MINT: Willkommen im Fachbereich

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Nahrungsbeziehungen im Wald" erarbeiten die Lernenden die Beziehungen der Lebewesen im Wald zueinander und erstellen unter Verwendung geeigneter Fachbegriffe eine Nahrungskette sowie ein Nahrungsnetz. Die Lernenden erhalten zunächst einen Bildimpuls, welcher Anlass zu weiteren Überlegungen über die Beziehungen der Tiere und Pflanzen gibt. Im Anschluss erstellen sie erst einmal eine Nahrungskette und nutzen einen Informationstext, um die Trophieebenen den jeweiligen Bildern zuzuordnen. Nach der Sicherung und einem weiteren Denkanstoß ("Ist eine solche Nahrungskette in der freien Natur realistisch?") erstellen die Schülerinnen und Schüler in Gruppen mithilfe von Steckbriefen Nahrungsnetze (auf Plakaten) und präsentieren diese anschließend der Klasse. Dabei erläutern sie ihr Nahrungsnetz und erhalten Feedback, was möglicherweise Anlass zu weiteren Überlegungen/Diskussionen führen kann. Eine Differenzierung im Sinne der individuellen Förderung findet in dieser Unterrichtseinheit durch Tippkarten sowie weiterführende Aufgaben statt. Das Thema "Nahrungsbeziehungen im Wald" im Unterricht Da der Wald für die Schülerinnen und Schüler in Deutschland allgegenwärtig ist und die meisten Lernenden Tiere und Pflanzen als Nahrungsquelle nutzen (zum Beispiel Beeren, Nüsse), zeichnet sich das Thema sowohl durch einen hohen Alltagsbezug als auch durch eine hohe Schülerrelevanz aus. Vorkenntnisse Es könnte sich für die Auseinandersetzung mit dem Thema "Nahrungsbeziehungen im Wald" als hilfreich erweisen, wenn die Lernenden wissen, was biotische und abiotische Faktoren sind. Didaktische Analyse In dieser Unterrichtseinheit sollen die Lernenden erkennen, in welcher Beziehung die Lebewesen innerhalb des Ökosystems Wald zueinanderstehen und welche Bedeutung ihr Vorhandensein für das gesamte Ökosystem hat. Außerdem nehmen die Schülerinnen und Schüler wahr, welche Folgen das Aussterben, aber auch das Einführen von Tierarten auf das Ökosystem und darüber hinaus hat. Da die Beeinflussung des Ökosystems unter anderem auf den Menschen zurückzuführen ist, ist es notwendig, ein Bewusstsein für die Wichtigkeit funktionierender Nahrungsbeziehung innerhalb eines Ökosystems zu schaffen. Außerdem sind die Erhaltung des Waldes und der Schutz seiner Bewohner von hoher Bedeutung, da Bäume auch der CO 2 -Minimierung dienen und dieser Prozess indirekt für den Menschen überlebensnotwendig ist (Alltags- und Zukunftsrelevanz). Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Der Bildimpuls zu Beginn regt die Lernenden zum Nachdenken an, bevor die anschließende Gruppenarbeit die Lernenden zum eigenständigen Denken und Problemlösen sowie zur Teamarbeit veranlasst. Schwierige Arbeitsaufträge werden durch Partner- oder Gruppenarbeiten aufgefangen, während Gesprächsrunden zum Wissensaustausch sowie die Ergebnissicherungen im Plenum stattfinden. Bei allen Aufgaben kann bei Bedarf eine Binnendifferenzierung oder eine Weiterarbeit erfolgen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen das Prinzip der Nahrungskette kennen, entnehmen die Begriffe der Trophieebenen aus einem Informationstext und ordnen diese richtig zu. erkennen die Nahrungsbeziehungen mithilfe von Steckbriefen und stellen sie in einem Nahrungsnetz dar. kommunizieren in Kleingruppen unter Verwendung der Fachsprache miteinander, argumentieren und dokumentieren ihre Ergebnisse durch das Erstellen eines Posters. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler präsentieren ihre Ergebnisse nach vorheriger Dokumentation durch das Erstellen eines Posters. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erstellen in Kleingruppen konstruktiv und ergebnisorientiert ein Nahrungsnetz, präsentieren dies gemeinsam und geben in einer anschließenden Diskussion differenziertes Feedback. gewinnen durch die Gruppenarbeit mehr Sicherheit und stärken ihr Selbstvertrauen.

Diese Unterrichtseinheit konfrontiert die Lernenden, ausgehend von den Handelsstreitigkeiten zwischen den USA unter dem Einfluss von Donald Trump und anderen Ländern, mit den Grundfragen zwischenstaatlicher Handelsbeziehungen und einer globalen Wirtschaft.Der US-amerikanische Donald Trump hat allen internationalen Warnungen zum Trotz sein Wahlversprechen "America First" umgesetzt und rigorose Strafzölle gegen ausländische Importeure verhängt, um die heimische Wirtschaft und die Arbeitsplätze vor Ort zu schützen. Gegenmaßnahmen Chinas und der EU, die nun ebenfalls ihre Einfuhrzölle erhöht haben, beschwören inzwischen die Gefahr echter Handelskriege herauf, die den internationalen Warenhandel und damit auch die wirtschaftliche Entwicklung und den Wohlstand ernsthaft gefährden könnten. In dieser Situation erscheint es hilfreich, sich der Grundmechanismen des Welthandels und seiner Vorteile zu erinnern zu erinnern: Welche Verträge liegen dem Welthandel zugrunde? Was versteht man unter Freihandel und welche Vor- und Nachteile birgt er in sich? Welche Welthandelsabkommen und Freihandelsabkommen gibt es bereits? Warum ergreifen Länder protektionistische Maßnahmen und wann schlagen ihre positiven Wirkungen ins Gegenteil um? Die Schülerinnen und Schüler sollen in dieser Unterrichtseinheit die Dilemmatasituationen aller Nationen und Regierungen erkennen und verspüren, die sich einerseits dem Welthandel öffnen wollen und Vorteile für ihre eigene Wirtschaft erhoffen, die aber zugleich um die negativen Folgen einer übermächtigen ausländischen Konkurrenz für das eigene Land fürchten. Die Lernenden loten dieses Dilemmata im Verlauf mehrerer Lernrunden in unterschiedlichen Rollen aus, um ein fundiertes Werturteil zum Freihandelsgrundsatz und Europäischen Binnenmarkt zu entwickeln. Das Thema "Handelsstreit, Handelskrieg: Führt "America First" zum Ende des Welthandels?" im Unterricht US-Präsident Trump sorgt nicht nur für politische Unruhe, inzwischen haben seine Twitter-Botschaften und Bestrafungsaktionen auch das internationale Wirtschaftssystem erschüttert. Strafzölle, selbst gegen befreundete Nationen und Bündnispartner, massive Vorwürfe und Forderungen, Androhung von Wirtschaftssanktionen und Einführung protektionistischer Maßnahmen zum Schutze einheimischer Unternehmen und Arbeitsplätze – und dies nicht aus ökonomischen Gründen, sondern angeblich aus nationalem Sicherheitsinteressen. Dazu kommen noch die einseitige Aufkündigung des Atomabkommens mit dem Iran und die Ankündigung neuer Sanktionen, die noch zusätzlichen Druck auf die ausländischen Unternehmen ausüben. Steht die globale Wirtschaft schon heute vor einem Scherbenhaufen oder ist die Wiederkehr von Protektionismus und Handelskriegen noch abwendbar? Diese Unterrichtseinheit will die Schülerinnen und Schüler mit den Grundprinzipien des internationalen Handels vertraut machen, sie aber auch in zahlreiche politische und unternehmerische Entscheidungssituationen hineinversetzen, um sie im Verlauf mehrerer Lernrunden zu einem fundierten persönlichen Werturteil zu führen. Eigenverantwortliches Arbeiten und Methodenvielfalt Die fünf Lernrunden reichen von Internetrecherchen, Textinterpretationen und Präsentationen über Argumentationsspiele, Abstimmungen und Podiumsdiskussionen bis hin zu zwei kleinen Fallstudien in Form von Entscheidungssimulationen am Beispiel von Regierungen und Unternehmensvorständen. Die Infotexte werden durch zahlreiche Erklärvideos ergänzt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können zahlreiche wirtschaftliche Grundbegriffe wie Handelskrieg, Freihandel oder Protektionismus anderen Menschen erklären. verstehen das Wesen der World Trade Organization (WTO) und können aktuelle Anwendungsbeispiele erklären. haben zu den aktuellen internationalen Handelskonflikten, zu aktuellen Freihandelsabkommen, zum Europäischen Binnenmarkt und zur Frage eines Austritts Deutschlands aus der EU eine klare persönliche Meinung und können diese auch argumentativ vertreten. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren zielgerichtet nach aktuellen Informationen zu Handelskonflikten. schätzen die Glaubwürdigkeit von Internetinhalten angemessen ein. rufen Erklärvideos auf und werten diese inhaltlich aus. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler werten in einer Gruppe zielgerecht Informationen aus und setzen sie in eine Präsentation um. präsentieren ihre Ergebnisse im Team. behaupten sich in verschiedenen Kommunikationsformen und bringen sich konstruktiv in die Gruppenarbeit ein.

Diese Unterrichtseinheit zu den Veränderungen durch den Klimawandel fokussiert die Identifikation regionaler Folgen und die Entwicklung von Maßnahmen. Die Unterrichtsmaterialien können im Politik- und WiSo-Unterricht eingesetzt werden, eignen sich aber auch für eine fächerübergreifende Zusammenarbeit mit dem Deutsch- oder Englischunterricht. Mithilfe der angebotenen Unterrichtsmaterialien befassen die Lernenden sich interaktiv mit einem Web-Portal zum Thema Klimafolgen. Die erarbeiteten Erkenntnisse über die Klimaveränderungen an einem von ihnen gewählten Ort werden von den Schülerinnen und Schülern zusammengefasst. Darauf aufbauend sollen in fiktiven Briefen an Bundestags-oder Landtagsabgeordnete konkrete Klimaschutzmaßnahmen vorgeschlagen beziehungsweise eingefordert werden. In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Klimawandel arbeiten die Schülerinnen und Schüler eigenständig und in Partnerarbeit interaktiv mit dem Portal KlimafolgenOnline-Bildung.de . Der Bewertungsbogen erleichtert es den Lehrkräften, die Arbeitsergebnisse der Lernenden zu bewerten. Es kann zur Bewertung des Briefs eine Zusammenarbeit mit dem Deutsch- oder Englischunterricht eingegangen werden. Um die Themen Klimawandel und Klimaanpassung im Unterricht wirklichkeitsgetreu und praxisnah zu gestalten, brauchen Berufsschulen angemessene Ressourcen und Materialien sowie motivierte Lehrkräfte, die die Vermittlung der Themen als relevant sehen. Das PIKeeBB-Projekt setzt sich zum Ziel, das Web-Portal für die berufliche Bildung nutzbar zu machen und Lehrkräften entsprechende Materialien für die Vermittlung an die Hand zu geben. Dafür werden exemplarisch acht Module zum Thema Klimawandel und Klimaanpassung für verschiedene Ausbildungsberufe sowie fachübergreifende Fächer zur Verfügung gestellt. Diese werden im Rahmen des Projektes entwickelt, erprobt und pilothaft umgesetzt. Dadurch werden die Auszubildenden qualifiziert, in den ökonomisch geprägten Arbeitsabläufen auch ökologische Auswirkungen zu berücksichtigen. Sie lernen, wie sie in ihrem Berufsfeld individuelle Anpassungsmaßnahmen entwickeln und implementieren können. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten Kenntnisse zum Klimawandel in ihrer Region und stellen diese sach- und fachgerecht dar. entwickeln Fähigkeiten, sich analytisch und reflexiv mit Medien auseinanderzusetzen. wenden die im Unterricht erarbeiteten Methoden zielgerichtet an. nehmen durch ihr Engagement für die Umwelt eine Perspektive ein, die sich am Gemeinwohl orientiert. entwickeln durch die Übernahme von persönlicher Verantwortung ein reflektiertes und (selbst-)reflexives Politikbewusstsein, welches sie zum politischen Denken und Handeln befähig.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Mikro-Organismen lernen die Schülerinnen und Schüler die positiven und negativen Aspekte von Bakterien kennen und erfahren gleichzeitig, was Augmented Reality bedeutet und wie man diese selbst erstellen kann. Im Rahmen einer interaktiven Augmented Reality-Ausstellung präsentieren die Schülergruppen ihre Ergebnisse einem größeren Publikum. Diese Unterrichtseinheit kann in alle Fächer / auf alle anderen Themen übertragen werden, welche sich auf Plakaten darstellen lassen. Am Thema Bakterien wird exemplarisch der Verlauf einer Einheit im Fach Biologie gezeigt. Grundsätzlich müssen die Schülerinnen und Schüler eigene Lernvideos und je Gruppe ein Plakat erstellen, die mit Hilfe einer Augmented Reality-App verknüpft werden. Auf dem Plakat können Begriffe, zum Beispiel "Vermehrung von Bakterien", gescannt werden und dann erscheint dazu das selbst erstellte passende Lernvideo (siehe Videotrailer). Der Inhalt, welcher normalerweise bei der Präsentation eines Plakates erklärt wird oder in einem Fließtext auf dem Plakat steht, soll nun in dem Lernvideo verdeutlicht werden. Dieser Beitrag entstand mit Unterstützung der Montag Stiftung Jugend und Gesellschaft. Die Montag Stiftung Jugend und Gesellschaft ist eine unabhängige gemeinnützige Stiftung und gehört zur Gruppe der Montag Stiftungen in Bonn. In ihren Handlungsbereichen Pädagogische Architektur, Bildung x.0 und Inklusion engagiert sie sich für eine chancengerechte Alltagswelt, an der alle Menschen gleichberechtigt teilhaben können und die Kindern und Jugendlichen bestmögliche Entwicklungs- und Bildungschancen eröffnet. Augmented Reality im Unterricht Diese Unterrichtseinheit zur Augmented Reality wird exemplarisch im Fach Biologie durchgeführt und kann auf andere Fächer übertragen werden. Sie führt an eine moderne Erweiterung der Realitätswahrnehmung in Form eines computergestützten Verfahrens heran. Vorkenntnisse Die Art der Erarbeitung ist stark von der Methodenkompetenz der Schülerinnen und Schüler abhängig. Des Weiteren wäre es von Vorteil, wenn die Schülerinnen und Schüler bereits Erfahrung in der Erstellung von Plakaten und Lernvideos hätten sowie über Medien verfügen, mit denen die Produkte erstellt werden können, zum Beispiel Tablet oder Smartphone. Didaktische Analyse Die Erarbeitung des Themas lässt ein Höchstmaß an Differenzierung zu. Je nach Lerngruppe können die Schülerinnen und Schüler sehr frei oder auch gelenkt arbeiten. Hier kann die Lehrkraft individuell mit vorbereitetem Material, zum Beispiel Informationstexten, Büchern oder einer Linkliste, unterstützen; die Schülerinnen und Schüler können aber auch frei recherchieren. Methodische Analyse Die gesamte Unterrichtseinheit läuft in Gruppenarbeit mit drei bis fünf Personen pro Gruppe ab. Dies ist von Vorteil, da die Arbeit in der Gruppe gut aufgeteilt werden kann. Entweder man gibt unterschiedliche Bakterienarten vor und lässt die Gruppen themendifferenziert arbeiten oder man hält die Aufgabenstellung allgemeiner und lässt die Gruppen themengleich über das Thema Bakterien arbeiten. In diesem Beispiel arbeiten die Schülerinnen und Schüler am Thema Bakterien. Durch die abschließende Ausstellung wird die Schülermotivation und auch die Ernsthaftigkeit bei der Arbeit stark erhöht, da das erstellte Produkt bei Bedarf einem breiteren Publikum präsentiert wird, zum Beispiel in der Schule als Ausstellung oder im Rahmen einer Schulveranstaltung. Weitere Beispiele für Augmented Reality im Unterricht Interaktive Zeitungen im Fach Deutsch (vergleiche Harry Potter): Die Texte in den Zeitungen können beliebig angereichert werden. Ausstellungen im Fach Kunst: Nach Scannen des Kunstwerkes erklärt der Künstler oder die Künstlerin seine beziehungsweise ihre Gedanken oder die Blickführung auf dem Bild. Buchpräsentationen: Kinotrailer zu Büchern, wenn diese gescannt werden Arbeitsblätter mit Lösungen als Overlay Zusätzliche Hilfestellung zu Aufgaben als Overlay: zum Beispiel Visualisierung von Vokabeln Spiele mit Augmented Reality Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nennen unterschiedliche Bakterienarten. beschreiben den allgemeinen Aufbau einer Bakterienzelle. zählen Krankheiten auf, die durch Bakterien verursacht werden. erklären den Nutzen von bestimmten Bakterien. stellen Nachteile für den Menschen dar, die durch Bakterien ausgelöst werden, zum Beispiel Krankheiten und deren Symptome. Medien- und Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren frei zu einem Thema in verschiedenen Medien. strukturieren eine Stoffsammlung. erstellen ein Plakat mit relevanten Inhalten. stellen ein Lernvideo her. wissen, was Augmented Reality ist, und produzieren eine Augmented Reality-Umgebung. bereiten eine interaktive Ausstellung zu einem bestimmten Thema vor und führen sie durch. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in Gruppen zusammen. setzen sich mit den anderen Gruppenergebnissen auseinander. planen gemeinsam eine Ausstellung.

In dieser Unterrichtseinheit zur Wirbelsäule und den Bandscheiben erproben sich die Lernenden im Erstellen von Forschungsfragen und Hypothesen und erkennen, weshalb man morgens größer als abends ist. Außerdem erarbeiten sie sich mithilfe von Wirbelsäulenmodellen die Funktion und Wirkungsweise von Bandscheiben, um das Phänomen des Größenunterschieds noch genauer erklären zu können.Die Schülerinnen und Schüler erhalten zunächst einen Impuls über unterschiedliche Körpergrößen am Morgen und am Abend und stellen Forschungsfragen dazu auf. Im Anschluss daran erproben sie sich im Bilden von Hypothesen zu einer ausgewählten Forschungsfrage. Anschließend erhalten die Schülerinnen und Schüler Wirbelsäulenmodelle, welche sie zuerst auf Analogien zur echten Wirbelsäule untersuchen. Mithilfe eines Informationstextes können sie ihre Forschungsfrage im Weiteren genauer beantworten. Eine Differenzierung findet über Tippkarten sowie weiterführende Aufgaben statt. Das Thema Wirbelsäule und Bandscheiben im Unterricht Die Wirbelsäule ist die bewegliche Stütze und somit ein zentrales Element des menschlichen Körpers, welches zugleich das Gewicht trägt – daher ist die unterrichtliche Behandlung der Wirbelsäule und insbesondere der Wirkungsweise und Funktion der Bandscheiben von großer Bedeutung, um diese bis ins hohe Alter möglichst gut zu schützen. Didaktische Analyse Durch die Bearbeitung und Auseinandersetzung mit der Wirbelsäule, im Besonderen mit der Wirkungsweise und Funktion von Bandscheiben, wird den Schülerinnen und Schülern bewusst, warum sie selbst und ihre Mitmenschen überhaupt dazu in der Lage sind, sich in vielfältiger Weise zu bewegen. Für die Bearbeitung der Unterrichtseinheit wird kein spezielles Fachwissen vorausgesetzt. Da sich gerade jüngere Schülerinnen und Schüler noch häufig messen oder beim Arzt gemessen werden, ist es interessant zu erkennen, warum sich die Körpergröße morgens von der abends unterscheidet. Diese Frage dient daher als Einstieg und Rahmen der Unterrichtsstunde. Die Wirkungsweise von Bandscheiben ist insofern auch gesellschaftlich und alltäglich relevant, da viele Menschen Haltungsschäden aufweisen. Daher ist es wichtig, dass die Schülerinnen und Schüler über die Wirkungsweise von Bandscheiben Bescheid wissen und dieses Wissen auf ihren Alltag übertragen – zum Beispiel auf das richtige Tragen von Schultaschen. Diese Thematik hat auch eine hohe Zukunftsrelevanz, da Wirbelsäule und Bandscheiben dauerhaft vor Schädigungen geschützt werden müssen, um im Alter keine Haltungsschäden oder Bandscheibenvorfälle zu erleiden. Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz zur Wirbelsäule und den Bandscheiben wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Der Impuls zum Größenunterschied sowie die Wirbelsäulenmodelle erhalten das durch den Einstieg geweckte Interesse am Thema Bandscheiben aufrecht. Schwierige Arbeitsaufträge werden durch Partnerarbeiten aufgefangen; Gesprächsrunden zum Wissensaustausch beziehungsweise zur Wissenserweiterung sowie die Sicherungsphasen finden im Plenum statt. Durch Vertiefungsaufgaben erhalten die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, ihr erlerntes Wissen anzuwenden und zu überprüfen. Bei allen Aufgaben kann bei Bedarf eine Binnendifferenzierung beziehungsweise eine Weiterarbeit erfolgen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass die Bandscheiben für die Beweglichkeit der Wirbelsäule und die Stoßdämpferwirkung verantwortlich sind. erkennen, dass die Bandscheiben beweglich sind, tagsüber durch Belastung Flüssigkeit verlieren und diese nachts bei Entlastung wieder aufnehmen. erkennen, dass man abends kleiner als morgens ist, können dazu Forschungsfragen und Hypothesen aufstellen, ihre Hypothesen überprüfen und die Forschungsfrage basierend auf dem erlernten Wissen beantworten. können Fachbegriffe korrekt verwenden und mit ihren Mitschülerinnen und Mitschülern fachlich angemessen kommunizieren. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können in Partnerarbeit konstruktiv und ergebnisorientiert zusammenarbeiten. stärken durch die geschützte Atmosphäre in Partnerarbeitsphasen ihr Selbstkonzept. diskutieren in Partnerarbeiten oder im Plenum und sind dabei in der Lage, ihre Meinung unter Nutzung von Fachwissen und Fachbegriffen begründet zu äußern.

Diese Unterrichtseinheit zu den Themen Fleisch, Soja und Regenwald veranschaulicht anhand eins Comics, wie unser Fleischkonsum mit der Abholzung des Regenwalds zusammenhängt. Dabei werden den Lernenden die Auswirkungen von übermäßigem Fleischkonsum bewusst gemacht und Handlungsspielräume aufgezeigt. Diese Unterrichtseinheit zum Thema Fleischkonsum ist ein Auszug aus dem neuen Unterrichtsmaterial "Huhn frisst Jaguar?!" von OroVerde, für Schülerinnen und Schüler ab Klasse 7. Es befasst sich mit unserem Fleischkonsum, sowie Monokulturen, Massentierhaltung und der Auswirkung, die diese Faktoren auf Umwelt und Klima haben. Dabei wirft es Fragen auf und regt die Schülerinnen und Schüler an, sich eine eigene Meinung zu bilden. Der jährliche Fleischkonsum eines Deutschen liegt bei circa 60 kg. Der Fleischhunger gefährdet nicht nur unsere Gesundheit, sondern auch ganze Ökosysteme. So werden für Futtermittel riesige Flächen mit Soja bepflanzt, was weitreichende Folgen für die Umwelt hat. Zur Veranschaulichung dieser komplexen Sachzusammenhänge und Wirkungsketten bietet diese Einheit einen Comic an, der die Lernenden an die Themen Fleisch, Soja und Regenwald heranführt. Eine bildliche Darstellung bietet sich bei diesem Thema besonders an, da so die globalen Sachzusammenhänge auf ihren Kern reduziert dargestellt werden können. Da sich die Unterrichtseinheit auch zentral um unser eigenes Konsumverhalten und seine Auswirkungen dreht, ist ein direkter Realitätsbezug für die Schülerinnen und Schüler gegeben. Die Schülerinnen und Schüler kennen die globalen Lieferketten der Fleischproduktion und des Sojaanbaus. erstellen eine Wirkungskette und bauen diese selbstständig aus. erarbeiten mit einem Comic ein neues Thema. setzten sich kritisch mit ihrem eigenen Fleischkonsum auseinander. reflektieren über mögliche Lösungen und Handlungsoptionen.

Diese Unterrichtseinheit thematisiert den ersten erfolgreichen Nachweis von Gravitationswellen, der 2015 mithilfe zweier riesiger Laser-Interferometer in den USA gelang. Quelle des Ereignisses war die Verschmelzung zweier eng umeinanderkreisender Schwarzer Löcher in einer Entfernung von 1,3 Milliarden Lichtjahren. Die Arbeitsblätter zum ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen bauen auf einem Erklärvideo aus der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen auf. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden. In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten die Schülerinnen und Schüler einige wichtige physikalische Zusammenhänge des als sensationell eingestuften Beobachtungsergebnisses, das den ersten direkten Nachweis von Gravitationswellen darstellte. Thematisiert werden: die Umlauffrequenz, der Abstand und die Bahngeschwindigkeit der beiden Schwarzen Löcher, die Frequenz und die Amplitude der Gravitationswelle am Ort der Beobachtung sowie die Lokalisierung der Quelle am Himmel. Die Materialien sind so angelegt, dass die Schülerinnen und Schüler ihre Rechenergebnisse stets mit den Daten aus den Originalveröffentlichungen zu dem Gravitationswellenereignis GW150914 vergleichen können. Sie erfahren dabei auch, dass die klassische Gravitationsphysik nach Newton bei der Beschreibung des vorliegenden Phänomens an ihre Grenzen stößt und die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein durch den direkten Nachweis von Gravitationswellen eine weitere wichtige Bestätigung findet. 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 Gravitationswellen im Unterricht Das Thema Gravitationswellen berührt verschiedene Inhalte der Oberstufenphysik. Insbesondere sind Themen wie Gravitation, Kreisbewegungen und das Michelson-Interferometer von besonderer Relevanz – aber auch Grundkenntnisse der Physik Schwarzer Löcher und Neutronensterne spielen für das Verständnis des Phänomens Gravitationswellen eine wichtige Rolle. In den Lehrplänen sind die Allgemeine Relativitätstheorie und ihre Folgerungen gar nicht oder nur ansatzweise enthalten. Dennoch lassen viele schulinterne Curricula durchaus Luft für besondere Themen, wie zum Beispiel für dieses brandaktuelle Forschungsgebiet der Gravitationswellenastronomie. Gut lässt sich die Thematik in Astronomie-Kurse der Oberstufe, Projektkurse oder Arbeitsgemeinschaften einbauen. Vorkenntnisse Die Lernenden sollten mit dem Gravitationsgesetz Newtons und der Physik der Kreisbewegungen vertraut sein. Auch Begriffe aus der Wellenlehre wie Frequenz, Wellenlänge und Amplitude sollten bekannt sein. Astronomisches Grundwissen, auch zum Thema Schwarze Löcher (auch Schwarzschildradius), ist durchaus hilfreich; es kann aber durch Recherche oder Lehrerhilfe auch während der Bearbeitung der Unterrichtseinheit zum Nachweis von Gravitationswellen vermittelt werden. Dies gilt in ähnlicher Weise ebenso für den Aufbau und die Funktionsweise eines Michelson-Interferometers. Didaktische Analyse Die Berechnungen zu Gravitationswellen beruhen auf der Allgemeinen Relativitätstheorie. Da diese in der Regel schulisch nicht thematisiert wird, ist die Frage berechtigt, ob ein Thema wie Gravitationswellen im normalen Schulalltag überhaupt so umgesetzt werden kann, dass der Unterricht über eine rein qualitative Betrachtung hinausgeht. Die Materialien dieser Unterrichtseinheiten zeigen, dass dies möglich ist, denn viele Rechnungen lassen sich zunächst rein klassisch, also mit der Gravitationsphysik Newtons, durchführen. Dass sich an einigen Stellen, wie beispielsweise bei der Berechnung der Umlaufgeschwindigkeit der Schwarzen Löcher, dann eine deutliche Diskrepanz zu den Vorhersagen der Einstein‘schen Physik zeigt, ist didaktisch positiv zu werten. Es ist aber auch didaktisch vertretbar, fertige Formeln aus der Relativitätstheorie vorzugeben und die Schülerinnen und Schüler nur die entsprechenden Rechnungen durchführen zu lassen. Dies ist zum Beispiel bei der Berechnung der Gravitationswellen-Amplitude der Fall. So lernen die Schülerinnen und Schüler zum einen, dass die Relativitätstheorie das geeignete Handwerkzeug zur Beschreibung extremer physikalischer Verhältnisse zur Verfügung stellt. Zum anderen erfahren sie aber auch, dass ihre Kenntnisse der Mathematik und Physik aus der Oberstufe ausreichen, um sich den Vorhersagen der Theorie und den veröffentlichten Messdaten zu nähern. Methodische Analyse Ein Ziel dieser Unterrichtseinheit zum direkten Nachweis von Gravitationswellen besteht darin, dass die Lernenden erfahren, dass sie mithilfe oberstufenüblicher Inhalte aus Mathematik und Physik in der Lage sind, Erkenntnisse zum Gravitationswellenereignis GW150914 eigenständig herzuleiten und zu berechnen. So werden mithilfe der Newtonschen Physik Formeln für den Abstand und die Umlaufgeschwindigkeit zweier gleich schwerer, sich gegenseitig umkreisender Massen hergeleitet. Mithilfe der Gravitationswellenfrequenzen aus den Aufzeichnungen der LIGO-Interferometer können die Lernenden dann Ergebnisse für den Abstand und die Bahngeschwindigkeit der Schwarzen Löcher berechnen, mit den Angaben aus den Originalveröffentlichungen vergleichen und so die Möglichkeiten und Grenzen der klassischen Physik erkunden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler leiten mithilfe von Gravitationsgesetz und Gesetzen der Kreisbewegung Formeln zum Abstand und zur Bahngeschwindigkeit her. berechnen physikalische Größen mit komplexen Formeln. werten Messwerte aus. interpretieren und bewerten Versuchsergebnisse. erklären physikalische Phänomene und Versuchsanordnungen im Sachzusammenhang. stellen die wissenschaftliche Bedeutung von physikalischen Erkenntnissen heraus. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können die im Video dargestellten physikalischen Inhalte nach Relevanz filtern und strukturiert wiedergeben sowie Informationen gezielt herausstellen. können Texte in gedruckter und digitaler Form nach bestimmten Fragestellungen hin untersuchen und die relevanten Informationen herausarbeiten. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv und kooperativ in Paar- oder Gruppenarbeit. diskutieren in Paar- oder Gruppenarbeit und äußern dabei ihre Meinung unter Nutzung ihrer fachlichen Kenntnisse. stellen Ergebnisse der Paar- und Gruppenarbeit angemessen und verständlich im Plenum dar. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit "Gravitationswellen: erster direkter Nachweis mit Interferometern" anschauen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema bildgebende Verfahren wird anhand eines Videos der Nutzen des elektromagnetischen Wellenspektrums für die Weltraum-Teleskopie deutlich gemacht. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich dabei anhand praktischer Beispiele und methodisch variierend einen Überblick über die verwendeten bildgebenden Verfahren. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden. Die Schülerinnen und Schüler werden in mehreren Lernrunden mit dem elektromagnetischen Wellenspektrum und dessen Nutzen für die Weltraum-Teleskopie vertraut gemacht. Speziell erarbeiten sie dazu den Unterschied zwischen sichtbarem und infrarotem Licht. Darüber hinaus werden die historischen Erkenntnisse mit aktuellen Forschungsaktivitäten in Verbindung gesetzt. 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 "bildgebende Verfahren" im Unterricht Das Thema bildgebende Verfahren auf der Basis des Wellenspektrums ist nicht leicht zu fassen und lässt sich daher durch das Beispiel der Weltraum-Teleskopie besser erläutern. Vor allem die Unterschiede zwischen dem sichtbaren und infraroten Wellenspektrum können somit verdeutlicht und deren Nutzen für die aktuelle Wissenschaft aufgezeigt werden, um zum Beispiel den Urknall besser zu verstehen. Vorkenntnisse Die Unterrichtseinheit setzt keine speziellen Kenntnisse der Lernenden voraus. Hilfreich können jedoch Grundkenntnisse zu Wellen sein. Didaktische Analyse Das Arbeitsmaterial zu bildgebenden Verfahren in der Weltraum-Teleskopie ist als erste fachliche Konfrontation der Schülerinnen und Schüler mit dem Thema konzipiert. Die Lernenden erhalten einen Überblick über den Nutzen bildgebender Verfahren in der Teleskopie sowie Grundkenntnisse in den physikalischen Grundlagen zu elektromagnetischen Wellen im sichtbaren und infraroten Bereich. Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Der Einstieg wie auch das Erklärvideo als Medium sollen das Interesse und die Diskussionsbereitschaft der Lernenden schon zu Beginn der Sequenz wecken. Schwierige Arbeitsaufträge werden durch Partner- und Gruppenarbeiten methodisch aufgefangen. Eine Internetrecherche hat die Doppelfunktion, dass historische und aktuelle Bezüge verknüpft und ein hoher Grad an Schülerselbsttätigkeit erreicht werden kann. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können verschiedene elektromagnetische Wellen benennen und deren Eigenschaften aufzeigen. können unterschiedliche Arten der Weltraum-Teleskopie benennen und deren Vor- und Nachteile erläutern. können aktuellste Technik für die Weltraum-Teleskopie benennen und deren Funktion erläutern. können die historisch gewachsenen Erkenntnisse zu bildgebenden Verfahren in aktuellen wissenschaftlichen Fragestellungen wiedererkennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können den Informationsgehalt eines Erklärvideos erfassen, strukturiert und aufgabengenbezogen wiedergeben und anwenden. recherchieren Hintergrundinformationen im Internet. spielen Videoclips sequentiell ab. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv in Teams zusammen. setzen sich mit den Arbeitsergebnissen anderer Gruppen konstruktiv auseinander. entwickeln Fachwissen zu aktueller Technik, welche auf die physikalischen Grundkenntnisse abgebildet werden kann, und können dieses auch gegenüber anderen erläutern. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit "Bildgebende Verfahren in der Weltraum-Teleskopie" anschauen.

In dieser Unterrichtseinheit zur Quantenmechanik wird anhand einer Auseinandersetzung mit dem Leben und Wirken des Physikers und Nobelpreisträgers Werner Heisenberg die Quantenmechanik auf einfache und auf das reale Leben abbildbare Weise eingeführt. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden. In dieser Unterrichtseinheit zur Quantenmechanik werden die Schülerinnen und Schüler in mehreren Lernrunden zunächst über das Leben und Wirken von Werner Heisenberg anhand eines Videos informiert. Sein Leben bildet dabei eine Allegorie zu seiner Unschärferelation, welche im weiteren Verlauf durch das Gedankenexperiment "Schrödingers Katze" und anschließenden Messreihen an geometrischen Formen eingeleitet wird. 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" . Die Themen Quantenmechanik und Werner Heisenberg im Unterricht Diese Unterrichtseinheit zum Leben und Werk von Werner Heisenberg kann als Einstieg in die Quantenmechanik genutzt werden. Vor allem durch die Diversität seines Lebens lässt sich eine Allegorie zur Unschärferelation bilden; dies erlaubt einen sowohl historischen als auch praktischen Einstieg in das Thema. Die Thematik der Heisenbergschen Unschärferelation ist in den Rahmenlehrplänen im Bereich der Quantenphysik verankert. Vorkenntnisse Aufseiten der Lernenden werden keine speziellen Vorkenntnisse vorausgesetzt. Die Lehrkraft hingegen sollte mit dem Gedankenexperiment "Schrödingers Katze", mit der Heisenbergschen Unschärferelation sowie mit den grundlegenden Aspekten der Quantenmechanik vertraut sein, auf die im Erklärvideo eingegangen wird. Diesbezüglich sollte sie zudem mit den Begriffen "Präparation" und "Messen" vertraut sein. Didaktische Analyse Mit dieser Unterrichtseinheit zur Einführung in die Quantenmechanik wird eine Allegorie zwischen dem Leben und Wirken des Physikers und Nobelpreisträgers Werner Heisenberg verdeutlicht, was einen lebensnahen Aspekt mit der Theorie der Unschärferelation in Bezug setzt. An praktischen Beispielen lernen die Schülerinnen und Schüler Grundbegriffe der Quantenmechanik kennen. Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Aussagen und die Konsequenzen der Heisenbergschen Unschärferelation (Ort – Impuls, Energie – Zeit). Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Der Einstieg wie auch das Erklärvideo als Medium sollen das Interesse und die Diskussionsbereitschaft der Lernenden schon zu Beginn der Sequenz wecken. Schwierige Arbeitsaufträge werden durch Partnerarbeiten und Experimente methodisch aufgefangen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können das Gedankenexperiment "Schrödingers Katze" erläutern. kennen zentrale Aspekte aus dem Leben und Wirken des Physikers und Nobelpreisträgers Werner Heisenberg. können die Begriffe "Messen" und "Präparation" erläutern und richtig anwenden. erkennen eine Allegorie zwischen dem Leben von Werner Heisenberg und seiner Unschärferelation. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können den Informationsgehalt eines Erklärvideos erfassen, strukturiert und aufgabengenbezogen wiedergeben und anwenden. recherchieren Hintergrundinformationen im Internet. spielen Videoclips sequentiell ab. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv in Teams zusammen. setzen sich mit den Arbeitsergebnissen anderer Gruppen konstruktiv auseinander. entwickeln Fachwissen zu aktueller Technik, welche auf die physikalischen Grundkenntnisse abgebildet werden kann, und können dieses auch gegenüber anderen erläutern. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit "Einführung in die Quantenmechanik: Werner Heisenberg" anschauen.

In diesen Unterrichtsstunden zum Thema Fotosynthese erarbeiten die Schülerinnen und Schüler anhand eines Erklär-Videos und Arbeitsblättern die Fotosynthesegleichung und den Ort der Fotosynthese. Außerdem befassen sie sich mit künstlicher Fotosynthese. Weiterführend beschäftigen sie sich mit dem Lichtabsorptionsspektrum von Chlorophyll sowie dem Grobschema der lichtabhängigen Teilreaktion. Die Lernenden erarbeiten anhand des Materials zunächst grundlegendes Wissen über die Fotosynthese und ihre Bedeutung. Dazu stellen sie die Fotosynthesegleichung als Wortgleichung sowie als chemische Gleichung dar. Darüber hinaus beschäftigen sie sich mit dem Ort der Fotosynthese und erkennen, warum Blätter grün sind. Optional kann das Thema der Lichtabsorption von Chlorophyll vertieft werden. Eine weitere Vertiefung findet statt, indem die Lernenden sich den Aufbau von Chloroplasten und das Grobschema der lichtabhängigen Teilreaktion mithilfe weiterführender Erklär-Videos erarbeiten. Sie lernen außerdem die Begriffe "künstliche Fotosynthese" und "Photokatalysatoren" kennen und stellen damit verbundene Zukunftsvisionen, aber auch mögliche Probleme dar. 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 Nobelpreisträ gertagungen 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 Fotosynthese im Unterricht Ohne die Fotosyntheseleistung wäre ein Leben auf der Erde nicht möglich – daher ist die Behandlung der Fotosynthese im Fach Biologie von besonderer Bedeutung. Aufgrund der biochemischen Vorgänge ist das Thema auch für das Fach Chemie relevant. Das Thema Fotosynthese findet sich in den Lehrplänen der Sekundarstufe I in der Unterrichtsreihe zum Lebenszyklus der Blütenpflanzen (als Wortgleichung) sowie in der Unterrichtsreihe zu Zellen und Gewebe (in ausführlicherer Form) wieder. In der Sekundarstufe II werden die Kenntnisse zur Fotosynthese – besonders auf biochemischer Ebene – vertieft. Vorkenntnisse Es wird kein spezielles Fachwissen zum Thema Fotosynthese vorausgesetzt, allerdings sollten die Schülerinnen und Schüler ab der Mittelstufe mit den chemischen Symbolen sowie dem Aufbau der Zelle vertraut sein. Die Schülerinnen und Schüler können sich mithilfe des Erklär-Videos zur Fotosynthese sowohl die Wort- als auch die chemische Gleichung erarbeiten. Das Unterrichtsmaterial bietet außerdem die Möglichkeit, das Lichtabsorptionsspektrum von Chlorophyll und – für den Einsatz in der Oberstufe – das Grobschema der lichtabhängigen Teilreaktion nachzuvollziehen. Des Weiteren bietet das Erklär-Video Einblicke in die Möglichkeiten und Probleme künstlicher Fotosynthese, sodass auch hier kein Vorwissen notwendig ist. Didaktische Analyse Das Unterrichtsmaterial zur Fotosynthese ist als erste intensivere Auseinandersetzung mit dem Thema (Sekundarstufe I) beziehungsweise als Wiederholung (Sekundarstufe II) konzipiert. Durch die Konfrontation mit einer bedeutsamen Aussage soll zunächst das Interesse am Thema Fotosynthese und der damit verknüpften Bedeutung für das Leben auf der Erde geweckt werden. Die Schülerinnen und Schüler gewinnen einen ersten Eindruck über die Fotosynthesegleichung in Worten und chemischen Symbolen. Anschließend erfahren sie, wo die Fotosynthese abläuft und wie Blätter zu ihrer Grünfärbung kommen, ehe sie sich mit der Relevanz der künstlich hergestellten Fotosynthese für die Zukunft beschäftigen. In der Oberstufe wird den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit gegeben, wesentliche Grundlagen der lichtabhängigen Teilreaktion zu erarbeiten, ohne jedoch ins Detail zu gehen. Eine vertiefte Behandlung der lichtabhängigen Teilreaktion sowie eine weiterführende Behandlung der Dunkelreaktion sollten im Anschluss stattfinden. Methodische Analyse Durch die methodische Aufbereitung der Unterrichtssequenz wird eine hohe Schüleraktivität erreicht. Das Video als Medium erhält das durch den Einstieg geweckte Interesse am Thema Fotosynthese aufrecht. Schwierige Arbeitsaufträge werden durch Partnerarbeiten aufgefangen, und Diskussionsrunden zum Wissensaustausch und zur Wissenserweiterung finden im Plenum statt. Durch Vertiefungsaufgaben kann bei Bedarf eine Binnendifferenzierung beziehungsweise eine Weiterarbeit in der Oberstufe erfolgen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich aus dem Unterrichtsmaterial die Fotosyntheseleistung und den Ort der Fotosynthese. lernen den Begriff der künstlichen Fotosynthese kennen und erarbeiten sich – anhand des Materials oder unter Einbeziehung von Vorkenntnissen – Zukunftsvisionen und mögliche Probleme der künstlichen Fotosynthese. präsentieren ihre Ergebnisse unter Verwendung der Fach- und Symbolsprache. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können das in den Videos präsentierte Wissen nach Relevanz filtern und strukturiert darstellen. können aus informationsreichen und komplexen Vorträgen wesentliche Sachverhalte notieren und auf Abbildungen übertragen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schülerarbeiten konstruktiv und kooperativ in Partner- oder Gruppenarbeit. stärken durch die geschützte Atmosphäre in Partnerarbeitsphasen ihr Selbstkonzept. diskutieren in Partner- oder Gruppenarbeiten und sind dabei in der Lage, ihre Meinung unter Nutzung von Fachwissen und Fachbegriffen begründet zu äußern. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit anschauen.