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In dieser Unterrichtseinheit für den Mathematikunterricht der Klasse 11 lernen die Schülerinnen und Schüler die Exponentialfunktion kennen und üben den Umgang mit Funktionsgraphen und Funktionsgleichungen. Die Inhalte werden in den Kontext der Luftfeuchtigkeit in Räumen eingebettet. In dieser Unterrichtseinheit setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit Exponentialfunktionen im Kontext von Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsveränderungen in Innenräumen auseinander. Dabei handelt es sich um ein Thema, welches sie aus ihrem eigenen Alltag kennen. Der Ausgangspunkt ist die alltagsnahe Problemstellung von Kondenswasserbildung in Badezimmern und die Frage, welche Rolle Temperatur , Luftfeuchtigkeit und Belüftungssysteme dabei spielen. Zu Beginn der Einheit lernen die Schülerinnen und Schüler anhand eines Graphen, der die absolute Luftfeuchtigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur zeigt, die charakteristische Form einer Exponentialfunktion kennen. Sie beschreiben den Graphen, lesen Werte ab und übertragen die Erkenntnisse auf eine Funktionsgleichung. Dabei verknüpfen die Lernenden mathematische Konzepte mit einer Problematik, die sie aus dem Alltag kennen – der Feuchtigkeit in Badezimmern. Sprintaufgaben für leistungsstarke und schnelle Schülerinnen und Schüler ermöglichen eine Differenzierung. Anschließend wird das Taupunktdiagramm eingeführt, das im Bereich Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik ( SHK ) zur Beurteilung von Feuchtigkeitsproblemen genutzt wird. In einer anschließenden Gruppenarbeitsphase bearbeiten die Lernenden unterschiedliche Textaufgaben zur Luftfeuchtigkeit und untersuchen, wie sich der Startwert einer Exponentialfunktion auf den Graphen auswirkt. Im weiteren Verlauf beschäftigen sich die Lernenden mit der exponentiellen Abnahme , indem sie eine GeoGebra-Anwendung nutzen, um den Einfluss von Funktionsparametern zu untersuchen. Diese Erkenntnisse werden auf die reale Abkühlung eines Badezimmers nach dem Duschen übertragen – eine Situation, die sie aus ihrem täglichen Leben kennen. In einer komplexen Anwendungsaufgabe berechnen die Lernenden, wie lange ein Lüfter benötigt, um die Luftfeuchtigkeit auf ein bestimmtes Niveau zu senken. Differenzierung erfolgt hier über optionale Hilfestellungen und gestufte Aufgabenformate. Die Einheit schließt mit einem Rückbezug zur Eingangsfrage: Gemeinsam erarbeiten die Schülerinnen und Schüler konkrete Lüftungsempfehlungen zur Schimmelvermeidung. Durch die kontinuierliche Verknüpfung von mathematischen Inhalten mit vertrauten Alltagssituationen und SHK-relevanten Anwendungen erhalten die Lernenden einen handlungsorientierten Zugang zu exponentiellen Funktionen und lernen, mathematische Konzepte zur Lösung realer Probleme im Handwerk anzuwenden. Um den Lernenden einen verständlichen Zugang zu diesem mathematischen Konzept zu ermöglichen, wird die Thematik in den alltagsnahen Kontext von Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsveränderungen in Innenräumen eingebettet. Dies erleichtert nicht nur das Verständnis, sondern ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern, mathematische Konzepte mit vertrauten Phänomenen aus ihrem eigenen Alltag zu verknüpfen. Zudem werden Bezüge zum Bereich Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik (SHK) hergestellt, um die Anwendungsrelevanz der Inhalte zu verdeutlichen. Für das Verständnis der Exponentialfunktion sowie des exponentiellen Wachstums und der exponentiellen Abnahme sind grundlegende Kenntnisse im Bereich der Funktionen erforderlich. Methodisch wird die Einheit abwechslungsreich gestaltet, indem Einzel-, Paar- und Gruppenarbeitsphasen mit Plenumsdiskussionen kombiniert werden. Die Schülerinnen und Schüler werden ermutigt, ihre Arbeitsergebnisse zu besprechen, zu vergleichen und kritisch zu reflektieren. Um den unterschiedlichen Vorkenntnissen, Fähigkeiten und Lernrhythmen der Schülerinnen und Schüler gerecht zu werden, sind gezielte Differenzierungsmaßnahmen integriert. Dies ermöglicht eine individuelle Förderung sowohl durch gestufte Aufgabenformate als auch durch optionale Hilfestellungen für verschiedene Leistungsniveaus. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nennen charakteristische Eigenschaften der Exponentialfunktion. deuten die Wirkung von Parametern im Funktionsterm von Exponentialfunktionen auf den Graphen. beschreiben Wachstumsvorgänge mithilfe von Exponentialfunktionen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben, Informationen und Daten zu analysieren, interpretieren und kritisch zu bewerten. üben, digitale Werkzeuge bedarfsgerecht einzusetzen. üben, Suchstrategien zu nutzen und weiterzuentwickeln. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kommunizieren adressatengerecht und verknüpfen dabei Alltags- und Fachsprache situationsgerecht. verbessern ihre Fähigkeiten, ihre Erkenntnisse zu präsentieren. arbeiten in Gruppen oder in Paararbeit.

Die Unterrichtseinheit für das Fach Politik und Wirtschaft der Klasse 12 vermittelt den Schülerinnen und Schülern Kenntnisse über Kreislaufwirtschaft und nachhaltige Entwicklung in der Europäischen Union. Die Lernenden analysieren, wie EU-Richtlinien politische Rahmenbedingungen schaffen und wie diese durch nationale Gesetze, Förderprogramme und Initiativen umgesetzt werden. Lebensnahe Beispiele ermöglichen die Auseinandersetzung mit Europas Beitrag zur globalen Klimapolitik. Vor dem Hintergrund des politischen Willens zur Förderung einer nachhaltigen Entwicklung in der Europäischen Union gibt die EU im Rahmen ihrer Nachhaltigkeitsstrategie und der darin definierten Ziele Richtlinien vor. Diese Richtlinien sollen von den Mitgliedstaaten durch nationale Gesetzgebungen und Förderinitiativen umgesetzt werden. Ziel ist es, auf diesem Wege bereits bestehende gesellschaftliche Vorstellungen im Bereich Nachhaltigkeit zu stärken und durch konkrete Maßnahmen weiter umzusetzen. Ein anschauliches Beispiel für eine solche richtliniengestützte Förderung ist das Konzept der Kreislaufwirtschaft. Wie lassen sich Ziele der Nachhaltigkeit auf europäischer, nationaler und lokaler Ebene umsetzen? Die europäischen Vorgaben und deren Umsetzung auf nationaler Ebene betreffen die Menschen in der EU unmittelbar – sie haben direkte Auswirkungen auf den Alltag der Bürgerinnen und Bürger. In dieser Unterrichtseinheit sollen die Schülerinnen und Schüler erkennen und erfahren, dass diese Richtlinien und Gesetze dem übergeordneten Ziel einer nachhaltigen Entwicklung dienen, das als gemeinsames gesellschaftliches Leitbild angestrebt wird. Im Zentrum der Unterrichtseinheit steht das regenerative System der Kreislaufwirtschaft. Die Lernenden setzen sich mit den theoretischen Grundlagen sowie den praktischen Auswirkungen dieses Konzepts auseinander. Sie erarbeiten, wie Maßnahmen und Zielsetzungen der EU auf nationaler, regionaler und lokaler Ebene umgesetzt werden und welche Bedeutung und Auswirkungen dies direkt und indirekt auf die eigene Lebenswelt hat. Dabei stehen folgende Leitfragen im Fokus: Wie beeinflussen EU-Regelungen die Akteure vor Ort? In welchem Maße wirken sich diese Regelungen auf alle Teilnehmerinnen und Teilnehmer des Wirtschaftslebens (Verbraucherinnen und Verbraucher, Betriebe etc.) aus? Wie betreffen die Vorgaben die Lernenden persönlich in ihrem Alltag? Wo lassen sich die Auswirkungen europäischer und nationaler Regelungen im eigenen Umfeld beobachten? Um diese Fragen greifbar zu machen, wird in der Unterrichtseinheit ein lebensnahes Lernfeld eröffnet. Die Lebenswelt der Lernenden wird dabei bewusst mit dem Wirtschaftssektor Handwerk verknüpft, um die Verbindung zwischen den Lernenden als Verbraucherinnen und Verbrauchern und den Akteuren herzustellen, die die politischen Vorgaben konkret umsetzen und mitgestalten. Anhand konkreter Beispiele aus dem Umfeld der Schülerinnen und Schüler – wie etwa Reparaturwerkstätten, Elektrofachbetriebe, aber auch Bäckereien, Fleischereien oder Konditoreien – wird exemplarisch deutlich, wie diese Betriebe zur Umsetzung europäischer Nachhaltigkeitsziele beitragen. Gleichzeitig werden erste Einblicke vermittelt, an welchen Stellen die europäische Strategie zur Kreislaufwirtschaft an ihre Grenzen stößt. Mithilfe der zugehörigen Arbeitsmaterialien wird der Nutzen von Reparaturen für die Kreislaufwirtschaft thematisiert. Abschließend wird im letzten Arbeitsblatt der Mehrweg-Gedanke als zentrales Element der Kreislaufwirtschaft behandelt, um die Möglichkeiten zur Abfallvermeidung aufzuzeigen. Die Unterrichtseinheit eignet sich besonders für den Einsatz in der Qualifikationsphase der gymnasialen Oberstufe im Fach Politik und Wirtschaft, beispielsweise in Hessen im Rahmen des Themas „Europas Beitrag zu einer globalen Klimapolitik“ (Q 4.4). Sie verfolgt einen lebensweltorientierten Ansatz und verdeutlicht die Auswirkungen europäischer Politik und Entscheidungen auf den Alltag der Schülerinnen und Schüler und das Leben in Deutschland. Ziel ist es, die europäische Nachhaltigkeitspolitik greifbar zu machen und aufzuzeigen, wie politische Entscheidungen auf europäischer und nationaler Ebene bis in die individuelle Lebenswelt wirken. Hierfür werden bewusst Beispiele aus dem Alltag der Lernenden gewählt – wie etwa der To-go-Becher –, um Berührungspunkte herzustellen und die Relevanz des Themas für den Alltag, aber auch für die Zukunft der Lernenden sichtbar zu machen. Didaktisch folgt die Einheit dem Prinzip „vom Großen zum Kleinen“: Ausgehend von den Nachhaltigkeitszielen der EU wird die Rolle nationaler Gesetzgebungen (z. B. Elektrogesetz; WEEE-Richtlinie) erläutert. Anschließend wird diese Dynamik auf die individuelle Ebene übertragen. Die Lernenden erkennen, dass auch ihr alltägliches Handeln im Kontext der europäischen Nachhaltigkeitspolitik steht. Im Zentrum steht dabei die Auseinandersetzung mit Primärquellen (z. B. WEEE-Richtlinie der EU, Elektrogesetz) und deren Analyse. Auf diese Weise lernen die Schülerinnen und Schüler, Reichweite und Bedeutung europäischer Regelungen für ihren eigenen Alltag zu reflektieren und kritisch zu hinterfragen. Gleichzeitig werden zentralabiturrelevante Kompetenzen gefördert, insbesondere im Bereich Quellenanalyse und im Umgang mit fachspezifischen Operatoren. Die Lernenden sollen nach Abschluss der Einheit in der Lage sein: Alltagssituationen zu identifizieren, in denen sie von europäischen Entscheidungen betroffen sind. Die Bedeutung umweltbewusster Entwicklung auf europäischer, nationaler und individueller Ebene zu erkennen und zu reflektieren. Vorteile und Nachteile europäischer Regelungen kritisch zu bewerten. Darüber hinaus wird durch diskursive Elemente (z. B. Debatten, Plenumsdiskussionen) das konstruktive Miteinander und die eigene Meinungsbildung gefördert. Hierbei bietet sich die Möglichkeit, auch eine eigene Unterrichtsstunde für die individuelle Reflexion und die Formulierung persönlicher Nachhaltigkeitsziele der Lernenden einzuplanen. Vorkenntnisse zur EU sind hilfreich, aber nicht zwingend erforderlich. Die notwendigen Begriffe und Grundlagen werden auf den Arbeitsblättern kompakt bereitgestellt. Die Unterrichtseinheit ermöglicht so eine kompetenzorientierte und schüleraktivierende Auseinandersetzung mit dem Thema Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeitspolitik der EU und bietet zugleich eine hilfreiche Vorbereitung auf das Abitur durch die Schulung relevanter Kompetenzen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen das Konzept der Kreislaufwirtschaft kennen. lernen neue Fachbegriffe und deren Definitionen. verstehen die Grundlagen der Kreislaufwirtschaft vor dem Hintergrund des EU-Ziels der Nachhaltigkeit. erkennen, dass EU-Regelungen lokale Akteure, Kundinnen und Kunden, sowie Konsumentinnen und Konsumenten beeinflussen und können dies beschreiben. erleben wie sich EU-Richtlinien, nationale Gesetze und lokales Handeln durch zum Beispiel Handwerksbetriebe auf den Alltag den Menschen auswirken. erkennen den maßgeblichen Beitrag lokaler Akteure, wie zum Beispiel Handwerksbetriebe, für die Umsetzung europäischer und nationaler Ziele. erfahren das Ausmaß politischen Willens auf den persönlichen Lebensbereich. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler identifizieren relevante Quellen. arbeiten mit Primärquellen und analysieren diese. fassen Informationen zusammen, organisieren sie und bewahren sie strukturiert auf. interagieren auf Basis der Informationen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler debattieren. geben Sach- und Werturteile ab. arbeiten paarweise. setzen sich mit dem eigenen Handeln auseinander und erkennen ihren persönlichen Einfluss auf gesellschaftlichen Konsens.

Die Unterrichtseinheit für Physik der Klassen 9–10 thematisiert den Zusammenhang zwischen Schwingung, Strom und Schall. Die Schülerinnen und Schüler lernen den Aufbau elektrodynamischer, elektromagnetischer und piezoelektrischer Schallwandler kennen und erörtern, wie akustische Signale erzeugt, übertragen und wiedergegeben werden. Am Beispiel moderner Hörtechnik wird der Nutzen dieser Systeme verdeutlicht. Mithilfe des Arbeitsblatts 1 lernen die Schülerinnen und Schüler, die Funktionsweise eines Schallwandlers in eigenen Worten zu beschreiben und dessen Bedeutung für den Alltag zu erkennen. Um einen fächerübergreifenden Ansatz zu ermöglichen, setzen sie sich damit auseinander, in welchen Geräten Schallwandler verbaut sind und welchen Nutzen diese haben. Sie sehen, dass Schallwandler in vielen Geräten des täglichen Lebens eingebaut sind und in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, z. B. in der Unterhaltungselektronik oder im Gesundheitswesen. Ein fächerübergreifender Ansatz ergibt sich daraus, dass sie die Funktionsweise von Schallwandlern kennenlernen und ihre Bedeutung für den Alltag reflektieren. So kann die Einheit sowohl im Physik- als auch im Sozialkundeunterricht eingesetzt werden. Besonders der Sachbezug zum Hörakustik-Handwerk verdeutlicht die Relevanz von Schallwandlern für den Gesundheitsbereich. Neben der theoretischen Auseinandersetzung bietet eine optionale Zusatzaufgabe die Möglichkeit, Kopfhörer oder Lautsprecher auseinanderzubauen. Diese praktische Erfahrung kann im Rahmen einer Projektwoche oder, sofern es der Unterrichtsverlauf erlaubt, im regulären Unterricht umgesetzt werden. Dadurch erhalten die Lernenden einen direkten Zugang zu den verschiedenen Komponenten eines Schallwandlers und können deren Funktionen besser nachvollziehen. Arbeitsblatt 2 vertieft das Wissen über verschiedene Typen von Schallwandlern. Durch Informationstexte erfassen die Lernenden deren Aufbau und formulieren die Funktionsweise in eigenen Worten. Der thematische Bezug zum Hörakustik-Handwerk verdeutlicht, warum Schallwandler nicht nur im technischen, sondern auch im gesundheitlichen Bereich eine wichtige Rolle spielen. Auf Arbeitsblatt 3 setzen sich die Schülerinnen und Schüler speziell mit dem Hörgerät als Schallwandler auseinander. Sie beschriften die einzelnen Bestandteile eines Hörgeräts und erklären, wie der Schall darin verarbeitet wird. Darüber hinaus lernen sie verschiedene Arten von Hörgeräten kennen, vergleichen deren Vorteile und mögliche Nachteile und setzen sich mit der technologischen Entwicklung dieser Geräte auseinander. Die Materialien sind für den Einsatz im Physikunterricht der Klassenstufen 9 bis 10 konzipiert und ermöglichen eine fächerübergreifende Betrachtung von Schallwandlern. Die Unterrichtseinheit knüpft an die Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler an und arbeitet mit praxisnahen Beispielen. Lernende sollen durch eigene Erfahrungen und die aktive Auseinandersetzung mit der Thematik dazu ermutigt werden, sich Wissen eigenständig anzueignen. Die Erarbeitung erfolgt in Einzel- oder Paararbeit, wodurch die Selbstständigkeit gefördert wird. Ergänzend dazu ist ausreichend Zeit für gemeinsame Diskussionen im Plenum vorgesehen, insbesondere zur Relevanz von Schallwandlern im Alltag. Hierbei stehen verschiedene Anwendungsbereiche wie Unterhaltung, Gesundheit und Lebensqualität im Fokus. Der Bezug zum Thema wird über bekannte Geräte geschaffen, wie Kopfhörer oder Smartphones. Ein Schwerpunkt der Unterrichtseinheit liegt auf der gesellschaftlichen Bedeutung von Schallwandlern, insbesondere im Bereich der Hörgeräte. Die Lernenden setzen sich mit der sozialen und gesundheitlichen Relevanz dieser Technologie auseinander und reflektieren deren Einfluss auf den Alltag. Dabei erhalten sie die Möglichkeit, ihre Erkenntnisse auszutauschen und optional (durch Zusatzaufgaben) zu vertiefen. Die physikalischen Inhalte eignen sich besonders zur Erweiterung des Lehrplanthemas "Akustik" und können durch die Unterrichtseinheiten " Schall und Akustik " und " Hörst du mich? " ergänzt werden. Auch im Ethikunterricht sowie ergänzend im Physikunterricht kann das Thema im Hinblick auf seine gesellschaftliche Bedeutung betrachtet werden, was eine ganzheitliche Sichtweise ermöglicht. Das Hörakustiker-Handwerk eignet sich dabei als Anschauungsbeispiel, um den Aufbau von Schallwandlern in der Schule zu erklären, da es die Bereiche Physik, Technik, Biologie und Ethik verbindet. Durch die Möglichkeit zur Differenzierung lassen sich die Aufgaben an das jeweilige Leistungsniveau der Lerngruppe anpassen. Die Materialien eignen sich für leistungsstarke Lerngruppen der Sekundarstufe I und für Lernende der Sekundarstufe II. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erwerben tiefgreifende fachliche Kenntnisse über Schallwandler und deren Anwendungsgebiete. wissen, wie elektrische Signale durch Schallwandler in Schall umgewandelt werden und können den Aufbau eines Lautsprechers und eines Mikrofons erklären. können Beispiele für den Einsatz von Schallwandlern im Alltag nennen und deren Bedeutung für die Bereiche Kommunikation und Technik erläutern. lernen verschiedene Schallwandler und deren Funktionsweise zu unterscheiden. lernen physikalische Effekte wie beispielsweise den piezoelektrischen Effekt kennen. verstehen die Bedeutung von Schallwandlern für alltägliche Prozesse. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben und festigen den Umgang mit digitalen Endgeräten durch die Einbindung von Erklärvideos und Rechercheaufträgen. gewinnen Informationen aus verschiedenen Medien wie Text, Videos und Webseiten. lernen, recherchierte Informationen zu präsentieren. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können sachlich miteinander in der Gruppe kommunizieren. können gemeinsam Aufgaben bearbeiten und präsentieren. arbeiten kooperativ in Zweiergruppen und in Kleingruppen. Verwendete Literatur Michael Dickreiter , Volker Dittel , Wolfgang Hoeg und Martin Wöhr (2008): Handbuch der Tontechnik K.G. Saur. Zollner, Manfred und Zwicker, Eberhard (1993): Elektroakustik; Springer-Verlag, 3. Aufl., Berlin.