Astronomie: Willkommen im Fachportal

In dieser Unterrichtseinheit für den fächerverbindenden Unterricht in den Naturwissenschaften und Kunst beziehungsweise Werken analysieren die Schülerinnen und Schüler die Bedeutung von Schutzräumen auf der Erde und im Weltall. Sie vergleichen die Umweltbedingungen auf der Erde und auf dem Mond und entwerfen einen eigenen Schutzraum für den Mond. Die European Space Agency (ESA) arbeitet an neuen Missionen zum Mond, um die dortige Umwelt zu erforschen und neue Technologien zu entwickeln, die eines Tages bei der Etablierung einer Mondbasis helfen könnten. Vielleicht werden schon in den nächsten zwei Jahrzehnten Astronauten auf dem Mond leben. In der Projektreihe "Mond-Unterschlupf: Schutzräume auf der Erde und im All" analysieren die Schülerinnen und Schüler, wie wichtig es ist, Schutzräume auf der Erde und im Weltraum zu haben. Sie vergleichen die Umweltbedingungen auf der Erde und auf dem Mond und entwerfen einen eigenen Schutzraum für den Mond. Diesen können sie dann aus Materialien, die mit dem Mondboden vergleichbar sind, nachbauen. Altersklasse : 8- bis 12-Jährige Material : Arbeitsblätter Schwierigkeitsgrad : mittel benötigte Unterrichtszeit : insgesamt 90 Minuten Durchführungsort : Klassenzimmer benötigte Materialien : Bastelmaterial (wie Sand, Lehm, Schaumstoff, Plastik, Ballons) Kosten pro Klasse : gering (0-10 Euro) Thematischer Hintergrund: Leben auf dem Mond Der Weltraum außerhalb unseres Heimatplaneten ist eine extrem feindselige Umgebung für den Menschen. Im Gegensatz zur Erde hat der Mond keine Atmosphäre (er befindet sich im Vakuum), das heißt, es gibt keine Luft zum Atmen. Darüber hinaus besteht wegen der mangelnden Atmosphäre nicht einmal Schutz vor der Kollision mit kleinsten Meteoroiden (wie Staub und Gestein, die im gesamten Sonnensystem vorhanden sind) oder vor der schädlichen Strahlung der Sonne. Ein Tag auf dem Mond dauert 27,3 Erdtage. Es gibt also immer 14 Tage Tageszeit, gefolgt von 14 Tagen Nachtzeit. Die Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht sind extrem. Die Temperatur kann je nach Standort tagsüber bei +123 °C und bis zu -233 °C in der Nacht liegen. Der Bau einer Infrastruktur auf dem Mond würde bedeuten, dass viele Materialien von der Erde genommen werden müssten, was enorme Transportkosten bedeuten würde. Daher untersuchen Ingenieure neue Bautechniken, zum Beispiel den 3D-Druck mit lokalen Materialien wie Mondboden (Regolith). Methodische Hinweise In dieser Unterrichtseinheit untersuchen die Schülerinnen und Schüler verschiedene Schutzräume auf der Erde und stellen sich vor, wie ein zukünftiger Schutz auf dem Mond aussehen könnte. Die Aufgaben und Übungen bieten eine Einführung in die Umweltbedingungen auf dem Mond und vergleichen sie mit den Bedingungen, die auf unserer Erde herrschen. Die Schülerinnen und Schüler erfassen die Bedeutung der Erdatmosphäre und die Herausforderungen der Weltraumforschung. Vertiefende methodische Hinweise finden Sie im Dokument mondunterschlupf-schutzraeume-erde-all-alle-materialien.pdf, das am Ende dieser Seite kostenlos heruntergeladen werden kann. Die Schülerinnen und Schüler erkennen die Bedeutung von Zufluchtsorten für den Schutz vor der Umwelt. stellen eine Beziehung zwischen Umweltbedingungen und bekannten Unterschlupfarten her. verstehen, dass die Atmosphäre für das Leben auf der Erde wichtig ist. erkennen, dass die Erde und der Mond sehr unterschiedliche Umweltbedingungen haben. führen die Identifikation einiger notwendiger Merkmale eines Schutzraums auf dem Mond durch. bauen die Fähigkeit aus, in einer Gruppe zu arbeiten und kreativ zu denken.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Radioaktivität werden die Vorgänge beim Durchgang radioaktiver Strahlung durch Materie am Beispiel der Gamma-Strahlung exemplarisch dargestellt. Bei Gamma-Strahlung handelt es sich um hochenergetische elektromagnetische Strahlung, die sich im Gegensatz zu Alpha- und Beta-Strahlung nur schwer abschirmen lässt.Anhand eines Versuches mit einem radioaktiven Schulpräparat (Ra-226) wird die Veränderung der Absorption durch Zunahme von Bleiplatten gezeigt und ausgewertet. Dadurch entdecken die Lernenden die Unterschiede bei der Absorption von Gamma-Strahlung im Vergleich zu Alpha- und Beta-Strahlung. Anhand der Ergebnisse der Auswertung wird das Absorptionsgesetz mathematisch abgeleitet und anschließend in Form von Übungsaufgaben verständlich gemacht. Absorption radioaktiver Strahlung Radioaktive Strahlung kann unterschiedliche Materialien durchdringen und wird dabei teilweise oder vollständig absorbiert. Das Durchdringungsvermögen hängt ab von der Art der Strahlung, ihrer Energie sowie von Art und Dicke des durchstrahlten Materials. Das Absorptionsvermögen eines bestimmten Materials für radioaktive Strahlung hängt von den gleichen Faktoren wie das Durchdringungsvermögen ab. Das Durchdringungsvermögen von Alpha-Teilchen ist am kleinsten, das von Gamma-Strahlung am größten. Dabei haben Alpha- und Beta-Teilchen in Materie eine bestimmte Reichweite, während die Gamma-Strahlung in Abhängigkeit von ihrer Energie nur mit dicken Materialschichten (zum Beispiel Blei) abgeschwächt werden kann. Vorkenntnisse Physikalische Vorkenntnisse von Lernenden können bei der Absorption von radioaktiver Strahlung kaum vorausgesetzt werden; vielmehr müssen die Schülerinnen und Schüler für die Problematik und Gefährlichkeit der radioaktiven Strahlung durch den entsprechenden Schulversuch sensibilisiert werden. Didaktische Analyse Die wertfreie Behandlung des brisanten Themas Radioaktivität im Unterricht kann durchaus dazu führen, dass sich Schülerinnen und Schüler verstärkt dem Thema zuwenden und das Für und Wider der Radioaktivität im Positiven (zum Beispiel große Erfolge in der Tumorbehandlung) wie im Negativen (zum Beispiel Gefahr von Verstrahlung bei Unfällen in Kernkraftwerken) genau verstehen wollen. Methodische Analyse Das Thema Radioaktivität dürfte bei Lernenden auf hohes Interesse stoßen; durch ein großes Angebot an Medien mit entsprechendem Material sowie der einfache Zugang zu aktuellen und ausführlich beschriebenen Fakten über das Internet sollte es nicht schwierig sein, eine Methoden zu finden, um den Lernenden das Thema nahezubringen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben und erläutern die Abläufe bei der Absorption von Gamma-Strahlung. kennen die Unterschiede bei der Absorption von Gamma-Strahlung im Vergleich zu Alpha- und Beta-Strahlung. wenden das radioaktive Absorptionsgesetz an. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbstständig Fakten und Hintergründe im Internet. überprüfen die Sachinhalte auf ihre Richtigkeit. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen anderer Gruppen auseinander und vergleichen deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv. erwerben eine gewisse Fachkompetenz, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden diskutieren zu können.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Radioaktivität werden die Abläufe des radioaktiven Zerfalls anhand von Versuchen dargestellt, ausgewertet und zu einer aussagekräftigen Formel zusammengefasst. Ergänzt durch Beispiele und Übungsaufgaben wird auch der Bedeutung der Radioaktivität hinsichtlich ihrer Gefährlichkeit Rechnung getragen.Ausgehend von Grundkenntnissen aus der Sekundarstufe I werden die Schülerinnen und Schüler zunächst genauer in das Thema Radioaktivität eingeführt, bevor durch einen Versuch mit einem kurzlebigen radioaktiven Präparat der Verlauf des Zerfalls gezeigt und ausgewertet wird. Anhand der Ergebnisse der Auswertung wird das radioaktive Zerfallsgesetz mathematisch abgeleitet und anschließend in Form von Beispielen und ergänzenden Übungsaufgaben näher erläutert. Weitere Versuche mit anderen Präparaten führen zudem die Unterschiedlichkeit und Gefährlichkeit der einzelnen Präparate vor Augen. Der radioaktive Zerfall Radioaktivität und ihre Auswirkungen auf die Natur und die 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 mit diesem Thema sehr feinfühlig umgehen muss. Gleichzeitig ist aber das Wissen um die Vorgänge beim radioaktiven Zerfall von großer Wichtigkeit, denn nur so kann man mitdiskutieren und seine Meinung mit Fakten belegen. Für den Unterricht sollten Lehrkräfte deshalb gut präpariert sein, um auf kritische Fragen sachkompetent eingehen und antworten zu können. Vorkenntnisse Physikalische Vorkenntnisse von Lernenden zum Thema Radioaktivität können nur insoweit vorausgesetzt werden, wie in der Sekundarstufe I das Thema behandelt beziehungsweise angerissen wurde. Allerdings ist damit zu rechnen, dass kritische Schülerinnen und Schüler durchaus aufgrund der Brisanz des Themas und den vielfältigen Informationswegen über fundiertes Grundwissen verfügen. Didaktische Analyse Die wertfreie Behandlung des brisanten Themas Radioaktivität im Unterricht kann durchaus dazu führen, dass sich Schülerinnen und Schüler verstärkt dem Thema zuwenden und das Für und Wider der Radioaktivität im Positiven (zum Beispiel große Erfolge in der Tumorbehandlung) wie im Negativen (zum Beispiel Gefahr von Verstrahlung bei Unfällen in Kernkraftwerken) genau verstehen wollen. Methodische Analyse Das Thema Radioaktivität dürfte bei Lernenden auf hohes Interesse stoßen. Durch ein großes Angebot an Medien mit entsprechendem Material sowie den einfachen Zugang zu aktuellen und ausführlich beschriebenen Fakten über das Internet sollte es nicht schwierig sein, Methoden zu finden, mit denen den Lernenden das Thema nahegebracht werden können. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können die Ursachen des radioaktiven Zerfalles erläutern. kennen die verschiedenen Arten des radioaktiven Zerfalles und wissen um deren unterschiedliche Wirkung. können das radioaktive Zerfallsgesetz anwenden. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten und Hintergründe im Internet. überprüfen die Sachinhalte von Videos, Clips und Applets auf ihre Richtigkeit. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. müssen sich mit den Ergebnissen anderer Gruppen auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben eine gewissen Fachkompetenz, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freunden diskutieren zu können.

In der Unterrichtseinheit "Upcycling im Physikunterricht: Energieumwandlung und Bernoulli-Effekt am Kaffeebecher" erarbeiten die Lernenden an einem selbst gebauten Hubschrauber physikalische Phänomene und setzen sich mit der Umweltverschmutzung durch Plastikmüll auseinander. Müll ohne Ende: In Deutschland werden stündlich ungefähr 32000 Einweg-Kaffeebecher weggeworfen. Zur Herstellung der Becher werden jährlich 42000 Bäume benötigt und eine Wassermenge verbraucht, die dem Konsum von 32000 Deutschen entspricht. Zudem wird Strom eingesetzt, mit dem man 100000 Musterhaushalte ein Jahr lang versorgen könnte. Dabei beträgt die Lebensdauer (Nutzwertzeit) nur 15 Minuten. Bei der Verwendung von Mehrwegbechern könnte jede Person 34 Coffee to go-Becher einsparen. Einmal weggeworfen, wird der Becher möglicherweise vom Wind erfasst, landet dort, wo er nicht hingehört. Er ist damit nicht nur klimaschädlich, sondern trägt auch zur Verschmutzung der Umwelt bei. In der vorliegenden Einheit hingegen wird durch Upcycling zum "Hubschrauber" aus einem wertlosen Gegenstand Unterrichtsmaterial, an dem physikalische Phänomene dargestellt und Diskussionen zur Lösung der Umweltproblematik ausgelöst werden können. Physikalische Phänomene sind zum einen die Umwandlung von Spannungsenergie, die in den Gummis gespeichert ist, in Bewegungsenergie, die die Rotorblätter antreibt. Zum anderen wird der Bernoulli Effekt sichtbar. Luft, die über einen gebogenen Flügel fließt, erzeugt an der Oberfläche des Flügels einen Sog. Unterhalb des Flügels entsteht ein Überdruck, beides zusammen ergibt den Auftrieb, der nötig ist, um Flugzeuge oder wie in diesen Fall einen Hubschrauber mit seinen Drehflügeln fliegen zu lassen. Das Thema "Upcycling im Physikunterricht" im Unterricht Sobald der Einweg-Kaffeebecher ausgetrunken ist, wird er weggeworfen. Er ist nicht recyclebar. Das heißt, seine Bestandteile werden nicht zu einem neuen, sinnvollen Produkt zusammengefügt. Wenn der Kaffeebecher in einer Abfalltonne endet, wird der entstandene Müll verbrannt. Die Abwärme dient dann maximal zum Heizen eines Schwimmbades, oder eines Haushaltes. Dies ist eine klimaschädliche Ressourcenverschwendung, die nicht mehr akzeptiert werden sollte. Upcycling hingegen verwendet Müll, um sie einer neuen Verwendung zuzuführen. Mülltüten werden zu Umhängetaschen, Plastikschalen zu Blumenkübeln und in unserem Fall wird ein Kaffeebecher zu Unterrichtsmaterial für die Bereiche Physik, Technik und Umwelt. Die Lehrkraft sollte sich mit den physikalischen Phänomenen des Auftriebs durch Flügel sowie mit den Energieumwandlungsketten auskennen. Aus der Spannenergie des Gummis wird Bewegungsenergie. Vorkenntnisse Der Umgang mit einfachen Werkzeugen wie Schere, Zange und Heißklebepistole wird für diese Unterrichtseinheit vorausgesetzt. Der Aufbau und die Durchführung eines einfachen Versuchs sollten bekannt sein. Die Schülerinnen und Schüler sollten im Umgang mit Youtube-Videos und PDF-Dateien vertraut sein. Andernfalls müsste eine entsprechende Begleitung eingeplant werden. Didaktische Analyse Folgende Fragen können im Rahmen des Physik-, Technik- und Umwelt-Unterrichts zum Thema gemacht werden: Wie funktioniert ein Gummimotorantrieb? Welche Energieumwandlung findet statt? Wie entsteht der Auftrieb bei einem Hubschrauber? Wie hoch ist der Ressourcenverbrauch bei der Verwendung eines Einweg Kaffeebechers? Welche sinnvollen Alternativen gibt es zum Einweg-Kaffeebecher? Methodische Analyse Durch eine arbeitsteilige Gruppenarbeit sowie die Methode des Gruppenpuzzles ist in dieser Unterrichtseinheit eine hohe Schüleraktivität gewährleistet. Dadurch, dass alle Schülerinnen und Schüler zu Experten für einen Bereich werden, arbeiten sie in besonderem Maße eigenverantwortlich und zielorientiert in Kleingruppen zusammen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen den Bernoulli-Effekt kennen. erarbeiten Energieumwandlungsketten. setzen sich mit dem Ressourcenverbrauch bei der Verwendung von Einweg-Kaffeebechern auseinander. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entnehmen einem Youtube-Video die wesentlichen Informationen. werten eine Quelle im Internet aus. stellen Unterrichtsmedien selbst her. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konzentriert in Gruppen zusammen.

In dieser Unterrichtseinheit für den fächerverbindenden Unterricht in den Naturwissenschaften und Kunst / Werken bauen die Schülerinnen und Schüler eine bionische Hand aus Pappe und setzen sich dabei mit den Funktionen der Hand, der Finger und des Daumens sowie der Knochen, Muskeln, Sehnen und Bänder auseinander. In dieser Übungsreihe basteln die Schülerinnen und Schüler eine bionische Hand aus Pappe, Schnur, Strohhalmen und Gummiband. Durch die Verknüpfung zwischen bionischen und ihren eigenen Händen können sie die Funktion der Finger und die Bedeutung des Daumens, zum Greifen und Halten von Gegenständen verschiedener Formen nachvollziehen. Sie lernen außerdem, dass es nicht möglich wäre die menschliche Hand zu bewegen, wenn sie nur aus Knochen bestünde. Die Schülerinnen und Schüler verstehen durch den Vergleich der Materialien, die sie bei der bionischen Hand nutzen, um deren Finger zu bewegen, wie Knochen, Muskeln, Sehnen und Bänder arbeiten. Die Übungsreihe ist, abhängig vom Alter der Lernenden, für 60 bis 90 Minuten konzipiert. Es bietet sich jedoch ebenfalls an, sie in eine Projektarbeit einzubetten, die andere Fächer und Themen wie Kunst, Sprache und den menschlichen Körper umfasst. Altersklasse: 8- bis 12-Jährige Material: Arbeitsblätter Schwierigkeitsgrad: einfach/mittel benötigte Unterrichtszeit: 60-90 Minuten Durchführungsort: Klassenzimmer benötigte Materialien: Bastelmaterial (Pappe, Scheren und gegebenenfalls Cuttermesser, Heißklebepistole) Kosten pro Klasse: gering (0-10 Euro) Thematischer Hintergrund: Bionik Bionik ist die Anwendung von Designs und Konzepten aus der Natur auf die Entwicklung von Systemen und Technologien. In der Medizin ermöglicht die Bionik den Ersatz oder die Verstärkung von Organen und anderen Körperteilen durch vom Menschen entwickelte künstliche Versionen. So ermöglichen bionische Prothesen Menschen mit Behinderungen zum Beispiel, einige verlorene Fähigkeiten wiederherzustellen. Ein anderes Beispiel für Bionik sind humanoide Roboter, die die Funktionsweise des Menschen oder des menschlichen Körpers nachahmen. Humanoide Roboter sollen Menschen in gefährlichen Jobs ersetzen, die zu Verletzungen oder zum Tod führen können. Der Weltraum ist wahrscheinlich eine der für den Menschen gefährlichsten und schädlichsten Umgebungen. Tatsächlich werden deshalb bereits viele Roboter zur Erkundung und Nutzung des Weltraums eingesetzt. Es ist zu erwarten, dass in naher Zukunft Besatzungen bestehend aus Astronauten und humanoiden Robotern gemeinsam daran arbeiten werden, das Weltall zu erkunden. Dafür werden sie höchstwahrscheinlich beide bionische Hände benutzen. Bionische Hände ermöglichen Robotern Objekte für den menschlichen Gebrauch zu benutzen. Die Astronauten werden einen Vorteil durch den Nutzen von bionischen Händen haben, da der Gebrauch von Gegenständen im Vakuum des Weltalls mit den Handschuhen eines Raumanzuges schwierig und ermüdend ist. Die ESA (European Space Agency) hat die bionische Hand DEXHAND entwickelt, die von Robotern und eventuell sogar von Astronauten genutzt werden wird. Thematischer Hintergrund: die menschliche Hand Die menschliche Hand hat eine sehr komplizierte Struktur; sie enthält 27 Knochen und 34 Muskeln, daneben noch zahlreiche Sehnen, Bänder, Nerven und Blutgefäße, welche von einer dünnen Hautschicht umgeben sind. Jeder Finger besteht aus drei Knochen (Phalangen), die nach dem Abstand zur Handfläche benannt sind: die proximalen, mittleren und distalen Phalangen (Singular: Phalanx). Die Sehnen verbinden die Muskeln mit den Knochen, während die Bänder Knochen mit Knochen verbinden. Die Sehnen, die uns helfen unsere Finger zu bewegen, sind mit 17 Muskeln verbunden, welche in der Handfläche zu finden sind und mit 18 Muskeln in unseren Unterarmen. Die zwei Hauptbewegungen der Finger – beugen und strecken – werden durch Beuge- und Streckmuskeln ausgeführt. Beugemuskeln befinden sich auf der Unterseite und Streckmuskeln auf der Oberseite des Unterarms. Methodische Hinweise Diese Übungsreihe wurde unter Verwendung der IBSE-Methodik (Inquiry-based Science Education) konzipiert. Vertiefende methodische Hinweise finden Sie im Dokument bionische-hand-alle-materialien.pdf, das am Ende dieser Seite kostenlos heruntergeladen werden kann. Abhängig von den jeweiligen Lehrplänen und vom Alter der Schülerinnen und Schüler können die Übungen als Einzelmodule durchgeführt oder in ein Unterrichtsprojekt integriert werden. Ein Beispiel für ein Unterrichtsprojekt mit drei (oder mehr) Unterrichtsstunden wäre: 1. Die Lernenden untersuchen selbst, wie die menschliche Hand funktioniert und welche Rolle Knochen, Muskeln und Sehnen spielen, indem sie das Internet, Videos, Fotos oder andere Ressourcen verwenden. 2. Bau der bionischen Hand durch die Schülerinnen und Schüler 3. Projektabschluss mit dem Besuch eines Naturkundemuseums, um die Unterschiede zwischen menschlichen Händen und Tierpfoten zu untersuchen Um das Thema Bionik tiefergehend zu erkunden, kann diese Übungsreihe mit anderen aus dem Moon Camp-Paket, wie dem Roboterarm und dem menschlichen Körper, erweitert und kombiniert werden. Für ein umfassenderes Projekt über den menschlichen Körper können die Schülerinnen und Schüler auch an der Mission X: Trainiere wie ein Astronaut -Herausforderung teilnehmen. Die Schülerinnen und Schüler verstehen, wie die menschliche Hand funktioniert. verstehen, dass die Wissenschaft und die Medizin bionische Prothesen nutzen, um Teile des menschlichen Körpers, die fehlen oder nicht richtig funktionieren, zu ersetzen oder zu ergänzen. lernen, dass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den menschlichen Körper als Inspiration und Vorlage nutzen, um Werkzeuge wie Hände und Arme zu bauen, die sie in feindseligen Umgebungen wie dem Weltall oder der Tiefsee einsetzen können. erkunden und testen gemeinsam Ideen für den Bau einer simplen Maschine (bionische Hand).

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Multimediale Dokumentation" führen Schülerinnen und Schüler selbstständig Arbeitsaufträge aus. Mithilfe der App "Book Creator" und der Tablet-Kamera sollen dabei die Ergebnisse innovativ dokumentiert werden. Diese Unterrichtseinheit kann in alle Fächer / auf alle anderen Themen übertragen werden. Am Beispiel der "farbigen Schatten" wird exemplarisch der Verlauf der Einheit im Fach Physik aufgezeigt. Mit dem Tablet und geeigneten Apps wird die Erstellung von Präsentationen, Mindmaps oder multimedialen Büchern für Schülerinnen und Schüler zum Kinderspiel. Arbeitsblätter und Versuchsanleitungen können der Klasse digital bereitgestellt und von den Lernenden eigenständig am Gerät bearbeitet werden. Völlig neue Möglichkeiten des konstruktivistischen Lernens ergeben sich auch durch den Einsatz von Softwares, die es den Schülerinnen und Schülern ermöglichen, Erklärvideos zu den von ihnen bearbeiteten Lerninhalten zu erstellen. Apps wie "Explain Everything" oder "Adobe Spark" können hier in den naturwissenschaftlichen Fächern ganz neue Wege in der Dokumentation und der Auswertung von Experimenten eröffnen. Die fachspezifische Kommunikation und der Erkenntnisgewinn – wie in den nationalen Bildungsstandards gefordert – werden bei der Erstellung derartiger Lernprodukte nachhaltig gefördert. 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. Multimediale Dokumentation im Unterricht Im klassischen Schülerexperiment führen die Lernenden Versuche mitilfe eines Arbeitsblattes durch. In dieses werden von den Shülerinnen und Schülern alle Beobachtungen und Auswertungen handschriftlich eingetragen. Die Fixierung von Arbeitsergebnissen erfolgt dabei in der Regel rein schriftlich (Notizen) und gegebenfalls grafisch (zum Beispiel Grafiken, Skizzen). Durch die Nutzung digitaler Bücher auf dem iPad wird es möglich, den Schülerinnen und Schülern multimediale Arbeitsanleitungen zur Verfügung zu stellen. Dabei kann die Lehrkraft einerseits neben Texten auch Audioaufnahmen, Skizzen, Fotos und Videos zur Bearbeitung der Aufgaben bereitstellen. Andererseits können auch Internetlinks als zusätzliche Lösungshilfen bereitgestellt werden. Die von den Schülerinnen und Schülern während des Experimentierens angefertigten Foto- und Videoaufnahmen können in das Buch integriert und bei der späteren Interpretation erneut angesehen werden. Ergebnisse können in Textform, als Audiofiles und als Skizzen in das Buch eingetragen werden. Die Schülerinnen und Schüler füllen so nicht nur ein digitales Arbeitsblatt aus, sondern gestalten ein kreatives und ästhetisches Produkt. Durch die Möglichkeit, verschiedene Bücher untereinander auszutauschen und zu einem Buch zusammenzufassen, ergibt sich noch eine weitere interessante Nutzungsmöglichkeit: Die Ergebnisse arbeitsteiliger Gruppenarbeiten (zum Beispiel Rechercheaufträge) können in gemeinsame Produkte überführt und den Schülerinnen und Schülern zur Verfügung gestellt werden. Die App "BookCreator" ermöglicht die Erstellung solcher multimedialer Bücher. Vorkenntnisse Die App "Book Creator" ist eine einfach zu bedienende Anwendung. Je nach Stand der Erfahrung der Schülerinnen und Schüler im Umgang mit Tablets benötigt sie nur eine kurze Einführung in ihre Bedienung. Didaktische Analyse Schatten als "Fehlen von Licht" ergibt sich nicht einfach aus unserer Wahrnehmung. Vielmehr wird er von vielen Schülerinnen und Schülern als etwas angesehen, das ein Gegenstand generell besitzt. Mit der einfachen Frage, welcher der farbigen Schatten sich bewegt, wenn eine der Lampen bewegt wird, kann man eine kognitive Auseinandersetzung mit dieser Fehlvorstellung anregen. Die Beantwortung dieser Fragestellung setzt voraus, dass die Idee der geradlinigen Lichtausbreitung routinemäßig als gedankliches Werkzeug genutzt wird. Methodische Analyse Der Erfolg und Misserfolg von Unterricht hängt in starkem Maße davon ab, ob und in welchem Maße es der Lehrkraft gelingt, ihre Schülerinnen und Schüler zu motivieren, das heißt eine (vorübergehende) Bereitschaft der Lernenden zur Auseinandersetzung mit dem Lerngegenstand herzustellen. Multimedia-Geräte wie Smartphones und Tablets sind fester Bestandteil in der Lebenswelt von Schülerinnen und Schülern und werden von diesen als subjektiv bedeutsam empfunden. Bei der Integration eines für Heranwachsende hochattraktiven und intuitiv zu bedienenden Mediums wie dem Tablet in den Fachunterricht kann beobachtet werden, dass bereits die Nutzung des Geräts als motivierend empfunden wird. Durch die starke Identifikation der Schülerinnen und Schüler mit ihren Lernprodukten und den vorausgegangenen Erstellungsprozessen kann festgestellt werden, dass in der Auseinandersetzung mit dem Unterrichtsthema sowohl die Intensität als auch die fachliche Tiefe zunimmt. Weitere Idee zur unterrichtspraktischen Umsetzung: Erstellung eines Erklärvideos Die physikalischen Grundlagen sollen mithilfe eines Schulbuchtextes selbstständig von den Schülerinnen und Schülern erarbeitet werden. Daraus soll ein eigenes Erklärvideo für das Entstehen farbiger Schatten entstehen. Zur Veranschaulichung soll Experimentiermaterial verwendet werden. Zur Erstellung des Videos verwenden die Schülerinnen und Schüler die Apps "Adobe Spark" oder "Explain Everything". Dazu sollen die Schülerinnen und Schüler erst ein Storyboard erstellen. Alle Bilder als Grundlage für das Erklärvideo werden dabei selbst erstellt und mit einer Bildbearbeitungs-App (zum Beispiel "Skitch") beschriftet. Die Arbeitsanweisung (Vorlage), ein Beispiel für ein digitales Storyboard und ein Schülerprodukt finden Sie beim Anschauungsmaterial "Multimediale Dokumentation" zum Download. Verwendete Materialien und Apps Leuchtmittel Für diese Unterrichtseinheit wurden farbige Leuchtmittel der Firma Betzold verwendet. Alternativ kann man auch mit farbigen Lampen und Batterien arbeiten. Diese sind bei Versandhäusern wie Opitec erhältlich. Book Creator Die App "BookCreator" ermöglicht die Erstellung multimedialer Bücher. Aufgrund des eingeschränkten Leistungsspektrums und der damit verbundenen schnellen Erlernbarkeit eignet sie sich hervorragend für den Unterrichtseinsatz. Die von den Lernenden erstellten Bücher können zwischen den Schülerinnen und Schülern ausgetauscht, gedruckt und als EPUB veröffentlicht werden.Im iBooks Store gibt es einige gute Bücher zu diesem Thema. Adobe Spark Die Firma Adobe macht mit ihrer App "Adobe Spark" die Produktion animierter Erklärungsvideos in Minuten möglich. Aufgrund ihrer einfachen Bedien- und Erlernbarkeit eignet sich diese Anwendung hervorragend für den Schulbereich. Die zahlreichen integrierten Vorlagen und Animationen, Bilder, Grafiken und Musikdateien bieten sich geradezu für den Einsatz in Schulprojekten an. Die Einbindung eigener Dateien ist ebenso wie die Nachvertonung mit der eigenen Stimme möglich. Auch bietet die App diverse Möglichkeiten, den fertigen Film mit anderen zu teilen. Beispielvideo Das folgende Video wurde von Schülerinnen und Schülern im Unterricht produziert. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler finden in einem Informationstext/Informationsvideo gezielt Informationen zum Thema farbige Schatten. Dabei reflektieren sie ihre bisherigen Vorstellungen kritisch und verbessern sie gegebenenfalls. führen Experimente durch und dokumentieren ihre Ergebnisse multimedial. vertiefen ihre Kenntnisse im Bereich Urheberrecht und Weiterverwendung von Bildern, von Materialien et cetera. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können die App "Bock Creator" und/oder "Adobe Spark" anwenden. präsentieren die Arbeitsergebnisse mit Tablets. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv und kooperativ in Partner- oder Gruppenarbeit. stärken ihr Selbstkonzept durch die geschützte Atmosphäre in den Partnerarbeitsphasen.

Mithilfe dieser Unterrichtseinheit zur Erde-Mond-Gravitation erkennen die Schülerinnen und Schüler die Auswirkungen differentieller Gravitation und die Wechselwirkungen im Kräftesystem Erde-Mond. In dieser Unterrichtseinheit befassen sich die Schülerinnen und Schüler mit den folgenden Fragen: Wie beeinflusst der Mond die Erde – und wie die Erde den Mond? Was wäre, wenn sich der Mond viel näher um die Erde drehen würde – oder viel weiter weg? Und wieso trifft der Mondschatten die Erde so selten? Die Unterrichtsmaterialien sind im Rahmen des Projektes "Columbus Eye – Live-Bilder von der ISS im Schulunterricht" entstanden. Das übergeordnete Projektziel besteht in der Erarbeitung eines umfassenden Angebots an digitalen Lernmaterialien für den Einsatz im Schulunterricht. Dieses Angebot umfasst interaktive Lerntools und Arbeitsblätter, die über ein Lernportal zur Verfügung gestellt werden. Das Projekt Columbus Eye wird von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e. V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages unter dem Förderkennzeichen 50 JR 1703 gefördert. Anhand der Unterrichtsmaterialien "Gravitation im Erde-Mond-System" mit dazugehöriger App beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler experimentell mit der Veränderung des Erde-Mond-Abstandes. Mit dem Smartphone nehmen sie die Position des Mondes ein und können aus dem Weltraum heraus experimentieren. So finden sie heraus, was passiert, wenn sie der Erde immer näher kommen – sowohl auf der Erde, als auch auf dem Mond. Mit der Mondschatten-Simulation und dem Video einer Mondfinsternis aus dem All ermitteln sie nicht nur, warum Mond- und Sonnenfinsternisse so selten sind, sondern erhalten auch ein Verständnis für die Größenverhältnisse im Weltraum. Die Unterrichtsmaterialien eigenen sich für den Einsatz im Physik- und Astronomie-Unterricht der Sekundarstufe II. Ausführliche Informationen für Lehrkräfte, inklusive thematischer Hintergrund-Informationen, eines Stundenverlaufsplans und Musterlösungen zu den Arbeitsblättern finden sich bei den Downloads. Die Schüler und Schülerinnen erkennen die Auswirkungen differentieller Gravitation erkennen. erkennen Wechselwirkungen im Kräftesystem Erde-Mond. wählen physikalische Größen begründet aus und verarbeiten sie deduktiv in einer Hypothese führen ein Gedankenexperiment durch.