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In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler die Spiele-App "TRAIN 4 Science" sowie wissenschaftliche Fragestellungen zum Klimaschutz und Klimawandel kennen. Sie setzen sich mithilfe der App mit kontrovers diskutierten wissenschaftlichen Fragestellungen auseinander und positionieren sich zu diesen. Die Idee zu "Train 4 Science" ist im Projekt "Die Zukunft des MINT-Lernens" der Deutsche Telekom Stiftung entstanden. Die Klaus Tschira Stiftung hat das Projekt "TRAIN 4 Science" ermöglicht. Ziel dieser Unterrichtseinheit ist es, Lernende und Lehrende mithilfe der Spiele-App "TRAIN 4 Science" für fachliche Fragestellungen zum Klimawandel, die eigene Einstellung beispielsweise zum Klimaschutz und die eigenen Handlungen zu sensibilisieren. Die Schülerinnen und Schüler werden auf Fragestellungen, Akzeptanzprobleme, Entscheidungssituationen und Verhaltensänderungen aufmerksam gemacht. Sie reflektieren andere Handlungen und sich selbst und beantworten offene Forschungsfragen im Bereich der Naturwissenschaftsdidaktik und der Wissenschaftskommunikationsforschung. Spielidee In dem Spiel "TRAIN 4 Science" können die Schülerinnen und Schüler den Weg eines Zuges zu einem Gleis bestimmen und so die Antwort auf eine Frage auswählen. Ergänzende Reflexionsfragen ermöglichen die Erarbeitung von Hinderungsgründen sowie Visionen für klimapositives Verhalten, die Grundlage für Diskussionen im Klassenraum oder beim außerschulischen Lernen sein können. Die erste Version des Spiels befasst sich mit dem Thema Klimawandel. Mittelfristig sollen auch andere kontrovers diskutierte Themen (zum Beispiel Impfungen, Gentechnik, Tierversuche) in das Spiel integriert werden. Das Spiel kann als gamifiziertes Lern-, Umfrage- und Reflexionstool genutzt werden. Inhalte und Aufbau des Spiels In dem Spiel werden in den Kapiteln Wissen , Meinung , Handlungen und Reflexion wissenschaftliche Fragestellungen zum Thema Klimawandel und -schutz bearbeitet. Die drei Kapitel Wissen , Meinung und Handlungen bestehen aus Multiple-Choice-Fragestellungen. Die Spielergebnisse sind jeweils zu einem individuellen Score zu Wissen, Meinungen und Handlungsvorlieben zusammengefasst. Der Score besteht aus dem individuellen Punktestand sowie einem kurzen schriftlichen Feedback zu den Spielergebnissen. Im vierten Kapitel Reflexion beantworten die Schülerinnen und Schüler schriftlich drei Metareflexionsfragen zu Handlungsmotiven, Klimapolitik und Klimakommunikation. Die App fasst die Spielergebnisse je Kapitel und je Fragestellung am Ende des Spiels zusammen. Die Spielergebnisse können die Schülerinnen und Schüler sowie die Lehrperson gemeinsam im Klassenraum diskutieren. In der Klassenraum-Version der App kann die Lehrkraft die Gesamtauswertung über alle Schülerinnen und Schüler der Klasse generieren lassen und an die Wand projizieren. Das erste Kapitel Wissen fragt die Schülerinnen und Schüler nach Faktenwissen zum Klimawandel und dessen Auswirkungen. Das zweite Kapitel Meinung fragt die Lernenden, wie sie die Auswirkungen des Klimawandels hinsichtlich der psychologischen Distanz wahrnehmen und ob sie beispielsweise eine räumliche oder zeitliche Nähe zu den Auswirkungen des Klimawandels empfinden. Das dritte Kapitel Handlungen fragt die Schülerinnen und Schüler nach Nachhaltigkeit und Klimaschutz und sie wählen jeweils zwischen zwei Handlungsoptionen. Das vierte Kapitel Reflexion fragt die Lernenden nach der persönlichen Position und dem eigenen Handeln, welches die Schülerinnen und Schüler hinterfragen und offen reflektieren sollen. Spielfeedback Die Schülerinnen und Schüler bekommen auf der Grundlage der individuellen Scores und des kurzen Feedbacks zu den geschlossenen Fragen der ersten drei Kapitel die Rückmeldung, welche Unterschiede oder Gemeinsamkeiten zwischen ihrem Wissensstand über den Klimawandel und ihrem klimarelevanten Handeln existieren. Sie können diese Rückmeldung bei der Nachbereitung der Spiele-Nutzung berücksichtigen. Die Fragestellungen und Antworten im Kapitel Reflexion fördern das Fachwissen und die Bewertungskompetenz der Lernenden. Die Antworten können im Unterricht individuell oder in der Klasse reflektiert werden. Sie können um wissenschaftliche Befunde ergänzt und hinsichtlich möglicher Hinderungsgründe diskutiert werden. Für die Diskussion in der Klasse eignet sich insbesondere die Klassenraum-Version der App. Die Lernenden können dabei auch eigene Fragestellungen an die Wissenschaft in den Bereichen Natur- und Gesellschaftswissenschaften, Naturwissenschaftsdidaktik und Wissenschaftskommunikation formulieren und ihre Visionen für Wissenschaftskommunikation zu kontroversen wissenschaftlichen Themen mit den Spielmacherinnen und -machern von "TRAIN 4 Science" teilen. Diese sammeln die individuellen und gesellschaftlichen Hinderungsgründe und Visionen in einem "Atlas of Obstacles and Visions" und stellen ihn anonymisiert und Open Access zur Verfügung. Die Spiele-App "TRAIN 4 Science" zum Klimawandel und -schutz betrifft die Lebenswelt sowie Lebensrealität der Lernenden und Lehrenden. In dem Spiel erschließen sich die Schülerinnen und Schüler aktiv eine Welt, in der sie bedeutungsvolle Entscheidungen treffen müssen. Sie üben besonders die eigene Bewertungs- und Reflexionskompetenz. Das Spiel bietet ein Tool zum Aufbau von naturwissenschaftlicher Grundbildung als "Scientific Literacy " , zur Reflexion eigener Kenntnisse und Meinungen und zur aktiven Diskussion wissenschaftlicher Themen in der Gesellschaft. Die Lernenden üben besonders den Umgang mit Fachwissen und die Kommunikationskompetenz. Die Spiele-App eignet sich für Schülerinnen und Schüler ab der Jahrgangsstufe 7. Die Unterrichtseinheit kann mittels einer kurzen Diskussionsrunde, zum Beispiel über die Klassenraum-Version enden, wenn sie in einer Einzelstunde begonnen wird. In einer Doppelstunde kann das Spiel eingebaut und folgendermaßen nachbereitet werden: Die Schülerinnen und Schüler tauschen sich über die Spielerfahrung aus, ergänzen Fachwissen, vertiefen naturwissenschaftliche Aspekte und diskutieren klimapolitische Handlungsmöglichkeiten sowie -konflikte. Sie können beispielsweise weiteren Ideen zu klimapolitischen Handlungen oder zur Kommunikation über Klimawandel und Klimaschutz oder zu einer offenen Fragestellung nachgehen. Zum Beispiel: Was ist mein ökologischer Fußabdruck? Welche klimatechnischen Lösungsansätze gibt es bereits? Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen (nach dem DigCompEdu Modell) Die Lehrperson benötigt digitale Kompetenzen und soll in der Lage sein, die Spiele-App in ihren Unterricht einzubetten und mit entsprechenden Sicherungsphasen thematisch so nachzubereiten, dass die Lernenden einen möglichst großen Lerneffekt haben (5.3 Aktive Einbindung der Lernenden). Sie soll die Spiele-App vor dem Unterricht heruntergeladen und ausprobiert haben, um den Einsatz und die Einbettung des digitalen Lehrmaterials in den Unterricht planen und effektiv gestalten zu können (2.1 Auswählen digitaler Ressourcen). Die Lehrperson soll den Computer, das Tablet oder das Smartphone als Endgerät sowie die Spiele-App als Software bedienen können und sie soll die Lernenden in die Spiele-App einweisen können, um allen Schülerinnen und Schülern den Zugang zur digitalen Lernumgebung zu ermöglichen (3.1 Lehren). Die Lehrperson benötigt die Fähigkeit, das Lernen von einzelnen Schülerinnen und Schülern oder Lerngruppen mittels der Spiele-App auf ein gemeinsames Ziel hin zu planen und gemeinsam durchzuführen (3.3 Kollaboratives Lernen). Sie soll die Reflexion zu den wissenschaftlichen Fragestellungen zum Klimawandel und -schutz und zur Spiele-App als digitale Lernumgebung moderieren können (5.3 Aktive Einbindung der Lernenden). Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können naturwissenschaftliches Wissen begreifen. können Informationen sach- und fachgerecht erschließen und austauschen. können Fachsprache, fachliche Konzepte und Argumentationsstrukturen erschließen. können biologische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Theorien, Fakten erkennen. können biologische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Theorien, Fakten erklären und nutzen, um Sachverhalte zu verarbeiten. können naturwissenschaftliche Sachverhalte reflektieren, prüfen und bewerten. können biologische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen und bewerten. können eine intakte Natur wertschätzen. entwickeln ein Verständnis für Entscheidungen, die eine nachhaltige Entwicklung verfolgen. beteiligen sich an wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Diskussionen. entwickeln Bewertungskompetenzen. bilden und begründen eine Meinung. treffen Entscheidungen auf ethischer Grundlage und reflektieren deren Folgen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verwenden die Spiele-App "TRAIN 4 Science" als digitales Werkzeug und Medium zum Lernen, Arbeiten und Problemlösen. kommunizieren und kooperieren digital im Klassenraum und in der Gesellschaft. finden, bewerten und nutzen digitale Lernmöglichkeiten. analysieren und bewerten Medien. verstehen und reflektieren Medien in der digitalen Welt. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kommunizieren aktiv. akzeptieren und respektieren andere Meinungen und übernehmen andere Perspektiven. bilden Beziehungen, Toleranz, Empathie sowie Kritikfähigkeit. üben und akzeptieren konstruktive Kritik. entwickeln Engagement und Kreativität für naturwissenschaftliche, politische und gesellschaftliche Konflikte. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler erlangen/festigen Teilkompetenzen des kritischen Denkens. lösen schrittweise Probleme in einer Spielumgebung. üben sich im Treffen von Entscheidungen und diskutieren diese in der Gruppe. stärken ihre Kreativität, indem sie offenen Fragestellungen im Bereich Klimawandel- und schutz nachgehen.

In dieser Unterrichtseinheit werden elektromagnetische Schwingkreise thematisiert, die aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken sind: Sie werden in Smartphones, Musikanlagen, Fernsehern, Steuerungsanlagen und vielen weiteren Anwendungen benötigt und bilden die Grundlage für die Abstrahlung elektromagnetischer Wellen, wie sie etwa für das Generieren von Telefonaten oder Fernsehbildern unabdingbar sind. Ausgehend von Grundkenntnissen zu mechanischen Schwingungen und den Analogien zu einfachen elektrischen – theoretisch ungedämpften – Schwingkreisen wird den Schülerinnen und Schülern das Thema nähergebracht. Nach Einbeziehung des immer vorhandenen elektrischen Widerstandes erkennen die Lernenden sehr schnell, dass eine sich selbst überlassene elektromagnetische Schwingung nicht ungedämpft sein kann, sondern in Abhängigkeit von der Zeit abnehmen und gegen Null gehen wird. Der gedämpfte elektromagnetische Schwingkreis Die anspruchsvolle Unterrichtseinheit zum gedämpften Schwingkreis setzt gute bis sehr gute mathematische Kenntnisse voraus. Dies bedeutet, dass dieses Thema zum gedämpften elektromagnetischen Schwingkreis nur im Rahmen der Kursphase der Sekundarstufe II behandelt werden kann. Vorkenntnisse Voraussetzungen für eine Beschäftigung mit dem gedämpften elektromagnetischen Schwingkreis sind – neben Grundkenntnissen zu mechanischen Schwingungen – Kenntnisse über Auflade- und Entladevorgänge bei Kondensatoren, über die elektromagnetische Induktion und die Lenz'sche Regel. Didaktische Analyse Die Behandlung des schwierigen Themas im Unterricht kann durchaus dazu führen, dass sich die Lernenden verstärkt mit dem Thema beschäftigen wollen, um technischen Geräte ihrer alltäglichen Lebenswelt etwas besser verstehen zu lernen. Das Thema ist auch sehr gut dazu geeignet, die Bedeutung von Differentialgleichungen zur Erklärung und Berechnung von physikalischen Zusammenhängen besser zu durchschauen und zu verstehen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können die Ursachen von gedämpften elektromagnetischen Schwingungen beschreiben und erläutern. kennen die verschiedenen Arten von gedämpften elektromagnetischen Schwingungen. können die zugehörige Differentialgleichung herleiten und anwenden. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten und Hintergründe im Internet. können die Sachinhalte von Videos, Clips und Applets auf ihre Richtigkeit überprüfen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Paar- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. müssen sich mit den Ergebnissen anderer Gruppen auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben eine gewissen Fachkompetenz, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden diskutieren zu können.