Tipp der Redaktion

Zusammensetzung der Luft

Luftiger blauer Himmel
Tipp der Redaktion

Zusammensetzung der Luft

Mit lebendigen Übungen und einem interaktiven Kolbenproberversuch entdecken Ihre Schülerinnen und Schüler die Zusammensetzung der Luft und erarbeiten sich Wissen zu einzelnen Bestandteilen.

Tipp der Redaktion

Eine Rakete bauen

Plastikmüll und Plastikflaschen
Tipp der Redaktion

Eine Rakete bauen

An einer Rakete aus Plastikflaschen wird in dieser Einheit das Rückstoßprinzip sowie die chemische Reaktion von Essig und Natron erläutert.

Tipp der Redaktion

Tenside: Haarshampoo selbst herstellen und vermarkten

Frau bekommt beim Frisör die Haare einshampooniert
Tipp der Redaktion

Tenside: Haarshampoo selbst herstellen und vermarkten

Hier erfahren die Schülerinnen und Schüler alles über Tenside und lernen zusätzlich, wie man ein Shampoo selbst herstellen kann.

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Säuren und Basen im Alltag

Kopiervorlage

In diesem ergänzenden Arbeitsblatt für den Chemieunterricht der Sekundarstufe I lernen die Schülerinnen und Schüler, welche Rolle Säuren und Basen beim Haarefärben spielen. Sie erfahren dabei zunächst grundlegende Kenntnisse über die Definition von Säuren und Basen und erhalten dann einen kurzen Überblick über ihren Einfluss auf den pH-Wert sowie ihre Aufgaben im Haarfärbeprozess. Dieses ergänzende Arbeitsblatt kann als weiterführendes Material für die Unterrichtseinheit zum Thema "Haare färben – für immer oder für eine bestimmte Zeit?" genutzt werden. Dabei wird es ebenso wie die Unterrichtseinheit in den Rahmenlehrplan der Sekundarstufe I eingeordnet. Das Arbeitsblatt kann im Fach Chemie, aber auch als fächerübergreifender Exkurs im Fach Biologie eingesetzt werden. Thematisch orientiert es sich an den Themen Säuren und Basen sowie deren Funktion beim Färben der Haare mit Haarfärbemitteln. Säuren und Basen begegnen uns in vielen Bereichen unseres täglichen Lebens. Das Thema Haarefärben schafft einen direkten Bezug zur Lebenswelt und weckt somit das Interesse vieler Schülerinnen und Schüler. Die für die Bearbeitung der Aufgaben benötigten Informationen werden in einem kurzen Informationstext eingeführt. Es wird jedoch ein grundlegendes chemisches Verständnis in Bezug auf erste Kenntnisse über Säuren und Basen sowie die Fähigkeit, Wissen auf fächerübergreifende Fragestellungen anzuwenden, vorausgesetzt. Verwendete Literatur Buhmann, G; Feigel, I; Friedewold, B; Picker, E; Sauermann, J; Strecker, A; ter Jung, B; Wiggelinghoff, B:Haut & Haar; Verlag Europa Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co.KG, 7. Auflage; Haan-Gruiten, 2016.

  • Chemie / Natur & Umwelt
  • Sekundarstufe I

Zusammensetzung von Luft

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler anhand von abwechslungsreichen und interaktiven Aufgaben, wie die Luft zusammengesetzt ist. Mithilfe eines interaktiven Versuchsvideos des Kolbenproberversuchs zur Bestimmung des Sauerstoffanteils der Luft können die Schülerinnen und Schüler selbstständig den Versuch durchlaufen. Sie erkennen, dass Sauerstoff durch die Verbrennung mit Eisen reagiert und dadurch in der Luft nicht mehr vorhanden ist. Die Schülerinnen und Schüler fixieren ihre Beobachtungen und Ergebnisse auf einem Arbeitsblatt. Anschließend wird durch ein digitales "Drag the words"-Quiz die Zusammensetzung der Luft erarbeitet. Es folgt eine Gruppenarbeit mit vorgefertigten Informationstexten über die Stoffe, die in der Luft enthalten sind. Jede Gruppe bearbeitet einen Steckbrief per Arbeitsblatt über den zugewiesenen Stoff und stellt diesen im Anschluss der Klasse vor. Die Mitschülerinnen und Mitschüler fixieren die Stoffe auf dem Arbeitsblatt. Als Transfer beziehungsweise Vertiefung kann das Video des Schwimmkerzenversuchs gezeigt werden. Hier vermutet man das gleiche Prinzip, warum die Kerze mit dem Wasser nach oben steigt. Tatsächlich ist es jedoch vor allem die Abkühlung der Luft und der damit entstehende Unterdruck, der die Wassersäule im Glas ansteigen lässt. Die Schülerinnen und Schüler sehen, dass ähnliche Phänomene unterschiedliche Erklärungen haben können. Zur Gesamtzusammenfassung lösen die Schülerinnen und Schüler selbstständig ein Quiz . Nach dem Bearbeiten des interaktiven Videos kann die Lehrkraft die Schülerinnen und Schüler dazu auffordern, den Versuch in eigenen Worten wiederzugeben. Dadurch werden die Fachsprache und das freie Formulieren geübt. Im Kreisdiagramm auf dem Arbeitsblatt sind die Spurenstoffe in der Luft nicht dargestellt. Diese sind auf dem Arbeitsblatt unter dem Diagramm zu notieren. Je nach Gruppenarbeitserfahrung der Klasse sollte hier mehr oder weniger Zeit eingeplant werden. Die Gruppen erhalten durch das Ausfüllen des Steckbriefes einen konkreten Auftrag und sollten dadurch relativ zügig sein. Am einfachsten stellt die Lehrkraft den Gruppen jeweils den zugeteilten Text zur Verfügung. Falls möglich, können die Gruppen den ausgefüllten Steckbrief während der eigenen Präsentation zeigen, z. B. per Dokucam. Die Notizen durch die Klasse können bereits während oder nach dem Präsentieren angefertigt werden. Als Transfer/Vertiefung kann der Schwimmkerzenversuch als Video gezeigt werden. Die Schülerinnen und Schüler könnten diesen auch selbst ansehen. Hier könnte man vermuten, ähnlich wie beim Kolbenproberversuch, dass allein der Verbrauch des Sauerstoffs durch die Verbrennung für das Ansteigen des Wassers im Glas verantwortlich ist. Da aber ebenfalls Kohlenstoffdioxid bei der Verbrennung entsteht, ist dieser Effekt kaum wahrnehmbar. Der Hauptgrund für das Ansteigen des Wassers ist die Abkühlung der Luft und der dadurch entstehende Platz, da sich warme Luft ausdehnt. Der Unterdruck lässt das Wasser im Glas steigen. Die Einheit ist so gestaltet, dass die Schülerinnen und Schüler möglichst viel selbstständig und eigenverantwortlich erarbeiten. Die Einheit könnte mit einigen Hinweisen auch als Arbeitsauftrag für eine Lerngruppe durchgeführt werden. Sollte die Lerngruppe noch nicht in Berührung mit H5P-Formaten gekommen sein, so müsste die Lehrkraft hier eventuell unterstützen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben und erklären den Kolbenproberversuch. beschreiben die Zusammensetzung der Luft. zählen die Eigenschaften der Stoffe, die in der Luft enthalten sind auf. erklären den Schwimmkerzenversuch. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verarbeiten Informationen. bearbeiten ein digitales Quiz. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler vergleichen eigene Informationen mit Informationen von Mitlernenden. sammeln und verarbeiten in einer Gruppe Informationen. präsentieren Informationen vor der Klasse.

  • Chemie / Natur & Umwelt
  • Sekundarstufe I

Interaktives Begleitmaterial: Zusammensetzung von Luft

Interaktives

Entdecken Sie interaktive Übungen für Ihren Unterricht! Dieses Arbeitsmaterial gehört zu der Unterrichtseinheit "Zusammensetzung von Luft". Die interaktiven Übungen konzentrieren sich auf den Kolbenproberversuch und die daraus resultierenden Erkenntnisse über die Zusammensetzung der Luft. Ideal für eine lebendige Unterrichtsgestaltung! Mithilfe eines interaktiven Versuchsvideos des Kolbenproberversuchs zur Bestimmung des Sauerstoffanteils der Luft können die Schülerinnen und Schüler in der zugehörigen Unterrichtseinheit Zusammensetzung von Luft selbstständig den Versuch durchlaufen. Sie erkennen, dass Sauerstoff durch die Verbrennung mit Eisen reagiert und dadurch in der Luft nicht mehr vorhanden ist. Die Schülerinnen und Schüler fixieren ihre Beobachtungen und Ergebnisse auf einem Arbeitsblatt. Anschließend wird durch das digitale "Drag the words"-Quiz die Zusammensetzung der Luft erarbeitet. Es folgt eine Gruppenarbeit mit vorgefertigten Informationstexten über die Stoffe, die in der Luft enthalten sind. Jede Gruppe bearbeitet einen Steckbrief per Arbeitsblatt über den zugewiesenen Stoff und stellt diesen im Anschluss der Klasse vor. Die Mitschülerinnen und Mitschüler fixieren die Stoffe auf dem Arbeitsblatt. Als Transfer beziehungsweise Vertiefung kann das Video des Schwimmkerzenversuchs gezeigt werden. Hier vermutet man das gleiche Prinzip, warum die Kerze mit dem Wasser nach oben steigt. Tatsächlich ist es jedoch vor allem die Abkühlung der Luft und der damit entstehende Unterdruck, der die Wassersäule im Glas ansteigen lässt. Die Schülerinnen und Schüler sehen, dass ähnliche Phänomene unterschiedliche Erklärungen haben können. Zur Gesamtzusammenfassung lösen die Schülerinnen und Schüler selbstständig ein Quiz . Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben und erklären den Kolbenproberversuch. beschreiben die Zusammensetzung der Luft. zählen die Eigenschaften der Stoffe, die in der Luft enthalten sind auf. erklären den Schwimmkerzenversuch. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verarbeiten Informationen. bearbeiten ein digitales Quiz. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler vergleichen eigene Informationen mit Informationen von Mitlernenden. sammeln und verarbeiten in einer Gruppe Informationen. präsentieren Informationen vor der Klasse.

  • Chemie / Natur & Umwelt
  • Sekundarstufe I

Aufbau von Kochsalzkristallen

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler, wie Kochsalzkristalle aufgebaut sind und welche Eigenschaften diese haben. Mithilfe von fünf Quizzen , einem Arbeitsblatt und einer Einstiegspräsentation können die Schülerinnen und Schüler einzelne Lernziele dieser Unterrichtseinheit erarbeiten. Die Lehrkraft unterstützt mithilfe der Einstiegspräsentation und Unterrichtsgesprächen. Als Highlight erstellen die Lernenden eigene Ionengittermodelle. Zu Beginn zeigt die Lehrkraft ein Bild eines Corona-Virus. Die Schülerinnen und Schüler sammeln Symptome einer Corona-Infektion, die visualisiert werden, und besprechen Ageusie (Geschmacksverlust). Dann zeigt die Lehrkraft Zucker und Salz in Kristallform und fragt, wie man die Stoffe ohne Geschmackssinn unterscheiden kann. Im ersten Teilziel mikroskopieren die Schülerinnen und Schüler Zucker und Salz und dokumentieren ihre Erkenntnisse. Sie erkennen, dass Zucker monokline und Salz würfelförmige Kristalle bildet. Die Schülerinnen und Schüler untersuchen den Kristallaufbau von Salz und beobachten die Kristallisation per H5P-Bilderfolge . Sie lernen, dass Kochsalz aus Ionen besteht, und arbeiten dies in einem Lückentext aus, der mit einem weiteren H5P-Quiz überprüft wird. Anschließend erstellen die Schülerinnen und Schüler mit Zahnstocher und Gummibärchen ein NaCl-Ionengittermodell und diskutieren dessen Schwächen. Schließlich lesen die Schülerinnen und Schüler über drei Eigenschaften von NaCl (hoher Schmelzpunkt, spröde, elektrische Leitfähigkeit) und notieren diese. Zum Abschluss lösen sie ein zusammenfassendes Quiz . Im Unterrichtsgespräch unterstützt durch eine Präsentation leitet die Lehrkraft zur folgenden Frage über: Wie könnte man Zucker und Kochsalz unterscheiden, wenn man an Ageusie leidet? Naturwissenschaftlich erarbeiten die Schülerinnen und Schüler in Paararbeit beziehungsweise Gruppenarbeit die unterschiedlichen Kristallstrukturen von Zucker und Kochsalz durch Mikroskopieren. Beim Zeichnen sollte die Lehrkraft dazu ermutigen, einen aussagekräftigen Kristall möglichst genau zu zeichnen. Bei digitalen Heften kann auch mit dem digitalen Endgerät, zum Beispiel Tablet durch das Okular des Mikroskops fotografiert werden und die Fotos in das Heft eingefügt werden. Mit Hilfe des H5P-Quiz "Infografik-Zucker-Salz" beobachten die Schülerinnen und Schüler selbstständig die Bilderfolge zur Kristallisation. Beim Erstellen der Modelle in Gruppenarbeit muss die Lehrkraft eventuell mit Hinweisen unterstützen und den Schülerinnen und Schüler den Tipp geben, dass sie mit einer einzigen Ionenschicht beginnen sollen. Des Weiteren können Hinweise zur Anzahl der Ionen in einer Schicht gegeben werden. Vor dem Ausfüllen und Lesen des Textes über das Modell von NaCl im Unterrichtsgespräch (im Anschluss an die Gruppenarbeit) kann die Lehrkraft, falls Bedarf besteht, mit Hilfe der Folie die NaCl-Struktur erklären. Nach dem Erarbeiten der Eigenschaften bietet sich ein weiteres zusammenfassendes Unterrichtsgespräch an, indem die Eigenschaften durch die Klasse in eigenen Worten erklärt werden. Die Einheit ist so gestaltet, dass die Schülerinnen und Schüler möglichst viel selbstständig und eigenverantwortlich erarbeiten. Sie könnte mit einigen Hinweisen auch als Arbeitsauftrag für eine Lerngruppe durchgeführt werden. Sollte die Lerngruppe noch nicht in Berührung mit H5P-Formaten gekommen sein, so müsste die Lehrkraft hier eventuell unterstützen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden Kochsalz und Zucker mikroskopisch. erklären die Entstehung und erstellen das Modell eines Ionengitters von NaCl. erklären drei Eigenschaften von NaCl mit Hilfe des Ionengitters. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten H5P-Quizze. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler vergleichen eigene Informationen mit Informationen von Mitlernenden. bauen in einer Gruppe ein Modell.

  • Chemie / Natur & Umwelt
  • Sekundarstufe I

Nachhaltigkeit im Kfz-Gewerbe

Fachartikel

Dieser Fachartikel informiert über die Rolle der Nachhaltigkeit im Kraftfahrzeug-Gewerbe. Dabei wird auf den Produktlebenszyklus eines Kraftfahrzeuges geblickt: von der Rohstoffgewinnung und dem Materialeinkauf bis zur Produktion, den Recycling- und Instandhaltungsprozessen. Ein wachsendes Umweltbewusstsein zeigt sich in der Gesellschaft und damit auch im Kfz-Gewerbe, in seinen Autohäusern und Kfz-Werkstätten. Daher kann dieses Berufsfeld auch eine Perspektive für Schülerinnen und Schüler aufzeigen, die sich für Automobile und Umweltschutz interessieren. Rohstoffgewinnung und Materialeinkauf Die Herstellung eines Kraftfahrzeugs erfordert diverse Materialien und Werkstoffe: Neben Glas, Kunststoffen, Lacken und Klebstoffen sind dies vor allem die Metalle Eisen, Aluminium, Stahl und Zink (autoberufe.de: Chemie am Auto) sowie Kupfer und Nickel (umweltbundesamt.de: Umweltrisiken und - auswirkungen). Werden Rohstoffe abgebaut, können sich (negative) Effekte auf die Umwelt ergeben wie Rodungen von Urwäldern und Verunreinigung des Wassers. Damit einher gehen auch der Verlust des Lebensraumes sowie die Beeinträchtigung der Gesundheit von Menschen, Tieren und Pflanzen. Energie- und emissionsintensive Metallerzeugung und -verarbeitung können Luftverschmutzungen, sauren Regen, Wasser- und Vegetationsschädigungen bedingen. Verseuchungen von Böden können eine Konsequenz von Schwermetallemissionen sein (umweltbundesamt.de: Umweltrisiken und - auswirkungen). Bei der Materialbeschaffung für die Produktion von Kraftfahrzeugen verpflichten sich Automobilhersteller aber seit 2021 durch das deutsche Lieferkettengesetz vermehrt dazu, neben den Kosten insbesondere auch die Einhaltung der Menschenrechte sowie soziale Mindeststandards (e-mobil.de: Zukunftsfähige Lieferketten) und ökologische Faktoren wie CO 2 -Neutralität zu berücksichtigen. Fahrzeugproduktion Auch wenn in der Kraftfahrzeugproduktion Emissionsreduktion und der Einsatz erneuerbarer Energien eine deutlich größere Rolle als in der Vergangenheit spielen, so können Umwelt- und Gesundheitsbelastungen dennoch entstehen, wenn Produktionsschritte in Entwicklungs- oder Schwellenländer verlagert werden, in denen andere gesetzliche, technische sowie ökologische Standards herrschen (gruene-bundestag.de: Klimafreundliche Produktion in der Automobilindustrie). Ein weiteres Problem sind die im Zuge der Fahrzeugproduktion und -entsorgung entstehenden Abfälle (gruene-bundestag.de: Klimafreundliche Produktion in der Automobilindustrie). Ferner erzeugen der Transport von Werkstoffen und einzelnen Produktkomponenten sowie der Vertrieb, die Nutzung und Entsorgung der fertigen Kraftfahrzeuge weitere Umweltbelastungen (gruene-bundestag.de: Klimafreundliche Produktion in der Automobilindustrie). Recycling und Wiederverwertung Seit 2002 besteht für Hersteller und Importeure von Fahrzeugen die Verpflichtung, ausgediente Fahrzeuge zurückzunehmen und zu verwerten; noch strengere Richtlinien existieren seit 2015. Werkstoffe können wieder- oder weiterverwendet werden, nachdem sie die Prozesse des stofflichen, rohstofflichen oder thermischen Recyclings durchlaufen haben. Prinzipiell muss ein Anteil von mindestens 95 Prozent des Altfahrzeug-Durchschnittsgewichts wieder zum Einsatz kommen, 85 Prozent mittels einer der beiden erstgenannten Wiederaufbereitungsprozesse oder einer unmittelbaren Wiederverwendung. Selbst PVC-haltige Restbestandteile können heutzutage wieder gebrauchsfertig aufbereitet werden (autoberufe.de: Altfahrzeug-Recycling). Instandhaltung und Reparatur "Das Handwerk ist die erste Adresse, wenn es um Nachhaltigkeit, Klimaschutz und Energiewende geht. [...] Handwerkerinnen und Handwerker arbeiten jeden Tag ganz praktisch daran, dass unser Leben nachhaltiger und klimafreundlicher wird" (handwerk.de: Klimaschutz). Im Kfz-Gewerbe geschieht dies vor allem bei der Instandhaltung und Reparatur von Fahrzeugen: Ein/-e Kfz-Mechatroniker/-in zum Beispiel wartet Fahrzeuge, setzt sie instand, analysiert ihre Fehler, rüstet sie nach und kontrolliert die Abgaswerte. Damit sorgt er oder sie für eine möglichst lange Lebensdauer und einen emissionsarmen Betrieb der Automobile und trägt einen Teil zur Ressourcenschonung sowie zu weniger Luftverunreinigung bei (youtube.com: Nachhaltigkeit im Kfz-Gewerbe). Gleiches gilt für Karosserie- und Fahrzeugbaumechaniker/-innen: Sie sorgen durch Reparatur, Wartung und Überprüfung der Fahrzeuge in technischer Hinsicht für deren Funktionstüchtigkeit (handwerk.de: Karosserie- und Fahrzeugbaumechaniker/-in). Auch im Elektromobilitätsbereich sind Kfz-Mechatroniker/-innen und Karosserie- und Fahrzeugbaumechaniker/-innen tätig (arbeitsagentur.de: Kraftfahrzeugmechatroniker/-in). Kfz-Mechatroniker/-innen prüfen die fahrzeugtechnischen Systeme von Hybrid- und Elektrofahrzeugen und natürlich Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, führen Reparaturen durch und rüsten Fahrzeuge mit Zusatz-, Sonder- und Zubehörausstattungen aus. Der Bereich Elektromobilität ist in den Kernlehrplänen der Kfz-Mechatroniker/-innen integriert. Die Auszubildenden lernen die Grundlagen der Hochvolttechnik und das sichere Arbeiten am Elektroauto. Neben den Grundkenntnissen besteht die Möglichkeit, sich im Laufe der Ausbildung auf den Schwerpunkt System- und Hochvolttechnik zu spezialisieren (wasmitautos.com: Ausbildung zum Kfz-Mechatroniker). Das Berufsbild heißt dann "Kfz-Mechatroniker/-in für System- und Hochvolttechnik". Kfz-Mechatroniker/-innen werden in 5 Schwerpunkten ausgebildet: Pkw-, Nutzfahrzeug-, Motorrad- und Karosserietechnik sowie System- und HV-Technik. Der grüne Kreislauf in den Werkstätten Umweltbewusstsein ist im Kfz-Gewerbe ein wichtiges Thema, denn es betrifft alle Bereiche: Die Devise der Kfz-Betriebe, instandzusetzen anstatt zu erneuern, spiegelt sich im sogenannten "grünen Kreislauf" wider: Verschiedene Restwertbörsen bieten mehr als 4,2 Millionen zertifizierte gebrauchte beziehungsweise Ersatzteile. Zur Effektivitätssteigerung werden hier inzwischen auch Kfz-Versicherungen in den Dialog mit Autoverwertern gebracht, indem Erstere Unfallfahrzeuge liefern, die Letztere sachgerecht zerlegen (autohaus.de: Autoverwertung 2.0). Angestrebt wird, das Zusammenspiel der verschiedenen Partner weiter auszubauen. Ein weiterer großer Bereich ist das Recycling der Batterien von Elektroautos (autohaus.de: Autoverwertung 2.0). Zudem wird für die Instandsetzungsbranche ein Nachhaltigkeitssiegel auf den Weg gebracht (autohaus.de: Kfz-Handwerk startet Initiative). Mittels eines Nachhaltigkeitsberichts ist es Betrieben ferner möglich, Kunden und Auftraggeber sowie öffentliche Einrichtungen oder Finanzdienstleister über ihr Engagement für Nachhaltigkeit zu informieren (kfzgewerbe.de: Nachhaltigkeitsbericht und Selbstcheck). Ressourcenschonung und Energieeffizienz im Autohaus und in der Kfz-Werkstatt Nachhaltigkeit ist auch in Autohäusern und Kfz-Werkstätten sowohl auf betrieblicher als auch auf Kundenseite eines der wichtigsten Themen: nachhaltige Mobilität durch umweltschonende Antriebe, wie zum Beispiel Elektro- und Hybridfahrzeuge oder E-Fuels, Nutzung erneuerbarer Energien bei gleichzeitiger Reduktion des Energieverbrauchs. Außerdem werden der Strom- und Wasserverbrauch minimiert, Raumtemperaturen gesenkt, LED-Leuchtmittel und Bewegungsmeldersysteme für die Belichtung verwendet (autohaus.de: Know-how-Serie). Weiteres Energieeinsparpotenzial zeigt sich in Kfz-Werkstätten auch durch die Reparatur von Druckluftanalagen oder deren Austausch mit Akkuwerkzeugen (kfzgewerbe.de: ZDK-Veranstaltung zur Nachhaltigkeit). Aktuelle Herausforderungen in Kfz- Gewerbe und Automobilindustrie Neuzulassungen sollen ab 2035 deutschland- und europaweit lokal lediglich noch für Fahrzeuge ohne Emissionen erlaubt sein (Clausen, Grimm und Pfaff 2022: 5). "Unser Ziel ist die Sicherstellung eines umweltverträglichen Kraftverkehrs durch Elektromobilität [...]" (kfzgewerbe.de: ZDK-Vorstand zur Nachhaltigkeit). Aber auch das Umweltprofil des Elektroautos gilt es zu optimieren, durch "neue, umweltschonende und sozial verträgliche Batterietechnologien und eine[n] zunehmend höheren Anteil an Erneuerbaren im Ladestrom" (Clausen, Grimm und Pfaff 2022: 12). In der Instandsetzungsbranche werden "[d]er verantwortungsvolle Umgang mit Ressourcen und Kreislaufwirtschaft [...] zu absoluten Schlüsselaufgaben werden" (autohaus.de: Autoverwertung 2.0). Ein weiteres Ziel ist die "Fachkräftesicherung [...] im Kfz-Gewerbe" (kfzgewerbe.de: ZDK-Vorstand zur Nachhaltigkeit), denn Fachkräfte werden vermehrt benötigt, beispielsweise zur Installation der Ladestationen für Elektroautos (handwerk.de: Klimaschutz und Nachhaltigkeit im Handwerk). Neben dem Klimawandel bietet auch die Digitalisierung neue Herausforderungen im Sinne der Produktionsmodernisierung (Clausen, Grimm und Pfaff 2022: 10) und Integration neuer Geschäftsmodelle wie etwa Mobilitätsdienstleistungen (Clausen, Grimm und Pfaff 2022: 15). Fazit Der Produktlebenszyklus eines Automobils erstreckt sich über die Phasen Rohstoffgewinnung, Herstellung, Vertrieb, Nutzung und Instandhaltung sowie Recycling, jeweils mit gewissem Input (Rohstoffe und Energie) und Output (zum Beispiel Abfälle, Abwasser oder Emissionen) (Koplin 2006: 189f.). Produkte, Materialeinkauf und Arbeitsschritte zu optimieren, hilft dabei, die Umwelteffekte zu reduzieren. Vor allem die Einführung des Elektroautos soll Umweltprofil und Zukunftsträchtigkeit der Automobilbranche stärken. Das Kfz-Gewerbe leistet vor allem durch Instandhaltung und Reparatur einen Beitrag zur Ressourcenschonung, gestützt durch den sogenannten "grünen Kreislauf". Da nachhaltige Mobilität auch für viele Schülerinnen und Schüler ein wichtiges Thema ist, kann ein Blick auf das Berufsfeld Kfz-Gewerbe in Berufsorientierungsphasen neue Impulse für den eigenen späteren Werdegang bieten. Verwendete Internetadressen Kfz-Gewerbe autoberufe.de: Altfahrzeug-Recycling. Online: https://www.autoberufe.de/fuer-berater-lehrer/unterrichtsmaterial/physik-chemie-wirtschaftslehre-sek-1/chemie-am-auto/altfahrzeug-recycling/ . autoberufe.de: Chemie am Auto . Online: https://www.autoberufe.de/fuer-berater-lehrer/unterrichtsmaterial/physik-chemie-wirtschaftslehre-sek-1/chemie-am-auto/ . kfzgewerbe.de: Nachhaltigkeitsbericht und Selbstcheck . Online: https://www.kfzgewerbe.de/dossier/nachhaltigkeit/nachhaltigkeitsbericht-und-selbstcheck . kfzgewerbe.de: ZDK-Veranstaltung zur Nachhaltigkeit: Umsetzung im Kfz-Gewerbe . Online: https://www.kfzgewerbe.de/zdk-veranstaltung-zur-nachhaltigkeit-umsetzung-im-kfz-gewerbe . kfzgewerbe.de: ZDK-Vorstand definiert strategische Ziele bis 2030 . Online: https://www.kfzgewerbe.de/zdk-vorstand-definiert-strategische-ziele-bis-2030 . wasmitautos.com: Deine Ausbildung zum Kfz-Mechatroniker (m/w/d) . Online: https://www.wasmitautos.com/ausbildung/kfz-mechatroniker-in/ . Weitere verwendete Internetadressen arbeitsagentur.de: Kraftfahrzeugmechatroniker/in . Online: https://web.arbeitsagentur.de/berufenet/beruf/14799 . autohaus.de: Autoverwertung 2.0: "Wir sind mehr als bereit". Online: https://www.autohaus.de/nachrichten/schadenbusiness/autoverwertung-2-0-wir-sind-mehr-als-bereit-3455871?_gl=1*1kvuonn*_up*MQ..&gclid=EAIaIQobChMIsdqAu-DrggMVmkNBAh05dAjSEAAYASAAEgLF6_D_BwE . autohaus.de: Kfz-Handwerk startet Initiative: Nachhaltigkeitssiegel soll kommen . Online: https://www.autohaus.de/nachrichten/werkstatt/kfz-verbaende-starten-initiative-nachhaltigkeitssiegel-soll-kommen-3437260 . e-mobilbw.de: Zukunftsfähige Lieferketten und neue Wertschöpfungsstrukturen in der Automobilindustrie (2022). Online: https://www.e-mobilbw.de/fileadmin/media/e-mobilbw/Publikationen/Studien/Studie_Zukunftsfaehige_Lieferketten_und_neue_Wertschoepfungsstrukturen_in_der_Automobilindustrie.pdf . gruene-bundestag.de: "Klimafreundliche Produktion in der Automobilindustrie. Kurzstudie im Auftrag der Bundestagsfraktion Bündnis 90/Die Grünen" (2021). Online: https://www.gruene-bundestag.de/fileadmin/media/gruenebundestag_de/themen_az/mobilitaet/pdf/Kurzstudie_Klimaschutzstrategien_Automobilindustrie_Endfassung.pdf . handwerk.de: Karosserie- und Fahrzeugbaumechaniker*in . Online: https://www.handwerk.de/infos-zur-ausbildung/ausbildungsberufe/berufsprofile/karosserie-und-fahrzeugbaumechanikerin . handwerk.de: Klimaschutz und Nachhaltigkeit im Handwerk . Online: https://www.handwerk.de/ueber-das-handwerk/klimaschutz_und_nachhaltigkeit_im_handwerk . umweltbundesamt.de: Umweltrisiken und -auswirkungen in globalen Lieferketten deutscher Unternehmen – Branchenstudie Automobilindustrie (2022). Online: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2022-05-06_texte_56-2022_innovative_werkzeuge_lieferkette-branchenstudie_automobil.pdf . youtube.com: Nachhaltigkeit im Handwerk | Kraftfahrzeugmechatroniker Aaron - Nachhaltigkeit im KFZ-Gewerbe. Online: https://www.youtube.com/watch?v=5KkL7SJCNHc . Verwendete Literatur Brunner, Marc (2006). Strategisches Nachhaltigkeitsmanagement in der Automobilindustrie. Eine empirische Untersuchung . Wiesbaden: Deutscher Universitätsverlag. Clausen, Jens, Anna Grimm und Matthias Pfaff (2022). "Die erfolgreiche Transformation der Automobilbranche". Working Paper Forschungsförderung 253. Düsseldorf: Hans-Böckler-Stiftung. Koplin, Julia (2006). Nachhaltigkeit im Beschaffungsmanagement. Ein Konzept zur Integration von Umwelt- und Sozialstandards . Wiesbaden: Deutscher Universitätsverlag. Weiterführende Literatur Bozem, Karlheinz, Anna Nagl und Carsten Rennhak (2013). Energie für nachhaltige Mobilität. Trends und Konzepte . Wiesbaden: Springer Gabler. Köllner, Christiane. "Ohne Kupfer keine Mobilität". SpringerProfessional . Online: https://www.springerprofessional.de/werkstoffe/elektromobilitaet/ohne-kupfer-keine-mobilitaet/15433682 . Sackmann, Christoph. "Lithium, Kobalt, Nickel. Drei Wege, wie das E-Auto durch das Rohstoff-Nadelöhr kommt". Focus . Online: https://www.focus.de/auto/elektroauto/knappe-vorkommen-problematische-foerderung-lithium-kobalt-nickel-wo-die-rohstoffe-fuer-die-e-auto-wende-herkommen-sollen_id_184540748.html . Witzke, Sarah (2016). Carsharing und die Gesellschaft von Morgen. Ein umweltbewusster Umgang mit Automobilität? Wiesbaden: Springer Gabler.

  • Chemie / Technik
  • Fort- und Weiterbildung, Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Die Welt des Fliegens: MINT-Lerneinheiten für die Oberstufe

Kopiervorlage

Fliegen ist nicht nur ein Akt der Fortbewegung, sondern ein komplexes Zusammenspiel von Naturwissenschaften, Technik, Wirtschaft und Umwelt. Das Arbeitsbuch "Fliegen" deckt all diese Bereiche ab und bietet Ihnen genügend Ressourcen, um in Ihrem MINT-Unterricht abzuheben. Durch praxisnahe Aktivitäten und anschauliche Experimente werden die Schülerinnen und Schüler dazu angeregt, die physikalischen Gesetze des Fliegens zu erforschen, die Technologie hinter modernen Flugzeugen zu verstehen und die ökonomischen und ökologischen Auswirkungen des Luftverkehrs zu analysieren. Ob Aerodynamik, Meterologie, Flugrouten oder Emissionsvermeidung: Das Arbeitsbuch "Fliegen" bietet spannende, handlungsorientierte, lehrplankonforme und fächerübergreifende Unterrichtsmaterialien. Nich allein für das Fach Physik werden Sie viele Anregungen für den Unterricht finden, sondern auch für die Fächer Biologie, Geographie, Englisch, Wirtschaftskunde, Technik oder Chemie. Das Arbeitsbuch ist zugeschnitten auf Gymnasien und Gesamtschulen mit gymnasialer Oberstufe. Schülerinnen und Schüler für die Luftfahrt begeistern Der Flugverkehr ist ein wesentlicher Bestandteil des modernen Lebens und der globalen Konnektivität. Er stellt nicht nur einen bedeutenden Wirtschaftsfaktor dar, sondern spielt auch eine zentrale Rolle in der globalen Mobilität und im internationalen Handel. Daher ist es sinnvoll, junge Menschen für die verschiedenen Themengebiete und Aufgaben in der Luftfahrt zu interessieren. Warum nicht auch im Klassenzimmer? Während Naturwissenschaften und Technik (Flugphysik, Meteorologie, Strömungslehre) eine grundlegende Rolle spielen, sind auch viele soziale, wirtschaftliche und umweltpolitische Fragen relevant. Zu allen genannten Punkten finden sich Unterrichtsideen im vorliegenden Handbuch. Obwohl die Deutsche Flugsicherung eine breite Palette an Berufsmöglichkeiten für Fluglostinnen und Fluglotsen , Ingenieurinnen und Ingenieure und Informatikerinnen und Informatiker bietet, ist sie als Ausbildungsstätte weitgehend unbekannt. Deshalb ist es umso wichtiger, jungen Menschen diese attraktive und sichere berufliche Perspektive näherzubringen. Aufbau des Arbeitsbuchs "Fliegen" und Schwerpunktthemen Kapitel 1: Geschichte (Geschichte des Fliegens, Geschichte der Flugsicherung) Kapitel 2: Geographie (Flugbewegungen, Flugrouten und Flugzeit, Zeit und Zeitzonen, Navigation) Kapitel 3: Englisch – Sprache der Luftfahrt (Funkverkehr, Phraseologie) Kapitel 4: Flugverkehr (Flugverkehr – ein gigantisches Unterfangen, Pilot und Tower am Start / bei der Landung, Kontrolle des Luftraums) Kapitel 5: Fluggeräte und Technik (Impuls, Impulserhaltung, Hubschrauber, Flugzeuge, Wir bauen ein Flugmodell, Navigationssysteme (ILS) und Radar) Kapitel 6: Biologie (Biologie des Fliegens, Vogelflug – die größte Flugschau der Welt, Insekten als fliegende Liebesboten, Pollenflug, Sporenverbreitung durch die Luft) Kapitel 7: Strömungslehre (Einführung in die Strömungslehre, Dynamischer Auftrieb, Luftwiderstand, Profilpolare, Wirbel) Kapitel 8: Meteorologie (Alle reden vom Wetter, Enteisung, Luftdruck, Fronten, Vulkanismus und Luftfahrt, Luftlöcher) Kapitel 9: Chemie (Chemie des Fliegens, Federn: Leichtgewichte mit Potenzial, Der Stoff, aus dem die Flügel sind, High Tech – Low Weight, Schweben – leichter als Luft) Kapitel 10: Human Factors (Fähigkeiten für die Karriere, Teamfähigkeit, Leistungsvermögen, Eigenanalyse der Schwächen und Stärken, Selbstbewusstsein stärken, Körpersprache – Eigenregie – Resilienz, Stressbewältigung, Zeitmanagement) Kapitel 11: Flugphysik (Die Mechanik des Fliegens, Kräfte und Bewegungsphasen, Leitwerke und Ruder, Fahrwerk, Steuerorgane – Flugverhalten, Trimmung, Flugfiguren) Kapitel 12: Fliegen und Umwelt (Fliegen und Umwelt – ein Widerspruch in sich?, Zero Emission – Wasserstoff im Tank, CO 2 – Das Unsichtbare sichtbar machen, Bio-Kerosin – Aufwind durch Rapsfelder?, Billigflieger – Vom Monopol zur Marktwirtschaft, "Greenwashing" – Ökomeilen statt Bonusmeilen?, Fliegen und Lärm – der Kampf um die Dezibels (dB)) Kapitel 13: Biology (Biology of Flight, Bird flight, Insects, Pollen flight, Air-borne spore dispersal) Kapitel 14: Human Factors (career capabilities, Mutual respect and disregarding your own feelings, Human performance, Body language – self-assurance – resilience, Stress management) Zu allen Themen finden Sie Bauanleitungen, Versuchsbeschreibungen, Aufgaben, Lösungen, Fotos und Grafiken sowie Zusatzmaterialien.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt / Chemie / Natur & Umwelt / Geographie / Jahreszeiten / Physik / Astronomie / Technik / Sache & Technik / Geschichte / Früher & Heute / Englisch / Wirtschaft
  • Sekundarstufe II, Berufliche Bildung

Die Zukunft des Fliegens – nachhaltige Lösungen für die Luftfahrt von morgen

Unterrichtseinheit

Klimaneutralität ist das zentrale Ziel der Luftfahrt, das mit technischen Innovationen und alternativen Antrieben erreicht werden soll. Wie realistisch sind die verschiedenen Ideen und was ist bereits Realität? Diesen und weiteren spannenden Fragen gehen die Lernenden in dieser Einheit auf den Grund. Die Unterrichtseinheit kann im MINT-Unterricht der Klassenstufen 9 bis 13 in den folgenden lehrplanrelevanten Kontexten, idealerweise fächerverbindend, eingesetzt werden: Geographie: Verkehr und Umwelt, Ballungsräume – Probleme und Chancen; Flugbewegung, Flugrouten, Navigation Chemie: Treibstoffe: Eigenschaften, Herstellung, Verwendung, Ökobilanz; alternative Treibstoffe (fossiles Kerosin durch nachhaltigen Flugkraftstoff ersetzen, E-Fuels, synthetisches Kerosin, Brennstoffzellen, Batterien) Technik : Das Flugzeug der Zukunft (Antriebstechnologie, Design etc.) Weitere Fachanbindungen, etwa ans Fach Deutsch , sind beispielsweise durch das Schreiben eines Kommentars zum Thema Flugscham unter Berücksichtigung dessen charakteristischen Aufbaus gegeben. Auch lassen sich naturwissenschaftsbezogene Kompetenzen für den Lernbereich Globale Entwicklung im Themenbereich "Mobilität und Verkehr" fördern. Der Luftfahrtsektor auf dem Weg zur Nachhaltigkeit Die Anzahl der Flugreisen wächst seit Jahren kontinuierlich. Abgesehen vom markanten Corona-Einbruch im Jahr 2020 ist der Trend sehr deutlich. Bis 2040 wird sich die Zahl der Flugpassagiere mehr als verdoppeln, so eine Prognose des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Neue Treibstoffe, neue Antriebe, neue Flugzeugentwürfe und modernere Navigation sind hierbei entscheidende Faktoren. Die Luftfahrtindustrie forscht mit Hochdruck an zukunftsfähigen und nachhaltigen Technologien . Das Unterrichtsmaterial gibt einen Einblick in aktuelle Entwicklungen. Vorkenntnisse Die Fähigkeit zur Informationsausnahme aus Texten, Schaubildern, Grafiken, Videos und weiteren Quellen sollte eingeübt sein. Themenbezogene Fachbegriffe und Abkürzungen werden gesondert in einem Glossar erklärt. Selbstständige Arbeit in (Klein-)Gruppen sollte vorausgesetzt werden können. Aufbau der Unterrichtseinheit und fächerverbindender Ansatz Die Einheit gliedert sich in insgesamt fünf Kapitel. Zu jedem Kapitel gibt es ein Arbeitsblatt und gegebenenfalls Materialblätter mit zusätzlichen Informationen, die zur Bearbeitung der Aufgaben benötigt werden. Die einzelnen Kapitel und Arbeitsblätter bauen aufeinander auf und sollten idealerweise in der vorgegebenen Reihenfolge durchlaufen werden. Um die Unterrichtszeit für den Austausch und die Ergebnisbesprechung optional zu nutzen, können viele Aufgaben als unterrichtsvorbereitende Hausaufgabe aufgegeben werden. Der letzte Baustein "Berufsfelder" kann ausgeklammert oder im Rahmen der Berufsorientierung aufgegriffen werden. Insgesamt lässt sich die gesamte Einheit mit allen Arbeitsblättern in circa 10 Unterrichtsstunden bearbeiten. Die genaue Zeit variiert je nach Zeitbedarf für die Präsentationen sowie die Diskussionen im Anschluss an die Arbeitsphasen. Ideal ist die Erarbeitung im MINT-Fächerverbund, vor allem die Fächer Geographie, Chemie und Technik lassen sich wunderbar miteinander verbinden. Methodische Hinweise Der vorgeschlagene Unterrichtsablauf ist gekennzeichnet von methodischer Varianz: In einer Motivationsphase werden die Schülerinnen und Schüler für das Thema interessiert. Bist du selbst schon geflogen? Welche Verkehrsmittel nutzt du und für welchen Anlass? Dabei werden Vorkenntnisse in Erinnerung gerufen. In zahlreichen Fachphasen erfolgt in Einzelarbeit oder in Paar- oder Kleingruppen die weitgehend selbstständige Bearbeitung der Arbeitsblätter. Eine Ergebnisbesprechung und Ergebnispräsentation erfolgt meist im Plenum. Expertengruppen werden in der Sequenz 3 "Klimafreundlicher Luftverkehr" gebildet, die Kleingruppenarbeit erfolgt zu den Schwerpunkten "Das Flugzeug der Zukunft" , alternative Treibstoffe und effizientere Flugführung. Das Thema "Klimafreundlicher Luftverkehr" wird somit aus verschiedenen Perspektiven mithilfe der in jeder Gruppe vertretenen Fachexperten erarbeitet und anschließend im Plenum in einer Präsentations- und Diskussionsphase vorgestellt und diskutiert. Sequenz 4 bietet die Möglichkeit zur kreativen Umsetzung: Wie stellst du dir das Fliegen im Jahr 2050 vor? Hier sind der digitalen oder analogen Darstellung keine Grenzen gesetzt. MINT-Fachkompetenzen Die Schülerinnen und Schüler erkennen, beschreiben und bewerten die individuelle, gesellschaftliche und historische Bedeutung von Transport und Verkehr in der globalisierten Welt. beschreiben und bewerten aktuelle Entwicklungen der Mobilität. analysieren mithilfe von Grafiken und Studien die Klimaverträglichkeit verschiedener Verkehrsmittel. Kernkompetenzen des Lernbereichs Globale Entwicklung Erkennen Die Schülerinnen und Schüler können Informationen aus Prognosen, Modellen und Zukunftsszenarien verarbeiten (1.3). zeigen anhand der Zukunft des Luftverkehrs Verknüpfungen zwischen gesellschaftlichen Entwicklungen und Erkenntnissen der Naturwissenschaften auf (3.5). Bewerten Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden zwischen beschreibenden oder erklärenden (naturwissenschaftlichen) und normativen (ethischen) Aussagen (6.1). Handeln Die Schülerinnen und Schüler entwerfen Lösungsstrategien für Zielkonflikte auf dem Weg zu einer nachhaltigen Entwicklung und sondieren Umsetzungsmöglichkeiten (10.4).

  • Geographie / Jahreszeiten / Politik / WiSo / SoWi / Chemie / Natur & Umwelt / Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Nachhaltigkeit erleben mit der App ProtAct17

Fachartikel

Was können wir heute tun, damit wir auch morgen auf unserem Planeten ein gutes Leben führen können? Das können Kinder zuhause oder in der Schule mit ihren Klassen herausfinden – mit der App ProtAct17. Die App richtet sich an Kinder ab acht Jahren und leitet sie an, die Umwelt zu schützen (engl. protect) und im Sinne der 17 Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen aktiv zu werden (engl. act). Sie richtet sich an Kinder ab acht Jahren, vermittelt Wissen altersgerecht und interaktiv und weckt durch virtuelle und reale Experimente die Neugier und den Forschergeist. Vor allem aber: sie zeigt eigene – wenn auch kleine – Handlungsmöglichkeiten für die jungen Forscherinnen und Forscher auf.

  • Chemie / Natur & Umwelt / Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt / Ich und meine Welt / Fächerübergreifend
  • Sekundarstufe I, Primarstufe

Vom Erz zum Stahl

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler alle Grundlagen zum Thema Stahl kennen, wobei der Weg vom Abbau des Metallerzes bis hin zum eigentlichen Werkstoff – zum Beispiel im Gerüst um die Ecke – begleitet wird. Außerdem werden die verschiedenen Prozesse während der Stahlproduktion in Hinblick auf die Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit untersucht. Diese Unterrichtseinheit kann in den Rahmenlehrplan der Sekundarstufe II eingeordnet werden. Thematisch orientiert sie sich dabei an einem Werkstoff, der nicht nur in der Industrie, sondern auch im Alltag eine ganz entscheidende Rolle spielt: Stahl. Er lässt sich in jeglichen Branchen wiederfinden und ist als Werkstoff nicht wegzudenken. Im Fokus dieser Unterrichtseinheit steht die Gewinnung von Eisen sowie die Weiterverarbeitung zu Stahl. Dabei wird zunächst der Abbau von Metalle rzen im Detail betrachtet. Besonderes Augenmerk wird dann auf den Hochofenprozess und die dabei ablaufenden chemischen Reaktionen gelegt, wodurch die Schülerinnen und Schüler das Thema der Redoxgleichungen wiederholen und lernen es anzuwenden. Neben der Herstellung von Eisen wird auch die Umwandlung von Roheisen zu Stahl näher betrachtet, wobei hier vor allem das Linz-Donawitz-Verfahren eine wichtige Rolle spielt. Außerdem kann in einer fächerübergreifenden Aufgabenstellung die Stahlherstellung in Bezug auf Ressourcenschonung und Umweltfreundlichkeit zunächst in Gruppen und dann innerhalb der Klasse diskutiert werden. Dabei werden das kritische Hinterfragen und das Zusammenarbeiten in einer Gruppe sowie die Verteilung der Aufgaben geübt. In einigen Aufgabenstellungen dieser Unterrichtseinheit wird die eigene Recherchefähigkeit entwickelt und geschult. Abschließend beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Thema Stahl als Werkstoff. Hierbei wird vor allem auf die enorme Vielfältigkeit an Anwendungsgebieten sowie verschiedenen Legierungsmöglichkeiten hingewiesen. Die Schülerinnen und Schüler erhalten einen groben Überblick über die Einteilung der Stähle nach ihrer chemischen Zusammensetzung und erkennen Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften der Stahllegierungen und den zugesetzten Elementen. Stahl ist einer der am häufigsten verwendeten Werkstoffe der Welt . Er begegnet uns überall im Alltag, ob am Frühstückstisch, auf dem Weg zur Schule oder in der Freizeit am Computer. Doch nicht nur im Alltag besitzt er größte Relevanz, auch als Werkstoff für die Bauindustrie, in Werkzeugen oder Maschinen ist er nicht mehr wegzudenken. Daher ist diese Thematik von höchster Bedeutung für den schulischen Unterricht. Die Unterrichtseinheit ist ideal für den Chemie- und Geografieunterricht der Sekundarstufe II geeignet. Sie kann im Anschluss an das Themengebiet "Energie und chemische Reaktionen" als möglicher Kontext in Bezug auf die "Metallgewinnung" sowie einem "Nachhaltigen Umgang mit Stoffen und Energie" behandelt werden und bezieht sich dabei vor allem auf die Rahmenlehrpläne der Länder Berlin, Brandenburg und Nordrhein-Westfalen. Die Einheit bietet ebenso fächerübergreifende Aspekte und könnte teilweise als vertiefendes Modul im Fach Geografie für das Themengebiet "ökonomisch relevante Bodenschätze" beziehungsweise "Überblick über Arten und Verteilung von Bodenschätzen" eingesetzt werden. Außerdem kann diese Einheit in verringertem Umfang als ergänzendes und weiterführendes Material für die Sekundarstufe I während der Thematik "Metalle – Schätze der Erde" verwendet werden. Grundlegende chemische Kenntnisse werden für die Bearbeitung der Aufgaben vorausgesetzt. Die Aufstellung von Reaktionsgleichungen und insbesondere von Redoxgleichungen sollte zuvor mit den Schülerinnen und Schülern besprochen worden sein. Außerdem sollte die grundlegende Fähigkeit vorliegen, themenbezogen in verschiedenen Quellen zu recherchieren. Weiterhin sind keine Vorkenntnisse notwendig. In der ersten Doppelstunde wird zunächst über das Thema der Metalle rze gesprochen. Als zentraler Punkt bei der Stahlherstellung wird auch hier besonderes Augenmerk auf den Hochofenprozess gelegt. Wahlweise kann hier eine klimafreundlichere Alternative zum Hochofenprozess – die wasserstoffbasierte Stahlerzeugung – thematisiert und so auf die Wichtigkeit einer nachhaltigen Großindustrie eingegangen werden. Im Anschluss werden der Werkstoff Stahl und seine Eigenschaften näher betrachtet. Im Verlauf der Unterrichtseinheit kann zwischen darbietendem Unterricht und der aktiven Mitgestaltung durch Schülerinnen und Schüler immer wieder variiert werden, was eine abwechslungsreiche Unterrichtsgestaltung erlaubt. Die Einheit bietet vertiefendes chemisches Wissen in Anlehnung an den Alltag mit breit gefächerten, binnendifferenzierbaren Aufgabenstellungen in verschiedenen Schwierigkeitsstufen. Diese können je nach Wissensstand, Grund- oder Leistungskurs flexibel ausgetauscht oder ergänzt werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich detailliiertes Wissen über Metallerze und deren Abbau. erläutern die chemischen Vorgänge im Hochofen. kennen das Linz-Donawitz-Verfahren. können verschiedene Stähle grob einteilen und sie an Gerüsten in ihrer Umgebung kennenlernen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können Informationen aus einem Text entnehmen und wiedergeben. können in verschiedenen Quellen zu einem naturwissenschaftlichen Sachverhalt recherchieren und verbessern dabei auch die Fähigkeit zur reflektierten Recherche im Internet. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen kritisch zu hinterfragen. können ihr Wissen auf fächerübergreifende Fragestellungen anwenden. bewerten und diskutieren in einer Gruppe. Verwendete Literatur H.-D. Dobler, W. Doll, U. Fischer, W. Günter, M. Heinzler, E. Ignatowitz, R. Vetter (2003). Fachkunde Metall Haan-Gruiten: Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmey GmbH & Co. KG, S. 241 ff. D. Falk, P. Krause, G. Tiedt (2005). Tabellenbuch Metall , Westermann-Verlag.

  • Chemie
  • Sekundarstufe II

Interaktives Begleitmaterial: Isotope und 14C-Altersbestimmung

Interaktives

Die interaktiven Übungen zum Thema "Isotope" dienen der Wiederholung und Festigung des Grundwissens über Unterschiede zwischen den Isotopen eines Elements und der Berechnung der Anzahl der jeweiligen Neutronen im Chemieunterricht. Auch die Anzahl an Protonen und Neutronen wird wiederholt. Die interaktiven Übungen zum Thema "Isotope" dienen der eigenständigen Wiederholung und Festigung der erlernten Inhalte aus der Unterrichtseinheit "Isotope und 14C-Altersbestimmung" durch die Schülerinnen und Schüler. Die beiden Übungen "Wörter einordnen" und "Lückentext" eignen sich zur Binnendifferenzierung im Unterricht, da die beiden Aufgaben verschiedene Schwierigkeitsgrade aufweisen: Bei der Wörter-Einordnen-Übung erhalten die Schülerinnen und Schüler einen Lückentext, dessen Lücken sich vor allem auf die Anzahl von Atombestandteilen beziehen, vereinzelt auch auf Begriffe. Die fehlenden Zahlen und Wörter sind vorgegeben und werden den Lücken zugeordnet. Diese Übung eignet sich für unsichere Schülerinnen und Schüler, da die vorgegebenen Wörter das Ausfüllen der Lücken erleichtern. Der Lückentext enthält den gleichen Text wie die Wörter-Einordnen-Aufgabe, jedoch ohne vorgegebene Wörter für die Lücken. Diese Aufgabe eignet sich für Schülerinnen und Schüler, die das Thema gut verstanden haben und sich das Füllen der Lücken ohne vorgegebene Wörter und Zahlen zutrauen. Natürlich kann auch erst die Wörter-Einordnen-Übung und anschließend zur Überprüfung die Lückentext-Übung durchgeführt werden. Bei der Bildpaare-Zuordnen-Übung geht es darum, den Isotopen von Wasserstoff, Sauerstoff und Sickstoff jeweils die richtige Anzahl an Protonen, Elektronen und Neutronen zuzuordnen. Es sind die Nuklide mit ihrer relativen Atommasse abgebildet, auf der anderen Karte befindet sich jeweils die Anzahl an Protonen, Elektronen und Neutronen. Durch drag and drop werden die Karten einander zugeordnet und verbleiben zusammengefügt, wenn sich die Zuordnung als richtig erweist. Bei der Antworten-Eingeben-Übung handelt es sich um verschiedene Quiz-Fragen zu den Themen Atombau und Isotope, die in Form von Quiz-Karten erscheinen. Die Antworten werden frei in das Eingabefeld der Quizkarten eingetippt. Es handelt sich entweder um Zahlen oder um Elementsymbole, die hier eingetippt werden sollen. Inhalt der Fragen sind die Anzahl an Protonen, Neutronen und Elektronen und die relative Atommasse anhand von verschiedenen Beispielen. Es sind also auch Inhalte aus der vorherigen Unterrichtseinheit "Atombau und Periodensystem der Elemente" enthalten.

  • Chemie / Natur & Umwelt
  • Sekundarstufe I

Isotope und 14C-Altersbestimmung (Radiokarbonmethode)

Unterrichtseinheit

Diese Unterrichtseinheit handelt von den Isotopen des Elements Kohlenstoff, die sich in der Anzahl ihrer Neutronen unterscheiden. Diese Unterrichtseinheit beginnt mit einer Abbildung der Eismumie "Ötzi", die 1991 in den Ötztaler Alpen gefunden wurde. Der Todeszeitpunkt dieser Mumie wurde mithilfe der 14C-Methode auf circa 3300 Jahre vor Christus bestimmt. Lehrkraft, Schülerinnen und Schüler ermitteln gemeinsam die Position des Elements Kohlenstoff im Periodensystem der Elemente und nach Klärung der Frage, um was es sich hier bei der Zahl 14 handelt, entdecken die Lernenden die Diskrepanz zwischen dem PSE-Eintrag des Elements Kohlenstoff mit einer relativen Atommasse von 12 u und der Angabe von 14 u laut 14C-Methode. Anschließend stellen die Schülerinnen und Schüler Hypothesen auf, durch welche(n) Atombestandteil(e) diese Diskrepanz zustande kommt. In den folgenden Stunden erarbeiten sich die Lernenden die Grundlagen der 14C-Methode (auch als Radiokarbonmethode bekannt) und überprüfen abschließend ihre aufgestellten Hypothesen. Dazu stehen Ihnen zwei Arbeitsblätter zur Verfügung. Die Schülerinnen und Schüler können ihr Wissen mit interaktiven Übungen zum Thema festigen und vertiefen. Als Motivation für die erste Stunde dieser Unterrichtseinheit dient eine Abbildung von der Eismumie "Ötzi", die im Südtiroler Archäologiemuseum in Bozen ausgestellt ist. Die Schülerinnen und Schüler werden mit der Frage konfrontiert, wie Forschende das Alter von solchen archäologischen Funden bestimmen können. Eventuell hat eine interessierte Schülerin oder ein interessierter Schüler bereits Kenntnis von der Materie und kann davon berichten. Wenn nicht, dann erläutert die Lehrkraft, dass hier die Altersbestimmung mithilfe der 14C-Methode stattgefunden hat und Ötzi vor circa 5300 Jahren gestorben ist. Nun erfolgt die Überleitung zu 14C mit der Frage, wofür hier die Zahl 14 steht. Da die Schülerinnen und Schüler bisher nur drei Zahlen in Verbindung mit dem Atombau kennengelernt haben (Ordnungszahl, Nummer der Periode, relative Atommasse), äußert früher oder später eine Schülerin oder ein Schüler eventuell die Vermutung, dass es sich um die relative Atommasse handeln könnte. Durch diese Diskussion wird das Vorwissen der Lernenden aktiviert und durch den Vergleich mit der Position des Elements Kohlenstoff im PSE auf die Probe gestellt. Die Schülerinnen und Schüler stellen Vermutungen an, welche Ursache die Abweichung in der relativen Atommasse haben könnte. Die Lehrkraft notiert die Vermutungen an der Tafel und leitet zur Erarbeitungsphase mithilfe des Textpuzzles über. Hier wird außerdem Wissen aus der vorhergehenden Unterrichtseinhiet "Atombau und Periodensystem der Elemente" abgerufen. Das Methodenwerkzeug Textpuzzle eignet sich hervorragend, um die Lernenden zu einer intensiven Auseinandersetzung mit dem Text zu animieren, da nur so die richtige Reihenfolge der Textbruchstücke gefunden werden kann. In der Sicherungsphase wird der Text durch das Vorlesen der kompletten Textbruchstücke durch die Lernenden noch einmal wiederholt, was ebenfalls zur Festigung des neuen Lernstoffes beiträgt. Als Zirkelschluss werden die Vermutungen der Lernenden vom Anfang der Stunde erneut aufgegriffen und auf ihre Richtigkeit hin analysiert. Hier wird besprochen, dass es sich nicht um eine Abweichung in der Anzahl der Protonen handeln kann, da sich so die Ordnungszahl verändern und es sich somit nicht um Kohlenstoff handeln würde. Das Aufstellen und Überprüfen von Hypothesen fördert das wissenschaftliche Denken der Lernenden. Als Übung und Selbstüberprüfung dient die Tabelle auf Arbeitsblatt 1, entweder noch in dieser Stunde oder als Hausaufgabe. Die zweite Stunde beginnt mit der Wiederholung beziehungsweise der Besprechung der Tabelle. Als Motivation folgt die Abbildung der Champagnerflaschen und die Erläuterungen der Lehrkraft über Namensgebung und Herkunft von Champagner. Zu diesem Zwecke wird den Schülern die Landkarte von Frankreich präsentiert. Als Überleitung dient die Überlegung, dass ja auch günstiger Sekt einfach als Champagner verkauft werden könnte, um eine Gewinnmaximierung zu erreichen. Zur Überprüfung der Herkunft von Champagner wird den Schülerinnen und Schülern das Wassermolekül präsentiert und durch die Lehrkraft erläutert, dass nicht nur das Element Kohlenstoff, sondern viele Elemente, darunter Wasserstoff und Sauerstoff, verschiedene Isotope aufweisen und dass sich das Isotopenverhältnis im Wasser je nach Region unterscheidet . Dabei ergibt sich die Frage, welche Isotope die Elemente Wasserstoff und Sauerstoff besitzen und ob noch weitere Elemente für den Herkunftsnachweis verwendet werden können. Zur Klärung dieser Frage bearbeiten die Lernenden Arbeitsblatt 2 in Einzelarbeit, da sie auf sich allein gestellt am besten überprüfen können, ob sie die Thematik verstanden haben. Bei der sich anschließenden Sicherungsphase durch Präsentationen werden die Leistungen der Schülerinnen und Schüler entsprechend gewürdigt. Als Zirkelschluss dient die Tabelle "Was aus Stabil-Isotopen-Verhältnissen abgeleitet werden kann", anhand derer die jeweiligen Unterschiede der abgebildeten Isotope wiederholt werden. Hier können auch weitere Anwendungsmöglichkeiten besprochen werden. Fachbezogene Kompetenzen Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die 14C-Methode als Möglichkeit der Altersbestimmung archäologischer Funde. nennen die Anzahl der Neutronen als Unterschied zwischen den Isotopen eines Elements. berechnen anhand der relativen Atommasse eines Isotops die Anzahl der Neutronen. beschreiben das Isotopenverhältnis als Möglichkeit der Herkunftsbestimmung, zum Beispiel von Champagner. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben während der Paararbeitsphasen soziale Kompetenzen ein. präsentieren ihre Ergebnisse adressatengerecht.

  • Chemie / Natur & Umwelt
  • Sekundarstufe I

Metalle versus Nichtmetalle

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit erhalten die Schülerinnen und Schülern grundlegende Kenntnisse zum Thema Metalle und Nichtmetalle, wobei im Detail auf die jeweiligen Eigenschaften und Bindungstypen eingegangen wird. Außerdem werden verschiedene Möglichkeiten besprochen, Metalle nachzuweisen. Diese Unterrichtseinheit kann für den Unterricht in der Sekundarstufe I verwendet werden. Das Thema Metalle lässt sich nicht nur in allen Rahmenlehrplänen der Sekundarstufe I wiederfinden, auch in nahezu allen Bereichen unseres täglichen Lebens begegnen uns die verschiedensten Metalle. Sie sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Zu Beginn findet ein detaillierter Vergleich zwischen Metallen und Nichtmetallen statt, wobei besonderes Augenmerk auf die jeweiligen Eigenschaften sowie die verschiedenen Bindungstypen gelegt wird. Die Einheit bietet außerdem verschiedene Experimente in Bezug auf die Eigenschaften sowie den Nachweis von Metallen an, bei dem die Schülerinnen und Schüler selbst tätig werden dürfen. Hier spielen die Beurteilung von Gefahrenquellen eine wichtige Rolle und auch das strukturierte Schreiben eines Versuchsprotokolls kann hier entwickelt und geübt werden. Außerdem wird in vielen Aufgabenstellungen die Recherchefähigkeit der Schülerinnen und Schüler geschult. In den einzelnen Aufgabenstellungen wird ein Lebensweltbezug hergestellt, der den Schülerinnen und Schülern die Relevanz der Metalle aufzeigt. Gleichzeitig werden Parallelen zum Berufsleben des Gerüstbauers / der Gerüstbauerin gezogen. Das Thema Metalle und Nichtmetalle ist ein elementarer Bestandteil der täglichen Arbeit im Gerüstbauhandwerk und besitzt zudem höchste Relevanz im Unterricht, da der Umgang mit Metallen alltäglich ist. Die Unterrichtseinheit eignet sich ideal für den Chemie-Unterricht der Sekundarstufe I und bietet dabei grundlegendes chemisches Wissen in naher Anlehnung an den Alltag. Sie kann für die Inhaltsfelder "Metalle – Schätze der Erde", "Metalle" oder "Metalle und Metallgewinnung" genutzt werden (Vgl. Rahmenlehrplan Berlin, Mecklenburg-Vorpommern, NRW). Für die Bearbeitung der Aufgaben müssen lediglich die ersten chemischen Grundlagen der Mittelstufe bekannt sein. Weiterhin sind keine Vorkenntnisse notwendig. Für die Durchführung der Lernendenversuche sollten die Grundlagen für chemisches Arbeiten sowie die Einschätzung von Gefahrenquellen vorher besprochen werden. In der ersten Stunde wird zunächst auf die Unterschiede von Nichtmetallen und Metallen eingegangen, wobei auch die verschiedenen Bindungstypen verglichen werden. An dieser Stelle kann ergänzend zur Metallbindung eine erste veranschaulichende Praxisübung zum Metallgitter eingebaut werden. Im weiteren Unterrichtsverlauf werden die verschiedenen Eigenschaften der Metalle im Detail besprochen. Bei Bedarf kann hier eine zweite veranschaulichende Praxisübung in Bezug auf den metallischen Glanz durchgeführt werden. Abschließend wird der Nachweis von Metallen thematisiert. Hierfür kann der Versuch der Flammenfärbung in Paar- oder Gruppenarbeit durchgeführt werden. Dieser Versuch ist optimal dazu geeignet die Struktur eines Versuchsprotokolls zusammen mit den Schülerinnen und Schülern zu erarbeiten. Insbesondere kann hier der Fokus auf die Schulung der genauen Beobachtungsgabe sowie auf das detaillierte Beschreiben unter Verwendung verschiedener Adjektive gelegt werden. Diese Unterrichtseinheit berücksichtigt darüber hinaus die Anwendung von Künstlicher Intelligenz (KI) für den Unterricht. So kann ein Bildimpuls in dieser Unterrichtseinheit themenspezifisch mit dem Bildgenerator Dall.E 2 von OpenAi erstellt und für den Stundeneinstieg genutzt werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erhalten ein breites Wissen über Metalle, ihre Eigenschaften und ihre Verwendung. können durch Flammenfärbung verschiedene Metalle nachweisen und den zugrundeliegenden chemischen Prozess erklären. können aufgrund verschiedener Eigenschaften mögliche Verwendungszwecke von Metallen angeben. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wählen Informationen unter Nutzung von Informationsquellen gezielt und kritisch aus und verknüpfen diese mit dem erworbenen Wissen. können Informationen aus einem Text entnehmen und wiedergeben. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen, mit naturwissenschaftlichem Wissen umzugehen. können ihr Wissen auf fächerübergreifende Fragestellungen anwenden.

  • Chemie
  • Sekundarstufe I

Unterrichtsmaterial und News für das Fach Chemie

Hier finden Lehrkräfte der Sekundarstufen I und II kostenlose und kostenpflichtige Arbeitsblätter, Kopiervorlagen, Unterrichtsmaterialien und interaktive Übungen mit Lösungsvorschlägen zum Download und für den direkten Einsatz im Chemie-Unterricht oder in Vertretungsstunden. Ob Materialien zu Periodensystem, Säuren, Basen, Thermodynamik, Redoxreaktionen oder Umweltchemie und Nachhaltigkeit: Dieses Fachportal bietet Lehrerinnen und Lehrern jede Menge lehrplanorientierte Unterrichtsideen, Bildungsnachrichten sowie Tipps zu Apps und Tools für ihren Chemieunterricht an Gymnasien, Gesamt-, Real-, Haupt- und Mittelschulen.  

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