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Tag: 9
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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Kalter Kaffee?

"Stimmt es, dass zu heißer Kaffee schneller auf Trinktemperatur ist, wenn man gleich die Milch dazu schüttet?". Diese bekannte Frage kann die Grundlage einer Aufgabe zum forschenden Lernen sein. Die Schülerinnen und Schüler sollen dabei eigenständig eine Hypothese aufstellen, das Problem physikalisch modellieren, Experimente zur Bestätigung planen und schließlich durchführen. Der physikalische Hintergrund kann dabei je nach Klassenstufe qualitativ: "Je größer der Temperaturunterschied, desto ...." oder mit Hilfe der Exponentialfunktion quantitativ erforscht werden.

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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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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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Werbespot auf Sprungschanze

Kaipola, Finnland, 24. Januar 2005: Für einen Werbespot fährt ein Auto (1,9t Gewicht) mit 60km/h die Skisprungschanze von Kaipola (Steigung: 80%) empor und bleibt nach 9 Sekunden triumphal an der Startluke der Schanze (47m über dem Boden) stehen. Der spektakuläre Werbespot (siehe YouTube) eröffnet viele Möglichkeiten für offene Fragestellungen und forschende Aufgaben zum Thema schiefe Ebene, Reibung und Kräftezerlegung.

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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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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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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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Man ist, was man isst?

Diese Unterrichtseinheit behandelt den Energiehaushalt des menschlichen Körpers. Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Lebensmittel, die sie zu sich nehmen und berechnen die Energie, die sie in alltäglichen Aktivitäten und bei zusätzlicher Bewegung verbrauchen. Außerdem ermitteln sie, welchen Einfluss die verschiedenen Nährstoffe auf den Energiegehalt verschiedener Nahrungsmittel haben. Abschließend stellen die Schülerinnen und Schüler Überlegungen dazu an, wie sie sich gesünder ernähren können und wie viel Bewegung sie brauchen, um die Energie zu verbrauchen, die sie durch das Essen zu sich nehmen.

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Sulfate im Salzwasser

 

In dieser Aufgabe soll die Sulfat - Konzentration im Salzwasser eforscht werden. Sie beinhaltet Anwendungen aus verschiedenen Bereichen der Chemie, wie z. B. die Sulfat- Probe und Trennverfahren, fordert aber vor allem dazu auf, Kompetenzen des forschenden Lernens auszubauen und weiterzuentwickeln. Die SchülerInnen werden dazu aufgefordert, eine Methode zu entwerfen, mit der sie bestimmen können, wie der Sulfat - Anteil entlang der Küste innerhalb eines bestimmten Areals variiert.

 

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