Doch dies wäre zu zeitaufwändig, und es würde die mündliche Kommunikation der darauf folgenden Stunde zerstören (Übung zur Fragestellung, um anhand der erhaltenen E-Mail herauszufinden, wer diese verfasst hatte). Falls jedoch keine Zeit mehr sein sollte, um diese mündliche Phase durchführen, sollten die Schülerinnen und Schüler kurz den Namen des Austauschpartners und seinen Aktivitäten im Heft notieren, um in der darauf folgenden Stunde gleich fragen zu können. Hausaufgaben Als Hausaufgaben sollen die Schülerinnen und Schüler die neu eingeführten Vokabeln lernen und sich Stichpunkte zu den Aktivitäten des Austauschpartners machen, damit sie in der nächsten Stunde gezielt fragen können. Die Schülerinnen und Schüler schreiben eine E-Mail an die vermeintlich französischsprachige Person, stellen sich vor und stellen gegebenenfalls auch Fragen. Diese E-Mails werden im weiteren Verlauf der Reihe genutzt, um die sprachliche Korrektheit zu überprüfen und vor allem um in der folgenden Stunde die Schülerinnen und Schüler dazu anzuregen, sich gegenseitig Fragen zu stellen, um herauszufinden, wer sich hinter dem Pseudonymen versteckt hatte. Vorkenntnisse Im Vorfeld haben die Schülerinnen und Schüler bereits gelernt, über ihre sportlichen und musikalischen Aktivitäten zu reden. Sie haben auch einen ersten Kontakt zu einem Brief gehabt, allerdings in Papierform, und haben die Anrede eines Briefes kennen gelernt. Die Schülerinnen und Schüler sind in der Lage, Kontakt zu einer fremden Person aufzunehmen und sich vorzustellen. Daher sollte jetzt eine Simulation der ersten Kontaktaufnahme stattfinden - und zwar in schriftlicher Form. Durchführung Alle Schülerinnen und Schüler erhalten ein Los, das ihnen einen französischen Vornamen als Pseudonym zuweist. Erkennen und korrigieren In der nächsten Stunde wird die Fragestellung wiederholt, um per Ausschlussverfahren herauszufinden, wer sich hinter der erhaltenen E-Mail versteckt (Übung der Ergänzungsfragen und der Entscheidungsfragen). Dazu werden die E-Mails ausgedruckt und zur Autokorrektur durch die Schülerinnen und Schüler vorgelegt. Vorwissen aktivieren Die Schülerinnen und Schüler lernen hier neue Ausdrücke, wie "un courrier électronique", "un courriel", "écrire / envoyer un courriel". Inhaltlich sollen sich die Lernenden so wie bei einem echten Kontakt vorstellen: je m'appelle... j'ai ... ans j'ai des frères et soeurs mon père est ... / ma mère est ... j'habite à ... je vais à l´école ... je fais du sport je joue d'un instrument de musique j'aime / je déteste Falls die Lerngruppe weitere Anregungen zum Inhalt der E-Mail hat, werden diese aufgegriffen und kurz mit ihren grammatikalischen Strukturen vorgestellt. Das können sein: mon animal ma matière préférée Arbeit mit dem Online-Wörterbuch Im Idealfall werden die Schülerinnen und Schüler mit einem zur Verfügung gestellten Online-Wörterbuch arbeiten, so dass die Lehrkraft eher beratend zur Seite steht, statt als "Wörterbuch" zu fungieren. Anforderungen und Anrede Das einzige Muss beim Verfassen der E-Mail ist, dass die Lernenden die neu gelernten Strukturen (faire du sport, jouer d'un instrument de musique) anwenden. Es müssen also mindestens eine sportliche und eine musikalische Aktivität in der E-Mail vorkommen. Sie sollen aber auch darauf achten, dass Anrede und Schlussform der E-Mail (cher / chère, au revoir / à bientôt, prénom) berücksichtigt werden, da sie doch von der deutschen Formulierung abweichen. Die Schülerinnen und Schüler können auch Fragen an die angeschriebene Person stellen und so diese Konstruktionen wiederholen: Qu'est-ce que tu aimes/détestes ? Est-ce que tu as des frères et des soeurs ? Quel sport est-ce que tu fais ? De quel instrument de musique est-ce que tu joues ? Zur Vorentlastung dieser Inhalte dient die Sammelphase der Ideen, damit die Lernenden eine gewisse Sicherheit gewinnen und sich nur mit der Übertragungsform der Informationen beschäftigen. Mündliche Phase Nach dem Verschicken der E-Mails wird das Mündliche wieder in den Vordergrund gerückt um das Gelesene (sportliche und musikalische Aktivitäten) zu sichern. Hier sollen die Jugendlichen im französischsprachigen Dialog herausfinden, wer hinter dem jeweiligen Pseudonym steckte. Echange de courriels Bonjour, seit 4 Jahren praktiziere ich solche "Echanges" im Rahmen von Online-Simulationen (Import-Export und outgoing-incoming). Bei der ersten Etappe sollen sich die Teilnehmer auf Französisch vorstellen. Auf der Website http://www.edufle.net in der Rubrik F.O.S findet man eine Beschreibung unserer online-Simulationen. Beste Grüße Y. Marcoux Fachbereichsleiter Französisch einer privaten BBS PS: http://www.connexion-francaise.com

Liebesgeschichte, Jugendroman, Zeitporträt oder Ostalgie-Produkt? Thomas Brussigs Roman bietet vielfältige Zugangsmöglichkeiten zur Textanalyse, Interpretation und Buchkritik. Micha Kuppisch wohnt am kürzeren Ende der Sonnenalle, gleich hinter dem "antifaschistischen Schutzwall" in Ost-Berlin. Für die westlichen Schulklassen, die vom Aussichtspunkt auf ihn herunterschauen, ist er "'n echter Zoni". Dabei dreht sich auch bei Micha und seinen Freunden alles um Musik, Zukunftspläne und die Liebe. Die modular aufgebaute Unterrichtsreihe kann im Unterricht flexibel eingesetzt werden und ist jederzeit beliebig erweiterbar, je nachdem, wie und in welcher Form das Buch vorher oder nachher besprochen wird. Alle Vorschläge der Reihe sind auf eine Erweiterung der eigentlichen Textarbeit und Interpretation des Buches ausgerichtet. Neben der Recherche zum historischen Hintergrund stehen produktionsorientierte Verfahren in Bild und Text im Mittelpunkt. DDR und BRD: Systeme im Vergleich Der Besuch von Onkel Heinz bei Familie Kuppisch macht Unterschiede deutlich. Widerstand in der DDR Jimi Hendrix, die Stones und Sartre - alles höchst illegal in der DDR. Ostalgie, Systemkritik, Märchen? Meinungen zum Buch Zum Abschluss stehen Beurteilungen zum Roman im Mittelpunkt. Inhaltliche Ziele Die Schülerinnen und Schüler sollen sich handlungs- und produktionsorientiert mit dem Roman auseinander setzen, indem sie Collagen zu ihren Eindrücken und Gedanken erstellen oder Stegreif- und Rollenspiele durchführen. eigene Texte schreiben, um den Erzähl- und Sprachstil des Buches zu analysieren und zu hinterfragen. die DDR- und BRD-Geschichte der 1970er Jahre anhand der Alltagsgeschichte kennen lernen und vergleichen. den Roman sowohl in seiner erzählten Zeit (um 1978) und in seiner Entstehungszeit inklusive der autobiographischen Bezüge deuten. über die Auseinandersetzung mit dem fremden System der DDR die Unterschiede zwischen ihrem Leben und dem der Protagonisten nachvollziehen. Ziele aus dem Bereich der Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen gezielt im Netz nach Informationen und Bildmaterial recherchieren und ihre Ergebnisse dokumentieren. eine Homepage (im Inter- oder Intranet) veröffentlichen und die Konsequenzen der Veröffentlichung reflektieren. mit Word eigene Texte schreiben und gestalten. die Besonderheiten von Hypertexten erfahren und selbst anwenden. "Interaktiv" mit dem Internet erarbeiten die Schülerinnen und Schüler in dieser Reihe Hintergrundinformationen und Interpretationsansätze zum Roman. Die Arbeit mit Buch und Web trägt zur Verortung des Romans zwischen einem Zeitporträt der DDR und einem "ostalgischen" Jugendroman bei. Die Klasse lernt Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen ost- und westdeutschen Jugendlichen Ende der siebziger Jahren kennen und zieht Vergleiche zur aktuellen Situation. Die Reihe bietet somit Anregungen zur Erweiterung der eigentlichen Textarbeit und zur Interpretation des Buches. Thema Thomas Brussig: "Am kürzeren Ende der Sonnenallee" - Leben in der DDR zwischen Ostalgie und Realität Autorin Svenja Engemann Fächer Deutsch Zielgruppe Klasse 9/10 Zeitraum variabel (ab 9 Stunden) Verlaufsplan Verlaufsplan Sonnenallee Medien PC mit Internetzugang, Word Textvorlage Thomas Brussig: Am kürzeren Ende der Sonnenallee. Fischer-Verlag. 5. Auflage, Frankfurt/Main 2005. ISBN: 3-596-14847-2. Preis: 7,90 € Die Protagonisten im Steckbrief Zum Einstieg erstellen die Schülerinnen und Schüler arbeitsteilig Steckbriefe zu den Protagonisten des Romans. Wichtig ist dabei, dass die drei Gruppierungen "Familie", "Freunde" und "System" jeweils mindestens doppelt vertreten sind. Durch die Arbeit mit Word und die Hinterlegung der Steckbriefe in lo-net können die Steckbriefe jederzeit erweitert und verändert werden. Außerdem kann die Klasse bei Interpretationsaufgaben darauf zurückgreifen. Ähnliches empfiehlt sich zum Abschluss der Reihe für eine Zusammenfassung des Buches nach der Lektüre der 14 Einzelkapitel. Hilfreich ist es, dass je eine Person den Inhalt eines Kapitels, eine andere die im Kapitel vorkommenden Personen stichwortartig festhält und auch diese Informationen online stellt. So können zum Beispiel auch Schülerinnen und Schüler, die krankheitsbedingt fehlen, dem Unterricht folgen. Collagen als Verständnis- und Interpretationshilfe Über eine Collage entwickelt die Klasse ein erstes Gefühl für die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen einer Jugend in der Bundesrepublik und in der DDR. Die ausgestellten Collagen (online oder per Frontpage im Schul-Intranet, zum Beispiel durch die Einrichtung eines "Ausstellungsraumes") bieten die Möglichkeit, die eigenen Eindrücke und Gedanken zu reflektieren. Außerdem können sie immer wieder für die Romaninterpretation genutzt werden. Freie und gelenkte Recherche Bei der Bildrecherche bieten sich je nach dem Kenntnisstand der Klasse mehrere Möglichkeiten an. Zum einen können die Schülerinnen und Schüler auf vorgegebenen Webseiten oder mit der Bildersuche von Yahoo beziehungsweise Google ganz frei im Netz nach Bildern suchen. Das Stichwort "DDR" führt allerdings auf beiden Seiten nicht zum gewünschten Ergebnis. Wer sucht, sollte Phrasen wie "Leben in der DDR", "Alltag in der DDR" oder "Mauer DDR" verwenden. Ist der Zeitrahmen für eine Bildrecherche der Klasse zu eng, kann die Lehrkraft Bilder vorgeben und sie entweder im virtuellen Klassenraum bei lo-net hinterlegen, per Beamer präsentieren oder ganz traditionell ausdrucken und im realen Klassenraum aufhängen. DDR-Bilder.de: Sektorengrenze Das erste Bild zeigt die Zonengrenze an der Sonnenallee im Jahr 1960. LeMO: Das geteilte Deutschland 1949-89 Hier finden die Schülerinnen und Schüler übersichtliche und bebilderte Hintergrundinformationen. Die siebziger Jahre Die Schülerinnen und Schüler werden bei der Lektüre - über den Alltag von Micha und seinen Freunden - unweigerlich den Bezug zu ihrer Lebenswelt ziehen, vielleicht ganz unbewusst. Es ist daher sinnvoll, dass sie an dieser Stelle mehr über das Leben in der Bundesrepublik der späten 1970er Jahre erfahren. Gleichzeitig kann der Vergleich zwischen dem Leben in der BRD und dem Leben in der DDR gezogen werden. Sehr gut geeignet für diesen Vergleich sind die virtuellen Ausstellungen des Hauses der Geschichte (zum Beispiel die Kinoschlager in Ost und West oder der politische Witz in Ost und West). Hintergrundinformationen bietet auch das Lebendige virtuelle Museum Online (LeMO), ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Historischen Museums und des Hauses der Geschichte (ein kurzer Einblick ist zum Beispiel per Referat möglich). Haus der Geschichte: Film - Die 70er Jahre Ein Überblick über das Kino im Westen und im Osten zeigt die Unterschiede der Systeme. Nicht in Politikgeschichte verlieren Dabei muss die Klasse den roten Faden, das Buch "Sonnenallee", im Auge behalten und darf sich nicht in Politikgeschichte verlieren. Gerade die Seiten des LeMO ermöglichen eine gute Überleitung zum nachfolgenden Schwerpunkt "Widerstand". (Wer möchte, kann hier eine Kurzgeschichte aus dem Leben in der BRD um 1980 einschieben.) Die Tagebucheinträge, die die Schülerinnen und Schüler verfassen, dienen der Annäherung an die Protagonisten. Um die Haltung der Figuren des Buches gegenüber dem DDR-Staat nachvollziehen zu können (Schwerpunkt "Widerstand", Buchkapitel 2,3,6), kann die Klasse per Systemvergleich die Figuren schon einmal kennen lernen und deren Perspektiven untersuchen. Den meisten Jugendlichen - sowohl in Ost- als auch in Westdeutschland - ist das Leben in der DDR wahrscheinlich fremder als das in der Bundesrepublik vor 1989, da ihr heutiger Lebensstil eher dem der damaligen BRD entspricht (im Hinblick auf das politische und wirtschaftliche System oder Kultur- und Freizeitangebote). Westmusik, Flüsterwitze und Republikflucht Im Roman werden verschiedene Formen des Widerstands beschrieben, die Jugendlichen heute sicherlich nicht bekannt und verständlich sind (das Hören verbotener Musik, das Ausgehen mit "Westlern", die scheinbare Anpassung und ein Fluchtversuch, offene Proklamationen, das Schreiben von Eingaben an offizielle Stellen und so weiter). Der Zugang über die so genannten "Flüsterwitze" erleichtert es ihnen, sich der Zwänge des Systems und der Restriktionen, die die Menschen bedrohten, bewusst zu werden. Musik als Politikum Die Erweiterung des Bausteins "Widerstand" lässt sich anhand der Aspekte "Musik" und "andere Formen des Widerstands" vornehmen. Musik ist für die Jugendlichen deswegen interessant, weil sie einen Vergleich zu eigenen musikalischen Vorlieben und Interessen ziehen können. Sie erhalten in diesem Zusammenhang Einblicke in die Abstufungen von "Verboten": Verbieten die Eltern ein Musikstück oder den Besuch eines Konzerts, droht schlimmstenfalls Hausarrest. Was aber geschah mit den Jugendlichen in der DDR, die verbotene Musik hörten? Sensibilisierung für Ostalgie Auch um eine erste Sensibilisierung für den Vorwurf der "Ostalgie" im Buch zu erhalten, bietet es sich an, den politischen Widerstand in der DDR mit den Schülerinnen und Schülern intensiver zu besprechen. In Klasse 10 wird diese Thematik gegebenenfalls gerade im Geschichtsunterricht behandelt - die Fächerverbindung bietet sich hier in jedem Fall an -, so dass ein kurzes Referat ausreicht. Besprochen werden sollte auf jeden Fall die Geschichte von Erika Riemann "Die Schleife an Stalins Bart". Die Schülerinnen und Schüler können zum Beispiel als Vorbereitung in einer Hausaufgabe eine Kurzgeschichte zu Riemanns Buchtitel erfinden (im Stil des Romans "Sonnenallee"), um zu verdeutlichen, wie grausam das DDR-Regime sein konnte und wie wenig dies im Buch "Sonnenallee" deutlich wird. Ideen für kreative Kritik Dieser Baustein ist beliebig erweiterbar: Neben der Auseinandersetzung mit den vorhandenen Rezensionen zu Brussigs "Sonnenallee", zum Beispiel in Form einer Talkshow, besteht die Möglichkeit, die Schülerinnen und Schüler eine eigene Rezension schreiben zu lassen. Veröffentlichte Kritiken können analytisch miteinander verglichen werden oder eine Rezension wird ausführlich behandelt, indem die zugehörigen Textstellen aus dem Buch den kritischen oder positiven Anmerkungen der Kritiker zugeordnet werden. Spurensuche Ost Wichtig ist, dass die Schülerinnen und Schüler selbst eine Verortung des Buches zwischen "Systemkritik" und "Ostalgie" vornehmen. Der Aspekt "Ostalgie" kann ebenfalls vertieft werden, indem die Klasse zum Beispiel das Fernsehprogramm nach Ostalgieshows durchsucht, Geschäfte mit "Ostprodukten" recherchiert oder das "Ostalgie-Spiel" aqusprobiert. Mit diesem Baustein wäre bereits ein Abschluss der Reihe möglich. ZDF.de: Ostalgie Ob Spreewaldgurken, Ampelmännchen oder Rennpappe: Der Osten war und ist Kult. Das ZDF stellt Geschichten, (n)ostalgische Anekdoten und Erinnerungen zusammen. Wikipedia.de: Ostalgie Die Ostalgie ist auch in dem freien Online-Lexikon vertreten, mit vielen weiterführenden Links zu DDR-Symbolen und politisch-historischen Hintergründen. Glückliches Vergessen "Glückliche Menschen haben ein schlechtes Gedächtnis und reiche Erinnerungen". Nach dem Schlusssatz und dem Schlusskapitel drängt sich die Frage auf: Was ist Vergangenheit, was ist Erinnerung, was ist Märchen? Zum Abschluss steht damit noch einmal ein interpretatorischer Ansatz im Mittelpunkt. Losgelöst von der DDR-Geschichte und vom Genre "Jugendroman" wird die Frage nach den Märchen-Elementen im Buch erarbeitet. Besonders das Schlusskapitel wirkt wie ein Happy-End im Märchen und wirft die Frage auf, was diese literarische Form hinsichtlich der Wirkung und der Aussagekraft des gesamten Buches bewirkt. Damit erhält der Vorwurf der "Ostalgie", der in den Augen der Schülerinnen und Schüler das Buch in seinem Wert vielleicht geschmälert hat, eine ganz neue Erklärung, nämlich die der gewollten Verklärung der Erinnerung. Kreativ und produktiv Es bieten sich zwei produktionsorientierte Zugänge an. Das Arbeitsblatt 6 muss dabei an den gewählten Zugang angepasst werden. Die Schülerinnen und Schüler schreiben im Stil des Buches ein ergänzendes fünfzehntes Kapitel. Hier kann ein Kapitelthema vorgegeben werden, zum Beispiel die Wiedervereinigung, die im Buch selbst nicht thematisiert, aber angerissen wird. Dieser Zugriff führt auf die politikgeschichtliche Ebene zurück und kann als Überleitung für den Geschichts- oder Politikunterricht dienen. Die Schülerinnen und Schüler schreiben die Liebesgeschichte von Miriam und Micha, den Fluchtversuch von Frau Kuppisch, Wuschels Plattenkaufaktion oder andere Themen des Romans in ein Märchen um. Dieser Zugriff führt zur Frage nach der Aussagekraft von unterschiedlichen literarischen Genres. Erweitert werden kann der Zugriff durch selbst geschriebene Gedichte zu den Märchen-Themen "Flucht", "Sehnsucht", "Einsamkeit", "Liebe", die eine Überleitung zum nächsten Unterrichtsthema in Deutsch ermöglichen. Brussig, Thomas: Am kürzeren Ende der Sonnenallee. Fischer- Verlag, 4. Auflage, Frankfurt/Main 2002. Krischel, Volker: Erläuterungen zu Thomas Brussig, Am kürzeren Ende der Sonnenallee. Königs Erläuterungen Band 409, Hollfeld 2001. Lammers, Michael: Interpretationshilfe Deutsch, Thomas Brussig, Am kürzeren Ende der Sonnenallee. Stark- Verlag, Freising 2000.