MINT: Willkommen im Fachbereich

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Plastik gehört nicht ins Meer" werden die Schülerinnen und Schüler mit dem Problem der Abfallentsorgung und deren Konsequenzen für die Umwelt sowie die Natur konfrontiert. Sie lernen die Materialbeschaffenheit alltäglicher und gebräuchlicher Gegenstände kennen und erfahren, dass deren Entsorgung teils unverträglich bis unmöglich für die Umwelt ist. Außerdem setzen sie sich mit möglichen Lösungen des Problems auseinander. Einige Aufgaben dieser Einheit können die Lernenden auch selbstständig bearbeiten und Rechercheaufgaben im Internet durchführen. Über Links können sie sich weiterführend über das Thema informieren. In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Plastik gehört nicht ins Meer" setzen sich die Lernenden sowohl mit Umwelt- als auch Tierschutz auseinander. Sie werden mit der Problematik von Plastikmüll im Meer und dessen Gefahren für Tiere und Umwelt konfrontiert. Dabei lernen die Schülerinnen und Schüler die fachlich richtigen Bezeichnungen für die Materialbeschaffenheit unterschiedlicher Gegenstände kennen und untersuchen unterschiedliche Materialien werden auf ihre Wiederverwendbarkeit. Weiterhin erfahren sie, dass Tiere an dem Plastikmüll sterben können, zum Beispiel, wenn sie ihn fressen. Anhand dieser Materialien wird nicht nur die Problematik thematisiert, sondern die Schülerinnen und Schüler auch für den Naturschutz sensibilisiert. Sie lernen, dass jede und jeder von ihnen einen Beitrag dazu leisten kann, denn: Umweltschutz geht alle an! Diese Unterrichtseinheit bietet eine Vielzahl an Anknüpfungspunkten an Unterrichtsthemen. Dementsprechend kann sie sowohl fächerübergreifend, insbesondere im Zusammenhang mit dem Projekt "Plastik hat im Meer nichts zu suchen" , als auch im Sachunterricht im Rahmen von "Natur und Umwelt" eingesetzt werden. Teile der Unterrichtseinheit bieten sich auch zum Einsatz im Distanzunterricht an. Die Schülerinnen und Schüler können Aufgaben wie Lückentexte, Rechenübungen und Rechercheaufgaben im Internet selbstständig lösen, die Ergebnisse werden dann im Videogespräch oder via Lernplattform kontrolliert und ausgewertet. Wichtig ist hierbei der anschließende Austausch über die Ergebnisse und eine Auseinandersetzung mit dem Inhalt. Weiterführende Links animieren die Lernenden, sich auch von zuhause mit dem Thema des Umweltschutzes zu beschäftigen. Das Thema dieser Unterrichtseinheit "Plastik gehört nicht ins Meer" gewinnt immer mehr an Aktualität und kann und darf auch von den Schulen nicht mehr ignoriert werden. Gerade die heutige Schülergeneration muss sich mit den Umweltsünden der vorherigen Generation beschäftigen und Möglichkeiten finden, durch umweltverträgliche Produktion unseren Planeten vor weitergehendem Schaden zu bewahren. Die Schülerinnen und Schüler sollten bereits über den Umgang mit Hausmüll und Mülltrennung Kenntnisse haben. Sie werden für den Umgang mit umweltbelastenden Materialien sensibilisiert indem ihnen bewusst gemacht wird, dass die Entsorgung nicht recycelbarer Produkte zu gravierenden Umweltschäden führt. Aufbauend auf dieser Einsicht entwickeln sie alternative Handlungskompetenzen und einen bewussten Umgang mit gezielter Abfallentsorgung . Abbildungen veranschaulichen in sehr deutlicher Weise die Umweltschäden, die durch den sorglosen Umgang mit Produkten aus Plastik angerichtet werden. Insbesondere die Vermüllung der Meere und das Artensterben von Pflanzen und Meerestieren in den Ozeanen lassen nicht daran zweifeln, dass sich ein neues Umweltbewusstsein entwickeln muss, um den Planeten Erde weiterhin bewohnbar zu halten. Informationen zum Thema und vielfache Wiederholungen speichern das Erlernte im Langzeitgedächtnis ab. "Rätselhafte" Aufgabenstellungen erhöhen die Motivation und führen die Schülerinnen und Schülern zu selbst entwickelten und selbst gewonnenen Einsichten nachhaltiger, als es Lückentexte oder lineare Abfragen bewirken könnten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erkennen das Problem der Entsorgung von "unkaputtbaren" Materialstoffen. benennen und begründen die Notwendigkeit alltäglicher Verhaltensänderung zum Gebrauch alternativer und ökologisch verträglicher Produkte. entwickeln Strategien zum Argumentieren. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können Sachtexte und Grafiken sinnerfassend lesen und verstehen. können im Internet gezielt nach schadstofffreien Produkten recherchieren. können ihre Arbeitsergebnisse überzeugend präsentieren. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler gehen wertschätzend mit den Beiträgen ihrer Mitschülerinnen und Mitschüler um. arbeiten kooperativ miteinander und beziehen andere Meinungen in ihren Denkprozess mit ein. können Personen aus ihrem Umwelt argumentativ zu einer Verhaltensänderung anregen.

Die Unterrichtseinheit führt an das Thema Sinnfluencerschaft heran und verschafft einen Überblick über Themen, die Sinnfluencer auf Social Media verbreiten. Die Erkenntnisse unterstützen Lernende dabei, ihre Kenntnisse über die Monetarisierungsformen des Influencer-Marketings zu erweitern. Der didaktische Schwerpunkt der Unterrichtseinheit liegt darin, den Schülerinnen und Schülern einen Einblick in die Funktionsweise des Influencer Marketings, insbesondere der neuaufkommenden Sinnfluencerschaft zu geben und umfasst die folgenden Themenschwerpunkte: Einführung in das Influencer Marketing sowie der Sinnfluencerschaft Erarbeitung sogenannter Sinnfluencer sowie Gegenüberstellung thematischer Schwerpunkt im Gegensatz zu sonstigen Influencer Marketing relevanten Themen Erarbeitung monetärer Einnahmequellen von Sinnfluencern Vertiefung durch Podiumsdiskussion "Sinnfluencer – die besseren Influencer?" Einführung in die rechtlichen Grundlagen von Schleichwerbung Erarbeitung der Inhalte eines Gesetzentwurfs sowie kritische Stellungnahme Diese Unterrichtseinheit kann mit den passenden interaktiven Übungen ergänzt werden. Diese eignen sich besonders gut für den Distanzunterricht. Das Thema "Sinnfluencer" im Unterricht Der Fachartikel "Sinnfluencer – Das Greenwashing des Influencer Marketings?" ermöglicht es Lehrenden einen Einblick über die neuen Kommerzialisierungsstrukturen des Influencer Marketings zu erlangen und steht in Zusammenhang mit dieser Unterrichtseinheit. In der Unterrichtspraxis sollten die Themen, die Sinnfluencer kommerzialisieren, mit Lernenden diskutiert und reflektiert werden, um den Schülerinnen und Schülern ein ganzheitliches Verständnis über die Kommerzialisierungsabsichten der Influencer-/Sinnfluencerschaft zu vermitteln. Vorkenntnisse Die Unterrichtseinheit setzt keine speziellen Kenntnisse aufseiten der Lernenden voraus. Es wäre allerdings vorteilhaft, wenn die Lernenden bereits eine Vorstellung von werblichen Maßnahmen beziehungsweise des Begriffs "Werbung" hätten. Didaktische Analyse Die Lernenden erkennen, dass sich Sinnfluencer (im Gegensatz zu Influencern) mit Themen wie Nachhaltigkeit, Politik und Minimalismus beschäftigen. Dabei erkennen sie, dass auch Sinnfluencer kommerzielle Absichten haben, da sie mit den Postings zu nachhaltigen Produkten (ebenso) monetäre Einnahmen verzeichnen können. Mithilfe der Unterrichtseinheit/Lehrkraft werden die Lernenden dabei unterstützt, ihre Kenntnisse über die Monetarisierungsformen des Influencer Marketings zu erweitern. Methodische Analyse Die kommerziellen Absichten des Influencer Marketings werden für Schülerinnen und Schüler umso erfahrbarer, je mehr sie methodisch dazu verlasst werden, das Problem auf sich zu beziehen und persönlich Stellung zu nehmen. Fach- und Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler ermitteln Monetarisierungsoptionen des Influencer-Marketings insbesondere im Rahmen der Sinnfluencerschaft. extrahieren wesentliche Informationen aus den Quellen. diskutieren und bewerten Standpunkte aus unterschiedlichen Perspektiven. verbessern die Fähigkeit, Gesetzestexte zu lesen und zu interpretieren. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bewerten die Informationen sowie deren Relevanz für die Aufgabenstellungen. dokumentieren und präsentieren die gewonnenen Ergebnisse aus ihrer Gruppe. nutzen den PC/Laptop als Präsentationsmedium (Präsenz- und Distanz-Unterricht). Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren im Rahmen von Gruppenarbeit die Zusammenarbeit mit anderen Personen. führen Diskussionen argumentativ und rational. präsentieren ihre Ergebnisse aus der Gruppenarbeit und beurteilen die Arbeit anderer.

Der 26. April 1986 wird für immer als einer der schwärzesten Tage der Energieerzeugung durch Kernkraftwerke gelten. An diesem Tag kam es bis dahin zum schwersten Unfall in der Geschichte der Kernenergie. Die Lernenden werden in dieser Unterrichtseinheit mit den unterschiedlich arbeitenden Reaktortypen der westlichen Welt und der ehemaligen Sowjetunion bekannt gemacht. Darüber hinaus werden sie für die langdauernden gesundheitlichen Gefahren des entstehenden radioaktiven Niederschlages sensibilisiert und können die zerstörerische Wirkungsweise der auf den menschlichen Körper einwirkenden ionisierenden Strahlung beschreiben. Die Katastrophe von Tschernobyl und einmal mehr auch der Unfall von Fukushima im Jahr 2011 haben eindringlich gezeigt, dass kerntechnische Anlagen zwar umweltschonende Energie bereitstellen können, aber auch ein permanentes Gefahrenpotential beinhalten. Die auf die Explosion von Tschernobyl folgenden radioaktiven Niederschläge sind durch die dabei entstehenden Zerfallsprodukte (Cäsium und Jod) sehr gefährlich und können massive gesundheitliche Schäden zur Folge haben. Diese schädigende Wirkung hält zum Teil aufgrund sehr langer Halbwertszeiten (im Fall von Cäsium rund 31 Jahre) bis heute an – in der näheren Umgebung von Tschernobyl sprechen Strahlenmediziner von rund 50.000 Menschen, die an den Folgen gestorben sind. Die Reaktorkatastrophe von Tschernobyl als Thema im Physikunterricht Radioaktivität und ihre Auswirkungen auf Natur und menschliche Gesundheit sind seit langem, insbesondere aber verstärkt nach den Unfällen von Tschernobyl und Fukushima in aller Munde. Dies bedeutet, dass man auch im Unterricht diesem Thema ausreichend Raum geben sollte. Die unter Umständen gefährlichen Auswirkungen des radioaktiven Niederschlages, der sich im Boden und damit auch in Pflanzen anreichert, werden Schülerinnen und Schüler stark motivieren, sich damit näher zu beschäftigen. Für den Unterricht sollten Lehrkräfte deshalb gut präpariert sein, um auf kritische Fragen sachkompetent eingehen und antworten zu können. Vorkenntnisse Grobe Vorkenntnisse von Lernenden können in gewisser Weise vorausgesetzt werden, da die Thematik in den verschiedensten Medien immer wieder aufbereitet wird. Konkrete Kenntnisse sind jedoch nicht zu erwarten, weil dazu neben dem physikalischen Wissen um radioaktive Strahlung auch chemische und biologische Kenntnisse nötig sind, um die Vorgänge in den organischen Zellen beschreiben zu können. Didaktische Analyse Bei der Behandlung dieses sensiblen Themas muss man darauf achten, dass unkontrolliert wirkende radioaktiven Strahlung ein hohes Maß an Gefährlichkeit birgt – gleichzeitig aber präzise eingesetzte radioaktive Strahlung in verschiedenen Bereichen der Medizin zu großen Erfolgen in der Diagnose und Behandlung von erkrankten Menschen geführt hat. Methodische Analyse Radioaktive Strahlung als Folge von radioaktivem Fallout nach Unfällen oder auch Kernwaffentests dürfte die Lernenden sehr interessieren, weil der gesundheitliche Aspekt im Vordergrund steht. Die intensive Auseinandersetzung mit dem Thema setzt aber viel konkretes Wissen voraus, um die Gefahren im Umgang mit Belastungen – wie etwa über die Nahrungskette – richtig einschätzen zu können. Weitere spannende Unterrichtsvorschläge rund um das Thema Radioaktivität finden Sie in der Materialsammlung Kern- und Teilchenphysik . Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen um die gesundheitlichen Gefahren von radioaktivem Niederschlag. kennen die verschiedenen Wege der Aufnahme radioaktiver Strahlung in den Körper. können die Wirkungsweise ionisierender Strahlung auf menschliche Zellen beschreiben einschließlich "möglicher" krankmachender Folgen. können die verschiedenen Reaktortypen hinsichtlich ihres Gefahrenpotentials einordnen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden wertfrei diskutieren zu können.

Der Zug der Weißstörche fasziniert alle Altersgruppen. Im Internet kann man die Vögel auf ihrer Reise von Norddeutschland nach Afrika oder nach Spanien verfolgen. Auf hochauflösenden Karten sieht man, wo sie sich gerade befinden. Die Vergleiche verschiedener Individuen und ihrer Zugwege aus verschiedenen Jahren zeigen spannende Abweichungen vom klassischen Schulbuchwissen und liefern viele Anregungen für eigene Fragestellungen und Untersuchungen.Was suchen Störche aus deutschen Feuchtgebieten am Südrand der Sahara? – Im Storchenzug-Projekt werden Weißstörche auf ihrem Flug nach Afrika und zurück über die Satellitentelemetrie verfolgt. Mithilfe kleiner Sender auf dem Rücken und GPS (Global Positioning Systems) werden die Tiere tagesaktuell geortet. Der NABU beziehungsweise die NAJU bieten darüber hinaus einen täglichen Blog mit Kommentaren und viele geografische und landestypische Informationen zur Reiseroute an. Die in dieser Unterrichtseinheit vorgestellten Materialien und Arbeitsblätter geben Anregungen zur offenen Erforschung des Vogelzugs für Schülerinnen und Schüler verschiedener Klassenstufen: Für die Klassen 5 und 6 kann man eher phänomenologisch affektive Lehrziele verfolgen, in der Oberstufe systematisch ökologischen, verhaltens- und evolutionsbiologischen Fragen nachgehen. Einsatz der Arbeitsblätter und Inhalte Bei den hier angebotenen Materialien handelt sich um offene Arbeitsblätter , die zu differenzierter Arbeit mit dem Thema Storchenzug anregen sollen. Ausgehend von konkreten Fragen oder offenen Problemstellungen wird erwartet, dass sich die Lernenden eigene Wege suchen, die Fragen zu beantworten und weitere Fragen zu stellen. Endgültige Antworten und abschließende "Merksätze" sind nicht beabsichtigt. Die Lehrkraft muss sich in die Rolle des "Mitforschers" begeben und allenfalls Hilfen geben, einen Gedanken zu formulieren und Ergebnisse als solche zu erkennen, wie zum Beispiel diese: "Der Weg nach Südafrika kann direkt oder über den Tschad führen." "Auf dem Wegzug machen die Störche im Tschad oder im Sudan drei bis vier Wochen Pause, auf dem Rückzug geht es in einem Rutsch nach Hause." "Penelope zog in den drei beobachteten Jahren jedes Mal auf einem etwas anderen Weg." Mögliche Themen Der Vogelzug kann in verschiedenen inhaltlichen Zusammenhängen behandelt werden, darunter die folgenden: Überwinterung Arten- und Biotopschutz Orientierung Methoden der Erforschung von Tierwanderungen Flugleistungen Das Storchenzugprojekt bietet in außergewöhnlich anschaulicher und ansprechender Weise eine Fülle aktueller Daten über den Vogelzug. Die Probleme der "wandernden Tiere", der Energieeffizienz beim Fliegen, der Evolution des Zugverhaltens können damit vertiefend behandelt werden. Affektive Lehrziele und neue Medien – virtuelle Begleitung vertrauter Individuen Ein emotionaler Aspekt der Vogelkunde kam bisher bei den traditionellen Unterrichtsmethoden durch die Winterfütterung oder durch die Beobachtung von wegziehenden und heimkehrenden Arten ins Spiel. Mit der Online-Verfolgung von Störchen kann man nun einen unmittelbaren Bezug zu einzelnen Tieren aufbauen, der an die Alltagserfahrung Jugendlicher anknüpft: Man "begleitet" namentlich bekannte Individuen auf ihrer Reise. Seit der Saison 2009/2010 wird während der Brutzeit an einem Storchennest eine Webcam eingerichtet. Die Schülerinnen und Schüler können sich mit "ihrem Patentier" somit schon im Sommer anfreunden. Auf der Website Storchennest.de bietet der NABU (Naturschutzbund Deutschland e. V.) ausführliches Bildmaterial an. So können mit der virtuellen Begleitung alle oben genannten Themen behandelt und mit affektiven Lehrzielen verbunden werden. Überraschende Ergebnisse Die Störche verhalten sich überhaupt nicht schematisch, sondern bieten zahlreiche Anlässe zu Fragen: "Warum biegt Penelope nach Westen in Richtung Tschad ab?" "Peterchen macht zwei Wochen Pause – was findet er während dieser Zeit zu fressen?" "Welche Rolle spielt das Wetter?" Die von den Lernenden untersuchten Daten sind authentisch und die Ergebnisse zum Teil auch für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neu ( Berthold, Querner 2002 ). Wetter, physische Geographie und politische Situation Wichtige Zusatzinformationen können von den Lernenden über das Internet gesammelt und ausgewertet werden, zum Beispiel Wetterdaten oder Satellitenbilder. Entfernungen können mithilfe von Online-Flugstreckenrechnern bestimmt werden. Geografische Fragen stellen sich fast automatisch bei der Verfolgung der Störche. So können politische und physische Themen aufgegriffen werden. Das zeigt die Aussage eines am Telemetrieprojekt beteiligten Forschers: "Mit Sendern versehene Störche sind im Libanon, in Israel und in Ägypten besonders gefährdet, da sie wegen der kleinen Antennen als 'Spione' angesehen und beschossen werden". Höhenkarten, Wetterdaten und Geoinformationssysteme (GIS) werden als Werkzeuge benutzt, um die Biologie "unserer Störche" zu verstehen.Die Schülerinnen und Schüler vollziehen die Zugwege von Oststörchen und Weststörchen mit ihren Varianten nach. erforschen die Unterschiede zwischen Individuen und Zugjahren. übertragen die Zugstrecken genau und differenziert in Karten – und dies unter Beachtung von Meerengen und Gebirgspässen! bestimmen die Leistungen der Störche auf ihrem Zug: Höhen, Strecken, Geschwindigkeiten. nehmen Entfernungsschätzungen und -messungen mithilfe des Atlas und von Entfernungsrechnern aus dem Internet vor. gewinnen einen Bezug zur physischen und politischen Geografie des Zugwegs. gehen mit geografischen Längen und Breiten um. stellen Bezüge zwischen dem Verhalten der Störche und ihren Lebens- und Ruheräumen her.

In dieser Unterrichtseinheit erfahren die Lernenden anhand von Videos, aus welchen Bereichen das Gehirn besteht. Sie wiederholen ihr Wissen über Neuronen und die Weiterleitung von Signalen, um sich anschließend genauer über die im Video vorgestellte Patch-Clamp-Technik zu informieren. Die Lernenden erfahren durch das Video "Das Gehirn: Steuerzentrale des Körpers" welche Bereiche es im Gehirn gibt und für welche Sinneswahrnehmungen und Steuervorgänge diese zuständig sind. Danach wiederholen sie mithilfe des Videos "Das Gehirn: Neuronen und Synapsen – Signalverarbeitung im Gehirn" ihr Wissen über Aufbau und Funktion von Neuronen, um sich anschließend selbstständig über die vorgestellte Patch-Clamp-Technik zu informieren. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht . Das Thema "Gehirn und Informationsweiterleitung" im Unterricht Der Bereich Neurobiologie umfasst Prozesse von der systemischen bis zur molekularbiologischen Ebene. Die leicht nachzuvollziehende Aufnahme von Reizen durch die Sinnesorgane ist nur der Anfang von zahllosen Abläufen im Körper, die in einer passenden Reaktion auf die Reize münden. Für die Lernenden ist es interessant zu erfahren, wie ihr Gehirn ihren Körper und ihr Verhalten steuert. Die Vermittlung der Techniken, mit denen in der Neurobiologie geforscht wird, unterstützt das Verständnis und ermöglicht einen Einblick in die Abläufe wissenschaftlicher Arbeit. Vorkenntnisse Die Schülerinnen und Schüler kennen Aufbau und Funktion von Neuronen und wissen wie die Erregungsweiterleitung an Neuronen funktioniert. Didaktische Analyse Das Einstiegsvideo über den Aufbau des Gehirns führt zu der Frage, was mit eingehenden Informationen in unserem Körper auf zellulärer und molekularbiologischer Ebene passiert. Das folgende Video erklärt in kompakter Form die Funktion von Neuronen und Synapsen und schafft eine Grundlage für das Verständnis der wissenschaftlichen Technik, mit der diese Funktion erforscht wird. Zur Vertiefung kann in der folgenden Stunde eine arbeitsteilige Gruppenarbeit zu den Themen "Navigationssystem Gehirn" und "Die Zeit des Gehirns" erfolgen. Methodische Analyse Nachdem das Interesse der Lernenden durch den Einstiegsfilm geweckt ist, arbeiten sie möglichst selbstständig in kleinen Gruppen. Dadurch wird eine hohe Aktivität jedes Einzelnen ermöglicht. Durch die angeleitete Recherche können die Schülerinnen und Schüler selbst herausfinden, wie die Patch-Clamp-Methode grundsätzlich funktioniert. Da dies nicht unkompliziert ist, arbeiten die Lernenden mit Partnern oder in Kleingruppen und können sich gegenseitig unterstützen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen Aufbau und Funktion des Neurons. beschreiben und erläutern biologische Sachverhalte. können Experimente mit komplexen Versuchsplänen und -aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen recherchieren, auswählen und vergleichend beurteilen. präsentieren biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten kooperativ in Partner- oder in Kleingruppenarbeit.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Gesteinskreislauf lernen die Schülerinnen und Schüler die Umwandlung der Gesteine sowie die wichtigsten Hauptgesteinsgruppen kennen. Ziel ist es, die drei Gesteinsgruppen "magmatisches Gestein", "metamorphes Gestein" und "Sedimentgestein" zu unterscheiden sowie deren Besonderheiten aufzuzeigen. Der Kreislauf der Gesteine, der ungefähr 200 Millionen Jahre lang dauert, bezeichnet die Umwandlung von magmatischem also vulkanischem Gestein bis zur Entstehung von Sedimentgestein und weiter zur Veränderung in metamorphes Gestein durch hohen Druck oder auch durch hohe Temperaturen. Mithilfe des Gesteinskreislaufs können auch geologische Prozesse erläutert werden, die für das Verständnis von Prozessen an der Erdoberfläche wichtig sind. Anhand einiger Praxisbeispiele lernen die Schülerinnen und Schüler die einzelnen Gesteinsgruppen näher kennen. Zunächst beschäftigen sich die Lernenden mit dem Erdaufbau. Sie lernen die einzelnen Schichten der Erde kennen und beschriften diese. Anschließend stellen sie den Gesteinskreislauf durch ein Experiment nach, ehe sie die einzelnen Abläufe beschriften. Zudem lernen sie verschiedene Gesteinsgruppen kennen. Abschließend beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Frostsprengung als Beispiel für physikalische Verwitterung. Das Thema Gesteinskreislauf im Unterricht Um in die Thematik der verschiedenartigen Gesteinswelt einzusteigen, bedarf es grundlegender Kenntnisse des Erdaufbaus und einiger geologischer Prozesse auf unserer Erde. Die Gesteinswelt ist ein sehr komplexes Thema, denn seit Jahrmillionen werden die Gesteine auf und in der Erdkruste neu verteilt und anders zusammengefügt. All dies geschieht in einem lang andauernden Prozess, der zudem noch durch exogene und endogene Kräfte beeinflusst wird. Gesteine prägen unser Landschaftsbild bis heute. Der Motor der Gesteinsbildung sind die endogenen und exogenen Kräfte im Innern der Erde beziehungsweise außerhalb der Erdoberfläche. Endogene Kräfte sind die auf- und absteigenden Strömungen im Erdmantel durch flüssiges Magma, die sowohl zur Bildung von neuem Gestein oder zur Vermischung von Gesteinsarten als auch zur Bewegung der Erdplatten beitragen. Zu den exogenen Prozessen oder Kräften gehören unter anderem die auf der Erdoberfläche ablaufenden Prozesse, wie zum Beispiel Erosion, Transport und Sedimentation. Gesteine sind feste Bestandteile der Erdkruste und des Erdmantels. Meistens bestehen Gesteine aus mehreren Mineralien oder nur aus einem Mineral. Mineralien sind einheitliche natürliche anorganische feste Stoffe der Erdkruste, die bestimmte Eigenschaften aufweisen. Circa 200 Mineralien bilden die Welt der Gesteine. Je nach Entstehungsort und -art lassen sich die drei Hauptgruppen differenzieren: Magmatisches Gestein (Erstarrungsgestein), Sedimentgestein (Ablagerungsgestein) und Metamorphes Gestein (Umwandlungsgestein). Alle drei Gesteinsgruppen stehen über den Kreislauf der Gesteine in engem Zusammenhang, aber auch über den Luft- und Wasserkreislauf auf der Erde findet ein reger Austausch also eine Durchmischung der Gesteinsarten statt. Die Schülerinnen und Schüler können nach dieser Unterrichtseinheit geologische Vorgänge und auch Zusammenhänge in der Natur, wie zum Beispiel die Gebirgsbildung leichter verstehen und nachvollziehen. Vorkenntnisse Die Lernenden sollten die Begriffe endogene und exogene Faktoren auf der Erdoberfläche verstehen und Grundwissen über den Erdaufbau (Erdkern, Erdmantel, Erdkruste) sowie die inneren Vorgänge haben. Es ist sinnvoll, mit den Lernenden vorher das Thema Vulkanismus und die Plattentektonik zu behandeln. Didaktische Analyse Mithilfe dieser Unterrichtsmaterialien lernen die Schülerinnen und Schüler die Zusammenhänge des Gesteinskreislaufs und die gestaltenden Kräfte der Verwitterung auf der Erdoberfläche kennen und können abschließend die drei Hauptgesteinsgruppen magmatisches Gestein, Sedimentgestein und metamorphes Gestein unterscheiden und je ein Beispiel benennen. In der realen Natur Gesteine den jeweiligen Gesteinsgruppen zuzuordnen bleibt trotz grundlegender theoretischer Kenntnisse nur Geologen vorbehalten. Methodische Analyse Je nach Wissensstand der Schülerinnen und Schüler kann eine Wiederholung des Erdaufbaus sinnvoll sein, beispielsweise kann das dieses Video über den Aufbau der Erde hilfreich sein: Methodische Schwierigkeiten sollten durch die Anwendung von praktischen Beispielen an sich gar nicht auftreten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen die unterschiedlichen Gesteinsarten kennen und verstehen die Gründe für die Umwandlung der Gesteine und ihre Einflüsse von außen. verstehen, wie man mithilfe eines Modells die Realität des Kreislaufs der Gesteine abbilden kann. können den Gesteinskreislauf in einem ganzheitlichen Zusammenhang bringen und verstehen das physikalische Phänomen Frostsprengung. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken ihre Lesekompetenz und können grafische Schemata verstehen und Fachbegriffe zielgerichtet einsetzen. können verschiedenartige Medien wie Texte, Tabellen, Grafiken, Videos und Bilder hinsichtlich relevanter Informationen auswerten. können die fachlichen Informationen aus verschiedenen Medien kritisch hinterfragen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konzentriert in Kleingruppen und nehmen die Vorschläge der anderen auf. lernen zu komplexen Themenstellungen kritisch Stellung zu beziehen. erarbeiten Lösungsvorschläge in Kleingruppen.

Dieses Unterrichtsmaterial widmet sich den ganz alltäglichen Fragen rund um Künstliche Intelligenz (KI): Was hat KI mit meinem Leben zu tun? Und was ist das eigentlich genau? Die Schülerinnen und Schüler entwickeln eine eigene Perspektive auf Künstliche Intelligenz und sammeln Wissen zu diesem Themenkomplex.Künstliche Intelligenz (KI) – meist meint man heute damit Computersysteme oder Maschinen, die durch Verfahren Maschinellen Lernens scheinbar selbstständig begrenzte Aufgaben lösen können, und dies oft besser als der Mensch. Sie spielen heute schon in vielen Bereichen unseres Lebens eine wichtige Rolle, so kommen zum Beispiel Sprachassistenten oder selbst die Smartphone-Kamera nicht mehr ohne KI-Anteile aus. In diesem Unterrichtsmodul wird anhand bestehender Alltagserfahrungen sowie vorhandener Vorstellungen über KI zunächst ein Überblick über Einsatzmöglichkeiten, Grundbegriffe und Funktionsweisen von KI gegeben, ohne dass sich die Schülerinnen und Schüler sofort mit der dahinterstehenden Technologie auseinandersetzen müssen. Alternativer Einstieg ins Thema Für den Einstieg in die Unterrichtssequenz gibt es zwei mögliche Herangehensweisen. Während die erste Version auf Basis konkreter, bebilderter Alltagsbeispiele gestaltet ist und eher für jüngere Lerngruppen geeignet ist (siehe Unterrichtsablauf), ist die zweite Version offener und basiert nicht auf gegebenen Anwendungen für KI. Die Schülerinnen und Schüler steigen bei Variante 2 direkt mit eigenen, selbstgewählten Erfahrungen aus ihrem Alltag in die Thematik ein. Zur Strukturierung dieser Phase dienen Reflexionsfragen, die auch in Form einer Online-Befragung gestellt und ausgewertet werden können (siehe Lehr- und Arbeitsmaterial "MENSCH, Maschine!" ). Verknüpfung mit dem Simulationsspiel "MENSCH, Maschine!" Es empfiehlt sich, die Aufgaben dieser Unterrichtseinheit mit dem Simulationsspiel "MENSCH, Maschine!" zu verknüpfen. Das Spiel ermöglicht es Jugendlichen, nachzuvollziehen, wie die Maschine lernt – und damit die Grundprinzipien von Maschinellem Lernen (ML) zu verstehen. Ein entsprechendes Unterrichtsmodul finden Sie hier . Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich mit eigenen Alltagserfahrungen zum Thema KI. sammeln vorhandenes Wissen zum Thema "Künstliche Intelligenz" und ordnen dieses ein. erhalten einen Überblick über Einsatzmöglichkeiten, Grundbegriffe und Funktionsweisen von KI. lernen KI-Systeme als Mittel der Marketing-Optimierung kennen. ziehen Rückschlüsse auf ihr eigenes Such- und Surfverhalten im Netz.

Die Unterrichtseinheit zum Thema "SI-Einheiten" beschäftigt sich mit den seit vielen Jahren zunehmenden Problemen bei der genauen Vermessung der Welt. Am 16. November 2018 kamen in Versailles die Ländervertreter für nahezu 100 Staaten zur Generalkonferenz für Maß und Gewicht zusammen und trafen einstimmig eine historische Entscheidung: Das internationale Einheitensystem (Système international d‘unités, kurz SI-System genannt) soll von Grund auf renoviert werden. In dieser Unterrichtseinheit werden die Lernenden zunächst mit den Unzulänglichkeiten des seit Jahrzehnten geltenden "alten SI-Einheitensystems" vertraut gemacht. Dazu werden anhand des in vielen physikalischen Größen benötigten Kilogramms sowie exemplarisch bei der Definition der Stromstärke gezeigt, welche weitreichenden Fehler und Ungenauigkeiten sich bei diesen "willkürlich" gewählten Einheiten in der Vergangenheit ergaben. Mit der Einführung des neuen SI-Systems im Mai 2019 gelang es, die bisher verwendeten Einheiten mithilfe von – nach heutigem Wissen – unveränderlichen Naturkonstanten zu definieren und durch Verknüpfungen der einzelnen Naturkonstanten miteinander zu kombinieren. Die Genauigkeit der sieben sogenannten Basiseinheiten Sekunde, Meter, Kilogramm, Ampere, Kelvin, Mol und Candela und der sie definierenden Naturkonstanten werden durch Präzisionsmessungen beschrieben. Durch Ableitungen und Umformungen erkennen die Lernenden die Zusammenhänge. Den Unterricht begleitend und ergänzend können den Lernenden vier kurze Videos angeboten werden, die von im Rahmen der sogenannten "Mini Lectures" (ML) zur Verfügung gestellt werden. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht . Das Thema "Neue SI-Einheiten – ihre Vereinheitlichung" im Unterricht Dieses alle Fachrichtungen der Physik umfassende Thema zeigt über die Neudefinition der veralteten SI-Einheiten, wie die sieben neuen Basiseinheiten der Physik über allgemein gültige und nach jetzigem Wissensstand unveränderliche Naturkonstanten miteinander verknüpft werden können. Dabei werden die Schwachstellen des alten SI-Systems, die vor allem mit den problematischen Definitionen des Kilogramms und daraus resultierend mit Ampere und Kelvin zusammenhängen, beseitigt. Vorkenntnisse Die für die Neugestaltung des SI-Systems wichtigen Naturkonstanten wie Lichtgeschwindigkeit, Avogadro-Konstante und Boltzmann-Konstante sollten im Rahmen des Unterrichtes der Sekundarstufen I und II bereits besprochen worden sein. Besondere Bedeutung kommt darüber hinaus dem Planck´schen Wirkungsquantum zu, dessen Kenntnis voraussetzt, dass die Grundlagen der Quantenphysik ebenfalls bereits erarbeitet wurden. Didaktische und methodische Analyse Klaus von Klitzing, der den Nobelpreis in Physik für die Entdeckung des sogenannten quantisierten Hall-Effekts im Grenobler Hochfeld-Magnetlabor erhielt, bezeichnete bei der Generalkonferenz für Maße und Gewichte im Jahr 2018 die Neuordnung des SI-Einheitensystems als "die größte Umwälzung im Einheitensystem seit der Französischen Revolution". Schul- und Lehrbücher müssen umgeschrieben werden; Naturkonstanten sind keine Messgrößen mehr, sondern besitzen exakte Werte. Physiklehrkräfte und in der Folge ihre Lernenden müssen umlernen, denn nun sind unverrückbare Naturkonstanten vorhanden: Die Werte der sieben neuen Basiseinheiten stellen keine willkürlich gewählten Ausgangsgrößen mehr dar, sondern sind umgekehrt durch Konstanten definiert und festgelegt. Allerdings ist das neue internationale Einheitensystem wesentlich abstrakter und für die Lernenden anspruchsvoller als das bisherige System. Deshalb ist es für jeden Schüler und jede Schülerin besonders wichtig, die generelle Bedeutung der Naturkonstanten in ihren Grundzügen zu verstehen und das dahinterstehende Konzept zu hinterfragen. Fragestellungen wie etwa, was Naturkonstanten überhaupt sind, warum sie so sind wie sie sind oder woher sie letztlich kommen, müssen beantwortet werden. Danach geht es erst um das Verstehen der einzelnen Naturkonstanten, was bei der Lichtgeschwindigkeit sicher noch gut nachvollziehbar ist, aber bei einer Konstante wie dem Planck´schen Wirkungsquantum mit der eigenartig anmutenden Dimension einer "Wirkung" schon deutlich komplexer wird. Schwierig wird es für die Lernenden auch dadurch, dass die ausgewählten Naturkonstanten nicht identisch die Basiseinheiten abbilden – dies würde nur "funktionieren", wenn jede Einheit ihre eigene "Konstante" bekommen hätte. Allerdings wäre es dann auch notwendig, dass diese "Konstante" dann auch die Dimension dieser Einheit hätte. Eine solche einfache Zuordnung war die frühere Definition des Meters über eine bestimmte Lichtwellenlänge als Basiseinheit. So einfach macht es das neue SI-Einheitensystem den Lernenden nicht: Vielmehr werden alle mechanischen Größen, die sich aus den Einheiten für Zeit, Länge und Masse zusammensetzen, über die drei Naturkonstanten für eine Frequenz Δv( 133 Cs), die Lichtgeschwindigkeit c und das Planck'sche Wirkungsquantum h dargestellt. Dies erfordert ein hohes Maß an Transferleistung und stellt eine durchaus große Herausforderung für die Lernenden dar - aber auch für Lehrerinnen und Lehrer, die neue didaktische und methodische Konzepte finden müssen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können die Herleitung der für das neue SI-System nötigen Naturkonstanten nachvollziehen. wissen, dass die neuen Basiseinheiten keine willkürlichen Artefakte sind, sondern auf unveränderlichen Naturkonstanten beruhen. kennen die Zusammenhänge der einzelnen Basiseinheiten über die Naturkonstanten und können die Beziehungen herleiten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler informieren sich in Lehrbüchern und im Internet über physikalische Fakten und können entsprechende Kommentare vergleichend bewerten. können Animationen und Videos auf ihre Inhalte und sachliche Richtigkeit überprüfen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen in Partner- und Gruppenarbeit, wie man als Team optimal zusammenarbeitet. erwerben ausreichendes Fachwissen, um sich mit anderen Lernenden, aber auch Freunden und Eltern, wertfrei austauschen zu können. nehmen Erkenntnisse und Ergebnisse von Mitschülern und Mitschülerinnen auf und lernen so, die eigenen Ergebnisse richtig einzuordnen.

Zunächst lernen die Schülerinnen und Schüler in dieser Unterrichtseinheit die Unterschiede zwischen der Bewegungsrichtung von Elektronen (Minus nach Plus) und der willkürlich festgelegten technischen Stromrichtung (Plus nach Minus) kennen, was bei Schaltbildern und mathematischen Berechnungen sehr wichtig wird. Zudem werden die unterschiedlichen, den Transistor beschreibenden Kennlinien besprochen und in der Dreiquadranten-Darstellung aufgezeigt.An einfachen Beispielen werden die Lernenden mit Schaltskizzen und den jeweiligen Strom- und Spannungsverläufen in Abhängigkeit von der technischen Stromrichtung vertraut gemacht. Mit Widerständen können dabei die Stromstärken und Spannungen so gewählt werden, wie es für die Strombegrenzung und den zugehörigen Spannungsabfall nötig ist. Durch Auswertung vorgegebener Wertetabellen lernen die Schülerinnen und Schüler unter anderem, welche Bedeutung Begriffe wie Eingangskennlinie, Stromsteuerkennlinie und Ausgangskennlinie für die Basisstromstärke und die Kollektorstromstärke in Hinblick auf den Verstärkungsfaktor B haben. Halbleiterphysik und Bipolartransistoren als Unterrichtsthema Ohne Transistoren wäre die für uns alle selbstverständliche digitale Technologie nicht möglich, die auch von Laien ohne Kenntnis der dafür notwendigen Technik und Infrastruktur mit etwas Übung problemlos bedient werden kann. Dennoch sollten Schülerinnen und Schüler in dieser hochtechnisierten Welt mit einer Vielzahl von neuen Berufen im Hochtechnologiesektor einen Einblick in die grobe Funktionsweise im Rahmen des Schulunterrichts bekommen. Vorkenntnisse Grobe Vorkenntnisse können von Lernenden erwartet werden, die sich von klein an mit Elektronik in Form von Baukästen beschäftigt haben – für alle anderen wird die Halbleitertechnologie und im Besonderen der Transistor Neuland sein. Deshalb sollte im Unterricht auf gut nachvollziehbare Beispiele und Anwendungen zurückgegriffen werden. Es bietet sich zudem an, zuvor die Unterrichtseinheit Grundlagen des Bipolartransistors im Unterricht durchzunehmen. Didaktische Analyse Bei der Behandlung dieses Themas muss man darauf achten, dass Schülerinnen und Schüler nicht überfordert werden, was bei der Komplexität vieler Schaltungen mit Transistoren schnell passieren kann. Dies sollte den Teilnehmerinnen und Teilnehmern der Kurse in der Sekundarstufe II vorbehalten bleiben. Methodische Analyse Anhand überschaubarer Schaltskizzen in Verbindung mit Elektronikbaukästen – falls in der Physiksammlung vorhanden – können den Lernenden die Grundzüge der Funktions- und Anwendungsweise gut nähergebracht werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen, dass man Transistoren als Schalter und Verstärker sowie vor allem als Speichermedium in extrem miniaturisierter Form für Computer dienen. kennen die verschiedenen Bauweisen von Transistoren (npn-Transistor und pnp-Transistor). können einfache Übungsaufgaben – wie etwa zur Stromverstärkung – erklären und berechnen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden wertfrei diskutieren zu können.