Wenn man Aussagen über die auf Menschen einwirkende Strahlenbelastung machen will, benötigt man die entsprechenden Messgrößen. Dabei muss den Schülerinnen und Schülern zunächst verdeutlicht werden, dass die verschiedenen Strahlenarten unterschiedlich zu bewerten sind. Dabei werden Begriffe eingeführt wie Energiedosis, Qualitätsfaktor, Äquivalentdosis, Biologische Wirksamkeit und Wichtungsfaktor. Erst dann können die Lernenden ermessen, warum einzelne Strahlenarten besonders gefährlich sind und warum auch nicht jede Form von Körpergewebe auf die entsprechende Strahlung gleich reagiert. Anhand einfacher, aber auch anspruchsvoller Aufgaben werden die Möglichkeiten zur Berechnung gesuchter Zusammenhänge von Strahlung und deren Wirkung in dieser Einheit näher erläutert.
Radioaktivität: natürliche Strahlenquellen
In dieser Unterrichtseinheit geht es um die beiden natürlichen Strahlenquellen, denen der Mensch permanent ausgesetzt ist. Natürliche Strahlenbelastungen entstehen aus den Folgeprodukten der kosmischen und terrestrischen Strahlung. Die im Unterricht vorgestellten Erkenntnisse verdeutlichen den Lernenden, dass man sich dieser Art von Strahlung nur eingeschränkt entziehen kann. Gleichzeitig lernen sie aber auch, dass ein gewisser Verzicht - etwa bei Flugreisen oder bestimmten Genussmitteln - die Gefahr einer natürlichen radioaktiven Belastung reduzieren kann.
- Physik / Astronomie
- Sekundarstufe II
- 2 bis 3 Unterrichtsstunden
- Arbeitsblatt, Experiment, Übung, Ablaufplan
- 4 Arbeitsmaterialien
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Beschreibung der Unterrichtseinheit
Unterrichtsablauf
-
Einstieg
In einer kurzen Diskussions- oder Fragerunde geht die Lehrkraft auf die möglichen Arten der natürlichen Strahlenbelastung ein.
10 Minuten -
Einführung in die Messgrößen des Themas
Die Schülerinnen und Schüler sollen in Kleingruppen die Begriffe erarbeiten, die für die Wirkung der natürliche Strahlenquellen auf den Menschen von entscheidender Bedeutung sind (Arbeitsblatt 1).
30 Minuten -
Hausaufgabe
Anwendung des Gelernten an einer einfachen Beispielaufgabe (Arbeitsblatt 1).
5 Minuten -
Herleitung der physikalischen Gesetzmäßigkeiten
Die aus der kosmischen Primärstrahlung entstehenden Bestandteile der kosmischen Sekundärstrahlung werden in Kleingruppen recherchiert und gemeinsam besprochen (Arbeitsblatt 2).
20 Minuten -
Einführung in die terrestrische Strahlung
Mittels einer Beispielaufgabe werden einfache Zusammenhänge anhand der entsprechenden Formeln eingeübt. Anschließend erfolgt mithilfe einer anschaulichen Abbildung die Einführung in die terrestrische Strahlung mit Schwerpunkt auf das Edelgas Radon. (Arbeitsblatt 2 und 3)
Hausaufgabe wird die zugehörige Fragestellung auf Arbeitsblatt 3.
25 Minuten -
Festigung des Gelernten
Besprechung und Diskussion der als Hausaufgabe zu bearbeitenden Fragen. Festigung des Gelernten durch eine anspruchsvolle Übungsaufgabe (Arbeitsblatt 3).
40 Minuten -
Hausaufgabe
Eine weitere Übungsaufgabe wird als Hausaufgabe gestellt (Arbeitsblatt 3).
5 Minuten
Didaktisch-methodischer Kommentar
Natürliche Strahlenquellen als Thema im Physik-Unterricht
Natürliche Strahlenbelastungen entstehen aus den Folgeprodukten der kosmischen und terrestrischen Strahlung. Dabei haben die Folgeprodukte aus der kosmischen Strahlung nur etwa einen Anteil von 15% an der gesamten natürlichen Strahlung, während sich der Rest zu 15% aus in Erde, Wasser und Luft vorkommenden Radionukliden, zu 20% aus in der Nahrung enthaltenen Radionukliden und vor allem aus dem in der Uran-Radium-Zerfallsreihe vorkommenden Edelgas Radon zusammensetzt.
Die im Unterricht vorgestellten Erkenntnisse zu natürlichen Strahlenquellen verdeutlichen den Lernenden, dass man sich dieser Art von Strahlung nur eingeschränkt entziehen kann. Gleichzeitig lässt sich die Gefahr einer natürlichen radioaktiven Belastung durch einen gewissen Verzicht, etwa bei Flugreisen oder bestimmten Nahrungsmitteln, reduzieren.
Vorkenntnisse
Physikalische Vorkenntnisse von Lernenden können bei der Besprechung natürlicher Strahlenquellen nur eingeschränkt vorausgesetzt werden, weil der Fokus in der medialen Berichterstattung in erster Linie auf die Gefahren der künstlichen Strahlenquellen - also beispielsweise radioaktiver Fallout aus Unfällen (Tschernobyl) oder Kernwaffenexperimenten gelegt wird. Allerdings hilft das Gelernte bei der Einordnung der Gefahren rund um das Thema Strahlung.
Didaktisch-methodische Hinweise
Die Behandlung des Themas "Natürliche Strahlenquellen" im Unterricht kann dazu führen, dass sich Schülerinnen und Schüler verstärkt mit dem umstrittenen Thema Gefahr von Strahlung befassen und sich eine fachlich fundierte Meinung darüber bilden wollen, ob und wann die unterschiedlichen Strahlenquellen zur bedrohlichen Gefahr werden können.
Das Thema Strahlenquellen dürfte bei Lernenden ganz allgemein 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 Methoden zu finden, um den Lernenden das Thema nahezubringen.
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Mithilfe dieses Arbeitsblattes wird gezeigt, welche Begriffe für die Messung der Strahlenbelastung von Bedeutung sind.
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In diesem Arbeitsblatt wird die natürliche Strahlenbelastung durch kosmische Strahlung beschrieben, insbesondere die kosmische Sekundärstrahlung mit ihren Bestandteilen.
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In diesem Arbeitsblatt wird die terrestrische Strahlung am Beispiel des Edelgases Radon erklärt sowie durch anspruchsvolle Übungsaufgaben verständlich gemacht.
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Mithilfe dieses Arbeitsblattes wird gezeigt, welche Begriffe für die Messung der Strahlenbelastung von Bedeutung sind.
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In diesem Arbeitsblatt wird die natürliche Strahlenbelastung durch kosmische Strahlung beschrieben, insbesondere die kosmische Sekundärstrahlung mit ihren Bestandteilen.
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In diesem Arbeitsblatt wird die terrestrische Strahlung am Beispiel des Edelgases Radon erklärt sowie durch anspruchsvolle Übungsaufgaben verständlich gemacht.
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Hier können Sie die Lösungen zu den Arbeitsblättern der Einheit "Natürliche Strahlenquellen" herunterladen.
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Vermittelte Kompetenzen
Fachkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- können die natürlichen Strahlenquellen in ihren verschiedenen Formen beschreiben und einordnen.
- kennen die Unterschiede zwischen kosmischer Sekundärstrahlung und terrestrischer Strahlung sowie deren Einwirkung auf den menschlichen Organismus.
- können die Gesetzmäßigkeiten zur Berechnung der Strahlenbelastung anwenden.
Medienkompetenz
Die Schülerinnen und Schüler
- recherchieren selbständig Fakten und Hintergründe zum Thema 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 im Unterricht eine ausreichende Fachkompetenz, um mit anderen Lernenden, Eltern oder Freunden diskutieren zu können.
Externe Links
- youtube.com
Dieses Video zeigt in einem gut verständlichen Überblick, mit wie viel radioaktiver Strahlung der Mensch im Alltag in Berührung kommt .
- youtube.com
In diesem BR-Alpha-Beitrag wird sehr ausführlich auf die Belastung durch das radioaktive Edelgas Radon eingegangen.
