MINT: Willkommen im Fachbereich

Wie funktionieren Schallwandler und welche Rolle spielen sie in unserem Alltag? In dieser Unterrichtseinheit für den Physikunterricht der Sekundarstufe I und II lernen Schülerinnen und Schüler, wie elektrodynamische, elektromagnetische und piezoelektrische Schallwandler funktionieren und warum sie in Geräten wie Mikrofonen, Kopfhörern, Hörgeräten und Mobiltelefonen eine zentrale Rolle spielen. Mithilfe des Arbeitsblatts 1 lernen die Schülerinnen und Schüler, die Funktionsweise eines Schallwandlers in eigenen Worten zu beschreiben und dessen Bedeutung für den Alltag zu erkennen. Um einen fächerübergreifenden Ansatz zu ermöglichen, setzen sie sich damit auseinander, in welchen Geräten Schallwandler verbaut sind und welchen Nutzen diese haben. Sie sehen, dass Schallwandler in vielen Geräten des täglichen Lebens eingebaut sind und in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, z. B. in der Unterhaltungselektronik oder im Gesundheitswesen. Ein fächerübergreifender Ansatz ergibt sich daraus, dass sie die Funktionsweise von Schallwandlern kennenlernen und ihre Bedeutung für den Alltag reflektieren. So kann die Einheit sowohl im Physik- als auch im Sozialkundeunterricht eingesetzt werden. Besonders der Sachbezug zum Hörakustik-Handwerk verdeutlicht die Relevanz von Schallwandlern für den Gesundheitsbereich. Neben der theoretischen Auseinandersetzung bietet eine optionale Zusatzaufgabe die Möglichkeit, Kopfhörer oder Lautsprecher auseinanderzubauen. Diese praktische Erfahrung kann im Rahmen einer Projektwoche oder, sofern es der Unterrichtsverlauf erlaubt, im regulären Unterricht umgesetzt werden. Dadurch erhalten die Lernenden einen direkten Zugang zu den verschiedenen Komponenten eines Schallwandlers und können deren Funktionen besser nachvollziehen. Arbeitsblatt 2 vertieft das Wissen über verschiedene Typen von Schallwandlern. Durch Informationstexte erfassen die Lernenden deren Aufbau und formulieren die Funktionsweise in eigenen Worten. Der thematische Bezug zum Hörakustik-Handwerk verdeutlicht, warum Schallwandler nicht nur im technischen, sondern auch im gesundheitlichen Bereich eine wichtige Rolle spielen. Auf Arbeitsblatt 3 setzen sich die Schülerinnen und Schüler speziell mit dem Hörgerät als Schallwandler auseinander. Sie beschriften die einzelnen Bestandteile eines Hörgeräts und erklären, wie der Schall darin verarbeitet wird. Darüber hinaus lernen sie verschiedene Arten von Hörgeräten kennen, vergleichen deren Vorteile und mögliche Nachteile und setzen sich mit der technologischen Entwicklung dieser Geräte auseinander. Die Materialien sind für den Einsatz im Physikunterricht der Klassenstufen 9 bis 12 konzipiert und ermöglichen eine fächerübergreifende Betrachtung von Schallwandlern. Die Unterrichtseinheit knüpft an die Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler an und arbeitet mit praxisnahen Beispielen. Lernende sollen durch eigene Erfahrungen und die aktive Auseinandersetzung mit der Thematik dazu ermutigt werden, sich Wissen eigenständig anzueignen. Die Erarbeitung erfolgt in Einzel- oder Paararbeit, wodurch die Selbstständigkeit gefördert wird. Ergänzend dazu ist ausreichend Zeit für gemeinsame Diskussionen im Plenum vorgesehen, insbesondere zur Relevanz von Schallwandlern im Alltag. Hierbei stehen verschiedene Anwendungsbereiche wie Unterhaltung, Gesundheit und Lebensqualität im Fokus. Der Bezug zum Thema wird über bekannte Geräte geschaffen, wie Kopfhörer oder Smartphones. Ein Schwerpunkt der Unterrichtseinheit liegt auf der gesellschaftlichen Bedeutung von Schallwandlern, insbesondere im Bereich der Hörgeräte. Die Lernenden setzen sich mit der sozialen und gesundheitlichen Relevanz dieser Technologie auseinander und reflektieren deren Einfluss auf den Alltag. Dabei erhalten sie die Möglichkeit, ihre Erkenntnisse auszutauschen und optional (durch Zusatzaufgaben) zu vertiefen. Die physikalischen Inhalte eignen sich besonders zur Erweiterung des Lehrplanthemas "Akustik" und können durch die Unterrichtseinheiten " Schall und Akustik " und " Hörst du mich? " ergänzt werden. Auch im Ethikunterricht sowie ergänzend im Physikunterricht kann das Thema im Hinblick auf seine gesellschaftliche Bedeutung betrachtet werden, was eine ganzheitliche Sichtweise ermöglicht. Das Hörakustiker-Handwerk eignet sich dabei als Anschauungsbeispiel, um den Aufbau von Schallwandlern in der Schule zu erklären, da es die Bereiche Physik, Technik, Biologie und Ethik verbindet. Durch die Möglichkeit zur Differenzierung lassen sich die Aufgaben an das jeweilige Leistungsniveau der Lerngruppe anpassen. Die Materialien eignen sich für leistungsstarke Lerngruppen der Sekundarstufe I und für Lernende der Sekundarstufe II. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erwerben tiefgreifende fachliche Kenntnisse über Schallwandler und deren Anwendungsgebiete. wissen, wie elektrische Signale durch Schallwandler in Schall umgewandelt werden und können den Aufbau eines Lautsprechers und eines Mikrofons erklären. können Beispiele für den Einsatz von Schallwandlern im Alltag nennen und deren Bedeutung für die Bereiche Kommunikation und Technik erläutern. lernen verschiedene Schallwandler und deren Funktionsweise zu unterscheiden. lernen physikalische Effekte wie beispielsweise den piezoelektrischen Effekt kennen. verstehen die Bedeutung von Schallwandlern für alltägliche Prozesse. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben und festigen den Umgang mit digitalen Endgeräten durch die Einbindung von Erklärvideos und Rechercheaufträgen. gewinnen Informationen aus verschiedenen Medien wie Text, Videos und Webseiten. lernen, recherchierte Informationen zu präsentieren. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können sachlich miteinander in der Gruppe kommunizieren. können gemeinsam Aufgaben bearbeiten und präsentieren. arbeiten kooperativ in Zweiergruppen und in Kleingruppen. Verwendete Literatur Michael Dickreiter , Volker Dittel , Wolfgang Hoeg und Martin Wöhr (2008): Handbuch der Tontechnik K.G. Saur. Zollner, Manfred und Zwicker, Eberhard (1993): Elektroakustik; Springer-Verlag, 3. Aufl., Berlin.

In dieser Unterrichtseinheit für den Chemieunterricht der Sekundarstufe II erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler grundlegende Kenntnisse über die chemischen Vorgänge während der Korrosion. Sie erfahren, welche Faktoren die Korrosion begünstigt, und lernen die Unterschiede gängiger Arten des Korrosionsschutzes kennen. Die chemischen Vorgänge während der Korrosion sind schon lange bekannt, vollständig verhindert werden können sie jedoch nicht. Das Thema Korrosion ist allgegenwärtig und die Wechselwirkungen zwischen Metallen und ihrer Umgebung ziehen jährlich hohe Kosten nach sich. Aber nicht nur hinsichtlich wirtschaftlicher Aspekte, auch angesichts des nachhaltigen Handelns sind Korrosionsschutzmaßnahmen relevant und aktuell. Nachhaltige Lösungen werden immer wichtiger, da sie die Lebensdauer von Werkstoffen und Bauwerken verlängern und durch Ressourcenschonung auch die Umwelt schonen. Diese Unterrichtseinheit kann dem Rahmenlehrplan der Sekundarstufe II zugeordnet werden. Sie orientiert sich an einem Thema, das jedem Menschen in verschiedenen Situationen im Alltag begegnet. In den Rahmenlehrplänen ist die Thematik bundesweit verankert und erfährt insbesondere mit Blick auf Nachhaltigkeit erneute Aufmerksamkeit. Schwerpunkt dieser Unterrichtseinheit ist unter anderem die Vermittlung der chemischen Prozesse, die während der Korrosion ablaufen. Im späteren Verlauf der Einheit wird dann auf verschiedene Faktoren eingegangen, die die Korrosion von Metallen fördern. In diesem Zusammenhang entwickeln die Schülerinnen und Schüler mit dem bisher erlangten Wissen ein Experiment, das die Vorgänge während der Korrosion von Metallen nochmals verdeutlicht. Abschließend wird der Fokus auf die verschiedenen Verfahren des Korrosionsschutzes gelegt. An dieser Stelle kann ergänzend das Thema Korrosionsschutz in Bezug auf Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit in einer fächerübergreifenden Aufgabenstellung betrachtet werden. Dabei kann die Diskussionsrunde entweder in Gruppen- oder Klassengröße erfolgen. Das Thema Korrosion eignet sich gut, um das Interesse der Schülerinnen und Schüler an der Chemie zu wecken, da es sichtbare Berührungspunkte mit im Alltag beobachtbaren Phänomenen bietet. Darüber hinaus bietet es eine gute Grundlage, um die Themen Nachhaltigkeit, Wirtschaft und Innovation am Beispiel und Lernfeld des Gerüstbauhandwerks zu behandeln. Die Unterrichtseinheit eignet sich für den Chemieunterricht der Sekundarstufe II und orientiert sich an den Themenfeldern "Redoxgleichgewichte", "Elektrochemie" beziehungsweise "Elektronenübertragungsreaktionen". Grundlegende chemische Kenntnisse in Bezug auf Redoxreaktionen werden für die Bearbeitung der Aufgaben vorausgesetzt und sollten gegebenenfalls vor der Unterrichtseinheit mit den Schülerinnen und Schülern wiederholt werden. Außerdem sollte die Medienkompetenz vorliegen, themenbezogen und kritisch in verschiedenen Quellen zu recherchieren. Darüber hinaus sind keine weiteren Kenntnisse notwendig. Die Einheit eignet sich als Einstieg in das Thema und bietet ein breites Spektrum an Lernmethoden und Sozialformen, sodass der Unterricht interessant und abwechslungsreich gestaltet werden kann. Für die Erarbeitung der verschiedenen Aufgabenstellungen stehen Arbeitsblätter mit Info-Texten zur Verfügung. Zusätzlich wird in einigen Aufgabenstellungen die eigene Recherchefähigkeit geschult und verbessert. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erklären Phänomene der Stoffumwandlung bei chemischen Reaktionen. entwickeln Reaktionsgleichungen anhand ausgewählter Beispiele. erläutern die Bildung eines Lokalelements bei Korrosionsvorgängen. erlangen detailliertes Wissen über verschiedene Korrosionsschutzmaßnahmen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen verschiedene Medienangebote für ihre Recherche. unterscheiden verschiedene Medien und hinterfragen diese kritisch-reflektiert. wählen digitale Inhalte und Informationen selbstständig aus. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können sachlich kommunizieren und Aufgaben in Zusammenarbeit mit anderen Schülern bearbeiten und ausführen. können ihr Wissen auf fächerübergreifende Fragestellungen anwenden. beurteilen die Folgen von Korrosion und Korrosionsschutzmaßnahmen unter ökonomischen und ökologischen Aspekten. Verwendete Literatur Kirsch, W., Schlachter, B. & Mangold, M. (2012a). Fit fürs Abi. Chemie Oberstufenwissen . Schroedel. Pistohl, B. (2015). Abitur-Training: Chemie 2 . Stark Verlag. Stranghöner, N., Baddoo, N. & Stehr, S. (2018). Nichtrostender Stahl im Bauwesen – Bemessung von Stahltragwerken aus nichtrostendem Stahl nach DIN EN 1993-1-4. Stahlbau , 87 (3), 279–283. https://doi.org/10.1002/stab.201820584 .

In dieser Unterrichtseinheit für den Mathematikunterricht der Sekundarstufe I zum Thema "Goldener Schnitt" lernen die Schülerinnen und Schüler die Begriffe und die Eigenschaften des Goldenen Schnitts zur Berechnung und Konstruktion von Verhältnissen kennen. Sie berechnen die Goldene Zahl, konstruieren Goldene Rechtecke und Dreiecke und befassen sich mit der Fibonacci-Spirale. Ziel ist die Umsetzung eines Unterrichts im Sinne des selbstgesteuerten Lernens mit differenzierten Aufgaben. Der Goldene Schnitt ist ein faszinierendes mathematisches Verhältnis, das in vielen Bereichen des Lebens (Körpermaße), der Kunst (Mona Lisa), Bildhauerei (Michelangelos David), der Architektur (Altes Leipziger Rathaus) und der Natur (Nautilus) auftaucht. In dieser Unterrichtseinheit für den Mathematikunterricht der Sekundarstufe I setzen sich die Schülerinnen und Schüler intensiv mit dem Thema "Goldener Schnitt" auseinander. Der erste Teil der Einheit vermittelt eine grundlegende Einführung in die mathematischen Aspekte des Goldenen Schnitts. Mithilfe verschiedener Aufgaben entdecken die Lernenden, in welchem Zusammenhang der Goldene Schnitt zur Mathematik steht. Im zweiten Teil liegt der Fokus auf der Architektur. Die Schülerinnen und Schüler recherchieren nach Gebäuden, die dem Goldenen Schnitt entsprechen, und überprüfen am Beispiel des Alten Rathauses in Leipzig, inwieweit es nach diesen Prinzipien errichtet wurde. Im dritten Teil wird das Thema auf das Steinmetz-Handwerk übertragen, wodurch den Lernenden eine praxisnahe und lebensweltbezogene Perspektive geboten wird. Hier setzen sie sich auch mit der Fibonacci-Folge auseinander und untersuchen Denkmäler auf die Anwendung des Goldenen Schnitts im Handwerk. Durch praxisorientierte Textaufgaben wird das Verständnis des Themas weiter vertieft. Ein begleitendes Informationsblatt unterstützt die Recherchearbeit. Zur Verfügung stehenden GeoGebra-Dateien erleichtern das Verständnis und bieten eine weitere Annäherung an das Thema. Diese Dateien stehen zum Download auf der Materialseite zur Verfügung. Neben dem Informationsblatt beinhalten die Arbeitsblätter teilweise Erklärungen und daran gekoppelte Aufgaben. Grundsätzlich wird auf das Informationsblatt als Quelle verwiesen. Die Arbeitsblätter bauen aufeinander auf, so dass die Schülerinnen und Schüler mit dem letzten Arbeitsblatt eigenständig den Goldenen Schnitt umsetzen können sollten. Die Unterrichtseinheit ist für einen Zeitraum von 12 bis 16 Unterrichtsstunden angelegt, wobei pro Woche ein Arbeitsblatt bearbeitet werden kann. Die Bearbeitungszeit kann sich durch die eigenständige Recherchearbeit mit dem Informationsblatt um ein bis zwei Wochen verlängern. Differenzierte Aufgabenstellungen bieten den Lernenden verschiedene Zugänge zum Thema und unterstützen sie in ihrer individuellen Herangehensweise. Der Unterrichtsverlauf folgt einer Struktur, die in drei Phasen unterteilt ist: Plenumsphase, Übungsphase und Rückmeldungsphase. Alternativ können die Aufgaben auch in Wochenplänen eingesetzt werden, was eine flexible Gestaltung des Unterrichts ermöglicht. Im Verlaufsplan werden die Phasen ergänzt, in denen die Lehrkraft die Inhalte präsentiert und den Lernenden Raum gibt, Fragen zu stellen. Die verbleibende Zeit ist für eigenständiges und selbstverantwortliches Lernen vorgesehen. Diese Phasen werden nicht gesondert aufgeführt. Diese Einheit basiert auf dem Prinzip des "eigenständigen" Lernens. Hierzu dienen Infokästchen und ausführliche Erklärungen zur Erarbeitung des Inhaltes. An diesen Erklärungen knüpfen differenzierte Aufgaben an, um verschiedene Leistungsniveaus abbilden zu können. Die vertiefenden Übungen dienen zur weiteren Differenzierung. Im ersten Schritt sollte das Informationsblatt erarbeitet werden. Die Arbeitsblätter 1 bis 2 sowie das Informationsblatt können in der Jahrgangsstufe 9 und 10 eingesetzt werden. Die Arbeitsblätter bauen aufeinander auf, so dass es sinnvoll ist, dass die Schülerinnen und Schüler die Arbeitsblätter chronologisch erarbeiten. Ebenfalls sollten die Schülerinnen und Schüler entsprechende Vorkenntnisse in Geometrie (insbesondere in Bezug auf Dreiecke und Vielecke) für die Arbeitsblätter mitbringen. Die Aufgaben mit vier Sternen sind für leistungsstarke Schülerinnen und Schüler geeignet. Im Rahmen des selbstständigen Lernens mit Wochenplänen können diese Aufgaben als Zusatzaufgaben notiert werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erkennen und beschreiben geometrische Strukturen in der Umwelt. berechnen Streckenlängen, auch unter Nutzung von Ähnlichkeitsbeziehungen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler suchen, verarbeiten und bewahren Inhalte und Materialien auf. kommunizieren und kooperieren auf verschiedenen Ebenen miteinander. setzen digitale Werkzeuge zum Lösen von Problemen ein. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können sachlich kommunizieren. können gemeinsam Aufgaben bearbeiten und ausführen. können sich an Absprachen und Vereinbarungen halten. Verwendete Literatur Zirburske, Heinz. 2017. Mathematik 2, Geometrie und Trigonometrie (12. Auflage), S. 154-156 Scheid, Harald. 2001. Elemente der Mathematik (3. Auflage), S.36;71