Unterrichtsmaterialien → Physik Sekundarstufen

Tipp der Redaktion

Elektrizität im Haushalt

Die Unterrichtseinheit behandelt die elektrische Stromversorgung im Haushalt und das Drehstrom-System.

Tipp der Redaktion

Relativistische Masse

In dieser Unterrichtseinheit wird gezeigt, wie Albert Einstein die Zunahme der "trägen" Masse in Abhängigkeit von ihrer Geschwindigkeit hergeleitet hat.

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Whitepaper: Bildung nachhaltig transformieren

Fachartikel

Die Digitalisierung hat alle Lebensbereiche, auch die moderne Bildung, erreicht. Das Conrad Education Team, erfahrener Technik-Experte und Lösungsanbieter im Education-Bereich, arbeitet mit unterschiedlichsten Bildungseinrichtungen zusammen und zeigt: Diese können voneinander lernen und von ihren Erfahrungen profitieren. Im neuen, umfangreichen Whitepaper "Bildung transformieren – für eine nachhaltige Digitalisierung" kommen Verantwortliche aus drei Bildungsbereichen im Rahmen von ausführlichen Best-Practice-Beispielen zu Wort und berichten von ihren Erfahrungen.Längst hat die Digitalisierung alle Lebensbereiche erreicht und spätestens seit der Corona-Pandemie ist klar: Moderne Bildung geht nicht ohne. Mit Mitteln aus dem DigitalPakt ist vielerorts der Anfang gemacht – die erforderlichen Infrastrukturen wurden ausgebaut und digitale Endgeräte angeschafft. Doch wie kann die Digitalisierung im Bildungsumfeld weiter ausgebaut und nachhaltig in den schulischen und außerschulischen Alltag integriert werden, sodass Lernerlebnisse mehr Relevanz und Lebensweltbezug erhalten, Lernende aller Altersklassen auch in Zukunft davon profitieren und digitales Equipment Lehrkräften langfristig Flexibilität und Zeitersparnis bei der Unterrichtsgestaltung bringt.

  • Technik / Sache & Technik / Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co. / Mathematik / Rechnen & Logik / Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt / Physik / Astronomie / Chemie / Natur & Umwelt

Optische Phänomene und Täuschungen in der Natur

Unterrichtseinheit

Ausgehend von einfachen Grundversuchen wird in dieser Einheit die Lichtbrechung und damit die Aufspaltung des "weißen" Lichtes in seine Bestandteile erläutert. Die Besonderheit des Lichtes in seinem Dualismus als "Welle und Teilchen" je nach Versuchsanordnung wird grob angerissen – eine genaue Herleitung bleibt der Sekundarstufe II vorbehalten. Gut beschreiben lassen sich trotzdem optische Phänomene wie Totalreflexion, Regenbogen, das Blau des Himmels sowie Morgen- und Abendrot.Die Schülerinnen und Schüler werden anhand von Beispielen oder mit einem geeigneten Video und in das vielfältige Thema Licht und den daraus resultierenden optischen Besonderheiten herangeführt. Ausgehend von einfachen Grundversuchen wird die Lichtbrechung und damit die Aufspaltung des "weißen" Lichtes in seine Bestandteile erläutert. Optische Phänomene, zumal man sie durch Versuche gut im Unterricht vorstellen kann, sollten das Interesse von Lernenden in der Sekundarstufe I durchaus wecken. Auf die exakte physikalische Erklärung der Vorgänge um das Licht kann dabei noch verzichtet werden, weil die grundlegenden Dinge, die man sehen kann, ausreichend gut ohne die – teilweise schwierigen, dann in Teilbereichen in der Sekundarstufe II abzuleitenden Formeln – verstanden werden können. Optische Phänomene und Täuschungen in der Natur "Optische Phänomene und Täuschungen in der Natur" gibt es vielfältiger Art, wobei etwa ein Regenbogen nach einem Gewitter – in unserem Alltag als schöne Erscheinung am Himmel – betrachtet wird, wohingegen das Blau des Himmels in der Regel als gegeben angenommen wird, ohne die wirkliche Ursache überhaupt nachzufragen. Dabei hängt alles mit dem Licht zusammen, das wir als Helligkeit wahrnehmen – vielleicht in dem Wissen, dass es aus verschiedenen Farben zusammengesetzt ist, deren Gesamtheit das so bezeichnete "weiße Licht" ergibt, das aber eigentlich keiner Farbe zugeordnet werden kann, sondern transparent ist. Didaktische-methodische Analyse Licht ist der sichtbare Bereich des elektromagnetischen Spektrums und umfasst die Wellenlängenbereiche von 380 Nanometern (Violett) bis zu 780 Nanometern (Rot). Alle außerhalb dieses Bereiches liegenden Wellenlängen sind unsichtbar wie etwa Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung), Ultraviolettstrahlung (verursacht zum Beispiel Sonnenbrand bis hin zu gefährlichen Hautschädigungen), Radiowellen , Röntgenstrahlen oder Gammastrahlung als Begleiterscheinung bei radioaktiven Zerfällen . Bei der Behandlung des Themas sollte man auch darauf hinweisen, dass in vielen Ländern unserer Erde durch massive Luftverschmutzung durch Verbrennung fossiler Energieträger oft nur noch an wenigen Tagen im Jahr eine Beobachtung der in diesem Beitrag thematisierten optischen Phänomene und Täuschungen möglich ist. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen, welche physikalischen Bedingungen die zahlreichen optischen Phänomene und Täuschungen in der Natur bewirken. kennen die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten beim Übergang von optisch dünneren Medien zu optisch dichteren und umgekehrt. können die manchmal auftretenden und tageszeitlich unterschiedlichen optischen Phänomene mit den Möglichkeiten der Sekundarstufe I erklären. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Paar- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden wertfrei diskutieren zu können.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe I

Wärme, Temperatur und Energie

Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit führt die physikalischen Grundbegriffe „Wärme", „Temperatur“ und „Energie“ ein. Als zentrales Beispiel wird die Erwärmung von Wasser herangezogen. Lehrkräften stehen hierbei drei Arbeitsblätter mit Lösungen zur Verfügung.Im Rahmen dieser Unterrichtseinheit sollen die physikalischen Grundbegriffe "Wärme", "Temperatur" und "Energie" eingeführt werden. Da diese den Schülerinnen und Schülern in der Regel bereits aus ihrem Alltag bekannt sind, beginnt die Unterrichtseinheit mit dem Abrufen dieses Wissens, womit insbesondere auch die Schülerinnen und Schüler aktiviert werden sollen. Dazu wird entweder in Stillarbeit oder im Plenum eine Mindmap erstellt, die vorhandenes Wissen strukturiert. Anhand eines einfachen Experiments, das auf dem ersten Arbeitsblatt beschrieben ist und daher nicht im Unterricht durchgeführt werden muss, werden die Begriffe veranschaulicht. In einer anschließenden Diskussion im Plenum wird das neu erworbene Wissen gefestigt. Im zweiten Teil der Unterrichtseinheit erwerben die Schülerinnen und Schüler durch Berechnung der Energie, die für das Erwärmen von Wasser notwendig ist, ein tieferes Verständnis für Energiebedarfe. Durch einfache Rechnungen und Diskussion der Proportionalität zu Stoffmasse und Temperaturunterschied wird die Anwendung der Formel geübt und das Wissen weiter gefestigt. Im letzten Teil der Unterrichtseinheit wird das alltagsnahe Beispiel eines Vier-Personen-Haushalts aufgegriffen. Dabei werden konkrete Energiebedarfe, die bei der Aufbereitung von Warmwasser im Haushalt entstehen, abgeschätzt und diskutiert. Es sollen in diesem Rahmen insbesondere auch die Ergebnisse im Kontext der der Nachhaltigkeit diskutiert werden. Dabei können die Schülerinnen und Schüler feststellen, wie ihr Alltagshandeln den Energiebedarf ihres eigenen Haushalts entscheidend beeinflusst. Die physikalischen Grundbegriffe "Wärme", "Temperatur" und "Energie" sind den Schülerinnen und Schülern bereits aus ihrem Alltag bekannt und können auch in ihrem späteren beruflichen Kontext, insbesondere auch in handwerklichen Berufen wie Anlagenmechaniker:in Sanitär Heizung Klima (SHK), eine wichtige Rolle spielen. Auch in den Lehrplänen wird diesen Begriffen eine hohe Bedeutung zugesprochen; oft werden sie über die verschiedenen Klassenstufen immer wieder, mit jeweils angepasstem fachlichem Anspruch, neu aufgegriffen. Von hoher Bedeutung ist insbesondere, dass es den Schülerinnen und Schülern gelingt, die Begriffe "Wärme", "Temperatur" und "Energie" klar voneinander abzugrenzen. Dazu ist ein vertieftes Verständnis notwendig, was sich am besten durch die genaue Besprechung eines Beispiels erreichen lässt. Im Rahmen dieser Unterrichtseinheit soll dazu das Beispiel "Erwärmen von Wasser" herangezogen werden. Dadurch werden abstrakte Begriffe wie "Energie" auf eine konkrete Ebene gestellt und die Schülerinnen und Schüler können ihre Alltagserfahrungen mit physikalischen Fachbegriffen verknüpfen. In den Übungsaufgaben wird der sprachliche Umgang mit den Begriffen trainiert. Zudem sollen zahlreiche Rechenaufgaben den Schülerinnen und Schülern dabei helfen, mit den physikalischen Größen und Einheiten umzugehen. In dieser Unterrichtseinheit werden verschieden Methoden der Wissensvermittlung angewandt, teils im schnellen Wechsel, um unterschiedliche Lerntypen anzusprechen und die Schülerinnen und Schüler zur Mitarbeit zu animieren. Dazu gehört die Arbeit im Plenum, die Still- und Gruppenarbeit (Think-Pair-Share) sowie das Arbeiten mit Mindmaps . Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Zusammenhang zwischen Wärme, Energie und Temperatur. berechnen den für die Erwärmung notwendigen Energiebedarf. übertragen ihr Wissen über die Erwärmung von Wasser auf nachhaltiges Handeln im Haushalt. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können ihren Informationsbedarf identifizieren, Daten und Informationen mittels einer einfachen digitalen Suche finden sowie die Daten, Informationen und Inhalte aufrufen. erkennen, welche digitalen Dienste geeignet sind, um als mündige/r Bürgerinnen und Bürger am gesellschaftlichen Leben teilzunehmen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kommunizieren ihre Ergebnisse im Plenum und in Gruppenarbeiten. nehmen ihr eigenes Verhalten im Kontext der Nachhaltigkeit wahr und hinterfragen es kritisch.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe I

Erneuerbare Energien im Detail

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit befassen sich die Lernenden mit dem Thema erneuerbare Energien. Im Mittelpunkt stehen dabei Photovoltaik und Windkraft. Die Auseinandersetzung mit Ideen und Trends des energieeffizienten Bauens unter Berücksichtigung erneuerbarer Energien rundet die Unterrichtseinheit ab. Sie ist Teil des auf Lehrer-Online verfügbaren Dossiers „An den Schaltstellen der Zukunft“.Anhand von Infotexten, Grafiken, Schaubildern und interaktiven Anwendungen befassen sich die Lernenden in dieser Unterrichtseinheit "Erneuerbare Energien im Detail" mit der Bedeutung erneuerbarer Energien für die Gesellschaft sowie für private Haushalte. Ausgangspunkt bildet die Frage, welche Rolle erneuerbare Energien in der Gegenwart und in der Zukunft für die Stromversorgung spielen. Dabei geht es auch um die Chancen und Herausforderungen, die mit der Energiewende verbunden sind. Darauf aufbauend werden die Energieformen Erdwärme und Wärmepumpen, Windenergie und Photovoltaik näher vorgestellt. Dabei lernen die Schülerinnen und Schüler auch die Verbreitung und Funktionsweise der einzelnen Anlagen kennen. Die Auseinandersetzung mit Konzepten des energiesparenden Wohnens rundet die Unterrichtseinheit ab.Die Unterrichtseinheit " Erneuerbare Energien im Detail " ist Teil des Dossiers " An den Schaltstellen der Zukunft ". Sie bietet neben dem detaillierten Unterrichtsablauf und dem methodisch-didaktischen Kommentar auch die Unterrichtsmaterialien zum Download. Diese bestehen aus Informations- und Arbeitsblättern sowie interaktiven Anwendungen. Dabei dient ein interaktives Multiple-Choice-Quiz der Wiederholung und Festigung des in dieser Unterrichtseinheit erlangten Wissens. Zusätzlich geben Link- und Literaturempfehlungen Anregungen für eine weiterführende Beschäftigung. Sie können von Lehrerinnen und Lehrern auch als Recherche- und Vorbereitungsmaterial genutzt werden.

  • Physik / Astronomie / Technik / Sache & Technik / Elektrotechnik / Fächerübergreifend
  • Sekundarstufe II

Das menschliche Auge – Bau und Funktion sowie Fehlerquellen und Korrekturhilfen

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler den Vorgang des Sehens. Dabei erfahren sie, wie das Licht durch das Auge einfällt und durch die darin enthaltene Linse gebrochen und auf die Netzhaut projiziert wird. Dabei lassen sich komplizierte Vorgänge im Auge auf relativ einfach zu verstehende optische Abläufe reduzieren.Das für die meisten Menschen völlig selbstverständliche Sehen von fernen und nahen Gegenständen sowie die Anpassung an starke Lichtschwankungen von Helligkeit zu Dämmerung und Dunkelheit ist aufgebaut auf einem komplizierten Ineinandergreifen verschiedener Bestandteile des menschlichen Auges wie Hornhaut, Iris, Linse, Netzhaut und Sehnerv. Bei einem gesunden Auge nehmen wir davon mehr oder weniger nichts wahr. Erst bei Auftreten von – allerdings häufigen – Beschwerden wie etwa Kurz- und Weitsichtigkeit und der daraus resultierenden Korrektur durch Brillen oder Kontaktlinsen wird man sich dessen bewusst und beginnt zu verstehen, zu welchen funktionierenden Mechanismen das gesunde menschliche Auge fähig ist. Die Lernenden erarbeiten sich mithilfe eines Grundlagentextes und eines Arbeitsblatts mit Übungsaufgaben die Vorgänge, die beim Sehen ablaufen. Außerdem haben sie im Sinne des handlungs- und produktionsorientierten Unterrichts die Möglichkeit, ihre Lösungen selbstständig zu kontrollieren. Das menschliche Auge – Bau und Funktion sowie Fehlerquellen und Korrekturhilfen Das Auge als Organ für das Sehen nimmt aufgrund seiner Komplexität und Anpassungsfähigkeit eine ganz besondere Stellung im menschlichen Organismus ein. Zudem kann bei vergleichsweise leichten Fehlstellungen wie Kurz- oder Weitsichtigkeit durch entsprechende Hilfsmittel wie Brillen oder Kontaktlinsen das normale Sehen weiter sehr gut ermöglicht werden. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden sind natürlich vorhanden, weil schlechteres Sehen auch bei Kindern keine Seltenheit ist. Das Tragen von Sehhilfen ist in allen Alterskategorien normal und damit für alle stets sichtbar. Didaktische Analyse Bei der Besprechung von Bau- und Funktionsweise des menschlichen Auges sollte neben den rein optischen Vorgängen beim gesunden und voll funktionierenden Auge auch darauf hingewiesen werden, dass es neben den einfach zu korrigierenden Sehfehlern auch zu schwerwiegenden Erkrankungen – vor allem bei zunehmendem Alter – kommen kann. Methodische Analyse Bei der optischen Beschreibung und Erklärung des Sehvorganges beim menschlichen Auge darf nicht übersehen werden, dass es sich bei der vergleichsweise einfachen Herleitung der Bildentstehung zwar um einen real auch im Auge ablaufenden Vorgang handelt, der allerdings hinsichtlich der im Detail ablaufenden Prozesse bei der Scharfstellung im Nah- und Fernbereich sowie bei der Anpassung an unterschiedliche Helligkeit äußerst kompliziert ist. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen um die Abläufe beim Sehen von der Linse zur Netzhaut und weiter zum Gehirn. kennen die verschiedenen Möglichkeiten für Fehlstellungen und den Korrekturmöglichkeiten. können die Komplexität des menschlichen Sehens und der daran beteiligten Bestandteile des Auges beschreiben und erklären. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freundinnen und Freunden sowie anderen wertfrei diskutieren zu können.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe I

Elektromobilität: Zukunft schreibt man mit E

Unterrichtseinheit

Elektromobilität gestern, heute und in der Zukunft: Die Unterrichtseinheit vermittelt grundlegende Informationen zum Thema Elektromobilität. Darin setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit den Vorteilen von Elektrofahrzeugen als auch mit künftigen Herausforderungen im Bereich Elektromobilität auseinander. Neu sind Materialien zur Energiegewinnung und Ladetechnologien. Die Unterrichtseinheit ist Teil des auf Lehrer-Online verfügbaren Dossiers „An den Schaltstellen der Zukunft“.Ausgehend von der historischen Entwicklung von Fahrzeugen ohne Verbrennungsmotor lernen die Schülerinnen und Schüler unter anderem verschiedene Antriebs- und Ladetechnologien von Elektrofahrzeugen sowie ihre Vor- und Nachteile kennen. Dabei befassen sie sich auch mit der Energiegewinnung von Elektrofahrzeugen. So erarbeiten sie sich die Funktionsweise von Lithium-Ionen-Akkus für Elektroautos sowie Brennstoffzellen für Wasserstoffautos und setzen sich mit den Vor- und Nachteilen der verschiedenen Konzepte auseinander. Anhand von textlichen und grafischen Informationen zu staatlichen Unterstützungsmaßnahmen sowie dem aktuellen Entwicklungsstand reflektieren sie anschließend das Zukunftspotenzial von Elektrofahrzeugen für die Gesellschaft und den eigenen Alltag.Die Unterrichtseinheit " Elektromobilität – Zukunft schreibt man mit E " ist Teil des Dossiers " An den Schaltstellen der Zukunft ". Sie bietet neben dem detaillierten Unterrichtsablauf und dem methodisch-didaktischen Kommentar auch die Unterrichtsmaterialien zum Download. Diese bestehen aus Informations- und Arbeitsblättern, Videoclips, einem interaktiven Quiz sowie aus Link- und Literaturempfehlungen. Sie können direkt in der Unterrichtseinheit " Elektromobilität - Zukunft schreibt man mit E " heruntergeladen werden.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe II

Schutzeinrichtungen bei Gefahren durch elektrischen Strom

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich Schülerinnen und Schüler, welche Gefahren beim Umgang mit elektrischem Strom bestehen. Während das Berühren der mit Gleichspannung betriebenen gängigen Akkus und Batterien weitestgehend ungefährlich ist, kann ein Kontakt mit dem Phasenleiter einer 230 V Wechselstromquelle im Haushalt unter bestimmten Bedingungen auch tödlich enden.Anhand bereits vorhandener Grundkenntnisse über Gleich- und Wechselspannung, Widerstände und Gesetzmäßigkeiten beim elektrischen Stromkreis werden die Lernenden mit den Gefahren, die von elektrischen Stromkreisen – vor allem aber mit Wechselstrom betriebenen Stromkreisen – ausgehen, bekannt gemacht. Dabei ist es besonders wichtig, die Bedeutung von Spannung und Stromstärke herauszuarbeiten, wobei die extreme und oft todbringende Gefahr von der Stromstärke hervorzuheben ist. Dies ist umso bedeutsamer, weil auch vermeintlich geringe Stromstärken ab etwa 30 mA bei entsprechend "langer" Einwirkungszeit von über 100 ms lebensgefährlich sein können. Die Lernenden erhalten dazu zunächst einen Informationstext. Anschließend bearbeiten sie ein Arbeitsblatt mit verschiedenen Übungsaufgaben zum Thema. Im Sinne des selbstgesteuerten Lernens können die Lernenden das Arbeitsblatt auch in Eigenearbeit bearbeiten und anschließend mit dem Lösungsblatt (inklusive Erklärungen) vergleichen. Schutzeinrichtungen bei Gefahren durch elektrischen Strom Die Gefahren, die von Hochspannungsleitungen, Trafos und der 15000 V Fahrleitung der Deutschen Bahn ausgehen, sind hinlänglich bekannt – und im Normalfall auch nicht zugänglich. Unterschätzt wird die häufig vom elektrischen Haushalt ausgehende Gefahr, wenn man eine neue Lampe anschließen will oder ein Elektrogerät reparieren möchte. Beides erfordert Fachwissen und sollte deshalb nicht von Laien durchgeführt werden. Für den Unterricht sollten sich Lehrkräfte ausreichend Zeit nehmen, um das nicht auf den ersten Blick erkennbare Gefahrenpotential der häuslichen Elektrizitätsversorgung zu verdeutlichen. Vorkenntnisse Grobe Vorkenntnisse von Lernenden können nur insofern vorausgesetzt werden, dass jede Schülerin und jeder Schüler beim Umgang mit elektrischen Geräten im Haushalt wissen sollte, dass es sich um Elektrogeräte handelt, die über die Steckdose betrieben werden – bereits im Kindesalter sollten sie auf die davon ausgehende Gefahr hingewiesen worden sein. Diese mit Wechselstrom betriebenen Geräte haben im Gegensatz zu mit Gleichstrom betriebenen kleinen Akkus oder Batterien ein erhebliches Gefahrenpotential. Didaktisch-methodische Analyse Bei aller Gefährlichkeit von großtechnisch erzeugtem Dreh- beziehungsweise Wechselstrom bei unsachgemäßer Handhabung ist dessen Bedeutung für unser tägliches Leben unbestritten, was man immer dann besonders spürt, wenn der Strom einmal etwas länger ausfällt. Insofern sollte die Gefahr zwar thematisiert, aber nicht überbewertet werden, weil die Gefahr bei sachgemäßer Handhabung dank der vorhandenen Sicherheitsvorkehrungen gegen Null geht. Die Lernenden sollten nach dieser Unterrichtseinheit in der Lage sein, die Gefahr von Strom aus der Steckdose richtig einzuschätzen. Gleichzeitig sollten sie Bescheid wissen über die im Haushalt vorhandenen Schutzmaßnahmen und deren Wirkweise. Die Lernenden lesen dazu zunächst einen Informationstext und bearbeiten anschließend ein Arbeitsblatt mit Übungsaufgaben. Die Lösungen können abschließend gemeinsam im Plenum besprochen werden oder die Schülerinnen und Schüler kontrollieren die Lösungen selbstständig mit dem Lösungsblatt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen um die gesundheitlichen Gefahren, die von der häuslichen Elektrizitätsversorgung bei unsachgemäßer Handhabung beziehungsweise laienhafter Reparatur ausgehen können. verstehen die Funktionsweise von entsprechenden Schutzmaßnahmen im Haushalt. können auch rechnerisch nachvollziehen, welche lebensgefährlichen kleinen und großen Stromstärken über den menschlichen Körper bei Kontakt mit dem Wechselstromnetz fließen können. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Paar- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden wertfrei diskutieren zu können.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe I

Podcasts im naturwissenschaftlichen Unterricht

Fachartikel

Dieser Fachartikel stellt Vorteile sowohl der Rezeption als auch der Produktion von Podcasts im Unterricht vor und gibt Tipps zur Podcast-Produktion im naturwissenschaftlichen Unterricht. Diese werden anhand von Beispielen aus der Unterrichtspraxis veranschaulicht sowie durch eine nützliche Linkliste gestützt.Die kreative Medienarbeit mit Podcasts im naturwissenschaftlichen Unterricht stellt nicht nur hohe Anforderungen an die Auseinandersetzung mit dem Thema (als Grundlage für das eigene Podcast-Drehbuch), sondern fordert und fördert auch Absprachen und die Disziplin innerhalb einer Gruppe. Ein Schülerkommentar drückt manchmal mehr aus als jedes theoretische Konzept: "Wir haben uns beim Erstellen der Podcasts so intensiv mit den Themen beschäftigt – wenn diese in der Abiturprüfung dran kommen, dann läuft vor unseren Augen der Film ab! Lernen müssen wir für diese Themen nicht mehr." Vorteile der Podcast-Rezeption im Unterricht Unabhängig von Zeit & Ort nutzbar Podcasts sind Audio- oder Videobeiträge, die über das Internet veröffentlicht ("cast" von "Broadcast", also "Rundfunk") und auf Knopfdruck rezipiert werden können ("Pod" als Akronym für "Play on demand"), um sie zu einem individuell passenden Zeitpunkt zu konsumieren. Podcasts werden von Medienanstalten, Institutionen (zum Beispiel TV-Sendern) oder von Privatpersonen zu unterschiedlichsten Fachbereichen und Themen bereitgestellt. Bereicherung des Materialfundus für den Unterricht Podcasts stellen eine wertvolle Bereicherung des Materialfundus für den Fachunterricht dar. Auf bestehende Podcasts zurückzugreifen und sie in den Unterricht zu integrieren, ist der rezeptive Weg: das Konsumieren. Rezeption im individuellen Tempo In der Schule können Podcasts über die Internetseiten von Anbietern wie " Quarks & Co " und " National Geographic " während der Unterrichtsstunde abgerufen werden. Dadurch, dass Podcasts bequem über das Smartphone oder Tablet abrufbar sind, können Podcasts unkompliziert auch ohne vorhandenen Computerraum in den Unterricht integriert werden. Zudem kann jede Schülerin und jeder Schüler die Arbeitsaufträge zum Podcast im individuellen Tempo bearbeiten und ihn bei Bedarf stoppen oder wiederholen. Nutzung auch am heimischen Endgerät Die im Unterricht verwendeten Podcasts sind natürlich auch zuhause, beispielsweise im Distanz-Unterricht oder in Form einer Hausaufgabe nutzbar, denn selbstverständlich sind sie auch von zu Hause aus abrufbar und können bei Bedarf ebenso auf das eigene mobile Endgerät heruntergeladen werden. Ist auch das persönliche Interesse für ein Thema geweckt, können sich die Lernenden per Podcasts weiter auf dem Laufenden halten und tiefer in die Thematik eindringen. Vorteile der Podcast-Produktion im Unterricht Ergebnissicherung und Öffnung von Schule Eine besondere Chance bietet sich im Zuge des produktiven Einsatzes im Unterricht, also dem Erstellen und Veröffentlichen eigener Podcasts zu speziellen Fachinhalten, da hier die Eingangskanäle Hören und Sehen durch das eigene Handeln bereichert werden. Durch die Veröffentlichung im Internet wirkt das Produkt nicht nur im eigenen Klassenzimmer oder verschwindet in der Schublade, sondern ist weltweit jederzeit für interessierte Personen verfügbar und kommentierbar. Dies öffnet den Lernort Schule und macht Arbeitsergebnisse transparent. Kreative Darstellung fachlicher Inhalte Ein gelungenes Beispiel für eine Podcast-Erstellung durch Schülerinnen und Schüler findet sich auf der Seite des Werner-Heisenberg-Gymnasiums in Leverkusen. Jene Schule bot ihren Abiturientinnen und Abiturienten im Rahmen eines "Abitur-Vorbereitungswochenendes" an, sich in thematischen Fachgruppen inhaltlich auf die bevorstehende Prüfung mittels Podcast-Produktion vorzubereiten. Ein Tag war dabei der kreativen Umsetzung biologischer Inhalte und der Produktion eines Videopodcasts gewidmet.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt / Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co. / Chemie / Natur & Umwelt / Geographie / Jahreszeiten / Physik / Astronomie / Mathematik / Rechnen & Logik / Technik / Sache & Technik

Erzeugung von Wechselstrom und Drehstrom – Grundlagen

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Erzeugung von Wechselstrom und Drehstrom" beschäftigen sich die Lernenden mit den einfachen Möglichkeiten der Stromerzeugung (Drehspule im Magnetfeld und Fahrraddynamo) sowie den aus diesen Prinzipien abgeleiteten Möglichkeiten der technischen Stromerzeugung von Wechselstrom und Drehstrom mittels entsprechender Generatoren.Mithilfe einfacher Schulversuche zur Erzeugung von Wechselstrom wird das Prinzip der sich daraus ergebenden sinusförmigen Wechselspannung eingehend vorgestellt und erläutert. Anhand entsprechender Abbildungen (Folien) oder auch geeigneten Animationen/Videos werden den Lernenden die Abläufe bei der Herstellung von Drehstrom nähergebracht. Zudem werden die Vorteile dieser Spezialform des Wechselstroms in Hinblick auf Transport über weite Strecken sowie für den Hausgebrauch besprochen. Ziel der Unterrichtseinheit ist es, dass die Lernenden einen ersten groben Einblick in die Bedeutung der Drehstromerzeugung erhalten – ohne eine vertiefende Herleitung der Gesetzmäßigkeiten der Wechselstromtechnik. Dazu erhalten die Lernenden ein Arbeitsblatt, das ihnen die Thematik in verschiedenen Übungsaufgaben näherbringt. Im Sinne des selbstständigen Arbeitens können die Schülerinnen und Schüler auch die Musterlösung erhalten, um die bearbeiteten Aufgaben eigenständig zu kontrollieren. Erzeugung von Strom im Unterricht Das Wissen um die Erzeugung von Strom wird sich bei vielen Menschen darauf reduzieren, dass dies in großen Kraftwerken (Wasser-, Kern-, Gas- und Kohlekraftwerken) geschieht. Der eigene Umgang mit Strom beschränkt sich meist auf das Wechseln von Batterien, das Laden von Akkus oder das Tauschen einer Glühlampe. Erst wenn es – wegen eines Problems im gigantischen Stromleitungssystem – zu einem Stromausfall kommt, wird man schnell unruhig, wenn nicht binnen kurzer Zeit die Stromversorgung wiederhergestellt ist. Dabei wäre es für das Verständnis für ein fast ausnahmslos einwandfreies Funktionieren der Stromversorgung sehr wichtig zu wissen, was alles lückenlos ineinandergreifen muss, damit wir zu jeder Tages- und Nachtzeit auf den Strom in der Steckdose zurückgreifen können. Nicht zuletzt deshalb sollte im Unterricht an allen Schulen die Stromversorgung und die dazu notwendigen Geräte wie Generatoren, Transformatoren, Hochspannungsleitungen und der Anschluss an den eigenen Haushalt zum Thema gemacht werden. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden werden sich meist darauf beschränken, dass man für verschiedene Kleingeräte Strom aus Batterien und Akkus benötigt. Ein grobes Wissen um die Erzeugung von Strom in Kraftwerken wird bei Lernenden kaum vorhanden sein – kann aber mithilfe von einfachen und anschaulichen Versuchen im Physikunterricht problemlos gefördert werden. Didaktische Analyse Die Wichtigkeit des Themas für unser Alltagsleben und die dauernde Abhängigkeit von funktionierenden Stromnetzen sollte ausreichen, um bei den Schülerinnen und Schülern Interesse für die Grundlagen der Erzeugung von Wechsel- und Drehstrom zu wecken. Dazu sind die in der Schule möglichen Grundversuche ausreichend – darüber hinaus gehende physikalische Kenntnisse sind nur für interessierte Lernende von Bedeutung und können gegebenenfalls in der gymnasialen Oberstufe (Sek II) erworben werden. Methodische Analyse Die Erzeugung von Wechselstrom ist mithilfe der "Rechten-Hand-Regel" leicht nachvollziehbar. Etwas schwieriger wird es, wenn aus einzelnen Wechselströmen ein sich kreisförmig "fortbewegender" Drehstrom verstanden werden soll. Deshalb sollten die aufgrund der Kreisbewegung des Permanentmagneten entstehenden und um 120° gegeneinander versetzten Wechselströme genau erklärt und besprochen werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben und erklären, welche Vorgänge während einer kompletten Umdrehung einer Leiterschleife im Feld eines Permanentmagneten zu einer Sinuskurve führen. wissen, wie ein Fahrraddynamo funktioniert und dass die technische Erzeugung von Wechsel- und Drehstrom prinzipiell ähnlich funktioniert. unterscheiden bei der Stromerzeugung zwischen einem Drehstrom-Generator und einem reinen Wechselstrom-Generator. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Paar- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinander und vergleichen deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen. erwerben fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden wertfrei diskutieren zu können.

  • Physik / Astronomie
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

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Unterrichtsmaterial und Arbeitsblätter Physik

In dieser Übersicht finden Lehrkräfte Unterrichtsmaterialien und Unterrichtsideen für das Fach Physik, zum Beispiel zu Themen wie Optik, Akustik, Elektrizitätslehre, Mechanik, Atomphysik oder Quantenphysik. Die Unterrichtsentwürfe haben im Wesentlichen den Anspruch, die Brücke zwischen digitalen Medien und Naturwissenschaften zu schlagen.

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