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Tag: Werkrealschule
Fermi Aufgaben

Als Fermi Aufgaben bezeichnet man offene Fragestellungen, die auf den ersten Blick unlösbar erscheinen: "Wie viel Tinte hast Du in Deinem Leben schon verbraucht?".  Aktiviert man seine Alltagserfahrungen und trifft plausible Annahmen kann man sich schrittweise einer Lösung annähern. Mit solchen Aufgaben hat der Physiker Enrico Fermi seine Studenten zum Umgang mit Schätzwerten, zum Lösen von alltäglichen mathematischen Problemen und zum kreativen Denken angeregt.

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Ein Tischtennistunier organisieren

Die Aufgabenstellung lautet: "Organisiert ein Tischtennisturnier für 11 Spieler". Die Aufgabe kann je nach Schulart und Klassenstufe bestimmte Vorgaben und Hilfestellungen enthalten: a) Nur 4 Tische b) 10 Minuten Spielzeit c) Spiele im Doppel. Auf der folgenden Seite wird die Aufgabe in verschiedenen Varianten vorgestellt. Als Material sollten den Schülern Poster, Stifte und bunte Blätter zur Verfügung gestellt werden.

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Modellierungsaufgabenfür die Sek. 1

Im Projekt LEMA (Learning and Education in and through Modelling and Applications) wurden Aufgaben entwickelt, um das Modellieren in den Mathematikunterricht der Sekundarstufe I aller Schularten zu integrieren. Die Aufgabensammlung kann heruntergeladen werden. Zum Konzept des Modellierens im Mathematikunterricht ist ein Fortbildungsprogramm für Lehrer entstanden.

 

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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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Lakritzaufgabe

Eine süße Aufgabe für den Mathematikunterricht. Arbeitsauftrag für die Schüler: Geht in in 4-er Gruppen zusammen. Teilt drei Lakritzschnecken fair unter euch auf. Überlegt euch, wie ihr Eure mathematische Lösung den anderen Schülern präsentiert.

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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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Bitte kühl lagern!

 In dieser Aufgabe werden Schülerinnen und Schüler mit der Frage konfrontiert, ob sie Metall oder Wolle verwenden würden, um die Temperatur von wichtigen Medikamenten niedrig zu halten. Während des Arbeitsauftrags sind  die Schüler selbst aktiv, stellen Hypothesen auf, entwerfen Experimente, diskutieren ihre Ergebnisse und beurteilen ihre Ideen.

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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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Aufbau der Materie - Black Box Experiment

Um eine Vorstellung über den inneren Aufbau von Materie zu bekommen führen Wissenschaftler z. B. an Teilchenbeschleunigern aufwändige Experimente durch. Immer mehr experimentelle Erkenntnisse ergeben dann ein immer genaueres Bild der inneren Struktur. Die Untersuchung einer Black Box soll diesen forschenden Erkenntnisprozess modellhaft veranschaulichen. Die Schüler formulieren dabei Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und präsentieren ihre Ergebnisse in Form einer wissenschaftlichen Konferenz.

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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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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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Das Solarauto: umweltfreundlich unterwegs

Warum sind Solarautos in der EU und auf der ganzen Welt von Bedeutung? In Zypern und vielen anderen europäischen Ländern erregen Solarautorennen Aufmerksamkeit. Gruppen von Studenten und anderen Erwachsenen entwerfen und bauen ihre eigenen Autos, mit denen sie an diesen Wettbewerben teilnehmen. Außerdem investieren große Automobilunternehmen Geld und Forschung in die solargetriebenen Autos der Zukunft. Schülerinnen und Schüler erfahren in der vorliegenden Aufgabe, wie wichtig es ist, Solarenergie für den Transport zu verwenden, und behandeln gleichzeitig relevante mathematische und physikalische Themen. Sie bearbeiten mehrere Aufgabenstellungen in Mathematik, Physik und Technik und wenden dabei ihr Wissen in diesen drei Disziplinen an. Ausgehend von bestehendem Wissen entwerfen, bauen und bedienen die Schülerinnen und Schüler ein Modellsolarauto.

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Keimbedingungen

 Bei dieser Aufgabe experimentieren die SchülerInnen nicht selbst. Stattdessen forschen sie auf der Grundlage einer Datensammlung in Gestalt von Versuchstagebüchern, in denen andere SchülerInnen Keimungsversuche unter verschiedenen Bedingungen protokolliert haben. Die Aufgabe besteht darin, durch die Analyse dieser Protokolle innere und äußere Bedingungen für die Keimung herauszufinden. Die SchülerInnen arbeiten in Gruppen und werden durch Forschungsfragen geleitet.

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Tierspuren

Was ist hier passiert? Wie viele Tiere waren hier? Was haben sie gemacht? Welche Tiere waren es? Waren sie alle gleichzeitig hier? Diese Aufgabe fördert sowohl die Kreativität als auch die Fähigkeit, Beobachtetes zu interpretieren. Ziel ist es, an das Umweltwissen der SchülerInnen anzuknüpfen und sinnvollerweise zur Nahrungskette überzuleiten. Die Aufgabe hat nicht nur eine richtige Lösung, sondern ganz unterschiedliche. Die Ideen und Vermutungen der SchülerInnen stellen einen guten Ausgangspunkt für das Argumentieren und Diskutieren dar.

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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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