Unterrichtsmaterialien → Technik Sekundarstufen

Tipp der Redaktion

Mechanik

Stöbern Sie in unserer Materialsammlung rund um die Themen Energie und Impuls, die Newtonschen Gesetze, geradlinige Bewegungen und vielen mehr.

Tipp der Redaktion

Reibungselektrizität

An einfachen Beispielen aus dem täglichen Leben beobachten die Lernenden die physikalischen Phänomene "Reibungselektrizität" und "Elektrische Influenz". 

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Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit führt in den Aufbau und die Funktionsweise von Wärmepumpen und dabei auch auf ihre verschiedenen Arten (Sole-Wasser-, Wasser-Wasser- und Luft-Wasser-Wärmepumpe) in drei Teilen ein. Kreativ festigen die Schülerinnen und Schüler das Erlernte durch Neu-Vertonung eines Erklärfilms. Lehrkräften stehen hierzu drei Arbeitsblätter mit Lösungen zur Verfügung. Erneuerbare Energien Die Begriffe " Erneuerbare Energien ", "Fossile Energien" und "Energie" kennen die Schülerinnen und Schüler bereits aus dem Alltag und eventuell anderen Schulfächern. Deswegen wird vorab das Grundwissen zum Thema "Erneuerbare Energien" abgefragt. Das kann im Plenum erfolgen. Anschließend werden die Begriffe sortiert und in eine Reihenfolge gebracht (zum Beispiel: Welche erneuerbare Energie wird am meisten genutzt, welche weniger?). Wärmepumpen und Klimaschutz Im nächsten Teil der Unterrichtseinheit erwerben die Schülerinnen und Schüler ein erweitertes Verständnis über die Funktion und den Aufbau einer Wärmepumpe und was eine Wärmepumpe mit nachhaltiger Energie zu tun hat. Als Einstieg kann die Aussage des Bundesverbandes Wärmepumpe e. V. genutzt werden: "Mit der Wärmepumpe heizen Sie klimafreundlich und zukunftssicher". Hier bietet sich die Think-Pair-Share-Methode an. Die Gruppenmitglieder diskutieren abschließend ihre Aussagen und Ergebnisse. Die Aussage zum Schluss soll zum Ende der Unterrichtseinheit nochmal verglichen werden. Im nächsten Teil des Unterrichtsverlaufes erhalten die Schülerinnen und Schüler die bereitgestellten Arbeitsblätter und erarbeiten sich das Thema Wärmepumpe mit den Aufgabenblättern und den darin enthaltenen Film-Tipps. In dieser Phase erwerben die Schülerinnen und Schüler Wissen über den Aufbau und die Wirkungsweise einer Wärmepumpe. Sie erfahren, dass zur Wirkungsweise ein geschlossener Kreislauf aus einem Verdichter, einem Verdampfer, einem Verflüssiger und einem Expansionsventil gehören. Den Lernenden wird bewusst, dass diese Technik auch bei einem Kühlschrank angewendet wird, nur andersherum. Hintergrundinformation Das Grundprinzip, der Joule-Thomson-Effekt, wurde bereits im 19. Jahrhundert von dem Physiker William Thomson, dem späteren Lord Kelvin gefunden. Der Joule-Thomson-Effekt bewirkt die Abnahme der Temperatur bei realen Gasen, wenn diese gegen einen geringeren Druck ausdehnen. Vorab wird das gasförmige Arbeitsmittel im Verdampfer durch eine Pumpe verdichtet, dadurch wird die Temperatur erhöht. Diese Wärme wird in einem Wärmekreislauf abgegeben, um damit ein Gebäude zu heizen. Anschließend strömt das Gas zu einem Expansionsventil, der Druck wird verringert und die Siedetemperatur sinkt. Temperatur ist also nichts anderes als Bewegungsenergie, sie nimmt zu, je wärmer es wird, da sich die Teilchen schneller bewegen müssen. Sie nimmt ab, wenn das Volumen sich vergrößert und somit die Abstände der Gasteilchen zunehmen. Film ab! Wärmepumpe neu vertont Im weiteren Verlauf der Unterrichtseinheit wird ein Film zur Wärmepumpe mit eigenen Worten neu vertont – per App und Schnittprogramm oder aber, indem parallel zum stummgeschalteten Film der eigens erstellte Text vorgetragen wird. Alternativ kann ein Erklärfilm (im Rahmen einer Projektarbeit oder -woche) selbst (im schulischen Computerraum) erstellt und präsentiert. Weiterhin ist auch das Produzieren eines Podcast möglich. Zur Hilfe kann dabei auf dem zweiten Arbeitsblatt der Text zur Funktionsweise einer Wärmepumpe genommen werden, der die wichtigsten Abläufe Verdampfen, Verdichten, Verflüssigen und Entspannen des Kältemittels kurz erklärt. Abschließend werden die Aussagen der Gruppenmitglieder, die am Anfang der Unterrichtseinheit festgehalten worden sind, noch einmal verglichen oder revidiert.Ein Drittel der Energie verbraucht Deutschland für das Heizen und die Warmwasserbereitung. Aktuell herrschen Öl- und Gasheizungen vor. Diese gehören noch zu den fossilen Energieträgern. Gerade jetzt, in der aktuellen Energiekrise, stellt man fest, wie abhängig Deutschland von den fossilen Energien ist. Eine Klimawende kann aber nur mit umweltschonender Heizung gelingen. Deswegen plant die Bundesregierung die Installation von Wärmepumpen zu fördern. Hierzu werden Anlagemechaniker/-innen für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik benötigt, die die Heizungstechnik auf den neuesten Stand bringen müssen, auch bei der Planung und dem Einbau von Wärmepumpen. Im Rahmen dieser Unterrichtsreihe soll das Heizen mit der Wärmepumpe besprochen und vertieft werden. Deswegen ist es wichtig, dass die Schülerinnen und Schüler wissen, welche Aggregatzustände es gibt. Außerdem sollte bekannt sein, dass es unterschiedliche Energien gibt und wie diese auf vielfältige Weise gespeichert werden können. Energieumwandlungen treten bei allen Vorgängen in der Natur sowie in der Technik auf und tragen dadurch entscheidend zu Alltag und Umwelt bei. In dieser Unterrichtsreihe sollen die Merkmale des guten Unterrichts umgesetzt werden. Das setzt unter anderem eine Regulierung des Lerntempos und der Methodenvielfalt voraus. Dazu gehört die Arbeit im Plenum, kooperatives Lernen wie Think-Pare-Share und Kreativitätsmethoden wie das Erstellen von Texten, Videos oder Podcasts. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben regenerative Wärmequellen und wie diese genutzt werden. können erklären, wie eine Wärmepumpe funktioniert. übertragen ihr Wissen auf nachhaltiges Handeln in der Industrie und im Haushalt. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene digitale Werkzeuge und deren Funktionsumfang kennen und können diese kreativ und reflektiert einsetzen. können Informationsrecherchen zielgerichtet durchführen und dabei Suchstrategien anwenden. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten kooperativ im Plenum und in Gruppenarbeiten.

  • Physik / Astronomie / Technik / Sache & Technik
  • Sekundarstufe I

Wie kommt das Wasser aus der Dusche?

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit geht es um das Thema Wasser und wie es von den Menschen genutzt wird. Eine wesentliche Rolle spielt dabei auch das Handwerk „Sanitär, Heizung, Klima“. Ziel der Unterrichtseinheit ist es, mehr Wissen über das Wasser und seinen urbanen Kreislauf zu erhalten, Einblicke in das Handwerk rund um das Thema Wasser zu gewinnen und ein Bewusstsein für die eigene Nutzung von Wasser zu schaffen.Die folgenden Fragen bilden zentrale Inhalte dieser Unterrichtseinheit: Wie kommt dieses saubere Wasser überhaupt zu uns? Was passiert damit, bevor es aus der Dusche oder dem Wasserhahn kommen kann? Wie viel Wasser nutzen wir täglich und was können wir tun, um Wasser zu sparen und unser sauberes Wasser zu erhalten? Welche Rolle spielt dabei das Handwerk Sanitär Heizung Klima? Hintergrund dazu ist: Sauberes Wasser zu haben ist in unserer Gesellschaft etwas Selbstverständliches. Wir müssen nur den Wasserhahn aufdrehen und schon fließt Wasser heraus, das wir trinken und zum Waschen und Baden nutzen können. Wir haben ein Zuhause mit einem eigenen Bad mit einer Toilette, einem Waschbecken und einer Dusche und/oder Badewanne. Unser schmutziges Wasser fließt ganz automatisch ab und wird über die Abwasserleitung entsorgt. Millionen Menschen haben diesen Luxus jedoch nicht. Sie müssen täglich weit laufen, um einen Brunnen mit sauberem Wasser zu erreichen und das Wasser dann mühsam nach Hause tragen. Dabei ist sauberes Wasser für uns Menschen ebenso wie für alle Lebewesen, für Tiere und Pflanzen lebenswichtig. Ohne Wasser würden wir austrocknen und verdursten. Dabei ist das Wasser jedoch auf der Erde sehr ungleich verteilt. Einige Regionen leiden unter zu viel Wasser und Überschwemmungen, andere unter zu wenig und Dürre. Obwohl Wasser so knapp und so lebensnotwendig ist, gehen viele Menschen sehr sorglos damit um. Bäche und Flüsse werden durch Schmutz und Abfall verunreinigt. Zahlreiche Gifte belasten unsere Umwelt, so auch Bäche, Flüsse, Seen und Meere. Wir verbrauchen immer mehr Wasser weltweit, was an vielen Orten schon zu einem Absinken des Grundwasserspiegels geführt hat. Jedoch sind wir uns in unserer Gesellschaft der Selbstverständlichkeit unseres sauberen Wassers, das stehts ausreichend verfügbar ist, oftmals gar nicht bewusst.Die Unterrichtseinheit "Wie kommt das Wasser aus der Dusche" vermittelt ein Bewusstsein darüber, dass sauberes Wasser immer knapper und es daher immer dringender für uns wird, dieses saubere Wasser zu schützen und zu erhalten. Dabei sind wir uns über die Selbstverständlichkeit unseres Wasserzugangs oft gar nicht bewusst und wir kennen oftmals die Abläufe gar nicht genau, die zu sauberem Wasser führen und dazu, dass dieses Wasser für uns verfügbar ist, indem es aus unseren Wasserhähnen und unserer Dusche fließt. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich in dieser Unterrichtseinheit daher zunächst anhand verschiedener Medien (Text, Internet, Film) ein Grundwissen über den urbanen Wasserkreislauf, die Wassergewinnung und die Wassernutzung und diskutieren Möglichkeiten, Wasser zu sparen sowie sauberes Wasser zu schützen und zu erhalten. Ebenso erarbeiten sie sich anhand verschiedener Medien (Text, Internet, Film) ein Grundwissen über das Handwerk "Sanitär, Heizung, Klima" und lernen die zentralen Berufe kennen, die unter dieses Handwerk gefasst werden. Vorkenntnisse benötigt diese Unterrichtseinheit keine außer den Beobachtungen, die wir bei unserer täglichen Wassernutzung machen können. Bereits vorhandenes Wissen zum urbanen Wasserkreislauf, zur Wassergewinnung und zum Handwerk "Sanitär, Heizung, Klima" kann zur Grundlage für die Vertiefung, Ergänzung und Ausweitung dieses Wissens genutzt werden, muss aber nicht zwingend vorhanden sein. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen in Grundzügen den urbanen Wasserkreislauf. kennen Fakten zu Trinkwassergewinnung, Regenwassernutzung, Wassererwärmung durch Solarenergie, Wassersparmethoden und Wasser allgemein sowie zum SHK-Handwerk und smarten Bädern. wissen, wie das Wasser aus der Dusche und den Wasserhahn kommt. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben sich im eigenständigen Beschaffen, Strukturieren und Interpretieren von Informationen, die sie im Internet und auf Arbeitsblättern recherchiert haben. nutzen aktiv verschiedene Medien und erkennen deren Vor- und Nachteile im Rahmen der Informationsaufbereitung. trainieren das verständliche und zielgruppenadäquate Zusammenfassen längerer Informationstexte und das verständliche Präsentieren zentraler Informationen und Inhalte. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren im Rahmen der Paar- und Gruppenarbeit Zusammenarbeit mit anderen Personen. lernen, Diskussionen argumentativ und rational zu führen. schulen im Rahmen von Diskussionen und Präsentationen die eigene Ausdrucksfähigkeit und aktives Zuhören.

  • Geographie / Jahreszeiten / Technik / Sache & Technik / Wirtschaft / Fächerübergreifend
  • Sekundarstufe I

Ohne Motor läuft nichts: Motortyp Elektromotor

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler den Elektromotor und dessen Bedeutung für den Fortschritt im Automobilbau kennen. Durch Aufgaben und Versuche wird die Funktionsweise verschiedener E-Motorenarten erklärt und veranschaulicht.Die Unterrichtseinheit "Ohne Motor läuft nichts: Motortyp Elektromotor" führt die Schülerinnen und Schüler mittels drei aufeinander aufbauender Arbeitsblätter in das Themenfeld Elektromotoren ein. Zum Einstieg werden die Schülerinnen und Schüler in der ersten konzipierten Stunde mit dem Thema Magnetismus in ihrer Lebenswelt abgeholt. Dabei arbeiten sie sowohl einzeln als auch in Zweier-Konstellationen sowie in Kleingruppen. Es bleibt demnach viel Raum zum Durchführen eigener Versuche und zum Herleiten eigener Erkenntnisse. Das Thema Magnetismus wird anschließend vertieft und leitet in der zweiten Stunde zum Elektromagnetismus über. Hier findet unter anderem auch eine intensive Einbindung der Frage statt: Welche Bedeutung haben Elektromotoren in unserem und für unseren Alltag? Beide Stunden aktivieren die Schülerinnen und Schüler durch mehrere Versuche und nehmen so eventuelle Berührungsängste mit dem Thema Elektrik. Die dritte konzipierte Stunde schließlich eignet sich vor allem für Schülerinnen und Schüler, die bereits ein vertieftes Interesse an der Materie zeigen oder sich durch besondere Vorkenntnisse auszeichnen. Hier wird eine spezielle Art von Elektromotoren, nämlich der Drehfeld-Elektromotor, vertieft. Auch ist hier das verwendete Vokabular bereits deutlich spezialisierter.Um sich dem für Schülerinnen und Schüler doch recht komplexen Thema Elektromotor langsam anzunähern, beginnt die Unterrichtseinheit mit dem Thema Magnetismus. Dieses ist den Schülerinnen und Schülern aus der eigenen Lebenswelt bekannt und mit dem vorhandenen Wissenshorizont gut erfassbar. Weiterhin liefert es Möglichkeiten für anschauliche Experimente. So werden mittels eines Versuchs Magnetfeldlinien sichtbar gemacht – ein leicht durchzuführendes Experiment, das sehr gut visualisiert und an das sich weiterführende Versuche anschließen lassen. Es erfolgt im Anschluss der Transfer vom Permanent- zum Elektromagneten. Dies geschieht mit einem weiteren Experiment, das dazu geeignet ist, eventuelle Berührungsängste mit dem Thema Elektrizität abzubauen. Als Arbeitsformen schlägt die Unterrichtseinheit sowohl Paar- als auch Kleingruppenarbeit vor. Die Lehrkraft übernimmt Einleitung, Abschluss und eventuell eine Hinführung zur Thematik, nimmt sich dann aber weitestgehend zurück. In einem nächsten Schritt wird anschließend der Elektromotor – eine Kombination aus Permanent- und Elektromagneten – beschrieben. Für den Einstieg werden die Lernenden erneut in ihrer eigenen Lebenswelt abgeholt, indem sie benennen, an welchen Stellen sich in einem Kraftfahrzeug Elektromotoren befinden. Anschließend erfolgt die Einbindung eines Films. Die Schülerinnen und Schüler erhalten dann die Aufgabe, wesentliche Informationen aus dem Film herauszuarbeiten. Hier wird von ihnen ein Transfer vom Magnetismus hin zum Elektromagnetismus verlangt. Arbeitsblatt 3 schlägt thematisch einen Bogen hin zu einem speziellen Typus von Elektromotoren, nämlich dem Drehfeld-Elektromotor. Es richtet sich damit gezielt an Schülerinnen und Schüler, die entweder bereits über Vorkenntnisse verfügen, oder die sich durch eine besonders hohe Auffassungsgabe hervortun. Es ist somit für eine mögliche Differenzierung bestens geeignet. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler festigen die Kenntnisse der Grundgesetze des Magnetismus. lernen Aufbau und Funktionsweise eines Elektromotors kennen. vertiefen ihre Kenntnisse über Elektromotoren anhand der detaillierten Beschäftigung mit dem Drehfeld-Elektromotor. erleben die wichtige Rolle von Sorgfalt, Präzision und Beobachtungsgabe bei der Durchführung von Versuchen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren die Recherche in und mit Online-Medien. üben sich darin, relevante Informationen aus Medien herauszufiltern und zu verwerten. leiten aus Medienquellen Informationen ab und kombinieren sie mit bereits vorhandenem Wissen zu Wissenstransfers. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren das Arbeiten in Zweierteams beziehungsweise in Gruppenkonstellationen. erfahren, wie man sich im Team komplexen Aufgabenstellungen nähern kann.

  • Physik / Astronomie / Technik / Sache & Technik / Elektrotechnik
  • Sekundarstufe I

Raketenphysik: Beispiele zur Raketengrundgleichung

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit wird anhand verschiedener Beispiele zu ein- und mehrstufigen Raketen aufgezeigt, wie es zum einen möglich wird, Satelliten in eine erdnahe Umlaufbahn zu bringen und zum anderen, welche Voraussetzungen gegeben sein müssen, um den Anziehungsbereich der Erde – beispielsweise für Flüge zum Mond – zu verlassen. Dazu werden die kosmischen Geschwindigkeiten herangezogen, wobei die 3. kosmische Geschwindigkeit es auch ermöglicht, die Anziehungsbereiche von Erde und Sonne zu verlassen.Dieses Material ist eine direkte Anknüpfung an die Unterrichtseinheit "Raketenphysik: Herleitung der Raketengrundgleichung" . An verschiedenen Beispielen mit ein- bis dreistufigen Raketen wird den Lernenden gezeigt, wie man die Raketengrundgleichung für die verschiedenen Aufgabenstellungen anwenden kann. Dabei lernen die Schülerinnen und Schüler neben machbaren und bereits vielfältig durchgeführten Missionen mit Raketen zum Mond und auch zum Mars die Grenzen der Raumfahrt kennen. So erfahren sie, dass interstellare Missionen mit Raketen in die tiefen und extrem weit entfernten Bereiche des Weltalls auch in Zukunft – trotz ständig sich verbessernder technischen Möglichkeiten – aufgrund physikalischer Gegebenheiten wohl nicht möglich sein werden. Raketenphysik: Bedeutung für den Unterricht Die große Bedeutung von Impuls und Impulserhaltungssatz kommt gerade beim Raketenflug im Weltraum voll zum Tragen. So kann gezeigt werden, dass Bewegungen im luftleeren Weltraum allein durch die im Impulserhaltungssatz enthaltenen Gesetzmäßigkeiten ablaufen – auch ohne die uns vertrauten irdischen Kräfte, wie zum Beispiel die Reibungskraft, die für eine Fortbewegung beim Gehen oder Fahren unbedingt nötig sind. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden können insofern vorausgesetzt werden, dass die Nutzung des Weltraums durch stationäre und uns permanent umkreisende Satelliten ebenso bekannt sein sollte – zum Beispiel die internationale Raumstation ISS , die unsere Erde in einem 90-minütigen Turnus umkreist. Didaktische Analyse Die Möglichkeit der Fortbewegung im luftleeren Raum durch Raketen bildet die Basis für prinzipielle Möglichkeiten zu Raketenflügen über große Distanzen. Allerdings dürfen die physikalischen Grenzen und damit verbundenen technischen Möglichkeiten beim Verlassen – etwa des Sonnensystems – nicht übersehen werden. Methodische Analyse Flüge zum Mond wurden nur möglich durch den Bau mehrstufiger Raketen wie der über 100 m hohen Saturn V Rakete der amerikanischen NASA – mit einstufigen Raketen wäre der Mond nicht zu erreichen gewesen. Diese physikalischen Notwendigkeiten genau zu erläutern, ist von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der physikalischen Gegebenheiten und Unterschiede zwischen dem Aussetzen von erdnahen Satelliten und Flügen, mit denen man die Anziehungskraft der Erde und eventuell auch der Sonne überwinden muss. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die Abläufe und Unterschiede bei Raketenflügen in die verschiedenen Regionen des Weltalls. können die unterschiedlichen Fragestellungen mit mathematisch präzisen Formeln unterlegen. wissen um die Bedeutung von Differential- und Integralrechnung für die Raketenphysik. 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 fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern und Freunden wertfrei diskutieren zu können.

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

MINT-Offensive bei Conrad

Fachartikel

Impulse für den Unterricht von morgen: Tools, Equipment und Know-how auf der Conrad Sourcing Plattform

  • Mathematik / Rechnen & Logik / Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co. / Physik / Astronomie / Technik / Sache & Technik / Chemie / Natur & Umwelt
  • Fort- und Weiterbildung, Sekundarstufe II, Sekundarstufe I, Berufliche Bildung

"Energie macht Schule": Energiewissen gebündelt

Fachartikel

Was versteht man unter Sektorkopplung? Wie funktioniert eine Solarzelle oder ein Elektroauto? Wie nachhaltig ist ein Pumpspeicherkraftwerk? Welche Potenziale bietet Wasserstoff als Energielieferant? Antworten auf diese und weitere Fragen liefert seit 2013 "Energie macht Schule". Dafür stellt es über 600 Informations- und Unterrichtsmaterialien zur Verfügung. Mit seiner Überarbeitung im Frühjahr 2022 stehen stärker aktuelle Energiethemen wie Nachhaltigkeit, Energiewende oder Versorgungssicherheit im Mittelpunkt.

  • Physik / Astronomie / Technik / Sache & Technik
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Woraus bestehen Autos?

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler am Beispiel Autobau verschiedene chemische und physikalisch-technische Zusammenhänge hinsichtlich der Werkstoffzusammensetzung von Autos und deren Recycling-Möglichkeiten kennen. Darüber hinaus werden Bezüge zu Wirtschaft, Nachhaltigkeit und Ökologie hergestellt.Die Unterrichtseinheit lehnt sich an die Vorgaben des Lehrplans für die Sekundarstufe I für die Fächer Physik und Chemie an. Sie hat (lehrplangemäß) eine naturwissenschaftliche Grundbildung zum Ziel, die darin schult, naturwissenschaftliche Beobachtungen auf verschiedene Fächer und Sachbereiche zu übertragen und Zusammenhänge herzustellen. Zudem trägt sie einen Teil dazu bei, die Schülerinnen und Schüler für Herausforderungen und Chancen einer sich stetig verändernden Welt vorzubereiten. Thematischer Anker der Unterrichtseinheit ist der Autobau als einem der wichtigsten Wirtschaftszweige unseres Landes. Die Unterrichtseinheit verdeutlicht, dass die Branche großen Veränderungen unterliegt. Es gilt, Nachhaltigkeit , Wirtschaftlichkeit, bewussten Umgang mit Ressourcen und technische Anforderungen unter einen Hut zu bringen, bei gleichzeitiger Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit der Branche. Die Unterrichtseinheit greift diese komplexen Zusammenhänge auf, indem einzelne Aufgaben auch die Aspekte Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit, Ökologie und Forschung thematisieren. Die Unterrichtseinheit ist konzipiert nach dem Prinzip des handlungsorientierten Lernens. Sie verknüpft Alltagswissen mit Beobachtungen sowie aus Sachtexten gewonnenen Informationen. Auch dem Experimentieren räumt sie Raum ein. Sie entspricht so den im Lehrplan festgeschriebenen prozessbezogenen Kompetenzbereichen der Erkenntnisgewinnung, Bewertung und Kommunikation. Ein Schwerpunkt der Unterrichtseinheit liegt auf dem Erarbeiten der im Auto verbauten Roh- und Werkstoffe. Die neuesten Entwicklungen in der Materialforschung sowie in der Automobiltechnik können die Schülerinnen und Schüler sowohl durch eigene Recherche als auch durch die Auswertung vorgegebener Sachtexte herausarbeiten.Das Thema Autobau und die Bedeutung des Autos in einer sich verändernden Welt liefert eine gute Basis für die Behandlung sowohl in den Naturwissenschaften als auch in den Fächern Sozialkunde, Geografie, Wirtschaft und/oder Ethik. Die Unterrichtseinheit geht damit auch auf die im Lehrplan geforderte naturwissenschaftliche Grundbildung ein, nach der Erkenntnisse im Wechselspiel der Fächer Chemie und Physik/Technik (ferner: Biologie) betrachtet werden sollen. Gleichzeitig regt die Unterrichtseinheit die Schülerinnen und Schüler zur Verknüpfung mit Alltagsbeobachtungen und Phänomenen aus der eigenen Lebenswelt an. In den Fächern Sozialkunde, Wirtschaft und/oder Ethik kann sich die Unterrichtsgestaltung um die Themen Nachhaltigkeit, Recycling, Ressourcenschonung und Ökologie drehen. Durch entsprechende Gewichtung der Aufgaben können hier im Unterrichtsverlauf nochmals eigene Schwerpunkte gesetzt werden. Die Differenzierung der Fragen in den Arbeitsblättern ermöglicht das Arbeiten sowohl mit Schülerinnen und Schülern ohne Vorkenntnisse als auch mit jenen, die schon auf einschlägige Vorkenntnisse zurückgreifen können. Didaktisch-methodisch wird ein Wechsel aus Lehrenden-zentriertem Unterricht und Paar- beziehungsweise Gruppenarbeit angestrebt. Zu betonen sei jedoch, dass auch die Lehrenden-zentrierten Phasen eine Aktivierung der Schülerinnen und Schüler beinhalten, beispielsweise durch die Methoden Brainstorming oder Assoziieren. Ein Fokus liegt überdies bei der Medienrecherche (online) sowie beim Herausfiltern von Informationen aus vorgegebenen Texten und der Wiedergabe herausgefilterter Erkenntnisse mit eigenen Worten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen grundlegende chemische, physikalische Zusammenhänge kennen. verknüpfen Unterrichtsinhalte mit Alltagsbeobachtungen. stellen eine Verbindung zu den Fächern Wirtschaft, Sozialkunde, Ethik her. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erlangen Geläufigkeit beim Ausformulieren und Präsentieren von Informationen. trainieren das Herausfiltern von relevanten Informationen aus Sachtexten. stärken ihre Fähigkeit, den Computer für die Recherche zu nutzen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erlangen Routine in Paar- und Gruppenarbeit. entwickeln ihre Fähigkeit, Arbeitsergebnisse zu präsentieren und zu kommunizieren.

  • Chemie / Natur & Umwelt / Geographie / Jahreszeiten / Physik / Astronomie / Technik / Sache & Technik
  • Sekundarstufe I

Smart Cities: vernetzt, digital, nachhaltig

Unterrichtseinheit

Die Schülerinnen und Schüler lernen in dieser Unterrichtseinheit ausgehend vom Begriff "Internet der Dinge" die zentralen Eigenschaften und Merkmale von Smart Cities kennen. Die Aspekte Energieeffizienz, Nachhaltigkeit, Klimaschutz, Sicherheit und gesellschaftliche Teilhabe beleuchtend, geht es um die Chancen und Herausforderungen der digitalen Transformation von Städten im Verbund mit der Rolle, die Menschen hier spielen. So entwickeln die Lernenden unter anderem eigene Ideen für ihren Heimatort auf dem Weg zur Smart City.In dieser Unterrichtseinheit setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Thema Smart City auseinander. Was sich hinter der Bezeichnung verbirgt, welche Merkmale digitalisierte, vernetzte Städte aufweisen und welche Städte in Deutschland und der Welt sich schon auf dem Weg zur Smart City befinden, erfahren die Schülerinnen und Schüler mittels dieses Materials. Vor dem Hintergrund aktueller gesamtgesellschaftlicher Veränderungen geht es auch um die Aspekte Energieeffizienz, Nachhaltigkeit, Klimaschutz und Sicherheit. Dabei betrachten die Lernenden sowohl Chancen als auch den Risiken von smarten Städten.Die Unterrichtseinheit "Smart Cities" 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, einem smarten Wortwürfel , einem Clever-und-smart-Quiz sowie aus Link- und Literaturempfehlungen . Sie können direkt in der Unterrichtseinheit "Smart Cities" heruntergeladen werden.

  • Geographie / Jahreszeiten / Technik / Sache & Technik / Religion / Ethik / Fächerübergreifend
  • Sekundarstufe II

Klimaschutz und regenerative Energiegewinnung

Unterrichtseinheit

Dieses Unterrichtsmaterial vermittelt – ausgehend vom eigenen Energieverbrauchsverhalten der Schülerinnen und Schüler – grundlegende Informationen rund um die Themen Klimaschutz, Nachhaltigkeit und regenerative Energiegewinnung. Thematisiert werden dabei auch zukunftsweisende Technologien.Schrittweise führt dieses aktualisierte Material Schülerinnen und Schüler an das Thema Klimaschutz im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien und zukunftsweisenden Technologien heran. Dabei setzen sie sich, ausgehend von der Reflexion des eigenen Umgangs mit Energie und den Möglichkeiten des sparsamen Umgangs mit Energie, mithilfe von Grafiken und Zahlenmaterial mit regenerativen Energieträgern sowie deren Rolle in der aktuellen und zukünftigen Stromversorgung auseinander. Auch das Thema der dezentralen Energieversorgung spielt zudem eine zentrale Rolle.Die Unterrichtseinheit "Klimaschutz und regenerative Energiegewinnung" 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, einem interaktiven Tafelbild sowie aus Link- und Literaturempfehlungen . Sie können direkt in der Unterrichtseinheit "Klimaschutz und regenerative Energiegewinnung" heruntergeladen werden.

  • Geographie / Jahreszeiten / Politik / WiSo / SoWi / Technik / Sache & Technik
  • Sekundarstufe II

Raketenphysik: Herleitung der Raketengrundgleichung

Unterrichtseinheit

Mit der Unterrichtseinheit wird ein mathematisches Verfahren vorgestellt, mit dem Näherungslösungen bei Antrieb und Flug von Raketen zu exakten Lösungen werden. Wegen des dafür nötigen Wissens zur Differential- und Integralrechnung werden nur interessierte Schülerinnen und Schüler mit den entsprechenden Kenntnissen angesprochen. Ziel der Unterrichtseinheit ist die Anwendung der Raketengrundgleichung, die vom russischen Mathematiker und Raumfahrttheoretiker Konstantin Ziolkowski erstmals im Jahr 1903 aufgestellt wurde.Ausgehend von den Vorkenntnissen ( Grundlagen der Raketenphysik ) werden die Schülerinnen und Schüler mit den Gesetzmäßigkeiten zur Differential- und Integralrechnung Schritt für Schritt an die exakte Berechnung von Raketenbewegungen herangeführt. Nach der Herleitung der Raketengrundgleichung und der daraus resultierenden Raketengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Flugzeit sind die Lernenden in der Lage, nach weiteren Herleitungen die Höhe des Raketenfluges in Abhängigkeit der Zeit sowie die maximal erreichbare Höhe nach Ablauf der Brenndauer des Raketenantriebes abzuleiten. Raketenphysik für Interessierte Die große Bedeutung von Impuls und Impulserhaltungssatz kommt gerade beim Raketenflug im Weltraum voll zum Tragen. So kann gezeigt werden, dass Bewegungen im luftleeren Weltraum allein durch die im Impulserhaltungssatz enthaltenen Gesetzmäßigkeiten ablaufen – auch ohne die uns so vertrauten irdischen Kräfte wie etwa der Reibungskraft, die für eine Fortbewegung beim Gehen oder Fahren unbedingt nötig sind. Lehrkräfte sollten gut vorbereitet sein, um auf daraus resultierende Fragen sachkompetent eingehen und antworten zu können. Vorkenntnisse Physikalische Vorkenntnisse von Lernenden können dahingehend vorausgesetzt werden, dass Impuls und Impulserhaltungssatz im Unterricht in der Regel im Unterricht bereits ausführlich behandelt wurden. Die Anwendung der Gesetze im Weltraum stellt eine interessante Ergänzung dar. Didaktische Analyse Das Rückstoßprinzip für den Antrieb von Raketen – in ähnlicher, aber nicht gleicher Weise den meisten beim Vortrieb von Flugzeugen bekannt – zeigt sehr schön die Möglichkeiten der Fortbewegung im luftleeren Raum auf. Sie bildet die Grundlage für prinzipielle Möglichkeiten zu Raketenflügen über große Distanzen, wobei allerdings die Grenzen der technischen Möglichkeiten beim Verlassen – etwa des Sonnensystems – nicht übersehen werden dürfen. Methodische Analyse Die Annäherung an die exakten Vorgänge beim Antrieb von Raketen mithilfe des an Näherungslösungen angelegten Iterationsverfahrens ist eine ideale Möglichkeit dar, auf relativ einfache Art den Lernenden das Rückstoßprinzip nahezubringen. Mit den deutlich schwierigeren Gesetzmäßigkeiten bei der mathematisch exakten Beschreibung wird es schließlich möglich, Bewegungsgleichungen für exakte Lösungen herzuleiten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die exakten Abläufe bei Raketenflügen in das Weltall. können die unterschiedliche Fragestellungen mit mathematisch präzisen Formeln unterlegen. wissen um die Bedeutung von Differential- und Integralrechnung für die Raketenphysik. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Paar- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen anderer Gruppen auseinander und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen.

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

Stationsarbeit zum Messen, Anreißen und Prüfen in der Metallbearbeitung

Kopiervorlage

Diese Unterrichtsmaterialien zum Thema Messen, Anreißen und Prüfen sind handlungsorientierte Übungen zur Anwendung von Grundfertigkeiten der Metallbearbeitung.Kenntnisse und Fertigkeiten zum Messen, Anreißen und Prüfen sind Grundkompetenzen, die in Bereichen des beruflichen und privaten Umfelds bei der Ausübung vieler Tätigkeiten benötigt werden. Leider werden diese Kompetenzen in der Schule zu wenig gefördert. In dieser Stationsarbeit werden der Umgang mit dem Messschieber, das Eintragen von Maßen in eine Technische Zeichnung, das Anwenden eines Maßstabes, das Übertragen von Maßen auf ein Stahlblech und das Prüfen von Werkstücken handlungsorientiert angewendet und damit eingeübt. Voraussetzung für die erfolgreiche Bearbeitung der Stationsaufgaben sind folgende Kenntnisse und Fertigkeiten: Umgang mit dem Messschieber Grundkenntnisse zum Technischen Zeichnen Bedeutung von Vergrößerungs- und Verkleinerungsmaßstäben kennen Umgang mit einfachen Mess- und Prüfmitteln (zum Beispiel Stahlmaßstab, Winkel) Ablauf der Stationsarbeit Ausgangspunkt für die Stationsarbeit ist die Lösung eines konkreten (fiktiven) Problems. Hängeschränke werden häufig mit Hilfe von Schrankaufhängern an der Wand befestigt. Die in Baumärkten angebotenen Schrankaufhänger sind im konkreten Problemfall zwar in der Form geeignet, aber leider etwas zu klein dimensioniert. Um größere, aber formgleiche Aufhänger zu fertigen, müssen die Aufgaben der drei Stationen bearbeitet werden. Die Ausgangssituation, Hängeschränke mit Schrankaufhängern zu befestigen, sollte zu Beginn mit den Schülerinnen und Schülern thematisiert und möglicherweise an einem Beispiel demonstriert werden. Die erste Station gibt es in der Variante Basis, wo bereits die Maßlinien in der Zeichnung eingetragen sind und in der Variante Profi, bei der die Maßlinien selbstständig in die Zeichnung eingezeichnet werden müssen. Die Eintragungen sollten denen des bereitgestellten Lösungsblattes entsprechen. Abweichungen von 1 mm sind tolerierbar. In der zweiten Station werden die eingetragenen Maße mithilfe des angegebenen Vergrößerungsmaßstabes 3:2 umgerechnet (Beispiel: Länge 65 mm • 3/2 = 98 mm). Anschließend werden die eingetragenen Maße auf ein Stahlblech übertragen. In der Metallbearbeitung werden die Maße mit Hilfe einer Reißnadel oder einem Reißzirkel in das Material eingeritzt. Mittelpunkte von Bohrungen werden mit einem Körnerpunkt markiert. Zur Orientierung werden die benötigten Werkzeuge in einer Tabelle vorgestellt. Die Lehrkraft stellt das Stahlblech (circa 120 x 80 mm) und die Werkzeuge bereit. In der dritten Station prüfen die Schülerinnen und Schüler in Paar-Arbeit ihre Werkstücke gegenseitig, tragen die aufgenommenen IST-Maße in die Tabelle ein, vergleichen mit dem SOLL-Maß und bestimmen die Abweichungen. Da es sich um eine fiktive Aufgabe handelt, bleibt es der Lehrkraft überlassen, ob die angerissenen Werkstücke am Ende auch gefertigt werden, oder ob man es beim Anreißen und Prüfen der Maße auf einem Stahlblech belässt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen Werkzeuge zum Messen, Anreißen und Prüfen und deren Anwendungen. lesen technische Skizzen und Zeichnungen. nutzen Werkzeuge zum Messen, Anreißen und Prüfen der Metallbearbeitung. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wählen Werkzeuge zum Messen, Prüfen und Anreißen sachgerecht aus. nutzen digitale Übungsprogramme zum Ablesen des Messschiebers. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten selbstständig oder arbeitsteilig. überprüfen ihre Ergebnisse in Paararbeit.

  • Technik / Sache & Technik
  • Sekundarstufe I

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Aktuelle News für das Fach Technik

Unterrichtsmaterial und Arbeitsblätter Technik

In dieser Übersicht finden Lehrkräfte Unterrichtsmaterialien und Unterrichtsideen für das Fach Technik an allgemeinbildenden Schulen der Sekundarstufen I und II. Die Arbeitsblätter, Erklärvideos und interaktiven Übungen behandeln Themenbereiche wie Mechanik, Fertigungstechniken, Elektronik, Elektrik, Sensorik, Mikrorechner, Programmieren, Kräfte, Energie, Wärmelehre und vieles mehr.

Die Unterrichtsentwürfe und Arbeitsmaterialien eignen sich neben dem Einsatz im Fach Technik auch für den Einsatz in anderen naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächern sowie im fächerübergreifenden Unterricht im Bereich MINT (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik).

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