Unterrichtsmaterialien → MINT-Fächer Sekundarstufen

In dieser Unterrichtseinheit befassen sich die Lernenden mit dem Thema erneuerbare Energien. Im Mittelpunkt stehen dabei Photovoltaik und Windkraft. Die Auseinandersetzung mit Ideen und Trends des energieeffizienten Bauens unter Berücksichtigung erneuerbarer Energien rundet die Unterrichtseinheit ab. Sie ist Teil des auf Lehrer-Online verfügbaren Dossiers „An den Schaltstellen der Zukunft“.Anhand von Infotexten, Grafiken, Schaubildern und interaktiven Anwendungen befassen sich die Lernenden in dieser Unterrichtseinheit "Erneuerbare Energien im Detail" mit der Bedeutung erneuerbarer Energien für die Gesellschaft sowie für private Haushalte. Ausgangspunkt bildet die Frage, welche Rolle erneuerbare Energien in der Gegenwart und in der Zukunft für die Stromversorgung spielen. Dabei geht es auch um die Chancen und Herausforderungen, die mit der Energiewende verbunden sind. Darauf aufbauend werden die Energieformen Erdwärme und Wärmepumpen, Windenergie und Photovoltaik näher vorgestellt. Dabei lernen die Schülerinnen und Schüler auch die Verbreitung und Funktionsweise der einzelnen Anlagen kennen. Die Auseinandersetzung mit Konzepten des energiesparenden Wohnens rundet die Unterrichtseinheit ab.Die Unterrichtseinheit " Erneuerbare Energien im Detail " ist Teil des Dossiers " An den Schaltstellen der Zukunft ". Sie bietet neben dem detaillierten Unterrichtsablauf und dem methodisch-didaktischen Kommentar auch die Unterrichtsmaterialien zum Download. Diese bestehen aus Informations- und Arbeitsblättern sowie interaktiven Anwendungen. Dabei dient ein interaktives Multiple-Choice-Quiz der Wiederholung und Festigung des in dieser Unterrichtseinheit erlangten Wissens. Zusätzlich geben Link- und Literaturempfehlungen Anregungen für eine weiterführende Beschäftigung. Sie können von Lehrerinnen und Lehrern auch als Recherche- und Vorbereitungsmaterial genutzt werden.

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler den Satz des Pythagoras kennen und wenden ihn in Bezug auf alltägliche Sachprobleme an. Der Dreisatz sowie das Umrechnen von Maßeinheiten werden wiederholt und bei der Bearbeitung von Textaufgaben angewandt.Diese Unterrichtseinheit kann in den Rahmenplan der Sekundarstufe I der neunten und zehnten Klasse eingeordnet werden. Thematisch orientiert er sich an der Bestimmung und Berechnung von Längen und Flächen. Hierfür wird zunächst der Satz des Pythagoras eingeführt. Mit Hilfe des Satzes lernen die Schülerinnen und Schüler in einfachen Aufgabenstellungen Streckenlängen über die vorherige Berechnung der Flächen innerhalb eines rechtwinkligen Dreiecks zu ermitteln. In weiterführenden Aufgabenstellungen lernen sie Textaufgaben zu bearbeiten. Hierfür entwerfen sie Skizzen, in denen die angesprochenen Sachprobleme so dargestellt sind, dass der mathematische Zusammenhang zu erkennen und zu bestimmen ist. Nachfolgend wird die Umkehrung des Satzes des Pythagoras genutzt, um rechte Winkel in Dreiecken nachzuweisen. Die Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene geometrische Größen zu bestimmen und können diese auch in zusammengesetzten Figuren berechnen. Ein Teil der gestellten Aufgaben wird mit der Nutzung des Dreisatzes und der Verwendung von verschiedenen Maßeinheiten kombiniert. In allen Aufgabenstellungen sind Längeneinheiten zu finden, die zum Teil für die Berechnung der Ergebnisse zuvor umgewandelt werden müssen. Der Begriff Maßstab wird hier ebenfalls eingeführt und ein Zusammenhang zu dem Berechnen von Vergrößerungen und Verkleinerungen hergestellt. Anhand verschiedener Aufgabenstellungen aus dem Alltag wird der direkte Bezug zum Gerüstbau-Handwerk geschaffen. Die Aufgaben greifen typische Sachprobleme aus dem Berufsleben eines Gerüstbauers auf, wodurch das Interesse hinsichtlich des Handwerkberufs geweckt wird. Der Satz des Pythagoras besitzt eine hohe Relevanz im mathematischen Unterricht. Er bietet verschiedene Möglichkeiten alltägliche Sachprobleme zu lösen. Das Thema kann als Grundlage für die Trigonometrie des Rahmenplans der Sekundarstufe I verstanden werden. Für die Bearbeitung der Arbeitsblätter sollten die Schülerinnen und Schüler über Basiswissen zum Thema Umrechnen von Maßeinheiten sowie der Quadratwurzelrechnung besitzen. Sie sollten außerdem den Begriff eines rechten Winkels kennen und mit den Grundlagen der Geometrie vertraut sein. In der ersten Stunde wird zunächst die inhaltliche Aussage des Satzes des Pythagoras hergeleitet und daraufhin werden erste einfache Rechenaufgaben gelöst. Besonderes Augenmerk sollte dabei auf die signifikante Bedeutung des rechten Winkels gelegt werden. Wahlweise können die Schülerinnen und Schüler ein Puzzle für den Nachweis des Satzes in Einzelarbeit lösen, dessen Vorlage und Anleitung Sie hier finden. Die zweite Stunde dient der Vertiefung der Thematik. Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten hier komplexere Textaufgaben. In der darauffolgenden Stunde wird die Umkehrung des Satzes des Pythagoras besprochen, mit dessen Hilfe rechte Winkel nachgewiesen werden können. Die Schülerinnen und Schüler können sich die Bedeutung und Anwendung des Maßstabs in Stillarbeit selbst erarbeiten und entsprechende Aufgaben lösen. Zuvor sollte hierfür auf die Umrechnung von Maßeinheiten eingegangen werden. Abschließend werden Aufgaben zur Wiederholung des Dreisatzes behandelt. Hier sollte betont werden, dass die Anwendung im Alltag wiederkehrend ist. Für die Zielsetzung des Unterrichts bietet sich zunächst die Form des darbietenden Unterrichts an, da eine strukturierte Einführung in das Thema, das die Grundlage für die gesamte Einheit liefert, am besten geeignet ist. In dieser Unterrichtseinheit wird stets auf einen Lebensweltbezug der Schülerinnen und Schüler geachtet, indem diese mathematischen Phänomene in ihrer Umgebung erkannt werden und durch variierende Medien wie Bilder und Filme auch (audio-)visuell verarbeitet werden können. Im späteren Verlauf der Unterrichtseinheit kann die Umkehrung des Satzes in einem gelenkten Unterrichtsgespräch zusammen erarbeitet werden, sodass die Schülerinnen und Schüler nicht nur passiv zuhören, sondern auch aktiv den Unterricht mitgestalten und zur Lösung des Problems beitragen. Möglichkeiten der Differenzierung: Optional kann der Umfang der Hausaufgaben verringert oder ergänzt werden. Es besteht außerdem die Möglichkeit, aus verschiedenen Schwierigkeitsstufen zu wählen und einfache oder komplexere Aufgaben wegzulassen. Weiterführend zu dieser Unterrichtseinheit können die Strahlensätze thematisiert werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beherrschen die Bezeichnungen am rechtwinkligen Dreieck sicher, können den Satz des Pythagoras formulieren und zur Berechnung von Streckenlängen anwenden. weisen rechte Winkel im Dreieck nach, entwerfen Skizzen zu Sachproblemen und berechnen Streckenlängen im Raum. nutzen Eigenschaften und Beziehungen geometrischer Objekte und können so geometrische Größen in zusammengesetzten Figuren berechnen, wodurch ihr räumliches Vorstellungsvermögen geschult wird. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken ihre Fähigkeit, den Computer für die Recherche zu nutzen. stärken ihre Fähigkeit, im Umgang mit Formelsammlungen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entwickeln und verbessern ihre Fähigkeit, Probleme zu lösen. entwickeln ihre Fähigkeit, Arbeitsergebnisse zu präsentieren und zu kommunizieren.

Die Unterrichtseinheit führt die physikalischen Grundbegriffe „Wärme", „Temperatur“ und „Energie“ ein. Als zentrales Beispiel wird die Erwärmung von Wasser herangezogen. Lehrkräften stehen hierbei drei Arbeitsblätter mit Lösungen zur Verfügung.Im Rahmen dieser Unterrichtseinheit sollen die physikalischen Grundbegriffe "Wärme", "Temperatur" und "Energie" eingeführt werden. Da diese den Schülerinnen und Schülern in der Regel bereits aus ihrem Alltag bekannt sind, beginnt die Unterrichtseinheit mit dem Abrufen dieses Wissens, womit insbesondere auch die Schülerinnen und Schüler aktiviert werden sollen. Dazu wird entweder in Stillarbeit oder im Plenum eine Mindmap erstellt, die vorhandenes Wissen strukturiert. Anhand eines einfachen Experiments, das auf dem ersten Arbeitsblatt beschrieben ist und daher nicht im Unterricht durchgeführt werden muss, werden die Begriffe veranschaulicht. In einer anschließenden Diskussion im Plenum wird das neu erworbene Wissen gefestigt. Im zweiten Teil der Unterrichtseinheit erwerben die Schülerinnen und Schüler durch Berechnung der Energie, die für das Erwärmen von Wasser notwendig ist, ein tieferes Verständnis für Energiebedarfe. Durch einfache Rechnungen und Diskussion der Proportionalität zu Stoffmasse und Temperaturunterschied wird die Anwendung der Formel geübt und das Wissen weiter gefestigt. Im letzten Teil der Unterrichtseinheit wird das alltagsnahe Beispiel eines Vier-Personen-Haushalts aufgegriffen. Dabei werden konkrete Energiebedarfe, die bei der Aufbereitung von Warmwasser im Haushalt entstehen, abgeschätzt und diskutiert. Es sollen in diesem Rahmen insbesondere auch die Ergebnisse im Kontext der der Nachhaltigkeit diskutiert werden. Dabei können die Schülerinnen und Schüler feststellen, wie ihr Alltagshandeln den Energiebedarf ihres eigenen Haushalts entscheidend beeinflusst. Die physikalischen Grundbegriffe "Wärme", "Temperatur" und "Energie" sind den Schülerinnen und Schülern bereits aus ihrem Alltag bekannt und können auch in ihrem späteren beruflichen Kontext, insbesondere auch in handwerklichen Berufen wie Anlagenmechaniker:in Sanitär Heizung Klima (SHK), eine wichtige Rolle spielen. Auch in den Lehrplänen wird diesen Begriffen eine hohe Bedeutung zugesprochen; oft werden sie über die verschiedenen Klassenstufen immer wieder, mit jeweils angepasstem fachlichem Anspruch, neu aufgegriffen. Von hoher Bedeutung ist insbesondere, dass es den Schülerinnen und Schülern gelingt, die Begriffe "Wärme", "Temperatur" und "Energie" klar voneinander abzugrenzen. Dazu ist ein vertieftes Verständnis notwendig, was sich am besten durch die genaue Besprechung eines Beispiels erreichen lässt. Im Rahmen dieser Unterrichtseinheit soll dazu das Beispiel "Erwärmen von Wasser" herangezogen werden. Dadurch werden abstrakte Begriffe wie "Energie" auf eine konkrete Ebene gestellt und die Schülerinnen und Schüler können ihre Alltagserfahrungen mit physikalischen Fachbegriffen verknüpfen. In den Übungsaufgaben wird der sprachliche Umgang mit den Begriffen trainiert. Zudem sollen zahlreiche Rechenaufgaben den Schülerinnen und Schülern dabei helfen, mit den physikalischen Größen und Einheiten umzugehen. In dieser Unterrichtseinheit werden verschieden Methoden der Wissensvermittlung angewandt, teils im schnellen Wechsel, um unterschiedliche Lerntypen anzusprechen und die Schülerinnen und Schüler zur Mitarbeit zu animieren. Dazu gehört die Arbeit im Plenum, die Still- und Gruppenarbeit (Think-Pair-Share) sowie das Arbeiten mit Mindmaps . Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Zusammenhang zwischen Wärme, Energie und Temperatur. berechnen den für die Erwärmung notwendigen Energiebedarf. übertragen ihr Wissen über die Erwärmung von Wasser auf nachhaltiges Handeln im Haushalt. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können ihren Informationsbedarf identifizieren, Daten und Informationen mittels einer einfachen digitalen Suche finden sowie die Daten, Informationen und Inhalte aufrufen. erkennen, welche digitalen Dienste geeignet sind, um als mündige/r Bürgerinnen und Bürger am gesellschaftlichen Leben teilzunehmen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kommunizieren ihre Ergebnisse im Plenum und in Gruppenarbeiten. nehmen ihr eigenes Verhalten im Kontext der Nachhaltigkeit wahr und hinterfragen es kritisch.

Haare – Alle haben sie, aber die wenigsten Menschen wissen etwas über sie. Die folgende Unterrichtseinheit entführt die Schülerinnen und Schüler in die Wunderwelt der Haare, von den Haaren der Säugetiere über den menschlichen Haaraufbau bis hin zu spannenden Fakten aus dieser wundersamen Welt.Die Annäherung an das Thema "Wunderwelt Haare" erfolgt über die alltagsnahe Fragestellung "Warum haben Säugetiere eigentlich Haare?". Diese Phase lässt den Schülerinnen und Schülern Raum für eigene Vermutungen und dient der Aktivierung von bereits vorhandenem Vorwissen. Die Lernenden sammeln Vermutungen und tauschen sich zum Thema aus. Anschließend überprüfen sie ihre Vermutungen mit Hilfe des Infotextes. In der ersten Erarbeitungsphase lernen sie den Aufbau des menschlichen Haares, dessen Bestandteile und Aufgaben anhand eines Infotextes mit zwei Abbildungen kennen, welche anschließend in einem Unterrichtsgespräch gesichert werden. In der zweiten Erarbeitungsphase erarbeiten die Schülerinnen und Schüler einen Teilaspekt zum Thema "Spannende Fakten aus der Wunderwelt der Haare" und werden zu Expertinnen und Experten für dieses Gebiet, welche ihr neu erworbenes Wissen in der anschließenden Gruppenphase (gemischte Gruppen) mit ihren Mitschülerinnen und -schülern teilen. Die kurzen Expertentexte gehen auf alltagsnahe Fragen ein und können somit das Interesse der Lernenden am Thema befördern. Die Ergebnisse dieser Phase werden in einem sichernden Unterrichtsgespräch nochmals gefestigt. Das Thema "Wunderwelt Haare" zeichnet sich durch einen hohen Bezug zur Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler aus. Viele jugendliche Lernende definieren sich über Frisuren und Haarfarben. Aus diesem Grund kann es für die Lernenden spannend sein, sich einmal genau mit dem Thema auseinanderzusetzen. Die Bearbeitung dieses Materials erfordert den sicheren Umgang mit Sachtexten. Die Schülerinnen und Schüler sollten in der Lage sein, wichtige Informationen selbstständig zu erkennen und zu markieren. Das Material kann zusätzlich differenziert werden, indem wichtige Fachbegriffe hervorgehoben oder aber weggelassen werden. fremdsprachliche Fachbegriffe durch deutsche ersetzt werden. der Umfang der Informationstexte reduziert wird. Musterantworten im Vorhinein gegeben werden. Fragestellungen offener oder stärker gelenkt formuliert werden. die Sozialformen variiert werden. Die alltagsnahe Fragestellung "Warum haben Säugetiere eigentlich Haare?" ermöglicht einen spannenden Einstieg in die Thematik. Diese Phase lässt den Schülerinnen und Schüler Raum für eigene Vermutungen und dient der Aktivierung von bereits vorhandenem Vorwissen. Die Think-Pair-Share-Methode motiviert dabei auch introvertierte Lernende zu einer aktiven Teilnahme am Unterricht. Der zweite Teil "Der Aufbau unserer Haare" arbeitet mit alltagsnahen Vergleichen, um die naturwissenschaftliche Thematik zu veranschaulichen. Der dritte Teil "Spannende Fakten aus der Wunderwelt der Haare" gibt den Schülerinnen und Schülern Anlass zu einer gezielten Auseinandersetzung mit einem spannenden Teilgebiet. Die Methode des "Gruppenpuzzles" zielt darauf ab, dass alle Lernenden die Verantwortung für ihr Teilgebiet und somit für das Gruppenergebnis übernehmen. Die Lehrkraft kann die Abbildung und die Tabelle des Arbeitsblattes "Der Aufbau unserer Haare" in digitaler Form oder in Form einer Folie für die Phase der Ergebnissicherung vorbereiten sowie sich Gedanken über die Einteilung der Gruppen machen. Hier können Lose sinnvoll sein, um heterogene Gruppen zu gewährleisten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erklären die Funktion der Haarbestandteile selbstständig mit Hilfe eines Infotextes. können die Schichten eines Haares einer Abbildung zuordnen. können wichtige Informationen eines Sachtextes selbstständig beziehungsweise mit Hilfe von Fragestellungen entnehmen. können ihr neu erworbenes Wissen über ein Teilthema ihren Mitschülerinnen und Mitschülern verständlich erklären. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in heterogenen Gruppen zusammen. entwickeln in den Gruppen einen eigenständigen Ablauf. hören ihren Mitschülerinnen und Mitschülern zu und schreiben Informationen mit.