MINT: Willkommen im Fachbereich

Die Unterrichtseinheit für das Fach Physik der Klasse 7 behandelt Wärme, Temperatur und Temperaturskalen. Die Lernenden vergleichen Celsius-, Kelvin- und Fahrenheitsskala, messen die Abkühlung von heißem Wasser und untersuchen, wie sich Stoffe bei Temperaturänderungen ausdehnen. Sie erklären Phänomene an Warmwassergeräten und Thermostatventilen und halten ihre Versuche in einem Protokollbogen fest. Die Unterrichtseinheit bearbeitet entsprechend des Hessischen Lehrplans für das Fach Physik die Inhalte im Themenfeld “Wärmelehre“. Die Unterrichtseinheit bettet Beispiele und Anwendungen aus dem Sanitär-, Heizungs-, Klimahandwerk in das physikalische Themenfeld der Thermodynamik ein. In der ersten Doppelstunde wird zunächst anhand eines Experiments zum subjektiven Temperaturempfinden das Thermometer als Instrument zur Temperaturmessung eingeführt. Die Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene Thermometer und Temperaturskalen kennen und üben den Umgang mit dem Thermometer im Experiment. Die Auswertung des Experimentes erfolgt angeleitet in Form eines Temperatur-Zeit-Diagramms. Anknüpfend an das Sanitär-, Heizungs-, Klimahandwerk wenden die Schülerinnen und Schüler ihr in der ersten Doppelstunde erworbenes Wissen an, indem sie Thermometer und Temperaturmessungen an der heimischen Heizungsanlage entdecken und beschreiben. In der zweiten Doppelstunde wird anhand verschiedener Freihand-Experimente das Verhalten verschiedener Körper bei Wärmezufuhr zunächst experimentell untersucht, protokolliert und anhand dessen wesentliche Kenntnisse zur Volumenänderung von festen Körpern, Flüssigkeiten und Gasen bei Temperaturänderungen erworben und formuliert. Die im Experiment erworbenen Kenntnisse werden anschließend auf verschiedene Beispiele aus dem Heizungsbereich angewendet. Die in der Unterrichtseinheit enthaltenen Themenbereiche Wärme, Temperatur und Temperaturmessungen begegnen den Schülerinnen und Schülern in ihrem Alltag. Physikalische Inhalte werden in einen für die Lernenden sinnvollen Kontext, in diesem Fall schwerpunktmäßig aus dem Sanitär-, Heizungs- und Klimabereich, eingebettet. Dadurch kann die Unterrichtseinheit das Interesse der Schülerinnen und Schüler wecken, da sie ihnen ermöglicht, physikalische Phänomene in ihrem täglichen Leben zu erkennen und besser zu verstehen. Leistungsstarke Schülerinnen und Schüler erhalten an verschiedenen Stellen hingegen die Möglichkeit, über zusätzliche Aufgaben und Denkanstöße Inhalte zu erarbeiten, die eine Transferleistung erfordern. Im Bereich der Temperaturmessung in der ersten Doppelstunde ist es außerdem denkbar, besonders interessierte oder leistungsstarke Schülerinnen und Schüler als Referat oder Zusatzleistung das Thema “Kalibrierung eines Flüssigkeitsthermometers“ selbstständig vorbereiten zu lassen. In der Unterrichtseinheit werden verschiedene Methoden der Wissensvermittlung wie beispielsweise Einzel- und Gruppenarbeit und die Arbeit im Plenum angewandt, um eine Aktivierung aller Lerntypen zu erreichen. Das experimentelle Arbeiten als besondere naturwissenschaftliche Methode wird in dieser Einheit verstärkt angewandt und geübt. Im Bereich der Kommunikation üben die Schülerinnen und Schüler das Erschließen und Aufbereiten von Informationen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden zwischen Wärmeempfinden und Temperatur kennen das Thermometer als Instrument zur Temperaturmessung beschreiben die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf Festkörper, Flüssigkeiten und Gase Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen vorgegebene Internetquellen für die Recherche weiterführender Informationen können digitale Werkzeuge bedarfsgerecht einsetzen können Informationen aus einem Text aufgabengeleitet entnehmen und wiedergeben Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verbessern ihre Fähigkeiten ihre Erkenntnisse adressatengerecht zu präsentieren verbessern durch verschiedene Formen der Gruppenarbeit ihre Teamkompetenzen

Die Unterrichtseinheit für das Fach Chemie der Klasse 8–9 behandelt Stoffgemische und Trenn-verfahren am Beispiel von Wasser. Die Lernenden unterscheiden Reinstoffe und Stoffgemische, untersuchen, ob Stoffe gelöst oder ungelöst vorliegen, und erproben passende Trennverfahren wie Sedimentation, Filtration und Adsorption. Anschließend übertragen sie ihr Wissen auf die Trinkwasserinstallation im Haus und erklären, wie Filter und Enthärtungsanlagen zur Erhaltung der Wasserqualität beitragen. Die Unterrichtseinheit behandelt Stoffgemische und Trennverfahren am Beispiel von Trinkwasser. Die Lernenden setzen sich mit der Frage auseinander, ob klares Wasser ein Reinstoff ist, welche Stoffe in Wasser enthalten sein können und wie sich unterschiedliche Bestandteile voneinander trennen lassen. Sie unterscheiden Reinstoffe und Stoffgemische sowie homogene und heterogene Gemische. Dabei lernen sie, dass Stoffe im Wasser sichtbar oder unsichtbar, gelöst oder ungelöst vorliegen können und dass das Aussehen allein nicht ausreicht, um die Zusammensetzung einer Wasserprobe zu beurteilen. Anhand verschiedener Beispiele ordnen die Schülerinnen und Schüler Stoffgemische ein und wählen passende Trennverfahren aus. Sie beschäftigen sich mit Sedimentation und Filtration für ungelöste feste Teilchen sowie mit Adsorption, Eindampfen und Destillation für weitere Trennaufgaben. In einer Experimentierphase planen sie Untersuchungen mit Wasserproben, beobachten die Ergebnisse und erklären, weshalb ein Verfahren funktioniert oder an seine Grenzen stößt. So verknüpfen sie fachliche Begriffe mit eigenen Beobachtungen und begründen ihre Entscheidungen. Das Sanitär-, Heizungs- und Klimahandwerk (SHK) eignet sich als Lernfeld, weil Trinkwasser auf seinem Weg vom Wasserwerk bis zum Wasserhahn durch Leitungen, Filter, Armaturen und weitere Bauteile einer Gebäudeinstallation fließt. SHK-Fachkräfte planen, installieren und warten diese Anlagen und tragen damit dazu bei, die Trinkwasserqualität im Gebäude zu erhalten. Die Lernenden begegnen dabei konkreten Anwendungen chemischer Prinzipien: Ein mechanischer Trinkwasserfilter hält größere ungelöste Teilchen wie Sand oder Rost zurück, während eine Enthärtungsanlage gezielt gelöste Calcium- und Magnesium-Ionen durch Ionenaustausch verringert. Der Einblick in diese berufliche Praxis zeigt, dass Trennverfahren nicht nur im Labor vorkommen, sondern auch bei der Planung und Wartung technischer Anlagen eine Rolle spielen. Im abschließenden Transfer ordnen die Schülerinnen und Schüler die Stationen einer Trinkwasserinstallation und erklären, wie die Bauteile zur Wasserqualität beitragen. Dabei wird zugleich deutlich, dass die verschiedenen Anlagen unterschiedliche Aufgaben erfüllen und ein Filter nicht alle gelösten Stoffe entfernt. Die Einheit verbindet somit chemische Grundlagen mit einer alltagsnahen Fragestellung und einem konkreten Berufsfeld. Sie eignet sich zur Einführung oder Festigung der Stofflehre und ermöglicht das Experimentieren, fachsprachliche Begründen und kooperative Präsentieren. Die Einheit verknüpft zentrale Inhalte des Chemieunterrichts der Sekundarstufe I mit der Trinkwasserinstallation als Beispiel aus dem Sanitär-, Heizungs- und Klimahandwerk. Im Mittelpunkt stehen Stoffeigenschaften, Reinstoffe und Stoffgemische sowie das begründete Auswählen geeigneter Trennverfahren. Die Lernenden erkennen, dass klares Aussehen keine Aussage darüber erlaubt, ob Wasser ein Reinstoff ist: Gelöste Mineralstoffe sind mit bloßem Auge nicht zu erkennen. Diese Einsicht ist fachlich bedeutsam und alltagsnah, weil Wasser in Haushalt und Gebäude ständig genutzt wird. Der Bezug zur Installation verdeutlicht zugleich, dass die Trinkwasserqualität nicht nur im Wasserwerk, sondern auch im Gebäude erhalten werden muss. Filter können größere ungelöste Teilchen zurückhalten; Enthärtungsanlagen tauschen gezielt Calcium- und Magnesium-Ionen gegen Natrium-Ionen aus. Die Materialien grenzen diese Funktionen voneinander ab und beugen der Fehlvorstellung vor, ein mechanischer Filter entferne gelöste Stoffe oder eine Enthärtungsanlage reinige das Wasser vollständig. Als Lernziele erschließen die Schülerinnen und Schüler die Unterscheidung von Reinstoff und Gemisch, ordnen Gemische als homogen oder heterogen ein, beschreiben Stoffe als gelöst oder ungelöst und wählen Trennverfahren anhand ihrer Eigenschaften aus. Sie erklären Beobachtungen fachsprachlich und übertragen ihr Wissen auf Bauteile einer Hausinstallation. Die Arbeitsblätter strukturieren den Lernweg vom Vorwissen über Klassifikation und Experiment bis zur Anwendung. Mindmap und Sortieraufgaben aktivieren Vorstellungen und machen Vorwissen sichtbar. Tabellen unterstützen den systematischen Vergleich von Aggregatzuständen, Gemischarten und Trennverfahren. In der Experimentierphase planen Gruppen die Bearbeitung von Wasserproben, beobachten die Ergebnisse und präsentieren ihre Begründungen. So werden Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und kooperatives Arbeiten miteinander verbunden. Für die Durchführung sind grundlegende Kenntnisse zu Stoffen und Teilchen hilfreich. Benötigt werden geeignete, sicher handhabbare Wasserproben sowie Filtermaterial, Aktivkohle und gegebenenfalls Geräte zum Erwärmen beziehungsweise Destillieren. Die Lehrkraft wählt Proben und Verfahren passend zu Ausstattung und Sicherheitsregeln aus und begleitet insbesondere das Erhitzen. Nicht alle gelösten Stoffe lassen sich durch einfache Schulversuche nachweisen oder entfernen; die Auswertung sollte daher zwischen Modellversuch und realer Trinkwasseraufbereitung unterscheiden. Die Aufgaben sind in drei Schwierigkeitsstufen markiert und bieten eine Grundlage für binnendifferenzierte Bearbeitung: Satzergänzungen und Begriffshilfen stützen Lernende, während offene Erklär- und Experimentieraufgaben vertiefte Begründungen ermöglichen. Die genaue Dauer und Stundenverteilung hängt von Lerngruppe, Ausstattung und Zahl der untersuchten Proben ab. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… unterscheiden Reinstoffe und Stoffgemische sowie homogene und heterogene Gemische. beschreiben, ob Stoffe in Wasser gelöst oder ungelöst vorliegen. ordnen verschiedenen Wasserproben geeignete Trennverfahren zu und erklären deren Wirkungsweise. vergleichen die Funktion eines Trinkwasserfilters mit der einer Enthärtungsanlage. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… entnehmen Informationen aus Texten, Tabellen und Abbildungen der Arbeitsblätter. dokumentieren Beobachtungen und Ergebnisse ihrer Untersuchungen übersichtlich. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… planen Untersuchungen zu Wasserproben und wählen geeignete Trennverfahren aus. führen Versuche durch und halten ihre Beobachtungen fest. begründen ihre Zuordnungen und werten Versuchsergebnisse aus. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… arbeiten bei der Untersuchung von Wasserproben kooperativ in der Gruppe. vergleichen ihre Ergebnisse mit denen anderer Gruppen und präsentieren ihre Beobachtungen verständlich.

​​Die Unterrichtseinheit für das Fach Mathematik der Klassen 7–9 führt in Koordinatensysteme, Steigungen und lineare Funktionen ein. Die Lernenden tragen Punkte ein und lesen Koordinaten ab. Sie berechnen und vergleichen Steigungen und stellen Geradengleichungen auf.​ In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler den Umgang mit Koordinatensystemen, die Berechnung von Steigungen und das Aufstellen von linearen Gleichungen kennen. Ausgehend von fiktiven Szenarien aus dem Praxisalltag von Steinmetzinnen und Steinmetzen üben sie, Messwerte und Höhenangaben in einem Koordinatensystem darzustellen, Steigungen zu berechnen und Treppen- sowie Rampenverläufe mithilfe von Geraden zu beschreiben. Die zentrale Fragestellung lautet: Wie lassen sich Treppen und Rampen mathematisch planen, beschreiben und beurteilen? Im ersten Arbeitsblatt lernen die Lernenden den Aufbau eines Koordinatensystems kennen. Sie unterscheiden x- und y-Werte, lesen Koordinaten ab, tragen Punkte ein und beschreiben Punktlagen. Die Figuren Steinmetzin Isabelle und ihr Azubi Christian führen in die Praxis ein. Merkhilfen wie die ABC-Regel und die Aufzug-Regel unterstützen die Orientierung beim Ablesen und Eintragen von Punkten. In einer abschließenden Aufgabe erkennen die Lernenden, dass Punkte mit gleichen x- und y-Werten auf einer besonderen Geraden liegen. Das zweite Arbeitsblatt knüpft an diese Beobachtung an und führt den Begriff der Steigung ein. Die Schülerinnen und Schüler setzen Höhe und waagerechte Strecke in Beziehung, bestimmen Steigungen aus zwei Punkten und vergleichen Geraden hinsichtlich ihrer Steilheit. Dabei verwenden sie die Fachbegriffe Treppenhöhe, Auftritt, Höhenunterschied und waagerechter Abstand. Die Aufgaben greifen außerdem die Schrittmaßregel für Treppen sowie die zulässige Steigung barrierefreier Rampen auf. Dadurch werden mathematische Berechnungen mit einer fachbezogenen Bewertung verbunden. Im dritten Arbeitsblatt wird der Zusammenhang zwischen Steigung und y-Achsenabschnitt aufgegriffen. Die Lernenden stellen Geradengleichungen der Form f(x)=m*x+b auf, bestimmen Steigung und y-Achsenabschnitt aus Punkten und Wertetabellen und übertragen Messwerte in Koordinatensysteme. Anhand realitätsnaher Messdaten erkennen sie, dass nicht alle Punkte einer alten oder unregelmäßig gebauten Treppe exakt auf einer Geraden liegen. Sie zeichnen Ausgleichs- beziehungsweise Steigungsgeraden und nutzen diese zur Modellierung eines ungefähren Treppenverlaufs. Zusätzlich untersuchen sie, wie sich zulässige Maßtoleranzen auf die Steigung auswirken. Das Lernfeld des Steinmetzhandwerks eignet sich besonders gut, um mathematische Inhalte mit einer anschaulichen beruflichen Anwendung zu verknüpfen: Beim Planen und Überprüfen von Treppen, Rampen und anderen Bauteilen spielen Maße, Höhen, Abstände und Steigungen eine wichtige Rolle. So erhalten Koordinatensysteme, lineare Funktionen und Geradengleichungen eine konkrete Bedeutung, und die Lernenden können mathematische Modelle an berufsbezogenen Fragestellungen erproben. Zugleich bilden die dargestellten Situationen den Arbeitsalltag von Steinmetzinnen und Steinmetzen nur vereinfacht und auszugsweise ab. Die tatsächlichen Tätigkeiten sind vielfältiger und umfassen unter anderem die Bearbeitung und Gestaltung von Naturstein, Restaurierungsarbeiten sowie die Planung und Ausführung individueller Werkstücke. Die Unterrichtseinheit führt die Schülerinnen und Schüler schrittweise vom sicheren Umgang mit dem Koordinatensystem zur Beschreibung linearer Zusammenhänge mithilfe von Steigung und Geradengleichung. Die drei Arbeitsblätter folgen dabei einer fachlichen Progression: Zunächst werden Punkte und Koordinaten dargestellt und abgelesen, anschließend werden Höhe und waagerechte Strecke zur Bestimmung der Steigung in Beziehung gesetzt. Im dritten Arbeitsblatt wird die Steigung um den y-Achsenabschnitt ergänzt und zur Aufstellung von Geradengleichungen genutzt. Die Inhalte bauen unmittelbar aufeinander auf; die Punkte mit gleichen Koordinaten aus Arbeitsblatt 1 bilden beispielsweise den Übergang zur Betrachtung von Steigung und Geraden in Arbeitsblatt 2. Der Sachkontext des Steinmetz-Handwerks ermöglicht einen lebensweltorientierten Zugang. Treppen und Rampen werden vermessen, in Plänen dargestellt und hinsichtlich ihrer Steilheit beurteilt. Dadurch erhalten die mathematischen Verfahren eine konkrete Funktion: Koordinaten dienen der Dokumentation von Messpunkten, Steigungen ermöglichen den Vergleich verschiedener Verläufe und Geradengleichungen beschreiben Treppenmodelle. Die Lernenden arbeiten dabei in unterschiedlichen Darstellungen und wechseln zwischen Text, Skizze, Koordinatensystem, Punktepaar, Tabelle, Steigungsdreieck, Rechnung und Funktionsterm. Dieser Darstellungswechsel unterstützt die inhaltliche Vernetzung und fördert den flexiblen Umgang mit mathematischen Begriffen. Methodisch verbindet die Einheit anschauliches, problemorientiertes und zunehmend formalisiertes Lernen. Die Begriffe Auftritt, Höhe und Steigung werden aus beruflichen Fragestellungen und grafischen Darstellungen heraus entwickelt, bevor sie mithilfe von Formeln verallgemeinert werden. Im dritten Arbeitsblatt wird außerdem der Modellierungsgedanke angebahnt: Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass reale Messwerte nicht immer exakt auf einer Geraden liegen, und nutzen eine Ausgleichsgerade zur Beschreibung eines ungefähren Verlaufs. Die Sternchen-Differenzierung ermöglicht eine innere Differenzierung zwischen Aufgaben zur Sicherung, Vertiefung und anspruchsvolleren Anwendungen. Partner- und Plenumsphasen fördern das Erklären von Lösungswegen, den Vergleich verschiedener Strategien und die gemeinsame Reflexion typischer Fehler. Auf diese Weise werden neben der Fachkompetenz auch Methoden-, Kommunikations- und Reflexionsfähigkeit entwickelt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… lesen Punkte im Koordinatensystem ab, tragen Koordinatenpaare ein und unterscheiden sicher zwischen x- und y-Werten. bestimmen waagerechte Abstände und Höhenunterschiede aus Punktpaaren. berechnen und vergleichen Steigungen von Treppen und Rampen. stellen lineare Funktionsgleichungen auf und interpretieren Steigung sowie y-Achsenabschnitt im Sachzusammenhang. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… erstellen Koordinatensysteme mit geeigneter Skalierung und übertragen Messwerte in grafische Darstellungen. wechseln zwischen sprachlicher Beschreibung, Koordinatenpaar, Tabelle, Graph, Steigungsdreieck und Rechnung. nutzen Formeln, Skizzen und Tabellen zur strukturierten Bearbeitung von Sachaufgaben. dokumentieren Rechenwege nachvollziehbar und überprüfen ihre Ergebnisse durch Vergleiche oder Zeichnungen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… arbeiten kooperativ in Partner- und Plenumsphasen. erklären ihre Lösungswege mit passenden mathematischen Fachbegriffen. vergleichen unterschiedliche Lösungsstrategien und geben konstruktives Feedback. prüfen und korrigieren eigene Ergebnisse und gehen sachlich mit Fehlern um.