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In dieser Unterrichtseinheit werden an verschiedenen Arten von mechanischen Wellen Gemeinsamkeiten und Gesetzmäßigkeiten abgeleitet, mit denen sich – ausgehend von der harmonischen mechanischen Schwingung – ihre Welleneigenschaften gut beschreiben lassen. Verwendet man den Begriff "Welle", so können damit sehr unterschiedliche Dinge gemeint sein. In physikalischer Hinsicht denken die meisten Menschen zuerst an Wasserwellen, die uns als kreisförmige Wellen nach einem Steinwurf ins Wasser oder Wellenfronten am Ufer eines Sees bekannt sind. Im gesamten Spektrum der Physik finden sich jedoch noch viele Arten von Wellen, zum Beispiel im Bereich der Akustik oder der Ausbreitung von Licht. Mit dem Begriff "Welle" wird automatisch assoziiert, dass sich etwas ausbreitet – und dem ist auch so! Allerdings ist es sehr wichtig, schon beim Einstieg in das Thema zu zeigen, dass sich etwa bei der Ausbreitung einer einfachen Seilwelle die einzelnen Wellenteilchen analog einer harmonischen mechanischen Schwingung ausschließlich auf und ab bewegen. Die Vorwärtsbewegung der "Welle" wird durch die mechanische Kopplung der einzelnen Teilchen erreicht, die in Abhängigkeit von der Zeit zu schwingen anfangen. Die darin enthaltene Energie wird mit der Ausbreitungs- oder Wellengeschwindigkeit c in Bewegungsrichtung weitergeleitet – im theoretischen Fall ungedämpft. Die harmonische mechanische Welle – eine Einführung Den Lernenden wird bei diesem Thema schnell bewusst werden, dass die Beschreibung der Wellenausbreitung einer mechanischen Welle und die Herleitung der zugehörigen Gesetze mathematisch nicht ganz einfach ist. Deshalb sollte man der Herleitung genügend Zeit einräumen und eventuell eine weitere Unterrichtsstunde einplanen. Schließlich ist die mechanische eindimensionale Wellengleichung Voraussetzung für das Verständnis weiterer Wellengleichungen im Rahmen des Oberstufenunterrichts. Vorkenntnisse Die Lernenden kennen typische Wellenbewegungen – zum Beispiel von Wasserwellen. Die zunächst einfach aussehenden Abläufe werden aber umgehend kompliziert, wenn die zugehörigen physikalischen Gleichungen abgeleitet werden. Didaktische Analyse Beim Thema "Wellen" erfahren die Schülerinnen und Schüler, dass – ausgehend von der Mechanik – die mathematische Beschreibung von unterschiedlichen Wellen in den verschiedenen Bereichen der Physik (Akustik, Elektrizitätslehre, Optik, Quantenphysik) in erheblichen Teilen auf ähnliche und damit bekannte Herleitungen der Mechanik zurückgeführt werden können. Methodische Analyse Will man den Lernenden das Thema "Wellen" näherbringen, muss man darauf achten, dass die eindimensionale Wellengleichung mit ihren unterschiedlichen Parametern wie "x" und "t" verstanden wird. Deshalb sollte man aufpassen, dass man das Niveau der Aufgabenstellung nicht zu hoch ansetzt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die Zusammenhänge von Wellenausbreitung und Kreisbewegung. wissen um die mechanische Kopplung der einzelnen Teilchen bei der Wellenausbreitung. können die eindimensionale mechanische Wellengleichung herleiten und erläutern. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Paar- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschüler-/innen auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen.

Sprachmodelle wie ChatGPT sind in aller Munde – aber wissen wirklich alle Lernenden, was es hiermit auf sich hat? Das vorliegende Arbeitsmaterial zum Thema "ChatGPT: a curse, a blessing, our future?" verfolgt den Zweck, allen Schülerinnen und Schülern ein solides Grundwissen hinsichtlich besagter Thematik zu vermitteln. ChatGPT ist zwar derzeit überall ein Thema, aber nur wenige können doch ganz genau erklären, was den neuen Chatbot denn genau auszeichnet. Für die Garantie digitaler Teilhabe ist es allerdings wichtig, dass künftig die Mehrheit über entsprechende Technologien – wie die neue KI-Anwendung – Bescheid weiß und erklären kann, um was es sich dabei genau handelt. Dies gilt nicht nur für den Informatik-Leistungskurs. Dass ChatGPT und andere KI-Anwendungen ein fester Bestandteil unseres Lebens werden, das können wir nicht mehr verhindern. Aus diesen Gründen sollte die Thematik auch Einzug in das Bildungswesen finden. In dem vorliegenden Material wird diesbezüglich zunächst geklärt, welches Maß an Vorwissen die Schülerinnen und Schüler bereits bereits besitzen und ob bereits in Kontakt mit ChatGPT getreten sind. Anschließend soll ihnen anschaulich vermittelt werden, was ChatGPT eigentlich ist – Chatbot oder vielversprechende Suchmaschine? Hier soll Klarheit geschaffen werden. Außerdem sollen sich die Lernenden mit der Frage befassen, ob Technologien wie ChatGPT mehr Segen oder Fluch für uns als Gesellschaft bedeuten und wie wir künftig mit technischen Neuerungen umgehen wollen. Die Diskussion um ChatGPT ist eine aktuelle, welche uns auch künftig weiter begleiten wird und der wir und darum widmen müssen. Dennoch ist es ein Irrglaube, dass die Gesamtzahl der Lernenden an Schulen bereits genau über ChatGPT Bescheid weiß oder es bereits genutzt hat. Es ist aber auch Gewissheit, dass wir ChatGPT und anderen KI-Anwendungen von nun an häufiger begegnen werden – und zwar unabhängig davon, wie wir persönlich zu ihnen stehen. Die Entwicklung dieser neuen Technologieren geht zwar bisher weniger schnell voran als angenommen wurde, aber dennoch sollten wir uns – angelehnt an das Motto "If you can’t beat them, join them" – mit Systemen wie ChatGPT rechtzeitig auseinandersetzen und lernen, wie wir sie idealiter so gewinnbringend wie möglich einsetzen können. Für das vorliegende Material werden keine Vorkenntnisse vorausgesetzt. Das Arbeitsblatt setzt darauf, dass die Lernenden ihr Wissen selbst aus dem Internet eigenständig zusammentragen und sowohl in Einzel- als auch in Paar- und Gruppenarbeit ihr Wissen entsprechend teilen und erweitern. Die Methode "Writing Discussion" wird hier eingesetzt: So wird gleichwohl das Schreiben als auch der mündliche Austausch gefördert. Bei der Writing Discussion dürfen die Lernenden zunächst nicht sprechen, sondern wirklich nur schreiben. Dies kann eine Herausforderung für manche darstellen. Es trainiert aber auch bewusst das ruhige und konzentrierte Arbeiten – selbst innerhalb der Gruppe und eben nicht nur während Phasen der Einzelarbeit. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich mit der gesellschaftlich-relevanten Thematik "Sprachmodelle" und "Künstliche Intelligenz". tauschen sich mündlich und schriftlich in der Fremdsprache aus. steigern ihre Argumentationskompetenz in der Fremdsprache. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihr Wissen über aktuelle KI-Anwendungen. recherchieren selbstständig im Internet nach Informationen. nutzen Smartphone oder Tablet als Arbeitsinstrument. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in Gruppen mit konkreten Ausweisungen. stellen erarbeitete Ergebnisse im Plenum vor.

Diese Einheit fördert die Kompetenzen der Bildbeschreibung beziehungsweise Bildanalyse und Textüberarbeitung mithilfe der KI-basierten Programme DALL·E und DeepL Write. Im Rahmen einer Bildanalyse beschreiben die Schülerinnen und Schüler das Bild "Nighthawks" von Edward Hopper (1942) in circa 80 Wörtern. Die Bildbeschreibung geben sie in das Programm DALL·E ein. Je nach Bildbeschreibung erscheint ein individuelles Bild, welches dem Original unterschiedlich ähnelt. Jede Schülerin beziehungsweise jeder Schüler versucht nun den Eingabetext so zu verändern, dass es dem Original ähnlich wird. Die Veränderungen werden notiert und anschließend reflektiert. Die Bildbeschreibung von Edward Hopper wird dann um die Interpretation ergänzt. Dieser Text wird dann wiederum mit dem Programm DeepL Write sprachlich verbessert. Anbindung des Themas an den Lehrplan Die Schülerinnen und Schüler haben sich mit dem Thema "The individual and society" auseinandergesetzt und den Wortschatz erarbeitet. Das Bild von Edward Hopper passt hervorragend, um das Thema zu vertiefen. Ein spärlich beleuchtete Bar, leere Straßen, die fehlende soziale Interaktion zwischen den vier dargestellten Personen – das Bild porträtiert die (soziale) Einsamkeit in der Großstadt auf einzigartige Weise. Die Lernenden werden aktiviert, indem sie ihre Bildbeschreibungen mit dem Original vergleichen, daher sollten kurze Feedback-Phasen eingebaut werden, in denen sie ihre Erfahrungen in der Zielsprache formulieren. Einsatz von (KI-)Tools im Unterricht Für die Verwendung der Webseite www.openai.com empfiehlt es sich, einen Lehr-Account anzulegen, mit dem die Schülerinnen und Schüler sich für die Bearbeitungszeit einloggen. Die Bewusstmachung der Verwendung der Webseiten erfordert eine vorherige Information bezüglich Datenschutz. Es empfiehlt sich, dass die Lernenden nur von Schulrechnern auf die Webseiten zugreifen. Für DeepL Write sollte die Lehrkraft einen oder mehrere Lehr-Accounts anlegen. Das Passwort wird dann in der Erarbeitungsphase an die Schülerinnen und Schüler vergeben. So können gleichzeitig mehrere Lernende an ihren Texten arbeiten und diese überarbeiten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler benennen die wichtigen Elemente eines Bildes, um dieses zu beschreiben. benennen die Wirkung von Bildelementen und deren Zusammenspiel. reflektieren ihren Sprachgebrauch und modifizieren Wörter und Sätze funktional. nutzen ein Erklärvideo zur methodischen Unterstützung. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen KI-basierte Programme. reflektieren die Effekte von KI-basierten Programmen. nutzen das Programm www.deepl.com/write zur Verbesserung ihrer Sprachkompetenz. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler geben sich gegenseitig Feedback zu ihren Bildbeschreibungen.