MINT: Willkommen im Fachbereich

Die Schülerinnen und Schüler erkunden die Entwicklung der Navigation von historischen Anfängen bis zu modernen Satellitensystemen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Flugnavigation und dem Beruf der Fluglotsin beziehungsweise des Fluglotsen bei der Deutschen Flugsicherung. Das Unterrichtsmaterial steht als Versionen für den Vertretungs- und für den Fachunterricht zur Verfügung. Die Unterrichtseinheit 'Abenteuer Himmel – Die Welt der Navigation' führt Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe II von den historischen Anfängen der Orientierung bis zu hochmodernen Navigationssystemen in Luft- und Raumfahrt. Ausgehend von alltagsnahen Fragestellungen "Wie finde ich mich ohne Smartphone zurecht?" erschließen sie sich zunächst klassische Orientierungsmethoden und verfolgen anschließend die Entwicklung zentraler Erfindungen wie Astrolabium, Kompass, Sextant, Chronometer, Funknavigation, Radar und GPS. So wird sichtbar, wie technische Innovationen Entdeckungsreisen, Globalisierung, Handel und Kolonialgeschichte geprägt haben. Im Zentrum steht die heutige Navigation auf Land, zu Wasser und in der Luft: Die Lernenden arbeiten mit Materialien zu Satellitennavigation, Funk und Radar, nutzen Webseiten, Videos und interaktive Aufgaben und setzen sich kritisch mit Chancen, Grenzen und Störanfälligkeit moderner Systeme auseinander. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Flugnavigation und der Arbeit der Deutschen Flugsicherung GmbH (DFS). Anhand von Videomaterial, wie 'Ein Tag als Fluglotse' und Webangeboten analysieren die Jugendlichen Aufgaben, Anforderungen und Berufsprofile von Fluglotsinnen und Fluglotsen sowie technischen und IT-Berufen bei der DFS und erhalten so fundierte Impulse für die Berufs- und Studienorientierung. Ein Arbeitsblattpaket wurde für Vertretungsstunden konzipiert und ein weiteres Arbeitsblattpaket dient als Einsatz für den Fachunterricht. Im Fachunterricht kann die Einheit um eine Projektphase zur 'Zukunft der Navigation' erweitert werden. Dabei recherchieren die Lernenden in arbeitsteiliger Gruppenarbeit Zukunftstechnologien wie KI-gestützte Flugsicherung, autonomes Fliegen, Flugtaxis, Drohnenmanagement oder Augmented Reality und diskutieren technische, gesellschaftliche und ethische Fragestellungen. Die Materialien sind sowohl für Vertretungsstunden (90 Minuten, sofort einsetzbar) als auch für vertiefenden Fachunterricht (bis zu 180 Minuten) konzipiert. Zusätzlich steht eine interaktive Lernumgebung zur Verfügung, die weiter unten heruntergeladen werden kann. Durch Öffnen des Ordners 'scormcontent' und Anklicken der Datei 'index' kann die Umgebung gestartet werden. Wichtig ist, dass keine Dateien aus den Ordnern gelöscht oder extrahiert werden. Alternativ kann die interaktive Lernumgebung auch über einen Link unter 'externe Links' geöffnet werden. Die Unterrichtseinheit 'Abenteuer Himmel – Die Welt der Navigation' knüpft an der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler an. Ausgangspunkt ist ihre alltägliche Erfahrung mit Navigations-Apps und GPS, die schrittweise auf historische, technische und berufspraktische Kontexte ausgeweitet wird. Durch den Einstieg über Bildimpulse, Brainstorming und einfache Orientierungssituationen ohne Smartphone wird Vorwissen aktiviert, Motivation aufgebaut und das Thema unmittelbar erfahrbar gemacht. Die Materialien ermöglichen zwei Zugänge: Im Vertretungsunterricht können Lehrkräfte ohne große Vorbereitung eine klar strukturierte 90‑Minuten-Sequenz durchführen. Arbeitsblätter mit geschlossenen und halboffenen Aufgaben, anschauliche Beispiele sowie Erwartungshorizonte sichern dabei eine hohe Unterrichtsqualität auch in fachfremd vertretenen Klassen. Im Fachunterricht bietet die Einheit vertiefende, fachübergreifende Lerngelegenheiten in Geographie, Technik/IT, Geschichte, Englisch sowie im Bereich Berufs- und Studienorientierung. Historische Meilensteine der Navigation werden über Timeline-Arbeit, Recherchephasen und Präsentationen erarbeitet und in größere gesellschaftliche Zusammenhänge (Entdeckungsreisen, Globalisierung, Kolonialgeschichte) eingebettet. Moderne Navigationssysteme (Satellitennavigation, Funk, Radar) werden mithilfe von Fachtexten, Videos, Webseiten und interaktiven Aufgaben erschlossen. Ein besonderer didaktischer Mehrwert liegt in der systematischen Berufsorientierung: Anhand authentischer Medien (YouTube-Video mit einem Tag als Fluglotse, DFS-Webangebote, Webgames) erhalten die Jugendlichen Einblicke in den Beruf der Fluglotsin beziehungsweise des Fluglotsen sowie technische und IT-nahe Berufsfelder der Deutschen Flugsicherung. Unterschiedliche Sozialformen (Einzel-, Paar- und Gruppenarbeit, Plenum), digitale Tools (TaskCards, Webangebote, Videos) und optionale Projekt- und Diskussionsphasen zur 'Zukunft der Navigation' fördern Methodenkompetenz, Medienkompetenz, kooperative Lernformen und die Reflexion über Chancen und Risiken neuer Technologien, einschließlich ethischer Fragestellungen rund um KI und autonome Systeme. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die historische Entwicklung zentraler Navigationsverfahren (zum Beispiel Astrolabium, Kompass, Sextant, GPS) und ordnen sie in geographische und historische Zusammenhänge ein. erklären die Funktionsweise moderner Navigationssysteme (Satellitennavigation, Funk, Radar) und unterscheiden deren Einsatzbereiche in Alltag, Luft- und Seefahrt. analysieren Aufgaben und Anforderungen in den Berufsfeldern der Deutschen Flugsicherung und beziehen diese auf eigene Interessen und Fähigkeiten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren Informationen zielgerichtet in digitalen Quellen (Webseiten, WBT, Online-Tools) und werten diese für ihre Arbeitsaufträge aus. nutzen Videos, interaktive Anwendungen und Online-Materialien zur Informationsentnahme und zur Vorbereitung eigener Präsentationen. reflektieren Chancen und Grenzen digitaler Navigations- und Assistenzsysteme kritisch, insbesondere im Kontext von KI und Automatisierung. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in Paar- und Gruppenarbeit kooperativ zusammen, treffen Absprachen und verteilen Aufgaben verantwortungsvoll. präsentieren ihre Arbeitsergebnisse adressatengerecht im Plenum und gehen konstruktiv auf Rückfragen und Rückmeldungen ein. setzen sich in Diskussionen respektvoll mit unterschiedlichen Positionen auseinander, insbesondere zu ethischen Fragen der Technik- und Berufsorientierung.

In dieser Unterrichtseinheit entdecken die Lernenden, wie die DFS Deutsche Flugsicherung mit Fluglotsinnen und Fluglotsen, modernen Technologien wie Remote Tower Control und einem umfassenden Sicherheitsmanagement dafür sorgt, dass täglich tausende Flüge sicher durch den deutschen Luftraum geführt werden. In dieser Unterrichtseinheit setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Arbeit der DFS Deutsche Flugsicherung GmbH und der sicheren Abwicklung des Luftverkehrs auseinander. Ausgehend von einer Recherche auf der Website der DFS erstellen sie im ersten Kapitel einen Steckbrief zum Unternehmen und gewinnen einen ersten Überblick über Aufgaben, Struktur und Verantwortung der Flugsicherung. Kapitel 2 rückt das Berufsfeld der Fluglotsinnen und Fluglotsen in den Mittelpunkt. Anhand von zwei Videos und einem Informationstext analysieren die Lernenden die vielfältigen Tätigkeiten im Kontrollzentrum und am Tower sowie innovative technische Unterstützungssysteme. Im dritten Kapitel vertiefen sie diesen Einblick, indem sie das Konzept der Remote Tower Control kennenlernen. Ein Interview mit einem Towerlotsen aus dem Remote Tower Control Center in Leipzig bildet die Grundlage für eine Pro-Kontra-Diskussion und einen abschließenden Kommentar zur Frage, ob auch größere Flughäfen künftig per RTC gesteuert werden sollten. Kapitel 4 fokussiert die technischen Grundlagen von Navigation, Ortung und Kommunikation im Flugverkehr. Mittels Infografik erstellen die Schülerinnen und Schüler eine strukturierte Übersicht und bearbeiten in Gruppen vertiefende Aufgaben zur Erneuerung der Navigationsinfrastruktur und zu Voraussetzungen für reibungslosen Funkverkehr, die sie in Kurzreferaten präsentieren. In Kapitel 5 lernen die Schülerinnen und Schüler das Sicherheitsmanagement der DFS kennen. Auf Basis eines Experteninterviews erschließen sie reaktive und proaktive Sicherheitsstrategien, gestalten ein Plakat und übertragen das Just-Culture-Prinzip reflektiert auf den schulischen Kontext. Kapitel 6 eröffnet schließlich einen Blick in die Zukunft der Flugsicherung und regt über einen Lückentext und Zukunftsszenarien dazu an, eigene Vorstellungen vom Arbeitsplatz im Jahr 2035 zu entwickeln. Das Thema Flugsicherung: Viele Schülerinnen und Schüler sind bereits geflogen oder kennen Flughäfen aus den Medien. Die Unterrichtseinheit nutzt diese Ausgangslage, um Einblicke in ein wenig bekanntes, aber gesellschaftlich wichtiges Berufsfeld zu geben und technische, organisatorische und sicherheitsrelevante Aspekte des Luftverkehrs sichtbar zu machen. Gleichzeitig leistet die Einheit einen Beitrag zur Berufsorientierung, indem sie reale Tätigkeitsprofile (Fluglotsin und Fluglotse, Safety Management) und Zukunftsaussichten in der Luftfahrtbranche thematisiert. Didaktisch verbindet die Einheit sachorientierte Informationserschließung mit reflexiver Auseinandersetzung und Meinungsbildung. Authentische Materialien wie Unternehmenswebsite, Infografiken, Videos und Interviews ermöglichen einen realitätsnahen Zugang. Die Lernenden recherchieren, strukturieren Informationen (Steckbrief, Tabellen, Plakate) und vertiefen diese über produktive Aufgabenformate wie Kurzreferat, Kommentar, Pro-Kontra-Diskussion und Zukunftsszenario. So werden fachliche, mediale und kommunikative Kompetenzen gleichermaßen gefördert. Methodisch ist die Einheit abwechslungsreich angelegt: Einzel-, Paar- und Gruppenarbeitsphasen wechseln sich mit Plenumsphasen ab. Besonders die Diskussionen zu Remote Tower Control und zum Just-Culture-Prinzip eröffnen Räume für Urteilsbildung und fördern Argumentationskompetenz. Die Interviews mit Praxisexpertinnen und -experten dienen als Ausgangspunkt für problemorientiertes Lernen und regen dazu an, Sicherheit, Verantwortung und Fehlerkultur kritisch zu reflektieren. Die Kapitel sind modular einsetzbar und können je nach Zeitbudget und Klassenniveau gekürzt oder vertieft werden. Differenzierung ist über gestufte Rechercheaufträge, Hilfestellungen bei Texten und Präsentationen sowie optionale Zusatzaufgaben zu technischen Details möglich. Die Einheit eignet sich ab der Sekundarstufe I (Klassenstufe 9-13) und enthält neben dem Einsatz im Technikunterricht Fachbezüge zu Politik, Physik, Informatik und Deutsch. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erläutern Aufgaben und Verantwortung der DFS sowie das Berufsbild Fluglotsin und Fluglotse einschließlich des Konzepts Remote Tower Control. beschreiben die Grundprinzipien von Navigation, Ortung, Kommunikation und Sicherheitsmanagement im Luftverkehr. beurteilen Chancen und Risiken neuer Technologien in der Flugsicherung und formulieren dazu ein begründetes Urteil. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren gezielt in digitalen Quellen (Website, Infografiken, Videos, Interviews) und werten die Informationen adressatengerecht aus. strukturieren Informationen in geeigneten Darstellungsformen (zum Beispiel Steckbrief, Tabelle, Plakat, Kurzreferat). Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten kooperativ in Paar- und Gruppenarbeit, treffen Absprachen und übernehmen Verantwortung für gemeinsame Ergebnisse. führen sachliche Diskussionen zu kontroversen Fragestellungen (zum Beispiel Remote Tower Control, Just Culture) und vertreten ihre Position argumentativ. geben und nehmen konstruktives Feedback und präsentieren Arbeitsergebnisse verständlich im Plenum.

Diese Unterrichtseinheit möchte die Schülerinnen und Schüler zum Aufbau interkultureller Handlungskompetenz anleiten, um kultureller Vielfalt im Alltag und im späteren Berufsleben positiv zu begegnen. Sie lernen, welche sozialen, fachlichen, strategischen und persönlichen Schlüsselkompetenzen in kulturellen Überschneidungssituationen helfen und wie Missverständnisse vermieden werden können. Kulturelle Vielfalt prägt unseren Alltag – in Schule, Beruf und Gesellschaft. Sie bereichert das Zusammenleben, stellt aber auch Herausforderungen. Die Fähigkeit, sich in andere kulturelle Kontexte hineinzuversetzen und respektvoll zu handeln, ist eine Schlüsselkompetenz des 21. Jahrhunderts und eine zentrale Aufgabe von Schule dies zu vermitteln, besonders in der Berufsvorbereitung angesichts von Globalisierung und Internationalisierung. Ausgehend von eigenen Erfahrungen mit anderen Ländern und Kulturkreisen definieren die Lernenden den Begriff 'Kultur' und berücksichtigen dabei sichtbare (z.B. Kleidung, Sprache, Essen) und verborgene Aspekte (z.B. Werte, Auffassungen). Über ein Erklärvideo nähern sie sich dem Begriff der interkulturellen (Handlungs-)Kompetenz und diskutieren, welche sozialen Kompetenzen in kulturellen Überschneidungssituationen hilfreich sind und Interaktionen positiv beeinflussen. Welche Bedeutung interkulturelle Kompetenzen im Berufsleben haben, erschließen die Schülerinnen und Schüler über Steckbriefe von Mitarbeitenden der Deutschen Flugsicherung. In Kleingruppen recherchieren sie weitere Berufe mit hoher interkultureller Anforderung und erstellen dazu eine digitale Präsentation. Ein Interview mit einem Business-Trainer verdeutlicht typische kulturelle Besonderheiten in Geschäftsbeziehungen und -verhandlungen und sensibilisiert für künftige interkulturelle Begegnungen. Abschließend reflektieren die Schülerinnen und Schüler schriftlich, ob sie sich ein berufliches Umfeld vorstellen können, in dem interkulturelle Kompetenz gefordert ist, und halten Reiz und Herausforderungen eines solchen Arbeitsfeldes fest. Das Thema "Interkulturelle Kompetenz" im Unterricht Durch die zunehmende Globalisierung entstehen immer mehr interkulturelle Überschneidungssituationen im beruflichen wie privaten Alltag. Wenn Eigen- und Fremdkultur aufeinandertreffen, entsteht ein Zwischenraum der Uneindeutigkeit. Häufig neigen wir dazu, fremdes Verhalten mit unseren eigenen Maßstäben zu bewerten. Aus kultureller Prägung oder Unwissenheit resultieren so Fehlinterpretationen und Missverständnisse. Deshalb müssen Perspektivwechsel und interkulturelle Handlungskompetenz mit Schülerinnen und Schülern gezielt eingeübt werden. Ziel ist der Transfer dieser Kompetenz auf unbekannte Situationen – etwa durch Aushandlungsprozesse zwischen Interaktionspartnern – sowie der Ausbau sozialer Kompetenzen wie Offenheit, Wertschätzung, Unvoreingenommenheit, Toleranz und Empathie. Die Unterrichtsbausteine sensibilisieren zudem für weitere Job-Kompetenzen in interkulturellen Kontexten: fachliche Kompetenz (z. B. Gestaltung von Arbeitsabläufen, Kenntnis der Infrastruktur), strategische Kompetenz (Organisationsfähigkeit, Problemlösestrategien) und individuelle Kompetenz (Arbeitsmotivation, Lernbereitschaft). Die Einheit eignet sich besonders für Berufsvorbereitungsklassen, da konkrete Berufsfelder vorgestellt werden, in denen internationale Einsätze und interkulturelle Handlungskompetenz zentral sind. Vorkenntnisse Die Schülerinnen und Schüler sollten geübt darin sein, Informationen aus Videos, (Schau-)Bildern, Modellen, Texten, schriftlichen Interviews sowie Steckbriefen zu entnehmen. Didaktisch-methodische Analyse Die Unterrichtseinheit umfasst vier aufeinander aufbauende Bausteine, die in der vorgesehenen Reihenfolge durchgeführt werden sollten. Ausgehend von eigenen interkulturellen Erfahrungen nähern sich die Lernenden den Begriffen kulturelle Diversität und interkulturelle Kompetenz, die immer wieder mit Beispielen aus ihrem Alltag und aus der Berufswelt mit internationaler Ausrichtung verknüpft werden. Wechselnde Sozialformen, vielfältige Medien (Video, Texte, Interviews) und kooperative Lernformen (Expertengruppen, Diskussionsrunden) sorgen für abwechslungsreichen Unterricht. Der Zeitumfang liegt bei mindestens 8 Unterrichtsstunden und kann je nach Diskussionsbedarf, Rechercheaufwand und Präsentationszeit erweitert werden. Optional kann eine Person aus einem internationalen Arbeitsumfeld, etwa ein Kommunikationstrainer oder eine Kommunikationstrainerin, in den Unterricht eingeladen werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entdecken und benennen Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen eigener und fremden Kulturen und können grundlegende Facetten des Kulturbegriffs sowie den Begriff der Interkulturalität beschreiben. benennen anhand eines Modells die Teilbereiche interkultureller Handlungskompetenz (Fach-, soziale, strategische und individuelle Kompetenz) und erläutern diese an konkreten Beispielen. wenden Problemlöse- und Entscheidungsstrategien in neuen, auch interkulturellen Situationen an. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren gezielt Informationen in digitalen Medien und werten diese aus. erstellen adressatengerechte digitale Präsentationen (zum Beispiel PowerPoint). reflektieren Medieninhalte kritisch und ordnen Informationen ein. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kommunizieren konstruktiv und arbeiten kooperativ in Klein- und Großgruppen zusammen. begegnen anderen Kulturen mit Offenheit, Toleranz und Unvoreingenommenheit. zeigen Empathie und Perspektivübernahme gegenüber Menschen aus anderen Kulturen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Drohnen" erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler Grundlagen der modernen Drohnentechnik, wie diese entstand und was bei der zivilen Nutzung zu beachten ist. Drohnen – in der Fachwelt Unmanned Aircraft Systems (UAS) genannt – gelten für viele als Revolution der zivilen Luftfahrt. Sie können Baustellen inspizieren, Vermisste suchen, Blutkonserven transportieren oder eindrucksvolle Foto- und Videoaufnahmen liefern. Die Einsatzmöglichkeiten scheinen nahezu unbegrenzt, entsprechend dynamisch wächst der Drohnenmarkt. Die DFS Deutsche Flugsicherung GmbH verfolgt das Ziel, die Zukunft der neuen Verkehrsteilnehmer zu unterstützen und gleichzeitig die höchste Priorität, die Sicherheit im Luftraum, zu erhalten. Genaue Zahlen zur zivilen Nutzung von Drohnen liegen allerdings nicht vor, da in Deutschland nur eine Registrierungspflicht für Drohnen mit einem Startgewicht von mehr als 250 Gramm besteht. Einen wichtigen Rahmen setzt seit April 2017 die sogenannte „Drohnen-Verordnung“: Drohnenpilotinnen und -piloten müssen wissen, was erlaubt ist und was nicht – und sich im wörtlichen wie übertragenen Sinne versichern. Denn selbst kleine Multicopter können großen Schaden anrichten. In dieser Unterrichtseinheit steht deshalb die zivile Nutzung von Drohnen im Mittelpunkt. Die militärische Nutzung wird bewusst nur am Rande behandelt. Die vielfältigen zivilen Einsatzmöglichkeiten sind bereits für sich ein komplexes Thema, das in der Lerneinheit möglichst vielschichtig beleuchtet wird. Die Unterrichtseinheit beginnt zunächst mit der Einschätzung der Tragweite. Revolutioniert die Drohnentechnik tatsächlich die Luftfahrt? Bei der Erörterung dieser und vieler weiterer Fragen hilft Ralf Heidger, Experte aus dem Drohnen-Fachteam der DFS. Nach der geschichtlichen Einordnung wenden sich die Lernenden den Drohnentypen zu, die hauptsächlich für die schwindelerregenden Absatzzahlen sorgen: den Multicoptern. Nachdem die Schülerinnen und Schüler die Bauteile eines Multicopters erforscht und weitere Ausführungen von Drohnen kennengelernt haben, beschäftigen sie sich mit den zivilen Einsatzgebieten der unbemannten Luftfahrzeugsysteme. Deutliche Symbolkraft besitzen auch die Zeitungsschlagzeilen im Anschluss, die sich mit den Gefahren der zunehmenden zivilen Drohnennutzung befassen. Den Blick der Deutschen Flugsicherung auf das Thema Drohnen lernen die Schülerinnen und Schüler im großen Interview mit Ralf Heidger kennen. Mit welchen Angeboten sich die Gesetzeslage erschließen lässt, erfahren sie im Anschluss. Zum Abschluss dieser Unterrichtseinheit befassen sich die Lernenden noch mit Berufsperspektiven im Bereich der Luftfahrt. Das Thema "Drohnen" im Unterricht Die zivile Nutzung von Drohnen beziehungsweise Multicoptern nimmt immer weiter zu. Nicht nur privat werden Multicopter genutzt. Auch kommerziell kommt den unbemannten Flugobjekten eine immer größer werdende Bedeutung zu. Beispielsweise stoßen Paketlieferdienste an ihre Grenzen in der Zustellung. Hier wird bereits mit Multicoptern und einer kontaktlosen Zustellung experimentiert. Was wird in Zukunft möglich sein und wo sind technische, aber auch gesetzliche Grenzen? Für die Schülerinnen und Schüler lohnt es sich, wenn sie bereits frühzeitig einen Blick in die Zukunft werfen, um sich mit diesem Thema auseinanderzusetzen. Vorkenntnisse Fachliche und sprachliche Vorkenntnisse sind nicht nötig. Fachbegriffe und Abkürzungen werden gesondert in einem Glossar erklärt. Selbstständige Arbeit in (Klein-)Gruppen sollte jedoch vorausgesetzt werden. Didaktisch-methodische Analyse In dieser Unterrichtseinheit eignet sich die Gruppenarbeit für den Kompetenz- und Wissenserwerb. Eine Ausnahme bildet der Informationsteil am Ende: Da hier lediglich ein Informationstext gelesen wird, bietet sich Einzelarbeit – etwa als Hausaufgabe – an. Trotzdem ist eine Variation der Sozialformen in den anderen Phasen möglich. Gemeinsam ist allen Phasen eine anschließende Plenumsphase, in der die Lerngruppe Ergebnisse zusammenführt und diskutiert. Die Einheit umfasst sieben Kapitel. Zu jedem Kapitel gibt es ein Arbeitsblatt sowie bei Bedarf Materialblätter mit Zusatzinformationen. Die Kapitel und Arbeitsblätter sind unabhängig voneinander nutzbar und bauen nicht aufeinander auf. Dadurch können sie in beliebiger Reihenfolge eingesetzt, für Differenzierung kombiniert oder weggelassen sowie auf verschiedene Gruppen verteilt werden. Die Bearbeitung der gesamten Einheit mit allen Arbeitsblättern dauert etwa 4 bis 6 Unterrichtsstunden – abhängig vom Umfang der Auswertungs- und Diskussionsphasen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen bedeutende Erfindungen der Luftfahrt kennen. erarbeiten, wie Multicopter aufgebaut sind. unterscheiden zwischen Starrflüglern und Hybridsystemen. benennen zivile Einsatzgebiete und die damit einhergehenden Gefahren. machen sich mit der Gesetzlage zur Drohnennutzung vertraut. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen verschiedene digitale und analoge Medien zum Erkenntnisgewinn und als Diskussionsgrundlage. präsentieren Ergebnisse in verschiedenen Formaten. recherchieren selbstständig und bewerten Suchergebnisse hinsichtlich ihrer Aussagekraft. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler präsentieren Arbeitsergebnisse adressatengerecht. arbeiten gemeinsam in verschiedenen Sozialformen. nehmen Rücksicht auf die Bedürfnisse anderer und respektieren Meinungen abseits der eignen.

In dieser Unterrichtseinheit erwerben die Schülerinnen und Schüler zunächst grundlegendes Wissen zur Bionik und erkunden deren Anwendungsfelder und Nutzen. Anschließend wenden sie ihr Wissen im Kontext Mobilität kreativ an und entwickeln eigene bionische Ideen. Bionische Erfindungen finden sich heute in vielen Produkten: vom Klettverschluss über selbstreinigende Oberflächen bis zu Flugzeugtragflächen und Leichtbau in Architektur, Automobilbau oder Prothetik. Die interdisziplinäre Verbindung von Biologie und Technik ist faszinierend und zukunftsweisend. Der Frage, worin die Faszination der Bionik liegt - in ihrer Vielfalt, Kreativität, Lösungskompetenz, Naturnähe oder Zukunftsfähigkeit - gehen die Lernenden nach, indem sie zentrale Argumente und zahlreiche Beispiele kennenlernen. Dabei befassen sie sich auch mit Grundlagen der Bionik, Entwicklung, Arbeitsweisen und Arbeitsbereichen der noch jungen Wissenschaft. Die Lernenden erschließen sich in arbeitsteiliger Gruppenarbeit das Wissenschaftsgebiet Bionik und präsentieren ihre Ergebnisse in einem Bionik Slam . Wie bionische Lösungen effizient, nachhaltig und ökonomisch sinnvoll sein können, erfahren sie unter anderem durch eine Videoreihe von Bremer Bionikstudierenden. Ein Artikel aus der von der Biologin und Unternehmensberaterin Janine M. Benyus gegründeten Bionik-Datenbank „AskNature" eröffnet den Blick auf ökonomische Hintergründe. Anschließend wenden die Lernenden ihr Wissen über bionische Innovationen an, indem sie wahlweise die Entwicklung eines Pkw oder eines Verkehrsflugzeugs simulieren. Im Fokus stehen dabei bionische Entwicklungen für Nachhaltigkeit, Funktionalität, Energieeffizienz sowie Materialkosten- und Abfallreduktion. Abschließend prüfen sie in einer Recherche zu Bionik-Studiengängen und einschlägigen technischen Ausbildungsberufen im dualen Studium, inwiefern die Zukunftswissenschaft Bionik für sie eine berufliche Perspektive bietet. Das Thema Bionik im Unterricht Unser Alltag und unsere Alltagsgegenstände werden ständig optimiert, zugleich wächst der Ruf nach ökologisch und ökonomisch nachhaltigen Lösungen. Hier setzt die Bionik an: Sie überträgt Prinzipien aus der Biologie auf die Technik, um Produkte leistungsfähiger, ressourcenschonender und effizienter zu machen. Da dieser Innovations- und Wirtschaftszweig zunehmend an Bedeutung gewinnt, sollten Lernende bereits in der Schule einen Einblick in seine aktuelle und zukünftige Relevanz erhalten. Vorkenntnisse Grundlagen über biologische Systeme und deren Wechselwirkungen untereinander sind vorteilhaft zur Beurteilung der Wirksamkeit bionischer Ideen und Vorhaben. Eine grundlegende Vorstellung vom Begriff „Bionik“ sollte vorhanden sein. Idealerweise kennen die Schülerinnen und Schüler bereits Alltagsbeispiele wie Klettverschluss oder Lotus-Effekt als bionische Innovationen. Zudem sind grundlegende Englischkenntnisse erforderlich, da einige Materialien und Link-Tipps nur auf Englisch vorliegen. Didaktisch-methodische Analyse In dieser Unterrichtseinheit eignet sich vor allem Gruppenarbeit zum Kompetenz- und Wissenserwerb. Die Ergebnisse werden anschließend im Plenum besprochen oder präsentiert. Lediglich der Rechercheauftrag am Ende kann je nach Interesse in Einzel- oder Paararbeit erfolgen. Die Lernenden erweitern dabei nicht nur ihre fachlichen Kompetenzen in Biologie und Technik, sondern stärken durch vielfältige Arbeits- und Präsentationsformen auch ihre Sozial- und Medienkompetenzen. Die Einheit umfasst fünf Kapitel. Zu jedem gibt es ein Arbeitsblatt und gegebenenfalls Materialblätter mit weiterführenden Informationen. Grundsätzlich können einzelne Kapitel und Arbeitsblätter auch unabhängig eingesetzt werden, sofern das nötige Vorwissen (beispielsweise für Arbeitsblatt 4) anderweitig erarbeitet wurde. Innerhalb der Einheit bauen die Kapitel jedoch aufeinander auf und sollten in chronologischer Reihenfolge bearbeitet werden. Zu Beginn klären die Lernenden den Begriff Bionik und tauschen sich über ihre Grundlagen aus. Anschließend werden verschiedene Bereiche und Teilgebiete betrachtet sowie erforscht, wie die Bionik für effiziente und nachhaltige Entwicklungen und Innovationen sorgen kann. Abschließend wenden die Lernenden ihr Wissen in der Simulation eines Verkehrsmittels an. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler übertragen biologische Phänomene auf technische Anwendungen. wenden ihr Wissen über biologische Systeme und deren technische Nutzung an. analysieren biologische Phänomene hinsichtlich ihrer möglichen wirtschaftlichen Bedeutung. entwickeln begründet einen Standpunkt zu aktuellen Forschungstendenzen und -ergebnissen der Bionik. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen verschiedene digitale und analoge Medien zum Erkenntnisgewinn und als Diskussionsgrundlage. präsentieren Ergebnisse in verschiedenen Formaten. recherchieren selbstständig und bewerten Suchergebnisse hinsichtlich ihrer Aussagekraft. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler präsentieren Arbeitsergebnisse adressatengerecht. arbeiten gemeinsam in verschiedenen Sozialformen. nehmen Rücksicht auf die Bedürfnisse anderer und respektieren Meinungen abseits der eigenen.

Am Beispiel von Seegraswiesen in Kambodscha untersuchen Schülerinnen und Schüler Wechselwirkungen in Lebensgemeinschaften sowie Stoff- und Energieflüsse in Ökosystemen. Authentische Einblicke in ein Meeresschutzprojekt der Organisation Marine Conservation Cambodia (MCC) und den Einsatz einer deutschen Freiwilligen vor Ort im Rahmen ihres weltwärts-Freiwilligendienstes verbinden biologische Fachinhalte mit Globalem Lernen. Mithilfe kooperativer Methoden analysieren die Lernenden Umweltprobleme und entwickeln eigene Handlungsmöglichkeiten im Sinne des Nachhaltigkeitsziels SDG 14 "Leben unter Wasser". Die Einheit verknüpft die Lehrplanthemen "Wechselwirkungen und Dynamik in Lebensgemeinschaften" sowie "Stoff- und Energiefluss durch Ökosysteme und menschliche Einflüsse". Sie macht ökologische Prozesse ganzheitlich sichtbar – von der inneren Dynamik biologischer Systeme bis zu realen Eingriffen und beispielhaften Lösungsansätzen der Organisation Marine Conservation Cambodia (MCC) auf der Insel Koh Ach Seh in Kambodscha. Herausgeberin dieser Lehreinheit ist Engagement Global mit ihrer Koordinierungsstelle weltwärts. weltwärts ist ein entwicklungspolitischer Freiwilligendienst, gefördert vom Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ). Die Einheit basiert auf authentischem Material aus lokalen Projekten von MCC sowie der deutschen Freiwilligen-Entsendeorganisation VIA e.V.. Am Beispiel von Seegraswiesen und deren Gefährdung durch anthropogene Einflüsse führt die vorliegende Unterrichtseinheit die Lernenden über authentische Impulse in die ökologische Bedeutung von Ökosystemen ein. Berichterstattungen über die deutsche Freiwillige Nora, Teilnehmerin des weltwärts-Freiwilligendienstes, und ihr Engagement bei MCC auf Koh Ach Seh Island bilden zusammen mit einem authentischen Video einen motivierenden Einstieg und eröffnen die Leitfrage, warum Meeresverschmutzung für jede und jeden relevant ist. Die Lernenden erwerben mithilfe von Arbeitsblatt 1 die Grundlagen des Ökosystems Seegraswiese. Sie betrachten Seegras als Primärproduzent sowie dessen Bedeutung für Biodiversität, Küsten- und Bodenschutz. Auf Arbeitsblatt 2 analysieren sie anhand der Think-Pair-Share-Methode zentrale anthropogene Belastungsfaktoren, Versauerung und Fischerei und reflektieren anschließend lokale Lösungsansätze. Arbeitsblatt 3 ist optional einsetzbar und erweitert die Perspektive auf Handlungsmöglichkeiten im Kontext der Agenda 2030. Die Lernenden erschließen Grundzüge des Nachhaltigkeitsziels 14 (Sustainable Development Goal SDG 14), entwickeln eine Maßnahmen-Checkliste und formulieren ein gemeinsames Klassenziel. Die Einheit verbindet ökologische Fachinhalte mit globalen Bezügen und handlungsorientierten Elementen. Nora als Freiwillige vor Ort in Kambodscha schafft dabei einen lebensnahen Zugang zu den Themen Meeresschutz und globales Engagement. Ergänzend unterstützt das Material Lehrkräfte, die Agenda 2030 sowie globales Lernen zu integrieren. Die Einheit erleichtert den Zugang zur Thematik, führt die Lernenden fachlich wie emotional an globale Fragen heran und kann ihr Interesse an eigenem Engagement wecken. Die didaktischen Prinzipien der Einheit fördern ein aktives, eigenständiges und reflexives Lernen. So regt das Prinzip der Problemorientierung die Lernenden dazu an, sich mit realen ökologischen Fragestellungen auseinanderzusetzen und ihre eigene Verantwortung im Kontext globaler Herausforderungen zu erkennen. Die wiederholte Anwendung der Think-Pair-Share-Methode fördert die kooperative Reflexion und Diskussion der Lerninhalte, was zu einem besseren Verständnis und einer stärkeren Verankerung des Gelernten führt. Durch die Verbindung von Fachinhalten mit realen, lokalen Beispielen werden die theoretischen Konzepte der Einheit unmittelbar greifbar gemacht, was zur Förderung des Interesses und der Motivation der Lernenden beiträgt. Diese Praxisorientierung hilft, den Lernenden die Alltagsrelevanz der Thematik zu vermitteln und ihr Umweltbewusstsein zu steigern. Zudem zeigt die Auseinandersetzung mit lokalen Renaturierungsprojekten konkrete Handlungsmöglichkeiten auf und fördert das Verständnis für praktische Lösungsansätze. Das Prinzip des Globalen Lernens wird durch die Auseinandersetzung mit den globalen Nachhaltigkeitszielen (am Beispiel des SDG 14) verstärkt, wodurch die Lernenden ein Bewusstsein für globale Zusammenhänge entwickeln. Die Reflexion individueller Handlungsoptionen stärkt ihre Selbstwirksamkeit und ihr Verantwortungsbewusstsein im Hinblick auf den Meeresschutz. Die wiederkehrende Figur Nora dient als verbindendes Element der Einheit und schafft Kohärenz. Zudem bietet sie den Lernenden einen realen Bezugspunkt, ohne dabei die fachlichen Inhalte zu überlagern. Dies trägt dazu bei, dass die Lernenden die komplexen ökologischen Zusammenhänge besser begreifen und ihre eigenen Handlungsoptionen in diesem Kontext erkennen. Durch diese didaktischen Prinzipien erlangen sie ein vertieftes Verständnis für ökologische Zusammenhänge und werden für globale Herausforderungen sensibilisiert. Gleichzeitig werden sie motiviert, ihr eigenes Handeln im Sinne des Meeresschutzes nachhaltiger zu gestalten. Für die Vorbereitung der Einheit und zur Unterstützung können Informationen herangezogen werden, welche bei den externen Links weiter unten zu finden sind. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können Aufbau, Funktion und ökologische Bedeutung von Seegraswiesen erklären. können zentrale anthropogene Belastungsfaktoren und deren Auswirkungen erläutern. können Maßnahmen zum Meeresschutz im Kontext der Agenda 2030 (SDG 14) beschreiben. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können digitale Informationen (zum Beispiel aus einem Video) gezielt erschließen. können fachliche Inhalte adressatengerecht schriftlich darstellen. können Online-Informationen kritisch bewerten. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können in kooperativen Lernformen konstruktiv zusammenarbeiten. können unterschiedliche Standpunkte respektieren und begründet einordnen. können eigene Handlungsmöglichkeiten zum Meeresschutz reflektieren und begründen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Teilchenmodell gehen die Lernenden durch einen Versuch Schuhkartons der Frage nach, wie kleine Teilchen aussehen und ob das überhaupt festzustellen ist, wenn diese Teilchen doch für uns nicht sichtbar sind. Dabei erkennen sie, dass ein Modell im Chemie-Unterricht wie das der kleinen Teilchen eine Hilfe zur Vorstellung ist, aber nicht die Wirklichkeit zeigt. Mit diesem Unterrichtsmaterial vertiefen die Schülerinnen und Schüler im Anschluss an die Einheit " Einführung in das Teilchenmodell: kleine Teilchen " ihre Kenntnisse zum Aufbau der Stoffe. Die Lernenden finden im "Karton-Versuch" so viel wie möglich über einen Gegenstand im Karton heraus, ohne dass sie diesen sehen können. Dabei merken sie, dass sie nach dem Versuch viel, aber nicht alles über diesen Gegenstand wissen. Ihre Beschreibung des nicht sichtbaren Teils stimmt nicht genau, aber sie reicht aus, um sich den Gegenstand genauer vorzustellen. Dieses Verständnis wird übertragen auf das Thema "Kleine Teilchen", um zu vermitteln, dass das Teilchenmodell im Chemie-Unterricht nicht zeigt, wie kleine Teilchen tatsächlich aussehen, sondern eine Hilfe für die Vorstellung sein soll. Es werden dazu verschiedene Gegenstände wie kleine und große Kugeln aus unterschiedlichem Material (zum Beispiel Würfel, ein kleiner quadratischer Karton, runde und eckige Stifte, Lineal…) in Schuhkartons versteckt. Wichtig ist, dass die Lernenden einige Eigenschaften der Gegenstände erkennen beziehungsweise vergleichen können (ungefähre Form, Masse, Länge…) und andere nicht (Farbe, Beschaffenheit der Oberfläche, genaue Form…). In Gruppen versuchen sie dann möglichst genau zu beschreiben, was sich wohl in dem Karton verbergen könnte. Die Schülerinnen und Schüler erkennen in dieser Einheit, dass alles aus kleinen Teilchen besteht. Im Anschluss an den Versuch zeichnen sie kleine Teilchen von Salz, Eisen und Wasser selbst auf einem Arbeitsblatt und vertiefen damit ihr Modell-Verständnis. Das Thema "Kleine Teilchen" im Unterricht Die Struktur der Materie begreiflich zu machen ist eine der schwierigen Aufgaben des Chemie-Unterrichts der Sekundarstufe. Die kleinen Teilchen können nur mit Modellen vorstellbar gemacht werden. Allerdings wird über die Vermittlung von Modellvorstellungen kontrovers diskutiert, unter anderem da bei den Lernenden Modelle und Wirklichkeit oft vermischt werden und die Modelle im Verlauf des Unterrichts stark verändert werden (müssen). Zumindest sollte also allen Lernenden klar sein, dass das Teilchenmodell nicht zeigt, wie diese Teilchen tatsächlich aussehen, sondern eine Hilfe für die Vorstellung sein soll. Dann ist es für den Anfangsunterricht im Fach Chemie ein brauchbares Modell. Vorkenntnisse Die Lernenden kennen verschiedene Eigenschaften von Stoffen und ihre Untersuchung. Didaktische Analyse Die selbst hergestellten Knet-Modelle der Einheit " Einführung in das Teilchenmodell: kleine Teilchen " motivieren die Lernenden dazu, herauszufinden, ob eines der Modelle der Wirklichkeit entspricht. Eine wissenschaftlich korrekte Antwort auf diese Frage ist zu diesem Zeitpunkt des Chemie-Unterrichts leider unmöglich, stattdessen muss jede Lehrkraft für sich überlegen, wie sie sich der Antwort nähern kann und gleichzeitig die Grenzen des Zeit- und Lehrplans nicht sprengt. Dieser Versuch mit Schuhkartons bringt den Lernenden daher näher, dass sie nicht sichtbare Dinge auch nicht vollständig beschreiben können, jedoch eine grobe Vorstellung entstehen kann. Diese Erkenntnis wird anschließend auf die Vorstellung der kleinen Teilchen übertragen. Methodische Analyse Die Knet-Modelle der oben genannten Einheit können als Einstieg dienen und die Erinnerung an das Ergebnis der vergangenen Stunde aktivieren. Daraus entsteht die Frage, wie die kleinen Teilchen von Zucker denn wirklich aussehen und ob eines der Knet-Modelle "richtig" ist. Der Versuch in dieser Stunde und die entsprechende Auswertung bringen eine Annäherung an die Antwort. Am Ende steht die Einigung auf ein Modell für die kleinen Teilchen, mit dem im Chemie-Unterricht vorerst gearbeitet werden kann, auch wenn es nicht vollständig der Wirklichkeit entspricht. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Phänomene und Vorgänge mit einfachen naturwissenschaftlichen Konzepten. verwenden bei der Beschreibung naturwissenschaftlicher Sachverhalte Fachbegriffe angemessen und korrekt. beobachten Phänomene nach vorgegebenen Kriterien und unterscheiden zwischen der Beschreibung und der Deutung einer Beobachtung. beschreiben einfache Modelle zur Veranschaulichung naturwissenschaftlicher Zusammenhänge und geben Abweichungen der Modelle von der Realität an. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lesen altersgemäße Texte mit naturwissenschaftlichen Inhalten wie die Informationen zum Thema "Kleine Teilchen" Sinn entnehmend und fassen sie sinnvoll zusammen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten bei dem "Karton-Versuch" mit einer Partnerin, einem Partner oder in einer Gruppe gleichberechtigt, zielgerichtet und zuverlässig zusammen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Magnetismus lernen die Schülerinnen und Schüler in einfachen Experimenten die magnetische Wirkung, Magnetfelder sowie die Einsatzmöglichkeiten von Magneten im Alltag kennen. Das Thema Magnetismus kann im Physikunterricht durch diverse überraschende Experimente vermittelt werden. So erleben die Schülerinnen und Schüler mit dieser Einheit den Unterricht aktiv und lernen die Polgesetze, Magnetfeldlinien, das Magnetfeld der Erde sowie am Beispiel Kompass den Einsatz magnetischer Wirkung kennen. Sie entdecken die Kraft der Magnete im Alltag wie zum Beispiel bei der Magnetschwebebahn und sammeln in der Gruppe weitere Einsatzmöglichkeiten sowie Vorteile von Magneten. Desweiteren besprechen die Lernenden das Magnetfeld der Erde und probieren einen Kompass nach entsprechender Anleitung selbst aus, sodass sie die Grundlagen eines physikalischen Phänomens ganzheitlich erarbeiten. Ein Vorschlag für eine Leistungskontrolle als Test oder Klassenarbeit rundet die Einheit ab. Das Thema "Magnetismus mit Experimenten untersuchen" im Unterricht Das Thema Magnetismus spielt im Physikunterricht von der Grundschule bis zur Sekundarstufe eine große Rolle. Für das Verständnis der Lernenden ist es durchaus sinnvoll, grundlegende Experimente, die mit einfachen Mitteln eindrucksvoll und gut zu beobachten sind, bereits in niedrigen Klassenstufen durchzuführen. In dieser Unterrichtseinheit geht es daher zunächst im Ansatz darum, die magnetische Wirkung nachvollziehen zu können, um später auch zum Beispiel aktuelle technische Anwendungen wie die Datenspeicherung mit den Gesetzmäßigkeiten des Magnetismus erklären zu können. Didaktisch-methodische Analyse In dieser Unterrichtseinheit werden die Schülerinnen und Schüler zunächst mithilfe eines Videos in die Grundlagen des Magnetismus eingeführt, bevor sie diese dann in der anschließenden Experimentierphase vertiefen und dokumentieren. Die Ergebnisse werden in einem Handout zusammengefasst. Durch Versuche wie dem Magnetisieren einer Schere begreifen die Lernenden in der Gruppe die Elementarteilchen und ihre Ordnung. Das aktive Tun hilft im Sinne der Handlungs- und Produktionsorientierung dabei, Inhalte langfristig zu erinnern. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler experimentieren mit Magneten. lernen das Magnetfeld der Erde und den Kompass kennen. entdecken Vorteile von Magneten im Alltag und magnetisieren eine Schere. beurteilen die Anwendbarkeit eines Modells. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entnehmen einem Video wesentliche Informationen über Magnetismus. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler experimentieren in der Gruppe, sammeln gemeinsam Ideen und nehmen dabei Gedanken der anderen mit auf.