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Tag: 8
Porträtköpfe Mount Rushmore

"Das Mount Rushmore Memorial ist eine Gedenkstätte, die aus monumentalen Porträtköpfen von vier US-Präsidenten besteht. Jedes Porträt ist 60 Fuß hoch. Dargestellt sind von links nach rechts die Präsidenten George WashingtonThomas Jefferson, Theodore Roosevelt und Abraham Lincoln." Anhand des Textes und des Bildes des Denkmals können von Schülern offene Fragen bearbeitet werden.

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Fußball-Europameisterschaft

Das Thema Fußball-Europameisterschaft bietet für alle Schularten eine große Vielfalt an offenen Fragestellungen, Modellierungsaufgaben und Berechnungsmöglichkeiten. Zur Einstimmung kann der Lehrer Bilder der EM oder ein You-Tube Video zeigen. Die Fragen der Schüler zum Thema werden zunächst vom Lehrer an der Tafel gesammelt. Danach erfolgten die Gruppeneinteilung nach Interesse und die Beantwortung der Fragen. Zur Informationsbeschaffung ist ein Computer im Klassenzimmer sinnvoll. Die Schüler sollen ihre Antworten auf einem Poster präsentieren und ihren Rechenweg verteidigen.

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Eins passt nicht dazu

Bei dieser Aufgabe können die Schülerinnen und Schüler üben, mathematische Objekte aus verschiedenen Blickwinkeln zu klassifizieren. Zunächst bekommen die Schüler in Gruppen vierschiedene Karten als Beispiele und üben hierbei das Begründen. Danach erhält jede Schülergruppe 10 leere Karten, die mit der gleichen Aufgabenstellung selbst gestaltet werden können.

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Der Kerzenversuch

Der Kerzenlift gehört vom Kindergarten über die Grundschule bis hin zum Gymnasium zum naturwissenschaftlichen Standardexperiment. Bei Schülern der neunten Klasse ist auch ohne den eigentlichen Versuch sofort eine Erklärung  verfügbar: "Die Kerze braucht den Sauerstoff auf - der Luftdruck im Glas nimmt ab - das Wasser steigt" (siehe Unterrichtsfilm). Auf die weiterführende Frage: "Wann steigt denn das Wasser im Glas?" ist die Schülerantwort eindeutig: "Während die Kerze brennt". Im anschließenden Experiment (mit Videokamera) zeigt sich jedoch deutlich, dass das Steigen erst mit der abnehmenden Kerzenflamme beginnt. Der Sauerstoffverbrauch kann somit als Erklärung ausgeschlossen werden.

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Differenzieren durch offene Aufgaben

Im Schulalltag kommen in einer Klasse Schülerinnen und Schüler mit sehr unterschiedlichem Leistungsniveau zusammen. Wie kann man die heterogenen Lernvoraussetzungen der Schülerinnen und Schüler berücksichtigen und dabei individuell fördern? Eine von vielen Möglichkeiten [1] zur Auflösung des Lernens im Gleichschritt sind offene Aufgaben. Im Folgenden wird anhand einer geschlossenen Aufgabe zum elektrischen Widerstand gezeigt, welche Variantionen zu einer Öffnung der Aufgabe beitragen.

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Was ist forschendes Lernen?

Von welchen Gesetzmäßigkeiten hängt die Schwingungszeit eines Pendels ab? Im folgenden werden zu diesem Thema zwei Physikstunden beschrieben: Eine eher traditionelle Stunde von dem Physiklehrer Herrn Shaw und eine forschend-entdeckende Stunde des Physiklehrers Herrn Hammond. Obwohl der fachliche Inhalt ähnlich ist zeigen sich auf anschauliche Weise die zahlreichen Unterschiede zwischen reiner Wissensvermittlung und forschendem Lernen.

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„Licht aus“ für die Glühbirne?

In Deutschland, wie in vielen anderen europäischen Ländern auch, wurden konventionelle Glühbringen abgeschafft. Im Zeitraum zwischen 2009 und 2012 soll die Glühbirne schrittweise aus den Geschäften verschwinden. Diese Aufgabe ermöglicht den Schülerinnen und Schülern die Gründe herauszufinden, aus denen die EU diese Änderungen angestoßen hat.

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Definiere

Das Definieren von physikalischen Begriffen erfordert die Benennung aller Aspekte, die notwendig sind, um den ganzen Begriff abzudecken, ohne überflüssige Informationen mit aufzunehmen. Den SchülerInnen hilft es, wenn wir ihnen Beispiele und Gegenbeispiele für einen Begriff aufzeigen. Sie verstehen jedoch eher, wie man einen Begriff definiert, wenn sie es selbst versuchen, als wenn sie es nur von uns erklärt bekommen.

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Der große Pizzatest: Geschmack und Energie

Der Magen knurrt - was nun? Die Fertigpizza aus dem Gefrierschrank? Die Nummer gegen Hunger beim Pizzalieferdienst? Oder doch das Pizzarestaurant um die Ecke? Zu solch einer Entscheidung gehören neben den kulinarischen auch physikalische Faktoren: Wie teuer ist die Lagerhaltung im Gefrierschrank und das Aufbacken im Backofen? Die Schülerinnen und Schüler bekommen im Physikunterricht in Form einer arbeitsteiligen Gruppenarbeit (Tiefkühlbrötchen, Tiefkühlpizza, gekochte Eier) den Auftrag entsprechende Zubereitungsmöglichkeiten zu untersuchen und auf einem Plakat zu präsentieren.

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Schneller als sein Schatten

"Lucky Luke schießt schneller als sein Schatten!" Das entsprechende Comic-Heft, Bild oder ein kurzes Video aus YouTube kann als Einstieg für eine Unterrichtseinheit über Schatten verwendet werden. Innerhalb der Unterrichtseinheit ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten für Experimente zum forschenden Lernen. Bei folgenden Aufgaben werden die Schüler an das forschende Lernen herangeführt.  Die Fragestellung wird vorgegeben, die Vermutung, die Modellierung, das Experiment, die Beobachtung und das Ergebnis sind je nach Klassenstufe und Schulart offen gestaltet.

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Projekt Desertec – Energie aus der Wüste?

Solarkraftwerke werden oft als eine mögliche Lösung für zukünftige Energieprobleme gesehen. In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit den mathematischen und physikalischen Grundlagen und Schwierigkeiten, die mit Solarkraftwerken in der Wüste einhergehen: Wie kann elektrische Energie gewonnen werden? Welche Spiegelform eignet sich für Solarkraftwerke? Wie viel Kraftwerke würden zur Deckung des europäischen Energiebedarfs benötigt? Wie kann die Energie nach Europa gebracht werden? Den Abschluss der Unterrichtseinheit bildet die Reflexion über Möglichkeiten der Realisierung des Projekts „Desertec“ zur Gewinnung von Strom aus der Wüste.

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Gefährliche Kälte

Warum ist es für uns so wichtig, möglichst immer die richtige Temperatur beizubehalten? Um in heißen oder kalten Umgebungen überleben zu können und sich wohl zu fühlen, müssen Menschen und Tiere die Wärme, die sie aufnehmen oder abgeben, kontrollieren. Um diesen Vorgang besser zu verstehen, ist es wichtig zu begreifen, was Wärme, Temperatur und das thermische Gleichgewicht genau sind und wie sie in Beziehung zueinander stehen. Diese Unterrichtseinheit verwendet den Begriff ‚Fluss’ in Systeme hinein und aus ihnen heraus und stellt so einen Vergleich zur Bewegung von Wasser her, um anhand dieser Analogie das thermische Gleichgewicht zu erklären. In einigen Unterrichtsstunden in Mathematik und Physik verwenden die Schülerinnen und Schüler kleine Programme und einfache Experimente, um ihre Kenntnis und ihr Verständnis dieser Schlüsselbegriffe aufzubauen. Anschließend werden diese Ideen in einer Fallstudie zur Prävention einer Unterkühlung angewandt.

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Gefährlicher Regen

Wann ist Regen gefährlich? Wo kommen Überflutungen her? Wie können wir den durch Überflutungen angerichteten Schaden verringern? Im vergangenen Jahrzehnt haben einige Teile Europas vermehrt sehr starken, zu Überflutungen führenden Regen erlebt, während andere Regionen geringere Niederschlagsmengen und daraus resultierende Dürren erfuhren. Diese Materialien haben zum Ziel, dass die Schülerinnen und Schüler naturwissenschaftliches und mathematisches Wissen zum Thema „Überflutungen“ anhand von theoretischen Überlegungen und praktischen Untersuchungen sowie durch die Verwendung neuer Medien (Applets) entwickeln. In einer Fallstudie zur Überflutung eines Flusstals werden die mathematischen und naturwissenschaftlichen Grundlagen von Strömungen sowie die physikalischen Größen, die die Fließmenge und Fließgeschwindigkeit beeinflussen, zusammengetragen.

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Voraussetzungen für das Pflanzenwachstum?

Wenn man im Frühling Samen sät, wird man nach kurzer Zeit ein kleines Pflänzchen entdecken. Am Ende des Sommers kann man vielleicht sogar schon die ersten Tomaten, Möhren oder Erbsen von dieser Pflanze ernten. Aber was bringt die Pflanzen zum Wachsen?

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Der Pflanzendetektiv

Die SchülerInnen bekommen als Pflanzendetektiv Sherlock Holmes einen neuen, schwierigen Auftrag. Sie werden aufgefordert, eine Pflanze zu finden, die verschwunden ist. Um die Aufgabe lösen zu können, müssen sie an dem Detektivkurs “Die Kunst, botanische Hinweise zu nutzen“ teilnehmen.

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Schwimmen ohne Risiko? – Wie sauber ist unser Wasser?

In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit Richtlinien und Kriterien, die zur Kontrolle der Sauberkeit von Badegewässern gelten. Im Besonderen wird der Kriterienkatalog der „Blauen Flagge“ behandelt. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich die biologischen, chemischen und physikalischen Parameter, die für eine Beurteilung von Bedeutung sind. Abschluss der Aufgabe ist die Anfertigung eines Berichts über die Qualität eines lokalen Badegewässers.

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Autoabgase: Ein Auto mit „Baum inklusive“ kaufen?

In dieser Unterrichtseinheit erforschen die Schüler, wie Pflanzen den durch Kraftfahrzeuge erzeugten CO2 Ausstoß absorbieren können. Ausgehend von einer Werbung eines Automobilherstellers analysieren sie die Informationen der Website kritisch und erstellen auf der Grundlage von  mathematischen Berechnungen und wissenschaftlichen Fakten einen Bericht.Während der ganzen Unterrichtseinheit werden die Schülerinnen und Schüler einfache Berechnungen (wahlweise mit Excel) durchführen, statistische Maße wie z.B. den Mittelwert bestimmen, den Prozess der Fotosynthese und beeinflussende Faktoren untersuchen, Diagramme qualitativ analysieren und interpretieren sowie Oberflächen und Volumen bestimmen.

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Die Wasserverknappung bekämpfen – die Umwelt nachhaltig schützen

13 % der Weltbevölkerung leben in Europa, doch nur 8 % der weltweiten Wasservorkommen sind auf diesem Kontinent verfügbar. Wie können wir Wasserknappheit reduzieren, Wasserverschmutzung verhindern und unsere Wasserressourcen nachhaltig schützen? Schüler und Lehrer, Politiker und Experten, Wissenschaftler und politische Entscheidungsträger gleichermaßen stehen vor diesen zentralen Aufgaben. In dieser Unterrichtseinheit können Schülerinnen und Schüler Konzepte und Verfahren rund um das Thema Wasser und Wasserknappheit entdecken und erarbeiten. Dabei soll versucht werden, die nachstehende Fragestellung zu beantworten: „Kann die Wasserknappheit in Europa reduziert werden?“ Die Schülerinnen und Schüler lösen verschiedene Aufgaben aus den Bereichen Mathematik und Naturwissenschaft und wenden dabei ihr Wissen aus beiden Disziplinen an. Durch neue Erkenntnisse und interdisziplinäre Aktivitäten entwickeln die Schüler auf persönlicher und nationaler Ebene eine umfassende Strategie zur Bekämpfung der Wasserknappheit.

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Gefahr für die Artenvielfalt: Gute Gänse – Böse Gänse?

Die Vereinten Nationen haben 2010 zum “Internationalen Jahr der Artenvielfalt” erklärt, um auf den weltweit akut drohenden Verlust der biologischen Vielfalt von Tieren und Pflanzen aufmerksam zu machen. Nach Schätzungen sterben täglich 130 Arten aus. Die Sicherung der biologischen Vielfalt gehört zu den großen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Am Beispiel der Populationsentwicklung der Graugänse in den Niederlanden gewinnen die Schülerinnen und Schüler mit dieser Aufgabe einen Einblick in Themen der Biodiversität. Unter anderem beschäftigen sie sich mit folgenden Fragestellungen: Was ist biologische Vielfalt? Wie kann sie erfasst werden? Warum muss und wie kann biologische Vielfalt erhalten werden?

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Schaukeln aus Eisen

Diese unstrukturierte Aufgabe kann dazu herangezogen werden, mit den SchülerInnen das Rosten von Eisen und damit verbundene Vorgänge zu erarbeiten. Zunächst tragen die SchülerInnen in einer Gruppenarbeit mögliche Bedingungen zusammen, die vermutlich Rost hervorrufen. Danach planen sie einen entsprechenden Versuch und führen diesen durch.

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